岐阜大学教育学部

教師教育研究第5号

2009

中学校理科「大地のつくりと変化」における三葉虫化石の観察を取り入れた授業実践と効果的な ICT 機器の活用

1 ．はじめに

関市立武芸川中学校

舩戸

岐阜大学

川上智紳一

大野ほか（2003）のカリキュラムを踏まえ，平成10年に発行された学習指導要領では，中学校の理科授業での三葉虫化石の位置づけ

地層の野外観察を中心とした観察や実験などを行ったものである．この内容は，発展的なの体験的な活動を行うことによって，興味・取り扱いであると考え，単時間扱いとした．

関心を高め，自ら進んで学習する意欲をも

大 野 ほ か（2003） の カ リ キ ュ ラ ム で は，たせることが重視されている（文部科学省，小学生を対象に，まず三葉虫化石を一人ひと1999）．また，地球の歴史や変遷をとらえさつずつ与え，体のつくりをじっくり観察し，せる証拠として，示準化石を取り扱うとしてスケッチをとる時間を十分にとっている．そおり，その例としては，「古生代のサンヨウの後，体のつくりについて気づいたことを小チュウ，ボウスイチュウ，中生代のキョウ

学 3 年の「昆虫の体のつくり」の学習内容とリュウ，アンモナイト，新生代第三紀のビカの比較から考察し，最終的には三葉虫がどのリア，第四紀のナウマン象など代表的なものような生き物だったかを推理している．本研を取り上げる」ことになっている（文部科学

究では授業時間を 1 時間としたため，スケッ省，1999）．さらに，化石の学習では，博物チの時間を節約するためにデジタルカメラを館などの実物標本の観察や，過去の環境の推用いた三葉虫化石の部位の接写撮影を取り入定に現在の生物の生態の観察が有効であるこれた．とが指摘されている．

なお，ここで紹介する授業実践は，平成

本研究は，中学校の理科第 2 分野「大地の15年度～平成18年度科学研究費補助金基盤つくりと変化」の単元において，古生代を代研究（A）（1）「優れた小中学校理科授業構表する三葉虫化石の実物を活用し，三葉虫の成要素に関する授業ビデオ分析」（国立教育

体のつくりから，どのような環境に生息して政策研究所いたかを類推する授業を構想し，三葉虫化石業収録を参考に，まとめている．授業実践の授業での位置づけと，三葉虫化石の教材とは，岐阜県関市立武芸川中学校で行っているしての有効性を明らかにしようというもので（2006年 3 月15日実施）．

小倉康 2006）で撮影された授ある．三葉虫化石を観察し，形態的な特徴か

2 ．教材開発と教材活用の工夫

ら三葉虫がどのような生物だったのかを推理するカリキュラム開発は，京都大学総合博物ミュージアムショップ等に並んでいる三葉館の大野照文教授が精力的に取り組んでいる虫化石は，多くが平らになった形をしている．

（大野，2003；大野ほか，2003）．本研究は，しかし，三葉虫の化石には，実に多くの種類−75−岐阜大学教育学部

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がある（たとえば，Levi-Setti，1993）．また，3 つの部位に分かれ，腹部は多数の体節から同一種の三葉虫化石には，ダンゴムシのようなることを観察する目的で，エルラシア・キに丸くなった状態で化石化したもの（図 1 ），ンギ（Elrathia kingi）を生徒に一人 1 個ずつ外敵に襲われ体の一部が欠損しているもの

わたるように40個確保した（図 2 ）．複眼の（林，1998），脱皮のしかたがわかるもの（図形態観察や，ダンゴムシのように丸くなった2 ），などがある．これらの化石は，生徒にとっ三葉虫化石として，ファコブス・ラナ（Phacopsて興味を引く素材であるだけでなく，そのかrana）を用いた（図 1 ， 3 ）．ファコプス・

らだの様子を観察することで，当時の生息環ラナについては，各班に 1 個ずつわたるよう境を知るための手がかりが得られ，三葉虫のにした．

生態をより詳しく知ることができるものと考えた．

図 3 ．三葉虫化石の頭部．複眼のつくりがよくわかる．
図 1 ．丸くなった状態で化石化した三葉虫化石．
一方，ICT 機器を有効活用し，より分かりやすく，かつ効率的な交流を行うため，次のような点に工夫を加え，授業実践した．
①接写機能のあるデジカメ（「SANYO XactiS3」 2 cm までのマニュアルフォーカスが可能）を各班に 1 台用意して，三葉虫の特徴的な部分を班ごとに撮影できるようにす
る．
②撮影した画像は，パソコン室の個人サーバに保存する．
図 2 ．体の一部が欠損した三葉虫化石．

③全体交流場面では，保存したサーバ内の画像データをパソコンのディスプレイに表示

三葉虫がどのような生き物だったかを探るさせ，発表するようにした．

ことは，専門家でなくてもたいへん興味を惹

ただし，生徒は事前にデジカメで撮影した

く研究活動である（フォーティ，2002）．

り，サーバへ保存したりするスキルを習得しまず，三葉虫が昆虫と同様，頭，胸，腹のている．

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中学校理科「大地のつくりと変化」における三葉虫化石の観察を取り入れた授業実践と効果的な ICT 機器の活用

3 ．授業前における生徒の実態調査

4 ．授業構想

授業を構成する上で，生徒がどんな意識を

平成10年発行の学習指導要領（文部科学もっているかを事前に調査した．調査した項

省，1999）では，三葉虫化石は，示準化石目は，次の通りである．

として取り上げられている．単元指導計画の○今までに三葉虫化石（写真・実物）を見たなかでは，まず示準化石という概念をおさえ，ことがありますか？

その具体例として三葉虫，アンモナイト，ビ○三葉虫化石を持っていますか？

カリアなどを紹介するにとどまるというのが○三葉虫について何か知っていますか？

一般的な流れであろう．授業前の実態調査か○三葉虫の形を書いてください．

ら，生徒のほとんどが，三葉虫の化石につい79％の生徒が，三葉虫の化石を以前に見たての確かな知識をもっていなかったり，三葉ことがあると回答した．（そのうち，実際に虫は平らな体型をしているといった認識にと三葉虫の化石をもっている生徒は，11％でどまったりしていることが明らかになった．

あった．）また，三葉虫について，何らかのそこで，三葉虫が示準化石であることを指導知識をもっていると回答した生徒は，88％

計画通り学んだあと，本時では，三葉虫は生にのぼったが，実際にその体型を的確に描くきものとして一体どんな特徴をもっていたのことは，ほとんどの生徒ができなかった．実

かを課題にすることにした．からだの特徴が際に化石をもっている生徒が描いた図（図分かれば，当時の生活環境が類推できる．ま4 ）を見ても，確かな知識をもっているとはた，三葉虫は示準化石であるため，同時代に言い難い．さらに，三葉虫について知ってい生息していたであろう他の生物（アノマロカることの内容をみると，「古生代に生きていリスなど）も特定できる．それらの資料も用た化石」（ 1 人），「大昔に土の中に埋もれて意し，他の生物とのかかわりについても推測できた」（ 3 人）と回答した以外は，すべてできるようにした．

無回答であった．

さらに，ICT 機器を活用し，効率のよいまた後日，生徒の持っている三葉虫の化石交流方法を工夫した．それにより短縮されたを見せてもらうと，すべて平らな体型をして時間は，十分な観察時間に当てることができいるものばかりであった．このことから，三ると考えた．

葉虫は，平らな体型をしているというイメー

5 ．授業実践

ジをもっているのではないかと考えられる．

事前の実態調査から，平らな体型をした三葉虫を見慣れていることが明らかになった．
そこでまず，丸くなった個体を見せることで，意外性を引き出し，生徒の興味・関心を高める．その他にも，からだの特徴を観察することを通して，生活環境を考察するようにした．その後，示準化石であることから，その時代に生きていたその他の生物が特定できるので，三葉虫がそれらの生物がいる中で，ど図 4 ．ある生徒が描いた三葉虫．のような生活をしていたのかを推測する，と−77−岐阜大学教育学部

教師教育研究いう展開で授業を行った．

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だろうか．

（1）授業の導入○丸くなっているものもある．→敵から身をまずは，生徒が描いた三葉虫の形を紹介し守るために丸くなっていたのではないか．

た．その中で，三葉虫は平らな形をしている○かみつかれた跡が残っている．→敵がいたのではないか，ということを確認した．のではないか．

その後，学習教室用テキスト「三葉虫を調○黒板の資料を見ると，脚には昆虫のようにべよう」（大野，2003）の資料中にある，脚関節があった．実物の化石を見ると，目はとえらの復元図（図 5 ）をプロジェクタに提複眼だった．→昆虫の仲間みたいだ．水中では羽を使って，泳いでいたかもしれない．
生徒は，観察から得られた事実をもとに，三葉虫が生息していた当時の環境を推測した（図 6 ）．また，敵がいたのではないかと推測した生徒には，事前に用意しておいた資料を見るように促した．当時，大きな生き物であるアノマロカリスという生物がいたことから，三葉虫はそのような大型の生物に食べられる図 5 ．脚とえらの復元図．
示した．「三葉虫は，どこでどのように生活していたのだろうか」という課題に対し，えらや脚が見られることから，水中で生活していたのではないか，底を歩いていたのではないか，という予想が出された．
（2）探究活動 1
生徒は，この予想を確認するために，三葉図 6 ．実物の特徴を調べる生徒．

虫のからだのつくりを，詳しく観察するとよいと考えた．そこで，各班へ平らな形をした
エルラシア・キンギ標本以外に，目の部分が複眼になっていることが分かるファコプス・ラナ標本，ダンゴムシのように丸い体型をしたファコプス・ラナ標本，からだの一部が欠損したエルラシア・キンギ標本を渡した．
次のような追究活動が行われた．
○脚には，関節がある．→昆虫の仲間かな．
○からだには，固そうな甲羅がついている．
→なぜそんなからだのつくりをしていたの−78−

図 7 ．資料をもとに考察する生徒．

中学校理科「大地のつくりと変化」における三葉虫化石の観察を取り入れた授業実践と効果的な ICT 機器の活用可能性があり，からだの一部が欠損した個体

大写真をもとに話したため，よく分かる説明は，これらの生物に，かみつかれた跡ではなができた．時間節約の効果が現れ，多くの生いかと想像していた（図 7 ）．

徒の考えを交流することができた点も，非常（3）探究活動 2によかった点である．

生徒は，自分の予想が正しいかどうかの根

6 ．議論

拠になる情報を，実際の化石標本や資料から収集し（図 7 ），まとめた自分の考えをパソ（1）三葉虫化石の教材としての意義コンで処理し（図 8 ），仲間の前で発表した．

三葉虫化石の観察と，現生生物とを比較す

その発言内容をみると，三葉虫の体型から，るカリキュラムは大野（2003）が精力的に当時の生活の様子を的確に捉えているものが開発し，学習教室を展開している．三葉虫は多かった．その一部を紹介すると，以下のよ

小学生にとっては魅力的な化石であり，（1）うになる．

化石標本をじっくり観察させること，（2）昆○写真にもあるように，三葉虫にも背骨のよ虫との比較から三葉虫が古生代にどのようにうな甲羅がある．→カブトムシと同じよう生活していたのか，どのような生き物だったに，殻でからだを守っていると思う．のかを推理すること，（3）推理したことを証○三葉虫は横から見ると，平らな形をしてい明できる化石標本を準備しておき，推理が妥る．→海底に住んでいて，敵が来たときに当であったという達成感をもたせるように仕は砂の中に身を隠したのだと思う．→浅瀬

組んでおり，学習教室への満足度は非常に高にいると流されるけど，海底だとその心配い．

がない．

本研究でも，生徒たちは興味・関心をもっ○目の位置が上についている．→海底に住んでいたことが分かる．て三葉虫化石を観察し，どのような生き物だったかを推理している．推理の根拠となった観察事実をデジカメで撮影し，根拠を明確に自分の考えを発表することができていた．
大野（2003）のカリキュラムでは，まずエルラシア・キンギを観察し，追究の部分で子どもたちの推理を裏づけるような化石を提示するような学習の流れが構築されており，完成度が高いカリキュラムとなっている．生徒に観察させる三葉虫化石の種類や形態をもっと多くし，生徒の思考に沿って推理した内容
を化石標本の形態を詳しく調べて，裏づける

図 8 ．デジカメで撮影しサーバへ保存．

ような改善が必要である．
また，新学習指導要領では，示準化石の扱

また，交流後の感想を見ると，交流の結果

いが「地球の歴史や変遷を捉えさせる証拠と自分の考えがまとまったことが伺えるものがして取り扱う」から「地層の生成年代の推定多くあった．には示準化石を用いる」と，積極的な扱い

さらに生徒は，プロジェクタに投影した拡をするように表記されている（文部科学省，−79−岐阜大学教育学部

教師教育研究2008）．このことからも，本実践を単元指導

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今後の重要な課題である．

計画の 1 時間として位置づけることは，意義謝辞．三葉虫化石の確保では，小野照雄氏のあることと思われる．にお世話になった．また，カリキュラム開発（2）ICT 機器の活用について

では，京都大学総合博物館大野照文教授にア

化石などの観察では，対象の特徴を掴むた
めに精密なスケッチを描く力をつけることはドバイスをいただいている．ここに記して感謝いたします．

重要な課題である．それには，スケッチの描き方の指導はもちろん，スケッチのための時引用文献間を十分とることが求められる．今回は単元

フォーティ，R．（2002）三葉虫の謎，ハヤ指導計画のなかで，三葉虫化石の観察のための時間を十分確保することが困難であり，

カワ書房 ,342p．

林 久 人（1998） 三 葉 虫 を 喰 う 動 物 が い た，ICT 機器の活用による時間的節約を行った．

鑛業博物館，31，33-43.

結果的にみると，スケッチをする時間を省い文部科学省（1999）中学校学習指導要領（平たことで，観察の時間を十分確保することが成10年12月）解説－理科編－，大日本図書．

できた．そのため，多くの事実を見つけるこ

文部科学省（2008）中学校学習指導要領解とができた．また，見てもらいたい部分を拡説‐理科編，平成20年 9 月，大日本図書．

大してパソコンのディスプレイに示すこと

Levi-Setti, R. (1993) Trilobites, 2nd ed.,で，客観的で非常に分かりやすい発表をする

Chicago University Press.

ことができた．聞く側の理解を助けるために

小倉康（2007）平成15～18年度科学研究費

は，効果的な学習方法であり，スケッチをと補助金基盤研究（A）（1）「優れた小中学る活動と ICT 機器をうまく活用することで校理科授業構成要素に関する授業ビデオ分大きな学習効果ができるものと期待された．

析とその教師教育への適用」研究成果報告書（国立教育政策研究所）pp.320-323．

7 ．おわりに

大野照文（編）（2003）平成14年度文部科学

実物標本を使い，実際に自分の手で確かめ

省科学系博物館教育機能活用推進事業によることは，興味・関心を高め，理解を深めるる委託事業「三葉虫を調べてみよう－大学上で非常に重要なことである．三葉虫やアン博物館でつける仮説から検証への科学的考モナイト化石を，学習指導要領を踏まえた単え方の基礎能力」報告書，京都科学系博物元指導計画の中に位置づけ，必要な化石標本

館教育機能活用推進実行委員会．

を確保して，実感をともなった学習へと生徒

大野照文・川上紳一・田口公則ほか（2003）

を導くためには，適切な化石標本の確保が不小学生を対象とした化石教室「三葉虫を可欠である．本研究で確保した三葉虫化石は，調べよう」のねらいとその実践，岐阜大周辺の小中学校と連携して活用するなど，教学 教 育 学 部 研 究 報 告（ 自 然 科 学 ），27，材を共有できるようなネットワークの構築が131-137.

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