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エネルギー環境教育を指向する自由研究のテーマとその内容
Themes…and…Contents…of…Student-generated…Research…Aimed…at…Energy……
and…Environmental…Education…Topics
小鍜治優（Masaru…Kokaji）＊1

大磯眞一（Shinichi…Oiso）＊2

要約
エネルギー環境教育は，理科や社会などの教科学習の中や，総合的な学習の時間などで取り扱われている．しかし，教科内容の充実や総合的な学習の時間の縮小により，エネルギー環境教育に十分な時間が確保できていないのが現状である．そこで，教員が，夏休みなどを使って課題として行っている児童・生徒を対象とした自由研究の中で，エネルギー環境教育に関する探究的な取り組みを行うのを可能にすることを考えた．ただ，教員が自由研究の指導を進める上で一番の課題となっているのがテーマ設定であり，見通しを持った課題解決の方法である．そこでエネルギー環境教育に関わるテーマや課題解決の方法を示し，指導する教員に，使いやすく改良することができる提案を行った．
キーワード…エネルギー環境教育，理科，教科学習，探究的，自由研究

Abstract
Energy… and… environmental… education… topics… are… covered… in… subjects… such… as…
science…and…social…studies,…as…well…as…in…integrated…study…periods.…However,…the…current…situation…
is… that… sufficient… time… for… energy… and… environmental… education… has… not… been… secured… due… to…
changes…of…the…curriculum…and…the…reduction…of…the…time…for…comprehensive…study.…Therefore,…
we…thought…about…offering…ways…for…teachers…to…carry…out…an…exploratory…approach…to…energy…
and…environmental…education…in…student-generated…research…projects…that…are…being…carried…out…
by… students… during… their… summer… vacation.… Guiding… students… in… setting… a… theme… is… the… most…
important… issue… for… teachers… whose… students… want… to… carry… out… a… research… project.… In… setting…
a…theme,…students…need…to…use…a…problem-solving…method…with…a…clear…perspective.…Therefore,…
we…presented…themes…related…to…energy…and…environmental…education…and…methods…for…solving…
problems…and…proposed…ways…to…use…them…and…make…it…easier…for…teachers…to…guide…students…and…
improve…the…quality…of…their…projects.
Keywords

e… nergy…and…environmental…education,…science,…subject…study,…exploratory,…student-generated…
research

1. は じめに新学習指導要領（2017 年度３月告示）では，新（1）…自然の事物・現象についての理解を図り，観察，実験などに関する基本的な技能を身に付けるようにする．

しい時代に必要となる資質・能力が明示されており，（2）…観察，実験などを行い，問題解決の力を養う．

理科（小学校理科）で育成する資質・能力（理科教（3）…自然を愛する心情や主体的に問題解決しよう

育の目標）については以下のように示されている．とする態度を養う．
」「自然に親しみ，理科の見方・考え方を働かせ，見ここでいう「自然の事物・現象についての問題を通しをもって観察，… 実験を行うことなどを通して，科学的に解決する」とは，従来より大切にしてき自然の事物・現象についての問題を科学的に解決すた課題を設定して仮説を立て，実験・観察を通しるために必要な資質・能力を次のとおり育成するこて結論を導き出す探究的な過程を経た学習を指すとを目指す．

（図１）．

＊ 1 …美浜町エネルギー環境教育体験館きいぱす＊ 2 （株）…
原子力安全システム研究所 社会システム研究所

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235通しを持たせること）を指す．
これらのアプローチにより，資質・能力の三つの柱を育成する．
＜育成する資質・能力の三つの柱＞「知識及び技能」「思考力，判断力，表現力等」「学びに向かう力，人間性等」

そして，この資質・能力の育成のために，探究活動における，「主体的・対話的で深い学びの視点（アクティブラーニングの視点）」での授業改善が必要とされている．最終的に，主体的で対話的な深い学びによって，今日の知識基盤社会に必要な「知識の質や量の改善」を図っていくことが大切である．

2. 主 体的・対話的で深い学びの視点での授業改善について
図１

探究の過程（1）

また，「理科の見方・考え方を働かせ」とは，以下のように，領域に合わせた見方や科学的な探究の方法を用いた考え方を指す．

図２は，文部科学省… 新しい学習指導要領の考え方にある「主体的・対話的で深い学びの実現」に向けてのイメージ図である．
https://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/newcs/__icsFiles/afieldfile/2017/09/28/1396716_1.

＜科学の見方＞

pdf…

2021 年６月 14 日アクセス「エネルギー」領域……主 として量的・関係的な視点で捉えること「粒子」領域……主として質的・実体的な… 視点で捉えること「生命」領域……主 として共通性・多様性の視点で捉えること「地球」領域……主 として時間的・空間的な視点で図２の指摘を踏まえれば，「主体的・対話的で深い学びの実現」と「自由研究」との関連は以下のように示される．ここでいう自由研究とは，教員によるテーマの設定や指導により，児童・生徒が夏休み等に行う探究学習・活動のことであり，これは理科教育システムに組み込まれている．

捉えること
①……
「学ぶことに興味や関心を持ち」，「見通しを＜考え方＞探究の過程を…通した学習活動の中で，持って粘り強く取り組む」，「自らの学習をまとめ振り返り，次の探究につなげる」などを・比較する

追求し，主体的な学習に近づけることが大切・関係付ける（条件制御）

である．

・多面的な思考をする②
「連携・協働して社会に見られる課題を解決」，「個人で考えたことを意見交換したり，議論しさらに，「見通しをもって観察，実験を行う」とは，たりすることで新たな考え方に気が付いたり，児童・生徒に観察，実験を何のために行うか，観察，自分の考えをより妥当なものとしたりするこ

実験ではどのような結果が予想されるかを考えさせと」，「子供同士の対話に加え，子供と指導者，ること（課題に対しての解決・実験方法や結果の見子供と親（地域の人），本を通して本の作者な

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主体的・対話的で深い学びの実現（「アクティブ・ラーニング」の視点からの授業改善）について（イメージ）「主体的・対話的で深い学び」の視点に立った授業改善を行うことで、学校教育における質の高い学びを実現し、学習内容を深く理解し、資質・能力を身に付け、生涯にわたって能動的（アクティブ）に学び続けるようにすること
学びを人生や社会に生かそうとする学びに向かう力・
人間性等の涵養

【主体的な学び】
学ぶことに興味や関心を持ち、自己のキャリア形成の方向性と関連付けながら、見通しを持って粘り強く取り組み、自己の学習活動を振り返って次につなげる「主体的な学び」が実現できているか。

生きて働く知識・技能の習得【例】
・ 学ぶことに興味や関心を持ち、毎時間、見通しを持って粘り強く取り組むとともに、自らの学習をまとめ振り返り、次の学習につなげる・ 「キャリア・パスポート（仮称）」などを活用し、自らの学習状況やキャリア形成を見通したり、振り返ったりする

未知の状況にも対応できる思考力･判断力･表現力等の育成【深い学び】【対話的な学び】
子供同士の協働、教職員や地域の人との対話、先哲の考え方を手掛かりに考えること等を通じ、自己の考えを広げ深める「対話的な学び」が実現できているか。
【例】
・ 実社会で働く人々が連携・協働して社会に見られる課題を解決している姿を調べたり、実社会の人々の話を聞いたりすることで自らの考えを広める
・ あらかじめ個人で考えたことを、意見交換したり、議論したり、することで新たな考え方に気が付いたり、自分の考えをより妥当なものとしたりする
・ 子供同士の対話に加え、子供と教員、子供と地域の人、本を通して本の作者などとの対話を図る

図２

習得・活用・探究という学びの過程の中で、各教科等の特質に応じた「見方・考え方」を働かせながら、知識を相互に関連付けてより深く理解したり、情報を精査して考えを形成したり、問題を見いだして解決策を考えたり、思いや考えを基に創造したりすることに向かう「深い学び」が実現できているか。
【例】
・ 事象の中から自ら問いを見いだし、課題の追究、課題の解決を行う探究の過程に取り組む
・ 精査した情報を基に自分の考えを形成したり、目的や場面、状況等に応じて伝え合ったり、考えを伝え合うことを通して集団としての考えを形成したりしていく
・ 感性を働かせて、思いや考えを基に、豊かに意味や価値を創造していく

主体的・対話的で深い学びの実現（2）どとの対話」を重視することで，対話的な学習につなげることが大切である．
③
「事象の中から自ら問いを見いだし」，「課題の3. 探 究活動を取り入れたエネルギー環境教育

追究，課題の解決を行う探究の過程に取り組

エネルギー環境教育の重要性についてはいうまでむ」こと，「精査した情報を基に自分の考えをもないと思われるが，中教審答申などでも例示され形成する」，「目的や場面，状況等に応じて伝た今日的課題「地球温暖化やエネルギー資源等の地え合う」，「考えを伝え合うことを通して集団球規模の問題」，つまり持続可能な社会を構築するとしての考えを形成する」，「感性を働かせてという課題は，理科教育の目標
（1）
〜
（3）
そのものを思いや考えを基に，豊かに意味や価値を創造必要とする課題である．言い換えれば，理科で育てする」ことなどにより，深い学びにつなげるようとしている資質・能力を育成するのに最適な課ことが大切である．

題といえる．もちろん，持続可能な社会を考えるよ
うな大きな課題は，理科のみでできることではなく，このように，自由研究での取り組みにより，学ぶ

学校教育全般で取り組んでいくべき問題であり，他こと・内容の虜になり，他者とともに営む社会的・教科での学び，教科横断的な学びなどが必要不可欠

文化的活動に参画し，少しでも新しい気づきや手続である．

きを生み出す学びにつながれば，児童・生徒の知識現在，エネルギー環境教育は，理科や社会などのの量や質の改善が果たされることになる．
学びとは，教科学習の中や，総合的な学習の時間などで取り扱話し合いや教え合いとは違い，参加するそれぞれが，われている．しかし，教科内容の充実や総合的な学未知の事柄を共に探る・解決する活動である．

習の時間の縮小により，エネルギー環境教育に十分な時間が確保できていないのが現状である．
そこで，夏休みなどを使って課題として行われている自由研

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究の中で，エネルギー環境教育に関する探究的な取237〇…自由研究…＜ Sample…6：電池の効率＞り組みを行うことを，ぜひ，強力に進めたいと考え

…普… 通の電池と充電池の効率や，充電するとた．ただ，教員が自由研究の指導を進めるうえで一きの有線・無線の充電器での電力量などを番の課題となっているのが，テーマの設定であり，調べる．

見通しを持った課題解決の方法である．そこで，エ〇…自由研究…＜ Sample…7：エネルギー効率＞＊

ネルギー環境教育に関わるテーマや課題解決の方法

……湯 を沸かすときの鍋の蓋のあるなし，トイレを提案する．指導する教員は，この提案を使いやすの便座の開け閉め，電気ポットで使う時に湯く改良することが可能である．

を沸かすのと保温して利用する場合，センサー

4. 自 由研究のテーマとその内容
教員の自由研究の指導に役立つようにつくったと手によるライトの on・off での電気の使い方などの比較で，電気の無駄のない使い方を調べる．
〇…自由研究…＜ Sample…8：換気効率＞＊

テーマについて，その一覧を挙げる．なお，2020

…部 屋の中の換気をする場合，家の中の窓のど年度より２年間の取り組みを想定しているために，こを開けると効率よく換気できるかを，実験まだ，予備実験が済んでいないものもある．

をもとに検証する．
〇…自由研究…＜ Sample…9：光合成と CO2 ＞（＊は，ほぼ予備実験が終了したもの）〇…自由研究…＜ Sample…1-1：…エアコンの効率的な…
使用＞＊………エ… アコン（暖房運転）を使ったときの部屋の…植 物の光合成が，一生の間（季節）でどう変わるか，時刻や気温などによってどんな影響を受けるかを調べる．
〇…自由研究…＜ Sample…10：気化熱＞

上部，中部，底部の気温変化とエアコンの風…部 屋の中に水槽を置いて，部屋の気温と水温向やサーキュレーターを併用した時の気温のによって，どれぐらい水が蒸発するかを調べ

変化

る．部屋の湿度や気温によって除湿機の除湿〇……自由研究…＜ Sample…1-2：…エアコンの効率的な…
使用＞＊
…エ… アコン（冷房運転）を起動した時の部屋の上部，中部，底部の気温の変化とサーキュレー

効率は変わる．どのような条件で除湿機を使うとよいか調べる．
○…自由研究…＜ Sample…11：屋根・壁の断熱＞
…粘土，火山灰，パーライト，バーミキュライト，ターを併用したときの気温の変化

発泡ポリスチレン，金属，ガラス，木材，ビニー〇…自由研究…＜ Sample…2：断熱効果＞＊

ルなどの材料を工夫・加工して，家の模型の…ペ… ットボトルにタオルやアルミニウム，気泡緩衝材などを巻いた時の断熱効果を調べる．

屋根板に木工ボンドで接着し，室内の気温の違いを比較する．

また，色々な物質による熱の伝わりにくさを比べる．
〇…自由研究…＜ Sample…3：色と温度＞＊
…路… 面の材質と路面の温度変化，家の外壁の色

これらのテーマのうち，予備実験等が終わっており完成度が高い＜ Sample… 7：エネルギー効率 > について，その実験内容は図３に示す通りである．

や材質によって部屋の気温がどう変わるかを調べる．
〇…自由研究…＜ Sample…4：太陽光発電＞

図３ Sample7 の実験の結果わかったこととしては，主に次のようなことがあげられる．

…ソ… ーラーパネルに当たる太陽光の角度や気温①電気ポットの蓋をしないと，いつまでたってもによる発電効率など，ソーラーパネルの効率電源が切れずに，万が一，沸騰したことに気づ的な使い方を探る．

かないと無駄に電気を使い続けることになる．

〇…自由研究…＜ Sample…5：紫外線＞＊

そういう意味で蓋は必ずした方がよい．

…時… 刻による紫外線の強さや，天気による紫外②人 感センサーは，赤外線を出すことで常時監視線の強さ，何を使うと紫外線をカットできるしているため，１日で 24Wh の電力を消費してかなどを調べる．

いる．もし５分間だけライトをつけたいときは，

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実験…①…………電 気ポットで湯を沸かすとき，蓋をする・しないときの電気代の違い
実験…②…………電気ポットで１日保温する電力量と必要なときに電気ポットで湯を沸かすときの電力量の違い
実験…③…………人 感 セ ン サ ー で の ラ イ ト の ON・
OFF と，手によるスイッチの ON・
OFF の電池代の違い
実験…④…………トイレの便座の蓋をしているときとしていないときの電力量の違い

6. お わりに：自由研究の実際
2020 年 度 の 美 浜 町 エ ネ ル ギ ー 環 境 教 育 体 験 館「きいぱす」における夏休みの自由研究（高学年の部）は，コロナ対応もあり，実施回数が２回のところ１回に減ったうえ人数制限もあり，本格的に行うことができなかった．
2020 年度に取り組んだのは，４組８名の親子であった（基本的に，実験・観察は，児童・生徒のみで実施）．人数も少なかったので，＜自由研究Sample 2： 断熱効果＞を指定して，２人１組で実実験…⑤…………冷蔵庫のドアを開けている時間と庫内の温度変化施した．

実験…⑥…………IH 調理器，ガス調理器，電熱器，電な取り組み内容（テーマ）について説明し，実験方子レンジでの省エネ比べ
図３ <Sample7：エネルギー効率 > 実験内容

最初に，自由研究の概要について説明後，具体的法について解説して実験・観察を行い，データ取りを行った．次に，各自パソコンにデータを入力してグラフ（グラフ作成エクセルシート使用）を作成した．実験は２種類あったが，２つ目の実験について１回あたり 0.83Wh の消費電力なので，人感センも１つ目の実験と同様に行うことができた．そのサーより，手でスイッチをつける方が，消費電後，考察を支援するため，熱の伝わり方について解力が少ない．

説した．残りの時間は，実際に自由研究をまとめて③冷 蔵庫のドアを開けている時間が長くなると消いく時間とした．また，実験中の様子について指導

費電力量が増加するのではないかという仮説の者側で過去に撮りためた写真を参考資料として提供もとに実験を行ったが，結論は変化がなかった．

した．

単に，ドアを開けたことで冷蔵庫内の温度が上

この取り組みについては，美浜町エネルギー環境

がり，元の温度に戻るまでの時間が長くなった

教育体験館「きいぱす」の定例行事であり，まただけであった．

取り組み時間が２時間程度と決まっているため，

5. 自 由研究のまとめ方

指導者サイドで進行することになった．しかし，「きいぱす」ではなく一般の学校で実施するときには，テーマについての予想とその理由，実験方法な

自由研究の対象としては，小学生，中学生，一部どについても，児童・生徒各自にできるだけ考えさ高校生を想定しているが，主に小中学生を想定してせることが大切である．また，考察なども，児童・いる．まとめ方としては，以下の通り教員による指生徒自身にデータやグラフから考えさせることが必導を考えている．

要である．

１．研究テーマ（題名）
２．研究のきっかけ（選んだ理由）
３．研究の方法と内容

引
 用文献

４．研究の結果・分かったこと（1）… 文部科学省初等中等教育局（2020）中学校学

５．感想，今後どう活かすか

習指導要領…理科の改訂のポイント．…

６．参考にした本

https://www.nits.go.jp/materials/youryou/

７．お世話になった人や場所…

files/025_001.pdf（2021 年 6 月 14 日）．
（2）… 文部科学省（2020）新しい学習指導要領の考

実際に実験をしてまとめるときには実験の様子のえ方… - 中央教育審議会における議論から改訂写真を載せることや，データをとった場合はグラフ

そして実施へ -… p22「主体的・対話的で深い化することなどを指導する．

学びの実現」．…

…

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https://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/…
new-cs/__icsFiles/afieldfile/2017/09/28/…
1396716_1.pdf（2021 年 6 月 14 日）．

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