理科を学ぶ有用性を高める授業づくり
日常生活や社会との関連を中心とした中学校理科の授業デザイン

宮澤和孝（M18EP012）

1．研究の目的

2．研究の方法
生徒が日常生活に役に立つ理科授業をどのようにイメージしているのか，山梨県公立中学校 2 年生の生徒に質問紙で調査した。表 1にその結果を示す。
表 1 日常生活に役立つ理科授業とは①どのようなことが日常生活に生かせるか見つけていく授業②理科で学習したことが，日常のどこで役

図 1 TIMSS2015 の調査結果
図 1 から，理科の勉強をすると，日常生活に役に立ったという項目の調査結果は，日本立つか知ることができる授業③日常生活で使われる事を，実験をしながら例えてみる授業の中学校平均が国際平均より低いことを示し④「混ぜるな危険は何で混ぜると危険なのている。このことから，「理科が役に立つ」とか？」そういうことがわかる授業

いう有用性の理解を高めることが課題である⑤「なぜ」「なんで」などの自分の疑問を知と分析され，2021 年度に実施される学習指導

り，結果とどのような関係があるのかを要領の基本的な考え方が次のように示された。

知ることができる授業

理科で育成を目指す資質・能力を育成するる観点から，自然の事物・現象に進んで関わこれを踏まえて，本研究では目指す授業像と生徒像を図 2 のように設定した。

り，見通しをもって観察，実験などを行い，その結果を分析して解釈するなどの科学的に探究する学習を充実した。また，理科を学ぶことの意義や有用性の実感及び理科への関心を高める観点から，日常生活や社会との関連を重視した。
出展：中学校学習指導要領（Ｈ29 年告示）解説理科
p.10 平成 29 年 7 月 文部科学省

上記の赤字の部分が，今回改訂された学習指導要領に新しく追加された内容である。文部科学省が課題として示した，「理科学習の有図 2 目指す生徒像と授業像

用性を高める」にはどうすればいいのか，それを明確にしていくことが，本研究の目的であ目指す生徒像は 2 点である。1 点目は，理科の学習を日常生活や社会と関連付けることがる。

できる生徒で，キーワードは「日常生活や社会との関わり」である。この根拠は表 1 の①～3．研究実践内容④である。

（1）探究活動と日常生活の関連を取り入れた

2 点目は，実感を伴う理解ができる生徒の育中学２年生，化学変化の授業実践成である。実感を伴う理解を得るためには，自表 2 学習内容分の仮説を立て，その仮説を検証するためのA 学習課題「炭酸水素ナトリウムを加熱す観察・実験方法を考え，その検証を行う探求活ると，何が発生するだろうか，動を行い，その規則性を見いだすことができ仮説を立てて検証しよう」

なければならない。キーワードは「探究」であB 学習課題「酸化銀を加熱すると何が発生る。さらに，他者との話し合い活動を通して，するだろうか，仮説を立てて自分が持つ素朴概念や，自分の考えに対して検証しよう」

より強く根拠を持たせるための変容ができな

C 学習課題「水に電気を流すと，何が発生ければならない。キーワードは「変容」である。

するだろうか，仮説を立ててこの根拠は表 1 の⑤である。

検証しよう」

この 2 点を鑑みて，目指す授業像を「日常生D 学習課題「どうしてかるめ焼きはふくら活や社会と学習内容が関連付けられた，実感むのだろう」を伴う理解が得られる授業」と考えた。実感をE 学習課題「酸化鉄を還元してみよう」

伴う理解とは，「学習内容が日常生活や社会とF 学習課題「カイロと冷却剤をつくり，化どのように関連しているかを明記することが学反応による熱の出入りを調できる」ことと定義した。そこで，「目指す生べよう」徒像」・「目指す授業」・「重点項目」・「具学習課題の A～C は自分で仮説を作り，それ体的手立て」に基づく研究の構造図を，図 3 のを検証するための実験方法を計画し，その計ように作成した。

画に基づいて実験を行って課題に迫る授業展開である。例えば，「炭酸水素ナトリウムを加熱して発生する物質を調べるのに，石灰水を使います。
」と授業者が発言すると，二酸化炭素が発生してしまうことを生徒は悟ってしま探究

変容う。この展開はタネを知ってしまった手品みたいなもので，課題に対する生徒の知的好奇心が減少してしまう危険性がある。したがって，学習課題を「炭酸水素ナトリウムを加熱すると何が発生するか，仮説を立てて検証しよう」と設定すると，自分で考え，自力で解決することになる。そのためには既習事項が必要になり，学習内容の知識のつながりが生じ，深日常生活との関わりい学びや主体的な学習にも繋がると考えた。
化学変化の単元の最初に仮説実験の授業書「もしも原子が見えたなら（仮説社）」を授業で扱い，「原子や分子とは何か」について学習を行った。この実践方法は，原子や分子の知識を使っての仮説づくり，つまり，演繹的な学習による授業構成に相当する。

図 3 研究の構造図①原子カードによる仮説づくり

仮説の作り方は，図 4 のように，A の学習課
題では授業者が原子モデルにより炭酸水素ナトリウム 2 分子を提示し，図５のように，生徒が加熱後にできる分子を，原子カードを使用して作るというものである。今回の授業では，

図 8 金属光沢の確認 図 9 気体の確認

炭酸ナトリウム分子は生徒から出てこないの

図 10 には，生徒が実際に授業で行った仮で授業者が示し，図 4 の紫色の部分を考えさ説の検証方法と結果を示す。

せた。

図 4 仮説の作り方②仮説検証実験の計画作成と実験
図 10 班で行った実験方法と結果

実験方法を図③実験結果を分析と考察

６のように各班で討議・共有し実験結果を分析て実験計画を立し, 自分たちの仮てる。

図 5 仮説を作る生徒

説が正しいか，図11 のように班で討議しながら判断

図 11 実験結果の分析をする。
④実験の結果分析と考察の発表
実験方法と結果，考察から加熱後に発生した物質が何であるか，図 12 のように発表した。
「私たちは○○が発生すると思い，△△という方法で実験をしましたが，××という結果にな
図 6 各班で作成した実験計画書

り，○○が発生しな 図 12 実験結果の発表

図 7～9 は，B の学習課題の酸化銀を加熱いことがわかりました。
」という発表でも良いしてできた物質を調べかり聞くことを予め指導し，自分たちが行っるために立てた計画をもとに，検証実験を行 図 7 導電性の確認ていない実験についても，課題解決ができるようにした。その後，課題を解決できる実験をっている様子である。

演示する等により確認した方が良いのだが，ことを全体で確認した。他の班の発表をしっ時間の確保が難しく今回は断念した。

⑤課題終了後の生徒の感想

1 つ目は，ワークシートを活用した，授業での課題に対しての，生徒の考えの変容の見取りである。その様子を図 14 に示した。
2 つ目は OPP（１枚ポートフォリオ）を活用したものであり，単元学習前後での生徒の変容の見取りを行った。

図 13 生徒の授業感想
既習事項を活用して複数の知識を関連付けることができた。さらに，規定通りの実験ではなく，仮説を検証するために様々な実験を行うことにより，科学探究の能力を育成するこ

図 15 単元学習での変容の見取り（OPP）とができる。また，新たな疑問や発見とその解OPP による，図 15 に示した学習前後の生決，そして理解に繋がる授業展開であったこ徒の記述内容は，
表 3 と表 4 のようになった。と，自分の仮説を証明できる実験ができて楽表 3 学習前の記述内容（抜粋）

しかったと記載している。これらの感想が，有・シャープペンを分解する（３）

用性の理解が高まったことを証明している。

・模型を分解する

しかし，生徒がじっくり考えて実験に取り・精密機械を分解する組む展開だったので，難易度が高く抵抗を感・自転車を分解じたのではないかと考えられたが，肯定的な感想が多くあり，良い意味で予想外であった。

・空中分解する⑥生徒の変容の見取り

・炭酸水素ナトリウムの熱分解（７）

生徒の変容の見取りは 2 つある。

表 4 学習後の記録（抜粋）・水の電気分解（１１）・物質の分解（２）・酸化銀の熱分解（６）・分子を分解する（２）
表 3 と表 4 を比較すると，表３は身近な物の分解にとどまったものであり，表４は科学的な言葉を使った記述内容が増えたことがわかる。
⑦日常生活との関わりア）かるめ焼きづくり
炭酸水素ナトリウムの熱分解を利用したか

図 14 授業での変容の見取りるめ焼きづくりを行い，図 16 かるめ焼き

学習内容と日常生活を関連付けた。
かるめ焼きを膨らませるのに，加熱時に発生

表５ 学習内容
A 学習課題「消化管を見てみよう」

する二酸化炭素を利用していることに気づか

B 学習課題「全身に血液を送る部屋はどこ」

せ，ホットケーキや蒸しパンにも利用されて

C 学習課題「肝臓のはたらきは何だろう」いることに気づかせた。

D 学習課題「肺の収縮の仕組みを探ろう」

イ）酸化鉄の還元

E 学習課題「ブタの眼球を解剖しよう」

酸化銅と炭素の混合

この単元の学習のポイントは「実物を提示し観察させる」ことであると考え，本物のブタ物から，単の内臓や眼球を教材として用意した。具体的

体の銅と二には，消化管（食道・胃・小腸・大腸），気管・酸化炭素を心臓，血管，肺，肝臓，眼球の実物の観察等を発生する実行った。

験を行った。

これらの器官は私たちの体の中に備わってその後，酸 図 17 テルミット反応の様子いるものであるが，見る機会はめったにない。

化鉄（Ⅲ）とアルミ

これらの観察を通して，学習内容を身近に感ニウム（粉末）の混じさせ，新しい発見，気付きなど理解を深め，合物を加熱して鉄がさらに生命を尊重することを育むことがねらできる化学変化（テいである。しかし，苦手な生徒もいるので，そルミット反応）を行った。テルミット反の生徒には無理をさせずに別課題を与えた。
教材を提示したとき，生徒は驚きの声があが応は線路の補修に活 図 18 動画を見る生徒

り，興味関心が高まる様子が伝わってきた。

用されている。実験後，その様子を動画で見せ①ブタの内臓の実物の観察ながら，還元が社会生活に活用されていることを確認した。

観察のポイントは次の５点である。
表６ ブタの内臓の観察のポイント
ア小腸と大腸の長さと違い
イ左心室と右心室の心筋の厚さの違い
ウ肝臓の大きさと胆のうの位置関係

20 行目

エ気管と食道のつくりの違い
オ肺の収縮の観察
アは，小腸と大腸の区別がつかない生徒がいるので，実際に観察をして，長さ太さも全く違うことを観察しながら確認した。
イは，心臓を２つに切り，左心室と右心室の筋肉の厚さを確認した。右心室の薄い筋肉の図 19 生徒の授業感想

生徒の授業感想から，日常生活と還元が結壁からは心臓の近くの肺に，左心室の厚い筋肉の壁からは全身に血液が送られることを確認した。

びついていることがわかる。このことからも，ウは，肝臓の大きさに生徒は驚く。ここで，有用性の理解が高まったことを見取ることができた。

肝臓が最も大きい器官であることを確認でき（2）日常生活との関わりを意識した，中学２を確認し，肝臓でつくられた胆汁が胆のうか年生の動物の生活と体のつくりの授業実践

ら分泌されることを説明した。また，胆のうにる。さらに，肝臓と胆のうが繋がっていること

は，赤血球の壊れたものが入っているため，その色は便の色であることも容易に確認できる。

教材を提示したとき，驚きの声があがったが，すぐに慣れた様子で解剖を始めた。

エは，呼吸と消化の学習であり，気管と食道の区別をする。気管は硬く，洗濯機のホースのように丈夫なつくりになっている。一方，食道は柔らく細い筋肉でできた管になっている。
生徒にどちらが食道か質問すると，気管を食道と答える。食道の方が丈夫なつくりになっていると思い込んでいるので，確認をする。
オは，気管にカッターで切り込みを入れ，そこからホースを差し込み，思い切り息を肺に

図 21 ブタの眼球の解剖吹き込み，膨らませる。しぼんでいる肺は灰色

この眼球には丈夫な視神経がついている。

であるが，息を吹きかけると膨らみ，きれいな大切な神経だからこそ丈夫なつくりになってピンクになる。生徒はそのギャップに驚いていることが理解できる。さらに，薄いピンクをいた。かなり息を吹き込まないと肺は膨らました網膜も確認し，はがれやすくなってしまないので，それを見ると，肺を膨らませるのはうことや，血管を観察し，血液が流れていることても大変なことであると実感できる。とを確認する。

②肺の収縮モデルの作成

さらに，取り出したレンズを通して外の景どうやって肺が収縮しているのか，その仕色を見ると上下左右逆に見えることを確認す

組みを学習するために，肺のモデルを作成しる。なぜ，このように見えるのか，質問するとて学習を行った。

「凸レンズだから」と答えがかえってくる。１

図 20 のようにモデルを作って学習すると，年生のときに学習した「凸レンズのはたらき」

教師の説明ではなく，観察しながら理解がでの学習内容との関連付けである。ヒトの眼のきる。なお，風船が肺胞，ストローが気管支，レンズも同じで，上下左右逆に網膜に映し出ゴム膜は横隔膜である。

され，脳が修正していることを説明する。
④授業終了後の生徒の感想
生徒に学習の感想を書かせた。それを図 22と図 23 に示す。図 22 は，「内臓の観察」について，図 23 は「ブタの眼球の解剖」についての感想をそれぞれ記載したものである。

図 20 肺の収縮モデル作成の様子③ブタの眼球の解剖
感覚器官の学習で，目のつくりを学習する。
ここで，ブタの眼球を一人一個用意して解剖した。解剖を通して，目のつくりが実際にどうなっているのか観察した。ブタの眼球は，ヒトの眼球と同じつくりをしており，さらに大きさも同じくらいである。

図 22 内臓の観察の授業感想

化と還元だから
B どちらかと言えばそう思う
・分解や酸化は日常生活でも起こりうることだから・今の姿，形に私たちがなっているのは物が進化していって，生活も変えていったからだと思うから
C どちらかと言えばそう思わない・化学変化をしている例が見つからない
・関連しているのは何かといわれると，わからないから・動物が生活に関わっていると思ってい図 23 ブタの眼球の解剖の授業感想
自分に置き換えて教材を捉えていたり，新たな気づき，既習事項の確認，自分の将来のことも考えたりするなど，生徒が書いた感想から，有用性の理解が高まったことを確認することができた。

ないからD そう思わない
・社会では働いてお金を稼いで生活していくから，理科は全く関係が無い
本研究では，理科の学習内容と日常生活が関連付けられた理解を，実感を伴う理解と定義付けた。それを検証するために，単元学習

4．研究のまとめ日常生活と関連付けられた授業になっていの最後に質問紙調査をした。
表 9 日常生活と学習内容との関連付けたか，生徒に質問紙調査を行った。その推移を
表 7 に回答の理由の記述を表 8 に示す。
表 7 日常生活と関連した授業になっていたか生徒が記述した内容を表１0 と表 11 に示す。
表 10 化学変化とは何か。日常生活と関連付
けて答えてください（9 月/抜粋）
・物質が結びつくのは酸化であり，これによ
表 8 表 7 の回答の理由（抜粋）って 10 円玉は時間が経つと錆びて黒くな

A そう思うる。しかし，レモン汁で拭くと，ピカピカ・人間の体の中でも化学変化は起こっていになるので，自由研究の謎が解けた

るから・酸化物から酸素が失われている反応が還・柔毛や肺胞などは，体の働きに役立っているから元であり，日常生活では線路の補修に酸・銅の酸化で黒くなった 10 円玉とピカピ・カイロが温まるのは発熱反応によるもの

カのきれいな 10 円玉があり，それも酸である
・酸素によって鉄が錆びるともろくなる化鉄の還元が使用されている

表 11 体の仕組みについて皆さんの生活とC どちらかと言えばそう思わない

関連付けて答えてください（12 月/抜粋）

・役立ったことがない・小腸に柔毛があることで，表面積が広くな・何かあったとしても，理科の学習に例えり，効率よく吸収することができる

ることがない・アキレス腱が切れたら，筋肉と骨がバラバラになるので，歩けなくなる・刺激を受けてから反応するまで時間がかかるので，車は急に止まれない
さらに，理科の学習が日常に役立っている

5．研究の成果と課題（１）成果・授業感想に，有用性の理解が高まっていると感じ取られる表現が見られたか，4 月の理科の学習が始まる前と，2 学期終・「理科の学習が日常生活と関連付いた授業に了時に質問紙による調査を行った。その結果なっているか」という質問に，４月から比較を表 12 に示す。

すると肯定的に答えた生徒が増えてきた

表 12 理科の学習が日常に役立っているか

・日常生活と学習内容が関連付いた記述が増加してきた・「理科を学習すると，日常生活に役立っているか」という質問内容に対して，肯定的に答える生徒が増加した（２）課題・学習内容によって，日常生活との関連付けやすい単元と，関連付けにくい単元がある。関連付けにくい単元を，どのように関連付け

表 12 の回答の理由の記述を表 13 に示す。
表 13 表 12 の回答の理由（抜粋）ていくか，さらに検討が必要である
・「日常生活と関連した授業になっていたか？」

A そう思う／「理科を学習すると日常に役立つ」という・体の仕組みや化学変化を知ることで，病質問において，否定的に答えた生徒数に変気を治すことができ，さらに線路の修復などに役立っているから化がない原因を明確にする
・日常生活と学習内容を関連付けたものを表・人間のからだの仕組みや分子の勉強をす出させ，そこからキーワードと知識を結びることで，その物質に何が起こっているつけていく作業を行う必要がある。そうしか，理解することができるからて，実感を伴う理解を検証する必要がある

が「なぜなのか」や，その法則を学び，そ・単元学習の導入で，単元学習の柱となる日常生活に関する課題を提示し，学習を通してれを利用したりして生活をしていくこと

その課題を解決できる授業展開を行い，日ができるから常生活との関連を深めて行くようにする

・理科の学習で日常生活で起きていること

B どちらかと言えばそう思う
・酸化で鉄が錆びるとか，カイロを使うとか，そういういろいろなことがあるから・日常生活と関連付けるのは難しいけど，人の体の仕組みなどは，理科を学習しないとわからないし，知っておくべきことがたくさん出てくるから＊引用文献
・もしも原子が見えたなら，仮説実験授業研究会著，仮説社
・国際数学・理科教育動向調査（TIMSS2015）のポイント，文部科学省
・中学校理科学習指導要領（平成２９年度告示）
解説理科編，文部科学省