山梨大学教職大学院

令和４年度

教育実践研究報告書

教科横断型授業の実践－気象観測機器を題材にした理科と技術科の接続－

教育学研究科 教育実践創成専攻 教科領域実践開発コース 中等教科教育分野 池田大誠

1. 緒言

び「原子・分子等の物質の成り立ち」や「生物平成 29 年に改訂された学習指導要領では，育成の技術」と「植物の体のつくりと働き」，「情カリキュラムマネジメントによる教科同士を報の技術」と「電気や光，音の性質」などで連つなぐ学習の重要性が示されている。中央教育携が図れるよう考慮することが記述されてい審議会の教育課程企画特別部会から示されたる。

「論点整理」では，教科横断的な視点を持つ学

大谷・渡津（2015）は，理科と技術科の教科習に関して「これからの時代に求められる資書の内容には，以前から関係する指導内容が含質・能力を育むためには，各教科等の学習ととまれており，理科では指導内容の増加に伴い，もに，教科横断的な視点で学習を成り立たせて技術科と関連する指導内容も増していたのといくことが課題となる。そのため，各教科にお同時に，技術科では指導内容自体は以前に比べける学習の充実はもとより，教科等間のつながて少なくなっているにも関わらず，理科と関連りを捉えた学習を進める観点から，教科等間のする指導内容が増えていると述べている。

内容事項について，相互の関連付けや横断を図以上のことから，理科と技術科の教科書の指る手立てや体制を整える必要がある。
」と述べ導内容を関連させた教科横断型授業は成立しられている。しかし，中学校においては高等学得ると考えられるが，その実践例は極めて少な校教育の「理数探求基礎」や「理数探求」の導い。そこで本研究は，技術科の指導内容を取り入など具体的かつ先進的な方策は取られてい入れた理科授業（以下，教科横断型授業）の開ない。したがって，複数教科を関連づけた授業発および実践を試みるとともに，教科横断型授づくりの検討は喫緊の課題と言える。

業が生徒の教科のつながりに対する意識にど

松原・高阪（2017）は「実世界の課題を解決する力を身につけるため，各教科の学習で獲得のような影響を与えるか明らかにすることを目的とした。

する体系的なスキルだけでなく，教科を横断する知識や概念及び汎用的なスキルが重要」と示している。近年では，中央教育審議会の答申

2. 研究の概要(1) 対象者（2021）などで STEAM 教育に関する言及がなされており，理学や工学，芸術，人文・社会

山梨県内の公立中学校第 2 学年（61 名）(2) 実践・調査期間
令和 4 年 10 月 19 日～令和 4 年 10 月 21 日

科学などを横断した学習を求める風潮が強まっている。特に，科学（Science）教育の主たる(3) 実践・調査内容

教科である理科と技術（Technology）教育およ① 理科「気象の観測」と技術科「アナログとデび工学（Engineering）は，密接な関係を有しジタル」の教科横断型授業の開発・実施ていると考えられる。

② 学習感想の分析

新学習指導要領【技術・家庭編】（2017）で③ 教科のつながりに関する事前・事後アンケ

は，技術と理科の指導内容において，「材料と加工の技術」と「植物の体のつくりと働き」およ－ 408 －ート調査山梨大学教職大学院

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3．教科横断型授業の開発・実践な手順を理解することは，観察手順を理解する

3．1．気象観測機器についてことにつながる。したがって，デジタルとアナ本時で扱う「気象の観測」を含めた，地球をログについての学習は技術科の指導内容に含柱とした領域では特徴的な見方として，「時間まれるものであるが，気象観測の学習の理解を的・空間的」が挙げられる。
「気象の観測」にお深める一助となるものである。そこで「気象観ける「時間的な見方」には「時間的な条件によ測機器」を架け橋とし，理科の「気象の観測」って気象要素が変化しているか注目すること」，に技術科の「アナログとデジタル」の学習を接「空間的な見方」には「場所的な条件によって続した教科横断型授業を起案した。

気象要素が異なるか注目すること」が考えられ教科横断型授業の開発に当たって，Vasquezる。教科書（東京書籍「探究する新しい科学２」）ら（2013），松原・高阪（2017）を参考とし，で指示される気象観測機器は，温度計や湿度計，STEM 教育を足掛かりとして授業設計を行っアネロイド気圧計，風向風力計である。これら

た。STEM 教育の教科の学習の統合の度合いはを用いる場合，気象観測を行う時間帯が日中に低 い も の か ら Disciplinary ， Thematic ，限られ，一日を通した気象要素の変化を確認すInterdisciplinary，Transdisciplinary の 4 つにることはできないため「時間的な見方」に基づ大別されている。
特に Interdisciplinary アプロ

いた観察が難しいと予想される。そこで，山梨ーチとは，知識やスキルを深めるために 2 つ以

大学生命環境学部から総合気象観測装置

上の教科に関して深く結びついた概念とスキ

Vantage Pro 2（Davis，6152C）（図 1）を借ルを学習するアプローチであり，これは本研究り，校内の気象の継続観測を行うことにした。の教科横断型授業と方針が同じであると考え

Vantage pro 2 は気温や湿度，気圧，風向，風られた。すなわち，理科の「気象の観測」と技速，雨量を断続的に術科の「アナログとデジタル」に関して深く結記録する機能を持びついた概念が「気象観測機器」と考えると，つ。設置場所は，校このアプローチと合致する（図 2）。

舎の壁が近く，一日を通して陽が当た技術科

理科る場所を選んだ。また，山梨大学 S 号館
屋上に設置されて気象の観測

気象観測
機器

アナログとデジタルいる同機器からも観測データを得る

図 2．教科横断型授業のことができるため，Interdisciplinary アプローチ「空間的な見方」に基づいた 2 地点での比較も可能となる。

図 1．気象観測装置

3．3．授業の流れ

Vantage pro2

中学校第 2 学年「気象の観測」は，第 1 時で気象要素の学習や乾湿計を用いた湿度の測り

3．2．技術科との接続方など，気象の観測に向かうための基礎的な知

気象の観測を行う際，気温や湿度など自然界識を身に付ける学習（局面 1），第 2 時で気象のアナログ（切れ目なく連続した量）の情報をデジタル（一定の時間で区切られ，段階的な値観測の条件設定や気象観測機器の確認（局面 2）とアナログ・デジタルの学習（局面 3），第 3 時で示される量）の情報へと変換するデジタル化で観測結果の確認・考察（局面 4）の流れで授の作業が行われており，得られたデータを処理業を行った（図 3）。

してグラフなどで示すことができる。このよう－ 409 －

山梨大学教職大学院

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局面 1（第 1 時）：気象観測に向けて基礎的な学習
・気象要素（気温，湿度，気圧，風向，風速，風力）を学習する。
・乾湿計を用いた湿度の測り方を知る。
・雲量の観測のしかたや天気の判断などを知る。
・校舎の屋上で雲量や天気について調べる。
・天気図の記号の表し方を学習する。
局面 2（第 2 時）：気象観測の条件設定や気象観測機器の確認

・日常生活から，気温や湿度などの気象要素はいつも同じではないことを見いだす。
・課題「気象要素の変化は何と関係しているのか」を確認する。
・課題に対して，予想を記述する。
・予想を「時間的な視点」のものと「空間的な視点」のものに分け，検証を行うためには，継続観測や複数地点での観測を行う必要があることを見いだす。
・温度計や湿度計などを用いて気象観測を行う場合，時間帯が日中のみ観測に限られることを確認する。
・校内の気象観測に Vantage pro 2 を用いることを確認し，機能を確かめる。
局面 3（第 2 時）：アナログ・デジタルの学習（技術）・気象観測機器が示す情報が 2 種類に分けられることを確認し，タブレットを操作して分類してみる。
・アナログとデジタルについて学習する。
・情報をデジタル化することによる利点について，Vantage pro 2 を例として考える。デジタ
ル化することで，コンピュータで情報を処理することができることを学習する。
局面 4（第 3 時）：観測結果の確認・考察
・校内の継続観測による気象観測データを確認し，課題で挙げられた時間に関する予想が正しかったか確認する。
・校内の気象観測データと山梨大学 S 号館屋上の気象観測データを比較し，課題で挙げられた場所に関する予想が正しかったか確認する。
・継続観測や複数地点での観測によって得られた情報を整理し，考察を行う。

図 3．授業の流れ（灰色部の 2 時は教科横断型授業）
4．学習感想の分析

グという言葉が印象深く残ったことが示唆さ

4．1．単語出現回数れる。

教科横断型授業の後に学習感想の記入を求動詞について，「知る（知れる）」や「できる」，めた。記述内容における名詞や動詞，形容詞ご「わかる（分かる）」が 2，3，4 番目と上位でとの単語頻出回数を表 1 に示す。

あることから，通常の授業とは異なる教科横断名詞について，「技術」が最も多く，次いで「理型授業の学習形態であっても，生徒の学習活動科」が多かった。
「技術」と「理科」を文中に同自体は滞りなく行われていたと推測された。

時に記述する生徒が多く，「つながり」も上位であることから，両教科のつながりを見出した記

形容詞について，「いい（良い）」や「わかりやすい」，「すごい」，「おもしろい」などの肯定述が多かったと推測される。また，「デジタル」的な単語の出現頻度が上位を占めていたこと

や「アナログ」が 3，4 番目と上位であり，理から，教科横断型授業を肯定的に捉える記述が科の授業の中で技術科の学習が現れるという多かったことが分かった。一方で，「難しい」と教科横断型授業の特徴から，デジタルやアナロいう記述も少ないながら存在しており，一部の－ 410 －山梨大学教職大学院

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生徒にとって，教科横断型授業が困難さを伴う業を通して，理科と技術科の教科同士のつながものであることを示唆していた。

りだけでなく，教科の学習と日常生活とのつながりまで視野を拡げていたことが読み取れた。

表 1．学習感想における単語出現回数
名詞

動詞

技術科をはじめとした他の教科を通して，理科

形容詞

技術54

理科

46 知る（知れる）32 わかりやすい

9

デジタル

38

できる

29

すごい

8

アナログ

33

わかる27

おもしろい

6

つながり27

覚える

8

楽しい

5

教科（科）

27

感じる

7

深い

4授業

15

つながる6多い4気象

14

関わる

5

くわしい

4

学習

14

考える

5

覚えやすい

2違い

14

しくむ

4

難しい

2

思う

53

いいの自然現象に関する学習を日常生活と結び付

18

け，生きた知識として活用させるような教科横断の姿が期待されているのではないかと考えられた。
表 3．生徒 38 の学習感想
学んだ知識を理科だけじゃなくて他の教科とのつながりを考えたのが面白かったです。
つながりを知ることでふだんの生活ではどこにつながっているのかを知りたいと思いました。
生徒 18 の記述を表 4 に示す。この生徒の有していた技術科への苦手意識が表出し，教科横4．2．学習感想の分類
学習感想の記述内容を分類したものを表 2

断型授業の学習の困難さにつながっていたこに示す。理科や技術科の学習に対する単なる感とが読みとれた。教科横断的な視点を取り入れ想だけでなく，教科横断に関する記述も比較的た学習には，生徒の持つ教科への得意，不得意多く記述されていたことが分かった。の意識と密接に関係している可能性が示唆さ

教科横断に関する記述の中でも，「① つながれた。
表 4．生徒 18 の学習感想

り・共通点の発見」が最上位であり，「② 学習の深まり・分かりやすさ」や「③ 学習効率の向科目は違うけど，その科目どうしにつながりがあるから，いっきにたくさんのことを学習できた。関連づけると言葉の意味とかをおぼえやすくできるかもって思いました。でも技術がそんなにできないから途中からすごく難しく感じました。

上」がそれに及ばなかったことから，理科と技術科のつながりに関心が高まっていたが，その良さや価値を認識した生徒は一部であったことが明らかになった。また，「④ 困難さを示唆」がみられたことから，一部の生徒にとって理科と技術科を同時に扱うことが負荷になってい5．事前・事後アンケートたと推測された。

5．1．質問 1：理科と他教科のつながり

表 2．学習感想の分類

教科横断型授業の前後にアンケート（図 4）① つながり・共通点の発見

36を実施し，生徒の理科と他教科のつながりに関② 学習の深まり・分かりやすさ

13する意識調査を行った。

③ 学習効率の向上

5④ 困難さを示唆

4理科⑤ 理科の学習内容に関する感想

10技術⑥ 技術の学習内容に関する感想

17

その他

⑦ その他の記述

17

教科横断

質問 1 の回答結果を図 5 に示す。授業前の時
点で「とてもそう思う」，「そう思う」と回答した生徒が約 96％と非常に多かった。よって，生徒の多くは教科のつながりをもともと意識しており，教科横断型授業を受け入れる素地を有していたと考えられた。
授業前に最も多かった「そう思う」が減少し，4．3．代表的な記述
生徒 38 の記述を表 3 に示す。教科横断型授

授業後に「とてもそう思う」が増加した。した－ 411 －山梨大学教職大学院

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1．理科の学習内容は他の教科とつながりがあると思いますか。一つ選んで○をつけてください。
1．とてもそう思う 2．そう思う 3．どちらでもない 4．そう思わない 5．全くそう思わない※［3．どちらでもない］［4．そう思わない］［5．全くそう思わない］を選んだ方は 4 へ進んでください。

2．理科とつながりがあると思う教科を全て選び，□の中にチェックしてください。
□国語 □社会 □数学 □保健体育 □技術 □家庭 □英語 □道徳 □音楽 □美術 □総合
3．質問 2 で選んだ教科について，どのようなところが理科とつながっていると思いますか。特につながりが強いと思う教科を一つ選んで，どのようなつながりがあるか書いてください。もし，
質問 4 も記入して，時間があったら 2 つ目以降も書いてください。
選んだ教科
選んだ教科
選んだ教科
選んだ教科

4．理科の授業でその他の教科の学習を扱うことによって，理科やその他の教科の学びが深まると思いますか。一つ選んで○をつけてください。また，その番号を選んだ理由について述べてください。
1．とてもそう思う 2．そう思う 3．どちらでもない 4．そう思わない 5．全くそう思わない

図 4．教科のつながりについてのアンケートの内容
がって，教科横断型授業を通して，教科のつながりをより強く感じるようになった生徒がえかった。よって，今回の教科横断型授業は，生徒の理科とその他の教科のつながりに関するたことが明らかになった。

意識と合致しており，技術科以外の教科をつな

40

国語
社会数学
保健体育
技術家庭
英語
道徳
音楽
美術
総合

3020
100123
事前

45事後

図 5．質問 1 の回答結果

05．2．質問 2：つながりがあると思う教科

10203040

質問 2 の回答結果を図 6 に示す。技術科の選

事前

択率は授業前の時点で約 85%であり非常に高図 6．質問 2 の回答結果－ 412 －

事後

50

60

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げた授業よりも受け入れやすかったことが推その他の教科は変化なし，または減少していた。

測された。

したがって，教科横断型授業を実施したことで，また，授業後の技術科の選択率は約 96%であ

理科とつながりが強いと思う教科の意識が技り，授業前から大きく増加していた一方で，英術に偏るようになったと考えられる。また，数語と音楽を除き，その他の教科は減少していた。

学は授業前と授業後で変化がなく，いずれにおいても技術に次いで多く選ばれていた。また，

5．3．質問 3：特につながりが強いと思う教科

2 つ目以降の枠に記入した教科について，特徴5．3．1．選択された教科の回答結果の分析的な傾向はみられなかった。以上のことから，

質問 3 で選択した教科について，1 つ目の枠

教科横断型授業を通して，技術や数学以外の教に記入された教科を図 7，
2 つ目の教科を図 8，科のつながりへの意識が希薄になっており，技3 つ目の教科を図 9，4 つ目の教科を図 10 に示術や数学とのつながりを見出す方へ意識が向す。1 つ目の枠に記入した教科について，授業いたと考えられる。

前と授業後を比較すると，技術のみが増加し，
国語

国語

社会

社会

数学

数学

保健体育

保健体育

技術

技術

家庭

家庭

英語

英語

道徳

道徳

音楽

音楽

美術

美術

総合

総合
01020

事前30040

事後

国語

社会

社会

数学

数学

保健体育

保健体育

技術

技術

家庭

家庭

英語

英語

道徳

道徳

音楽

音楽

美術

美術

総合

総合
20
事前

30040

1020
事前

事後

図 8．質問 3 の教科の回答結果（2 つ目の枠）

30

40

事後

図 9．質問 3 の教科の回答結果（3 つ目の枠）

国語

1020
事前

図 7．質問 3 の教科の回答結果（1 つ目の枠）

0103040

事後

図 10．質問 3 の教科の回答結果（4 つ目の枠）－ 413 －

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5．3．2．記述内容の分析

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5．4．質問 4：教科横断における学びの深まりつながりが強い教科として多く選ばれた上

5．4．1．選択の回答結果の分析

位 5 教科である技術，数学，保健体育，家庭，

質問 4 の選択の回答結果を図 11 に示す。授社会について，それぞれの記述内容と理科のエ

業前に最も多かった「そう思う」が減少し，授ネルギー，粒子，生命，地球を柱とした領域の業後に「とてもそう思う」が増加した。したがいずれと関係した記述であるか表したものをって，教科横断型授業を通して，教科のつなが表 5 に示す。なお，2 つ目以降のつながりが強りをより強く感じるようになった生徒が増えいと思う教科の記述も合わせた数で示していたことが明らかになった。

る（該当記述数 88，複数の領域にまたがる記述有り）。技術は「発電」，「電気」，「回路」などのエネルギーと関わる記述が多くみられ，「化学変化」，「カイロ」などの粒子と関わる記述もみられた。数学は「質量パーセント濃度」，「ニュ403020ートン」などの計算における関連を感じるとい10う旨の記述がみられた。保健体育は，「体のしく01み」，「体のつくり」などの人体に関することが234

生命と関連していると示す記述がみられた。家事前

庭は，「栄養」など生命に関する記述が多くみら

図 11．質問 4 の回答結果

5事後れ，「料理に使う食べ物の変化」などの粒子に関する記述もみられた。特に「栄養」に関する記述については，本研究の単元の直前に「消化と5．4．2．代表的な記述
授業前に「そう思わない」，授業後に「とても吸収」の学習の中で，理科の学習との関連を言そう思う」と回答した生徒 2 の記述を表 6 に示及したことが影響している可能性が考えられす。この生徒は，教科のつながりについて，教る。社会は「水の流れ」，「天気」などの地球に科横断型授業を通して，教科のつながりを否定関する記述が多くみられ，「発電」などのエネル的なものから肯定的なものとして捉えるようギーに関する記述もみられた。理科と他教科とになったと考えられる。特に授業後の記述につのつながりを感じていても，その教科によって関連する理科の領域は異なっていることが分いて，「暗記効果 2 倍くらいになる」と教科のかった。また，関連する理科の領域は教科によ見出していた。

つながりに対する価値を学習効率の観点からって 1 個または 2 個と限られていることが明
表 6．生徒 2 の学習感想

らかになった。
授業前

表 5．質問 3 における上位 5 教科と，エネルギー，粒子，生命，地球を柱とした領域との関係（授業前）って理解しにくくなると思います。
授業後

地球

1 回で 2 つの教科の共通点を学べ

エネルギー

粒子

技術

33

4て，一緒におぼえることで，暗記効

数学

46

果 2 倍くらいになると思うからとるなんて最高じゃないですか。
そし16

保健体育
3

家庭
社会

生命

いろいろな情報がごちゃまぜにな3てもいいと思う。

12
7

授業前に「そう思う」，授業後に「そう思わない」と回答した生徒 8 の記述を表 7 に示す。この生徒は，理科と他教科の関連は理解している－ 414 －

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アンケートの質問 3 の回答結果から，教科横が，学習の深まりを見いだすには至らなかったと考えられる。

断型授業を実施したことで，理科とつながりが強いと思う教科の意識が技術科に偏るように

表 7．生徒 8 の学習感想
授業前なったという知見が得られた。このことから，理科って普通に計算するし深まる技術科だけではなく，他の教科との教科横断型と思う。
授業後

教育実践研究報告書

授業を行うことで，理科とつながりが強いと思他の教科もでてくるとは思うけどう教科が増加するのではないかと考えられる。

深まるまではいかないと思う。

技術科に限らず，様々な教科と理科との教科横断型授業の実践を目指していくことを，今後の6．課題
今回の教科横断型授業では，理科と技術科の学習の橋渡しを行う重要な教材として気象観測機器を取り扱ったが，アナログとデジタルの違いを気象観測機器に即して思考する活動が不足していたという指摘があった。アナログの温度計や乾湿計を用いる場合，読み取りの際はそれらの示す情報に一定の区切りを付け，自然と情報を断片化していることに注目させるべきであった。さらに，記録とは生徒自身を媒体としたデジタル化を行うことであるため，日中での観測に限られ，「継続観測」には不適である自身の課題としたい。
7．謝辞
Vantage pro 2 の貸し出しにお力添えいただ
いたとともに，山梨大学 S 号館屋上の気象観測データを提供して下さった山梨大学生命環境学部環境科学科の小林拓准教授に厚く御礼申し上げる。
8．参考・引用文献
大谷忠，渡津光司（2015）科学技術リテラシーを育成するための教育課程編成に関わる課という気付きを授業内で導くべきであったと

題―技術科と理科における指導内容の比較を考えられる。このような学習のプロセスを経ることで，アナログとデジタルの学習に対する価値が見いだしやすかったのではないかと感じ通して―．科学教育研究 39(2)：pp. 186-194
中央教育審議会（2021）令和の日本型学校教育の構築を目指して～全ての子供たちの可能た。今後，教科横断型授業を実施する際は，理科に接続する教科の学習を導入する価値について，生徒の目線に立って考え，吟味していきたい。

性を引き出す，個別最適な学びと，協働的な学びの実現～（答申）．pp. 56-58
松原憲治，高阪将人（2017）資質・能力の育成を重視する教科横断的な学習としての授業感想の分析において，困難さを示唆する記述がみられたことから，一部の生徒にとって理科と技術科を同時に扱うことが負荷になっていたことと推察された。これは，今後も教科横断的な視点を取り入れた学習を実施していくのに当たって解決すべき課題であると考えられる。これを解決するためには，どのような理由で困難さが現われたのかを明確にするとともに，その生徒の実態を明らかにすることで，原因の究明が求められる。別の機会で，教科横STEM 教育と問い．科学教育研究 41(2)：pp.
150-160
文部科学省（2017）中学校学習指導要領解説 理科編．pp. 29-39
文部科学省（2017）中学校学習指導要領解説 技術・家庭編．pp. 35-52
文部科学省（2021）STEAM 教育等の教科等横
断的な学習の推進について．pp. 9-16
Vasquez, J., Sneider, C., & Comer, M (2013)

断的な視点を取り入れた学習の機会が得られた際には，困難さを示す生徒に着目し，多面的な分析から授業改善の糸口を探っていきたい。

－ 415 －STEM Lesson Essentials, Grades 3-8:
Integrating

Science,Technology,

EngineeringandMathematics,

Heinemann.