科学的に探究する能力と態度の育成に関する研究－高等学校化学の課題研究における段階的な指導を通して－
山口県立防府西高等学校
１

教諭

河村

昌子

研究の意図

(1) 理数教育充実の背景
現代社会は、新しい知識・情報・技術が社会のあらゆる領域で活動の基盤となり、飛躍的に重要性を増す「知識基盤社会」であると言われている。
「知識基盤社会」においては、科学技術
は競争力と生産性向上の源泉となっており、学術研究や科学技術をめぐる世界的な競争が激化している。このため、我が国の活力を維持・向上していくためには、次代を担う科学技術系の人材の育成が必要不可欠となっている。
(2) 科目「理科課題研究」の設定
中央教育審議会答申（平成20年）では、理数教育の充実の方向性が示され、その改善点として、小・中・高等学校を通した理科の内容の構造化を図ることや、探究的な学習活動を充実させること、実社会・実生活との関連を重視すること等が明示された。これを受け、「高等学校学
習指導要領」（平成21年）では、探究的な学習活動を充実させる観点から、理科の科目として「理科課題研究」が新設された。理科課題研究は、「高等学校理科で学習した基礎的・基本的な知識や技能を踏まえて、これらを活用して探究的な活動に取り組む科目」＊１ で、生徒が主体的に研究を行うことを通して、「科学的に探究する能力と態度」、すなわち、自ら設定した課題を科学的に解決する方法を見出す能力と態度を育成することを意図している。
理科においては、学習指導要領が平成24年度から先行実施されるため、この科目の指導方法
や実施内容等、事前の検討や研究が必要である。そこで、本研究では理科課題研究を見据え、現行の高等学校化学における既存の単元において先駆的に研究を行うこととした。
(3) 研究の仮説
本研究のテーマの中心である「科学的に探究する能力と態度」については、科学に関する課
題を設定し、観察、実験等を通して研究する過程、すなわち、「探究の過程」において育成されるものと考える。しかし、多くの生徒は、「探究の過程」を意識しながら探究活動を行った
経験に乏しく、「探究の過程」への理解が不十分である。そのため、本研究では「探究の過程」
を大きく二つに分けて段階的に指導し、研究の体験を通して確実に理解させ、生徒の「科学的に探究する能力と態度」を育成することを試みた。
このため仮説を、「生徒の主体性を引き出し、科学の有用性を実感させることに着目し、探究の過程を段階的に指導することで、生徒の科学的に探究する能力と態度が育成される」とし、授業実践を通して検証することとした。
２

研究の内容(1) 「探究の過程」のとらえ方と段階的な指導
理科における課題研究は、一般的には図１に示すような「探究の過程」を通して行われる。
「探究の過程」では、仮説の設定、実験の計画、実験による検証、実験データの分析・解釈、推論等からなる「探究の方法」をそれぞれの場面で用いて研究が行われる。
1

本研究では、「探究の過程」を、「課題の設定（課題を設定する過程）」と「課題の解決（「探究の方法」を用いて研究を行う過程）」とに分けてとらえた。そして、教師が「課題の設定」を行い、生徒が「課題の解決」のみを行う「第１ステップ」と、生徒が「課題の設定」と「課題の解決」も一貫して行う「第２ステップ」の二つを設定し、段階的に指導することとした（図２）。
科
学
的
能に
力探
と究
態す
度る

課題の設定

第２ステップ
課題の設定 ＋ 課題の解決

仮説の設定

推 論

第 1 ステップ
課題の設定＋課題の解決

課題の解決
実験の計画

分析・解釈

過去の経験等実 験
有用性の実感図１ 探究の過程

図２

主体性

段階的な指導のイメージ(2) 段階的に指導を行う意図
限られた時間の中で、生徒が自ら設定した課題を解決し、研究への達成感を感じるためには、設定する課題が解決の見通しの立つもの、すなわち、「探究の方法」を用いて解決できるものであることが望ましい。しかし、「課題の解決」時に用いる「探究の方法」の理解が不十分であると、具体的にどのような観察、実験を設定し、研究を進めるべきであるかなど、解決への見通
しを立てながら課題を設定することは難しい。そのため、第１ステップでは、生徒にとって難
しい「課題の設定」を教師が行い、生徒に「課題の解決」のみを行わせることとした。
「課題の解決」を実際に経験させることで、「課題の解決」におけるそれぞれの場面の意味に気付かせ、「探究の方法」の一連の流れを確実に習得させることをねらいとした。
第２ステップでは、第１ステップで習得した「探究の方法」に基づいて、生徒に「課題の設定」と「課題の解決」の両方を行わせた。このことを通して、「探究の過程」全体への理解を深めさせることをねらいとした。
(3) 指導における留意点
課題研究では、生徒自らが課題を設定し、観察、実験を行うなど、すべての活動を生徒が主体的に行うことが求められている。生徒による研究がより質の高いものとなるためには、研究を始めさせるに当たり、まず、生徒の主体性を引き出す支援が必要である。また、科学への関心を高め、理科を学ぶことの意義を十分に認識させ、実社会・実生活の中で科学が果たしている役割等を自覚させるなど、生徒に科学の有用性を実感させることも重要となる。
以上のことから、指導に当たっては、「生徒の主体性を引き出すこと」、「科学の有用性を実感させること」の２点に留意することとした。
(4) 授業実践
授業実践は、原籍校の第３学年の化学Ⅱ（４単位）を選択している生徒（26人）を対象に、６月中旬から10月中旬まで行った。授業は、１回に付き２時間連続で、週に２回行った。また、
2標準単位数１単位で導入される理科課題研究を想定し、第１ステップには６時間、第２ステッ
プには25時間の授業時間を充て、総授業時間は31時間となった。
ア

第１ステップ(ｱ) 第１ステップにおける授業実践の視点と工夫
第１ステップでは、教師が「中和滴定曲線の研究」という課題を設定した。この課題を生徒に解決させることを通して、仮説の設定、実験の計画、実験による検証、実験データの分析・解釈、推論等からなる「探究の方法」を習得させることとした。
ａ「探究の方法」の習得に向けた課題の選定
第１ステップの課題として「中和滴定曲線の研究」を選定したのは、化学Ⅰで既習の知識等を基に、仮説の設定や実験の計画等を、比較的容易に行わせることができるためである。また、実験データの分析・解釈、推論についても、コンピュータを用いて中和滴定曲線を描かせることで、規則性や類似性について明確な結論を得させやすいためである。

ｂ「探究の方法」の習得に向けたジグソー学習法の活用
第１ステップでは、生徒の主体性を引き出すため、図３に示すようなジグソー学習法を用いた。これは、この学習法により生徒の責任感を高め、明確な目的意識の下、主体的に研究を行わせることで、「探究の方法」を確実に習得させることを意図したからである。生徒に主体的に課題を解決させることで、生徒の達成感や満足感が高まり、今後の研究に向けた主体性の醸成にもつながると考えた。
実際には、まず、科学の有用性を感じさせるため、身の回りの中和に関する話題を提供しながら、「中和滴定曲線の研究」という課題を教師が設定した。次に、その課題を解決するために、使用する薬品の組合せを変えることで、３種類の実験班（強酸と強塩基を使用する班、強酸と弱塩基を使用する班、弱酸と強塩基を使用する班）を編成した。
各実験班では、実験で用いる薬品の決定や濃度計算、実験、実験データの分析・解釈等
をすべて生徒に行わせた。実験班での活動の後、実験内容が異なる生徒同士を集めて発表班を編成させ、生徒一人ひとりに各実験班で得られた実験結果に基づいて発表を行わせた。発表の前には、発表に向けた準備の時間も設定し、生徒に「課題の解決」のときに用いた「探究の方法」を振り返らせ、その定着を図った。
実験班
Ａ班

Ｂ班

Ｃ班

強酸＋強塩基

強酸＋弱塩基

弱酸＋強塩基

１班

発
表
班

２班

３班

※ ○は一人ひとりの生徒を表している。
図３

ジグソー学習法

3

ジグソー学習法とは、一つの学習内容をテー
マごとに分割し、そのテーマごとに生徒も振り分け、学習した後、異なるテーマを学習した
生徒同士が集まり結果を教え合うことで、学習内容の全体像が学べるというものである。

(ｲ) 第１ステップの概要
第１ステップ（６時間）における授業実践の概要を図４にまとめた。
第一次（１） ・課題研究と実験報告書の書き方の説明
・ジグソー学習法についての説明
・実験班と発表班の編成

第二次（１） ・仮説の設定（実験班）
・実験計画の作成（実験班）

第三次（２） ・実験（実験班）

実験の様子

・実験結果を校内サーバーに入力保存（実験班）

第四次（２） ・実験結果のデータ処理と考察（実験班）
・実験結果と考察の発表（発表班）
・全体の考察とまとめ（発表班）

授

業

後

・実験報告書の作成（各自）図４

発表班での活動

第１ステップの概要(ｳ) 第１ステップの考察
ａ「探究の方法」の習得について
第１ステップ終了後、自己評価を実施した。自己評価では、すべての生徒が課題を解決することを通して、「課題の解決」のそれぞれの場面の意味に気付き、「探究の方法」
がよく理解できたと肯定的に評価していた。このことから、第１ステップのねらいである「探究の方法」の習得は、おおむね達成できたと考える。
また、第四次では、公開授業を行った。授業を参観した教師からは、生徒が実験結果に基づいて、具体的な考察を行っていたとの意見が多くあった（表１）。このような具体的な考察に至るためには、「課題の解決」の各場面が確実に行われていなければならず、
このことからも、第１ステップの学習活動が「探究の方法」の習得につながったと考えることができる。
表１

第１ステップの公開授業を参観した教師の意見・グラフを見て、既存の知識から何かを引き出そうとする姿が見られた。
・生徒は、自ら考えようとしていた。予想していた以上に積極的に考察や発表を行っていた。
・グラフを見て、主体的に自分で考えていた。

ｂ「生徒の主体性を引き出すこと」について
第１ステップでは、課題を把握し、主体的に探究する生徒の姿が見られた（表２）。これは、ジグソー学習法を用いたことで、生徒は発表班での発表を意識し、責任をもって実験を行ったためであろう。また、各実験班では異なる薬品を使用したが、全く同じ手
順で実験を行ったことも、発表班における具体的な考察や活発な質疑応答につながったと考えられる。授業後の感想（表３）からも、主体的に探究していたことが読み取れる。
そのため、「生徒の主体性を引き出すこと」については達成されたと考えられる。
4

表２
・実験
・発表

第１ステップで見られた生徒の主体的な行動「実験結果の精度を意識し、実験回数を増やす」「実験内容や仮説、得られた結果等に対して、実験班で意見交換を行いながら 実験する」「電離度等の既習の知識を用いて、科学的理解に基づいた考察をする」｢化学反応式の補足説明を求めるなど、活発に質疑応答を行う｣
表３

第１ステップ後の生徒の感想

・実験計画も自分で考えなくてはならなかったので、真剣に取り組んだ。考えるだけでなく、実験することによってより深く考察できた。
・自分たちで薬品を考え、実験はスムーズにはいかなかったが、実験班で協力して、一生懸命取り組んだ。予想と実験結果が異なったため、深く考えた。今後の研究も、大変楽しみだ。
・実験はとても楽しく、意欲的に取り組むことができた。この活動を通して、実験の 楽しさ、面白さを理解できたので、次の研究も意欲的に取り組みたい。

ｃ「科学の有用性を実感させること」について「科学の有用性を実感させること」に関する指導は、教師が課題を提示するときに、身の回りの中和に関する事象を紹介するのみであり、不十分であった。そこで、「科学の有用性を実感させること」は、第２ステップにおける課題の一つとなった。

イ

第２ステップ
第１ステップ終了後、７月から第２ステップに入った。まず、第１ステップで課題として残った科学の有用性を実感させるための取組を実施した後、「課題の設定」と「課題の解決」
をともに生徒に行わせた。
(ｱ) 第２ステップにおける授業実践の視点と工夫
ａ「課題の設定」に当たって「課題の設定」の前に、プリントによる調べ学習や外部講師による講演を行った。これは、理科で学習している内容が、日常生活の中でどのように生かされているかを生徒に気付かせることで、科学の有用性を実感させるためである。このことを通して、理科を学ぶ意義を見出させ、生徒の科学に対する興味・関心を更に高めるようにした。
その後、生徒の興味・関心等に基づき、第１ステップで習得した「探究の方法」を活用させながら、見通しの立つ課題を主体的に設定させるようにした。このことで、生徒の研究に対する意欲を高め、「 課題の解決」における明確な目的意識を醸成しようとした。

ｂ「課題の解決」に当たって「課題の解決」では、実験前に、課題及び研究内容を他者へ説明させる活動や、ミニ発表会等を取り入れ、課題や研究内容への理解を深めさせた。これは、科学的な知識や理解に基づき、生徒に第１ステップで習得した「探究の方法」を用いさせることで、課題のより良い解決を行わせたいと考えたからである。
課題や研究内容に対する理解を深めることで、自己の研究自体を総合的にとらえるとともに、実験結果を分析して、生徒自身が客観的に評価を行うことができる。客観的な評価は、課題のより良い解決につながるだけでなく、課題を科学的に解決する方法を見出す能力と態度、すなわち、「科学的に探究する能力と態度」の育成に大きく寄与すると考えた。
また、実験後は、研究内容に対する理解を深めさせ、達成感を味わわせるため、実験報告書の作成や発表会を行わせた。
5

(ｲ) 第２ステップの概要
第２ステップ（25時間）における授業実践の概要を図５にまとめた。
第一次（３） ・外部講師による講演（演題：植物油からバイオ燃料を作る）
・事前に配付したワークシートを用いて課題の設定
・課題解決の方策について考え、実験計画に着手

夏季休業中

・実験計画を作成
・課題及び研究する内容の理解と、他者への説明
・課題及び研究する内容のまとめを大判用紙に作成

講演での実験の様子

第二次（２） ・作成した大判用紙を用いてミニ発表会
文化祭

・夏季休業中に作成した大判用紙を文化祭で展示

第三次（９） ・予備実験
・本実験

第四次（２） ・実験データの分析・解釈、推論
授業

後

本実験の様子・実験報告書の作成（各自）

第五次（５） ・発表準備（プレゼンテーションのスライド、発表原稿、発表会資料）
第六次（４） ・発表会及び研究の振返り
図５

第２ステップの概要(ｳ) 授業の展開
ａ

第一次での取組
第一次（３時間）では、主に「課題の設定」にかかわる活動を行った（図６）。
主な活動

活動の意図

生徒の様子

１

科学の有用性を実感するため ・科学に対する興味・関心の高 ・講演は、環境問題にもかかわる・身近な科学的事象に関揚と理科を学ぶ意義の実感内容であったため、授業後の感する調べ学習想では、多くの生徒が科学の有・外部講師による講演
・「探究の方法」に基づき、解決 用性について書いていた。
２ 課題の設定に向けた見通しがもてる課題 ・課題設定に向け、意欲的に資料
３ 実験計画の作成に着手の設定等を集めていた。
課題を設定するときに用いたワークシート

希望進路
不思議だと感じる身近な事物・現象②興味・関心等を基に、課題研究で研究したい課題を生徒に三つあげさせる。

①生徒が課題を設定するときの着眼点として書かせる。

③研究の視点や安全性、実験時
間、施設・設備面等から教師がコメントを記入し返却する。

④コメントを参考に、生徒にもう一度情報を集めさせ、それを基に生徒と教師が話し合う。
⑤課題の決定図６

第２ステップの第一次での取組

6

「課題の設定」に当たっては、ワークシート

表４

生徒の研究課題

研究課題
石けんの合成題を記入する欄を三つ設け、生徒が興味・関心
エコカイロの研究等に基づき複数の課題を記入できるようにした。 陽イオン交換樹脂の合成
霧箱の作成
調べ学習や講演等の学習活動を事前に行ったこ
燃料電池の研究とで、ほとんどの生徒は研究したい課題を三つ
凝固点降下の研究記入していた。
入浴剤の作成アルコール発酵の研究
生徒が記 入し た研究 課 題に対し て、 教師が芳香剤（エステル）の合成
ワークシートにコメントを記入し、生徒はそれ
発光の研究（ルミノール反応）を活用した。ワークシートには、研究したい課

人数
２人
１人
１人
２人
４人
４人
３人
４人
３人
２人

を参考に、第１ステップで習得した「探究の方法」を用いて解決できる課題であるかどうかを検討した。さらに、学校の施設・設備等も考慮し、決められた時間内で解決可能な課題へと絞っていった。
研究グループの編成に当たっては、４人以下のグループを原則とした。同様の課題を設定した生徒たちは、生徒の自主的な判断や教師の助言により、グループとなった。最終的には、表４に示したように、生徒26人に対し10の研究課題が決定した。
ｂ

夏季休業中での取組
夏季休業中は、実験の計画の作成とともに、課題や研究内容を他者に説明させる活動を行った（図７）。計画の作成は、研究の質を左右する大切な活動であるため、生徒が収集した資料を基に、仮説が検証できる計画であるかどうかについて、教師と生徒が話し合った。その後、研究への理解を進めるため、身近な人（３人目は原籍校理科教師）に課題と研究内容についての説明を行わせたり、大判用紙に要旨をまとめさせたりした。
主な活動

活動の意図

生徒の様子

教師との話合いによる実験の計画の作成
２ 設定した課題や研究内容について３人に説明
３ 大判用紙の作成

・仮説が検証できる計画の作成

・結果に影響を及ぼす、実験条件の設定に手間取っていた。
・分かりやすい説明を心掛けていた。また、研究内容への更なる理解の必要性を感じていた。

１

・研究内容の理解と研究への意
欲の高揚
・研究内容の理解

課題と研究内容の説明のためのワークシート（生徒が記入した内容例）
１回目

１人目

聞いてもらった人

母アドバイス
原理の説明は、例えを使って説明すると分かりやすい。
感想と課題
原理の説明は難しい。次回は、例えを使って説明する。
２回目

２人目

３人目は原籍校の理科の教師とし、対象教師には事前にその旨を伝え、アドバイスや質問を依頼した。

聞いてもらった人

弟アドバイス
発光には、いろいろな種類があることが分かった。原理は、理解できた。実験で発光するのを見てみたい。
感想と課題
興味をもってもらえる内容だと確信した。計画している実験をすべてやろうと思った。
３回目

聞いてもらった人

先生

アドバイス
ルミノール反応と温度との関係は？
様々な種類の発光について、その違いをもっと明確に説明した方がよい。

図７7

夏季休業中での取組説明する相手が理解できるよ
うに、工夫して研究を説明する
ことは、生徒自身の研究に対す
る深い理解につながる。

説明した相手が、研究に対して興味を示したことで、研究への意
欲が増した。

ｃ

第二次と文化祭での取組
第二次（２時間）はミニ発表会を実施し、文化祭では研究内容の展示を行った（図８）。
主な活動

活動の意図

生徒の様子

大判用紙を用いて研究内
容のミニ発表会
２ 大判用紙を文化祭で展示・研究に対する十分な理解と意欲の高揚

・他の研究に興味を示し、質問していた。質問を受け、新しい視点
から研究をとらえていた。

１

ミニ発表会

文化祭での展示

ここで出た質問は教師が取りまとめ、３か月後の発表会前に生徒に配付し、発表会の活性化
を図った。
図８

ｄ

第２ステップの第二次と文化祭での取組

第三次での取組
第三次（９時間）は、予備実験と本実験を行った。実験は、２時間続きの100分間で複数回実施し、理科の教師がＴＴで指導した。実験中は事故防止に十分配慮するとともに、机間指導により、実験器具や薬品の正しい使用法、目的に合致した適切な器具の選択、
データの分析・解釈等への助言や支援を行った。実験中は、２時間ごとに生徒に振返りを行わせ、実験結果等に対する自分の考えや話し合った内容を、ワークシートに記入させた（図９）。しかし、生徒間の話合いや考察のみでは、科学的根拠や記述があいまいになる場合がある。そこで、ワークシートの記述や授業の様子から、教師が研究方法や実験結果を確認し、ワークシートにアドバイス等を記入した。

１

主な活動

活動の意図

実験
・ワークシートを用いた実
験の振返り・仮説と実験結果との比較、考察、再実験

・教師による進 捗 状況の確認
や計画変更時の方向付け
・実験結果を踏まえた仮説の検証と研究の質的な向上

ちょく

生徒の様子
・仮説の検証が行えているかという視点で研究を見直し、試
行錯誤しながら、課題のより良い解決をめざしていた。

課題研究における探究の過程の実例※【 】内は、「課題の解決」の各場面を表している。

課題の設定

 発光の研究（ルミノール反応）
仮説の設定
推 論
① ルミノールの濃度が反応時間や発光の強さに与える影
課題の解決
響について実験した後、結果をグラフ化し、推論を行っ
実験の計画
分析・解釈
た。【実験→分析・解釈→推論】② ①の結果より、ルミノール以外の薬品の濃度は、反応時
実 験
間や発光の強さに影響を与えるのだろうかという疑問が生まれ、新たな仮説を立てて実験を行った。
探究の過程【①→仮説の設定→実験の計画→実験】③ ②で思うような結果が得られなかったため、実験方法を変更してもう一度新しい仮説について実験し、得られた結果をグラフ化した。推論の後、データをもう尐し取るべきだと感じ、補足の実験を行った。【②→実験の計画→実験→分析・解釈→推論→実験】アルコール発酵の研究① 予備実験で１回にかかる時間の目安を定め、本実験ではグループで効率よく実験が行える
よう、一人が並行して実験を行っていた。【実験→実験の計画】② 本実験では予定通り実験し、結果のグラフ化、解釈、推論を行ったところ、自分たちの仮説と異なる考察が得られた。そのため、新たに仮説を立て対照実験を行い、考察の信頼性を高めた。
【①→実験→分析・解釈→推論→仮説の設定→実験の計画→実験】
図９

第２ステップの第三次での取組

8

ｅ

第四次と第五次での取組
第四次（２時間）では実験データの分析・解釈、推論、第五次（５時間）では発表の準備を行った（図10）。授業は主にコンピュータ教室で行い、生徒にプレゼンテーションのスライドや発表原稿、発表会時の配付資料（研究内容をまとめたＡ４判の用紙１枚）を作成させた。発表の準備では、研究への理解を更に深めるため、実験について思考過程も含めたプロセスを述べることや、内容を伝える適切な表現方法（図、グラフ）を用いること等の助言を行った。また、生徒には別途、実験報告書の提出も求めた。
主な活動

活動の意図

生徒の様子

実験データの分析・解釈、推論
２ 発表の準備・類似性や法則性の発見
・課題を解決する過程の振返りと研究内容の理解の深化

・グループで研究を行った生徒は、分析や発表準備等、作業を分担し効率化を図っていた。

１

実験データの分析・解釈

発表会時の配付資料

目的

実験データの分析・解釈時にコンピュータを用いて実験データをグラフ化したためか、ほとんどの班が、発表
会時の配付資料も文書作成ソフトウェア等で作成していた。
準備が整った班から、発表の練習と９月上旬のミニ発表会で出された質問事項に対する回
答の準備を
行った。

た 質
実験内容
問
は
教 師
が 取
り ま
とめ、
実験結果
３ か
研究課題により、実験時間にばら
月 後つきが生じた。そのため、実験室に
分析・考察
の
発
コンピュータを用意し、実験が終了
表 会
し た 班 か ら 実 験 デ ー タの 分 析 に 取
前 にり掛かれるようにした。
配
布
参考文献等
し、発
図10 第２ステップの第四次と第五次での取組
表 会の 活
ｆ 第六次での取組
性 化
第六次（４時間）では、発表会を実施した（図11）。この目的は、研究成果を共有させ、を図っ研究の達成感を味わわせるためである。発表会の進行は生徒が担当し、一つの班についた。

て７分程度の発表の後、相互評価シートの記入や質疑応答を行った。最後の１時間は、生徒による相互評価の結果を発表者に渡し、それを基に研究と発表の振返りを行わせた。
主な活動
１
２

活動の意図

研究内容の発表
研究の振返り生徒の様子

・研究成果の共有、達成感の感得 ・自信をもって発表していた。また、他
・相互評価を用いた研究の振返りの発表も興味をもって聞いていた。

発表会

発表時の相互評価シート

発表者
相互評価
研究の過程が分かる発表だったか。
研究の目的にあった実験だったか。

司会者

データの分析・考察が良くなされていたか。

発表会では、ビデオや劇を用いて結果を紹介したり、実際に実験を行ったりするなど、発表の構成等にも配慮していた。
事前にミニ発表会時の質問事項を配付していたため、質疑も活発だった。
図11

発表会に向け研究をまとめるには、自分が行った課題研究を自分自身が理解しておか
なくてはいけないので、より深く課題を見直したり、追究したりする気持ちが高まった。
【振返り時の生徒感想】

第２ステップの第六次での取組

9

(ｴ) 第２ステップの考察
ａ「課題の設定」について
生徒は、興味・関心等に基づいて主体的に課題を設定しており、その内容は日常生活に関連した事象がほとんどであった。また、研究を行うに当たり、ほとんどの生徒はグ
ループでの研究を選択したが、自身の興味・関心等を貫き、個人で研究をすることにした生徒もいた。これらは、課題設定前に科学の有用性を実感させるための学習活動を仕組んだことで、日常生活の事象を科学的視点でとらえられるようになり、興味・関心が高まったためと考えられる。
課題設定の過程では、ワークシートを活用したところ、課題設定後の生徒の自己評価
において、すべての生徒が設定した課題について、解決の見通しがあると答えていた。
これは、ワークシートに記入された教師の助言等を基に、生徒が第１ステップで習得した「探究の方法」を活用し、研究したい課題の解決に向けて、具体的な方策を綿密に検討したためだと考えられる。このことは、ワークシートを活用した課題設定の有効性を示すものとなった。

ｂ「課題の解決」について
興味・関心等を基に主体的に課題を設定させたことで、生徒の研究に対する意欲が高
まり、積極的に「課題の解決」に取り組んでいた。具体的には、研究が進むにつれ、実験データを分析して計画を修正することや、新たに生じた疑問や興味に対して仮説を設定し、追加の実験を行うこと等、「探究の方法」を用いて、試行錯誤しながら課題を科学的に解決しようと努力していた。これらの生徒の活動は、本研究のテーマである「科学的に探究する能力と態度」の発現であるととらえることができる。これは、表５に示す
ような生徒の感想等からも裏付けられる。
表５

第２ステップを終えての生徒の感想

・一つのことでも様々な方面から見ていくことの重要性を感じた。
・共同実験者と意見を出し合って研究を進めていくうちに、新しい疑問や試したい実験が頭の中に次々と浮かんできて、化学を楽しみながら、研究を深めていくことができた。
・課題研究では、一つの課題に対して多くの知識を得ることができ、これらの知識を得たことで、更に化学の分野に興味をもった。

また、これまでの日常生活から形成されてきた生徒の素朴概念が、実験結果から変容した研究もあった。これは、生徒が興味・関心等に基づき身近な事象から課題を設定し、主体的に課題の解決を図ったためであると考えられる。
(5)研究の検証
仮説の検証に当たっては、ステップごとに生徒が作成した実験報告書やワークシート、振返りシート、生徒アンケート等の記述、研究に対する取組の様子、授業参観した教師の意見等を参考にした。
ア

科学的に探究する能力の育成
科学的に探究する能力の向上を確かめるため、生徒の提出した実験報告書の評価を行った。
評価に当たっては、国立教育政策研究所の小倉康氏の研究（平成16年）を基に、「計画」、「実
験」、「分析・考察」、「自己の研究成果の客観的評価」の４項目について評価基準を作成し、８点満点で点数化した（表６）。図12は、作成した評価基準を基に、第１ステップと第２ステッ
プで生徒が作成した実験報告書を評価した結果である。
10

表６
評価

点

実験報告書の評価基準

計画
実験

科学的な視点実験
データの種類

分析・考察

データの記録データの分析

自己の研究成果の客観的評価データの考察

実験手順のみ 実験結果に影 実験結果の収 不正確、不十努力を要の 計 画 で あ 響を与える要 集が不十分で 分な記録であ
２点
する。
る。
因 に つ い て 、 ある。
る。
記述がない。

実験結果の意 実験結果から 感想のみで、味することが の考察が不十 客観的な評価
十 分 表 現 さ れ 分である。
がない。
ていない。

科学的証拠がおおむね得られる計画満足でき ４点 である。
る。

実験結果に影響を与える要因について、
部分的な記述がある。

課題解決のま データを分かとめができる りやすく記録
程 度 の 実 験 結 している。
果を収集している。

図やグラフを用いて実験結果を分析している。

実験結果から 問題点の記載パターンや傾 はあるが、改向 を 発 見 し 、 善策はない。
考 察 し て いる。

科学的知識とその理解に基
十分満足
６点 づ い た 計 画 で
できる。
ある。

実験結果に影響を与える要因について、詳しい記述がある。

結論を導くのに十分な実験
結果を収集している。

精 度 の 高 い
データを分かりやすく記録している。

結論を導くこと を 意 識 して、実験結果を十分に分析
している。

結論を導き、
それを科学的
知識と理解に基づいて説明している。

問題点の記載があり、その改善策を漠然と 示 し て いる。

科学的知識とその理解に基特筆に値づき、かつ科する内容 ８点 学 的 裏 付 け がである。
ある詳細な計画である。

実験結果に影響を与える要因について、詳しく記述しており、かつその根拠が明確にされている。

結論を導き、
かつ変化の規則性を説明するのに十分な
実験結果の収集 を し て いる。

精 度 の 高 い
データを分かりやすく、かつ詳しく記録している。

詳細な科学的 仮説と実験結知識と理解に 果を比較し、基づいて実験 科学的に説明
結 果 を 処 理 しており、かし、根拠を明 つ研究結果を確にして結論 一般化していを導いている。 る。

問題点の記載があり、その改善策を具体的に示している。

第２ステップでは、第１ステップに比べて、8は、第１ステップでは、グラフから見出した

6パターンや傾向に対して考察が不十分なものが多かったのに対し、第２ステップでは、科学的知識に基づいて分析し、具体的に考察さ第１ステップ計画「分析・考察」の値が高くなっている。これ

第２ステップ

4
2

自己の
研究成果の
客観的評価

実験

0

れていたものが多かったためである。
「自己の研究成果の客観的評価」についても第２ステップでは上昇しているが、「 計画」、

図12

分析・考察
実験報告書の評価「実験」、「分析・考察」の他の評価項目に比べ、その値は相対的に低い。従来の教師主導型の実験では、与えられた実験方法に従って実験を行えば、一定の結果が得られるため、生徒が実験の改善をめざして、実験自体を評価することはほとんどない。このことが、相対的な値の低さとして現れていると考えられる。実際、原籍校の生徒の中には、自分の研究を客観的に評価することに、当初、戸惑いを感じて

科学的知識
の必要性
4

いる生徒が見られた。しかし、第２ステップ
では、６割以上の生徒が研究の問題点をあげ2ることから、全体的には、今回の課題研究を

1

取組

科学的に探究する態度の育成
図13は、第１ステップ前と第２ステップ後

有用性の実感
４ そう思う３ どちらかと言えばそう思う

通して、着実に自身の研究を客観的に見詰め
イ

第２ステップ後

3

たり、それに対する改善策を記したりしてい 積極的なる能力を向上させているものと考えられる。

第１ステップ前

実験の
目的意識
図13

結果の ２ あまりそう思わない考察
１ そう思わない

アンケートの結果の比較にそれぞれ実施した生徒へのアンケートの結果を比較したものである。両者を比較すること
によって、指導を行う前後の科学的に探究する態度の変容を確かめることとした。
11

アンケートの結果は一様に上昇しており、これは、授業中に確認された、研究に意欲的に取り組む生徒の様子を裏付けるものとなった。特に、指導における留意点の一つであった「有用性の実感」が高まっており、このことが、「積極的な取組」や「実験の目的意識」、「結果の考察」の上昇につながったと考えられ、科学的に探究する態度についても向上が見られたといえる。
３

まとめと今後の課題(1) 研究のまとめ本研究では、第１ステップと第２ステップの二つを設け、「 探究の過程」を段階的に指導した。
第１ステップで「探究の方法」を習得させた結果、第２ステップでは、生徒は見通しの立つ課
題を設定し、主体的に実験を通して研究を行っていた。このことから、「探究の過程」を段階的に指導することは、「 科学的に探究する能力と態度」の育成に効果があることが分かった。また、
課題研究を通して、生徒は分かる喜びや達成感を感じており、理科の学習意欲の高まりにつな
がったと考えられる。
(2) 今後の課題
今後の課題としては、次の２点をあげることができる。１点目は、第１ステップで「探究の方法」を習得させる際に、「実験の計画」時において、よりきめ細かな指導が必要なことである。
従来の実験では、教師が事前に実験の手順を示すことが多く、生徒が実験の計画を考える機会がほとんどなかった。そのため、第２ステップの「実験の計画」時では、第１ステップで経験していたにもかかわらず、解決の方向性は見えているものの、具体的な計画の作成に大変手間取っていた。そこで、「探究の方法」を習得させる第１ステップにおいては、この点に重点をおいた指導上の工夫が必要である。
２点目は、生徒間の協力体制の在り方である。個人での研究では、興味・関心等にあった課
題を設定することができる反面、研究に行き詰まったとき相談する相手がおらず、研究の広がりが制限される。それに対して、グループでの研究では、効率よく実験することができるとともに、コミュニケーションによる思考の広がりや深まりが期待できる。反面、他の生徒に頼り、主体性が欠如する生徒が生じることが懸念される。そのため、グループでの研究において、すべての生徒が参加でき、効率的な研究を行うための生徒間の協力体制の在り方について探っていきたい。
今後とも、この研究を基に、新科目「理科課題研究」の導入に向け、更に研究を継続していきたい。

【引用文献】＊１：文部科学省、『高等学校学習指導要領解説

理科編』、実教出版、2009、ｐ118【参考文献】
・文部科学省、『高等学校学習指導要領』、2009
・文部科学省、『高等学校学習指導要領解説

理科編』、実教出版、2009

・小倉康、『英国における科学的探究能力育成のカリキュラムに関する調査』、国立教育政策研究所、 2004
・小倉康、『科学的リテラシーと科学的探究能力』、国立教育政策研究所、2006
・小田豊、『学習内容と日常生活との関連性の研究－学習内容と日常生活、産業・社会・人間とに関連した題材の開発－』、日常生活教材作成研究会（国立教育政策研究所内）、2005

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