放射線から見える戦略なき日本の理科教育
NPO法人放射線教育フォーラム
2021年度第2回勉強会
2021年11月23日 （オンライン開催）
畠山正恒（聖光学院中学校高等学校）
hatakeyama@seiko.ac.jp

本日の内容(1)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩

わが国の経済的現状（一人あたりGDP）
教育予算の現実
学習内容と所得
日本が取るべき教育戦略
日本の不都合な真実（授業時間と教員）
米国の教育戦略（STEM教育とは）OECDによる日本の教育評価
なぜ理系女子が少ないのか
いつから数学・理科が嫌いになるか嫌いになる理由本日の内容(2)⑪ 教科書を具体的に見ると⑫ 海外の教科書との比較⑬ 教科書の問題点は何か⑭ 日本の理科教育に欠けているもの⑮ これから何をすべきか（このまま負け続けるのか）⑯ 日本の戦略は

① わが国の経済状況（一人あたりGDPはどの位か）

資料：GLOBAL NOTE

出典：IMF② 教育予算の現実 （GDPに占める教育関係支出の割合）

③ 学習内容と所得 （大学入試で数学を使うと年収が多い）

学習科目選択と大学卒業後の所得

神戸大学

西村和雄よりhttps://www.rieti.go.jp/jp/events/13061101/pdf/nishimura.pdf より抜粋④ 日本が取るべき教育戦略

理系進学者を増やす
具体的に何をすべきか考えてみよう？

⑤ 日本の不都合な真実（授業時間）
私たちは小中高でどのくらい理科を学んできたのか

学習指導要領に基づく理科学習時間数

第4回大阪市大FD研究会 根本泰雄より一部抜粋

小中学校での授業時間数

小学校1年と2年は理科社会授業無し
文科省HP

生活科

理科授業時間数の比較
日本とイングランドの義務教育理科授業時間数
５歳 ６歳 ７歳 ８歳 ９歳 １０歳 １１歳 １２歳 １３歳 １４歳 １５歳 計
日本
00 70 90 95 95 105 105 80
640
英国72 72 96 96 96 96 108 108 108 90 90 1032
180 180 1212
270 270 1392
イングランドで理系コースを取ると１３９２時間
日本の高校１年で４単位理科を取ると640＋140の計780時間
高校2年生から理系に進み、残りの2単位＋4単位×2科目＝10単位履修すると780＋350＝1130時間

日本の理科教育が進んでいると思ったら大きな間違い

5%
80%
15%

⑤ 日本の不都合な真実（カリキュラム）
日本のカリキュラムは義務教育（小中）と高等学校との連携がない

米国は高等学校まで義務教育
幼稚園から高校3年生までの一貫した科学教育を考えている
K-12（最近はP-12）という教育の考え方をしている（K-12は小学校1年生から高校3年生まで、P-12は幼稚園から高校3年生までを考えている）
日本の理科教育は小学校3年生から高等学校に物理・化学・生物・地学を網羅した「科学基礎」のような科目がないため、国民として身につけて欲しいキーコンピテンシー（最低限の資質・能力）が設定できない

⑤ 日本の不都合な真実（教員問題/日本の危機）
教員免許法の改正で教員免許取得が大変（修士課程まで進まないと中学・高校両方の免許は取得不可能）

理学系の院生が教員免許を取らない（工学系は数学は取れるが、理科免許は取れない）

高校理科をきちんと教員の採用難（退職者で補うところが急増）

⑥米国の教育戦略（STEM教育とは）
1 米国の国際競争力を回復させたい⇒理数系に進学する生徒を増やす⇒教育改革が必要（州による教育格差を是正することも目的）
2 2010年 米国科学アカデミー，米国科学振興協会などがNGSS（Next Generation Science Standards／次世代科学スタンダード）作成
へ
目的：STEM領域を専攻するように興味を持ってもらう
NGSSは小学校から高校まで（K-12という）の科学教育のフレームワーク＊科学を学ぶ体系を示した （K-12： 幼稚園から12年生までの意味）

3 2013年 ホワイトハウス（オバマ政権）発表：アメリカが世界でリーダーシップを発揮するためには、科学、技術、工学、数学（STEM）分野で世界レベルの人材を育成することが不可欠＊STEM教育の充実が米国の科学・技術分野の優位性を維持できる（人材数まで示す）＊女性のSTEM分野の学生や研究者の支援は、世界に先駆けて革新的な技術を開発し、教育を行い、建設を行うための戦略に不可欠（STEM分野の仕事に就いている女性は、非STEM分野の仕事に就いている女性に比べて33％も多くの収入を得ている）
4 科学・技術・工学・数学の複合／統合教育を模索
新しい境界領域の分野／ビジネスを先んずる

STEM教育が国際競争力を維持し、男女間格差を減らすという「国家戦略」

米国物理学協会（American Institute of Physics、略称：AIP）の取り組み
STEM教育に併せて物理授業の充実・拡大に注力

K-12の実例（NGSSのサイトより）

・グレード8（中学2年）の終わりまでに。
核融合は、2つの核の融合をもたらし、より大きな核を形成し、原子当たりのエネルギーがどの化学プロセスよりも多く放出される。それは非常に高温および圧力の条件の下でのみ発生する。
星の核で起こる核融合は、それらの恒星から(光として)放出されるエネルギーを提供し、原始水素からより巨大な原子のすべてを生成する。したがって、地球と宇宙全体で見つかった元素(水素と原始ヘリウムの大部分を除く)は、核融合プロセスによって星や超新星で形成された。
・グレード12（高校3年）の終わりまでに。
核融合、核分裂、不安定核の放射能崩壊を含む核プロセスは、核結合エネルギーの変化を伴う。中性子と陽子の総数は、核プロセスで変化しない。核相互作用は、核の安定性とプロセスを決定する。自然な放射性崩壊は、特徴的な指数関数的崩壊法則に従う。核の寿命は、存在する同位体比から岩石やその他の材料の年齢を放射年代測定で決定できる。
the National Academies Pressより

⑦ OECDによる教育評価（国別教育報告）
研究分野ごとの大学入学者の分布における男女差は大きい。ほとんどのOECD諸国では、科学、技術、工学、数学（STEM）の特定の分野で女性の存在感が薄い傾向にある。
2019年、日本の工学・製造・建設分野の新規大学入学者に占める女性の割合は16％で、OECD諸国の中で最も低い割合となった。

2021年10月08日 産経新聞

⑧ なぜ理系女子が少ないのか
1 数学・理科が不得意（不得意になって行った）2 高校での理科授業が難しい（本質が分からないので難しい）
3 生徒自身が働くことの意味をよく理解していない（賃金格差？）
4 社会全体の問題（これからも今までと同じように生活できると思い込んでいる）

⑨ いつから数学・理科が嫌いになるか⑩ 嫌いになる理由• 小学校？

算数のつまずき
これはずっと引きずる
分数，小数，割合，図形 ＋「やり方を覚える」教育• 中学校

数学の苦手度拡大
理科は化学式 圧力

暗記では対応不能へ
電圧電流 etc• 高等学校 小学校・中学校の歪みが集中
不幸なことに本質に触れたことがない「アハ」体験を持てない. 理解できた感激を味わっていない.
教科書を読んでも分からないつまづく生徒へのメッセージ• 生物はCの化合物，岩石はSiの化合物でできている。これは必然。

• 星雲は密度102～106/cm3の世界「化学」で考えている世界は2.7×1019/cm3の世界• 化学式／化学反応が分からない君へ
あなたの考える化合物は宇宙のどこかにあるかも 地上にはない
地上にない物質は沢山見つかっている• 「物理」で欠けている自然観
宇宙を支配する4つの力
宇宙のエネルギーはいろいろな形で現れている物質 電磁波 熱 などなど

⑪ 教科書を具体的に見ると（放射線関連事項はどこに出ている？）• 原子と原子核は「物理」• 電磁波は「物理基礎」と「物理」両方に登場（物理基礎の履修率は約6割→電磁波は全国民が学習していない，物理の履修率は2割）• 放射性同位体は「化学基礎」• 中学校2年生ではクルックス管とX線が登場• 中学3年生で放射線・原子力発電
中学校理科は系統的に学べない構造になっている＊中学で発展になっている項目
高校で選択しないと学習はしない・できない

物理基礎での電磁波 啓林館

物理基礎での原子力高校物理での電磁波項目 すべて見せます説明はここまでです原子核はこのような内容です素粒子は

⑫ 海外の教科書との比較＊AIPは高校物理のテキスト評価も行っている

https://www.docdroid.net/OFMOth4/giancoliphysics-principles-7th-ed-pdfでダウンロード可能

以下に、ブラッグの式とCTのページを紹介ブラッグの式を比較すると

半減期

英国の教科書Advanced Physics for you
この本は秀逸です
英国はInstitute of Physicsが教科書や教授内容をしっかりサポートしています.
ぜひ、HPを見て下さいサイクロトロンの紹介を比較してください.
その後は崩壊と半減期をご覧下さい.

日本の中学校教科書の実例
出版社はすべて啓林館
意欲的な記述も見られるが、高校理科教育への接続は他人任せ．
高校物理（4単位理系向け）の選択者は約20％
中学3年生 「エネルギー資源とその利用」からは、科学の記述と技術の記述が境界なく一体化している．
（日本の「理科」が諸外国の「科学」とは異なる実例．海外の教科書では技術的な事項や関連事項は欄外に集中して記述することが多い）

中学1年理科 太陽光については中学1年の「光による現象」の最後に発展で登場、「高校物理へ」と記述されているが・・・ 高校物理の履修率は？？？

ここからX線が始まる 中学2年

クルックス管陰極線の説明真空放電の説明後、X線の発見

これで終わり中学3年 エネルギー資源とその利用（ここから原発と放射線が登場）

発電の話

放射線再登場

放射線はエネルギー利用上の課題か？

⑬ 日本の高校教科書の問題点1. 一度学んで理解した人の為の備忘録
解説が少ない。ひとりで教科書を読んで学習できない。

行間を読め！といった記述内容。 とてもひとりでは学習できない

2．教員も行間を読めない
本質を語るのではなく、「この問題はこうやって解く」という指導になる⇒ 面白くない／興味が湧かない

なぜそうなのか？？？

理由は検定教科書検定が悪いのではなく、教科書の単価が決まっていることが問題

ページ数が限られるので、内容を飛ばして書くしかない（行間が読めないと理解不能な教科書）

教科書のページ数は？
日本 実教出版（サイズA5） 基礎物理P.303 物理P.383
合計 P.686＊サイズが半分なので実質的な差は・・・
米国 Giancoli-Physics P.1058 （サイズA4）(これより易しいテキストを前年にやっている)
英国 Advanced Physics for you （サイズA4） P.512
A-Level AQA Physics （サイズA4） P.722 合計 P.1234

⑭日本の理科教育に欠けているもの
1 授業時間数が少ない
2 幼稚園から高校までの科学教育にストーリーがない（人材教育の戦略なし）
3 高校理科教員のレベルダウン（ネガティブスパイラル状態に陥っている. 後継者不足）

4 教科書が貧弱（説明が丁寧ではない）私の感じていること① 日本の大学は入学時点で、周回遅れ② 海外の一流大学入学者と比較して、本質を理解している学生が圧倒的に少ない（試験にパスすることが教育目標になっているため）③ 教育は国家の基本戦略、今の日本に戦略なし
現状では日本はどんどん貧しくなっていく

STEM人材を増やさないと豊になれない⑮ これから何をすべきか• 幼稚園から高校までの一貫した科学教育を早く構築する• 中学・高校の授業に使える教材／資料、オープンアクセス化（フォーラムのHPをフルに使い、様々な教材／資料提供を）• 米国・カナダ・英国などの教育内容（テキスト／キーコンピテンシー）の徹底研究• 行間を読まなくても（読めなくても）内容が理解できる無検定教科書を作りましょう⑯ 日本の戦略は？（今すぐ求められているものは何か）• 科学教育（理科教育）が国益に直結することを認識させる• STEM人材を増やす• 優秀な人材を教育現場に！
• 教育目標のその先を国民に示す