中学校理科における論理的に考える力を高めるための指導方法の研究－カードを使って考える活動を通して－
防府市立右田中学校
１

教諭

宮崎

浩

研究の意図
(1) 研究の背景
ア

PISAの結果と考察
PISA（OECD生徒の学習到達度調査）2003年調査における科学的リテラシーの結果から、我が国の中学生の状況を考察すると「科学的な事柄を証拠として解釈する」ことが必要な問題の正答率が低下しており、「論述形式」の問題においては、正答率が高いものの無答率が高いことが分かる。2006年、2009年調査でも同様の傾向が続いており、2006年調査における生徒質問紙調査では、科学への興味・関心や科学の楽しさについて肯定的に回答した割合がOECD平均より低かった。
科学的な事柄を証拠として解釈したり、論述形式の問題を解いたりするためには、筋道を立てて考える力、つまり論理的に考える力が必要である。したがって、我が国の中学生の課
題を解決するためには、論理的に考える力を高めさせることが重要であると考えられる。また、生徒が苦手としているこれらの課題を克服することは、達成感や自信につながり、科学への興味・関心を高めることにも寄与することが期待できる。

イ

科学的に探究する能力の基礎や態度の育成と論理的な思考について
科学的に探究する能力の基礎や態度の育成について、「中学校学習指導要領解説（平成20年)＊１

理科編」

では「自然の事物・現象を科学的に探究する能力の基礎と態度を育てるためには、（中略）科学的に探究する活動を行うことが必要である。（中略）目的意識をもって観察、実験を行い、得られたデータを分析して解釈し、適切な判断を行うような経験をさせることが重要である。判断に当たっては、科学的な根拠を踏まえ、論理的な思考に基づいて行うように指導する必要がある。このような経験を繰り返す中で、科学的に探究する能力や態度が育成されるようになる」としており「論理的な思考」が「科学的に探究する能力の基
礎や態度の育成」に重要であることを示している。
ウ

原籍校生徒の実態
本研究に係る授業実践の前に行ったアンケートによると、理科の学習の中で苦手なこととして「分からない問題等をじっくりと考える」、「文章で答える問題を解く」、「実験や観察のレポートを作成する」、「学習して分かったことを発表する」を多くの生徒があげた（図１）。これらは、論理的に考えることが必要な学習活動である。また、これまでの原籍校における、生徒の活動状況や、定期テストの結果からもアンケート結果と同様の課題があることが考察される。つまり、原籍校においても、論理的に考える力を高めさせることが重要であることがうかがえる。

エ

論理的な思考力（論理的に考える力）のとらえ方「論理的な思考」という言葉は日常生活においても使用されるが、いくつかの用法があり、井上（1998）＊２ は、「形式論理学の諸規則にかなった推理（狭義）」、「筋道の通った思考、
つまりある文章や話が論証の形式（前提－結論、または主張－理由・根拠という骨組み）を
1

理科の学習の中で好きなこと

２７

分からない問題等をじっくりと考える

２１

文章で答える問題を解く

図１

40

４９
６２
４１

３６

分からないことなどを自分で調べてみる

４０

実験の計画を立てる

２８

実験や観察をする

４

１０３

60

３７

学習した内容を覚える

４５〔人〕 100 80

理科の学習の中で苦手なこと

３４

実験や観察のレポートを作成する

５２

２６

学習して分かったことを発表する

６０

６

その他

20

４

0

0

20

40

60

80 100 〔人〕

理科の学習についての事前アンケートの結果（原籍校第１学年生徒、181 人、複数回答）

整えていること」、「直感やイメージに対して、分析、

論理的な思考力

総合、抽象、比較、関連付けなどの概念的思考一般のこと（広義）」をあげている。また、角屋（2007） ＊３

根 拠
理 由
原 因

判 断
（結 果）

は、「論理的な思考には、判断（結果）と根拠、理由、
図２

原因等のいずれかという２項関係が必要である」とし科学的な思考力ており（図２）、これは、井上のあげた２番目の用法「筋道の通った思考」と符合する。この用法は、一般的にも、理科の学習においても妥当性があるので、本論理的な思考力実
証性

論理的な思考力研究における「論理的な思考力」を「判断と根拠、結果と原因等の関係を基に考えることができる力」と定

客
観
性

再現性
図３

科学的な思考力義する。また、角屋は、科学的思考力について、「論理的な思考力に、実証性、再現性及び客観性等の条件が付加されたものが、科学的な思考力である」としているが（図３）、これは、論理的な思考力が科学的な思考力の中核をなしていることを示している。
(2) カードを使って考える活動について
論理的に考える力を高めさせるため、本研究では、カードを使って考える手法を考案し、実践した。カードを使って考える活動は、課題に関する情報を選択、案出し、その情報をカードに記入して配列するものである。カードに記入することで情報を個別化、明確化し、判断と根拠、結果と原因等の関係を基に配列していくことで、論理的に考える力を高めることができると考える。また、思考の過程が見え、自分の考えを相手に伝える手だてにもなることから、グループ学習の活性化や言語活動を充実させる効果も期待できる。
なお、本研究の授業実践で、カードとして使用したものは付せんである。ワークシート等に簡単にはることができ、学習履歴が残せる利点がある。
(3) 研究の仮説
以上のことから、研究の仮説を「理科の授業において、生徒がカードを使って考える活動を中心とした学習活動を行うことにより、論理的に考える力を高めることができる」とし、実践、検証を行うこととした。
2

２

研究の内容
(1) カードを使って考える活動の学習場面選定
表１

理科の学習においては、論理的に考える必要がある場面が多くあり、教科分野・単元の特質の一つといえる。本研究では、 第２分野
水や栄養分を運 １

カードを使って考える活動により、特 ぶしくみ(植物)に学習効果が高められると考えられる 第１分野
場面を以下のように選定した。
・現象を観察し、規則性や法則性を見出す場面
・実験結果から考察する場面
・複数の情報の関連を考慮して課題を解決する場面・科学的な概念を使用して説明する場
面
これらは、事前アンケート（図１）
で生徒があげた、「理科の学習の中で苦手なこと」を伴うことが多い場面でもある。
(2) 授業実践の計画(1)の学習場面を考慮し、原籍校第１
学年における授業実践を表１のように計画し、実施した。
(3) 学習効果の評価方法について

授業実践の概要

学
年

学習場面

実施
時期

蒸散の実験結果から考察する
７月〔実験結果から考察する場面〕 上旬

圧力の大きさを考える
９月
力 に よ る 不 思 議 １ 〔複数の情報の関連を考慮して課 下旬
な現象
題を解決する場面〕
音の高さや大きさと振動体の振第１分野
動の様子との関係を調べる
11 月
１
音の性質
〔現象を観察し、規則性や法則 下旬
性を見出す場面〕※「科学的な概念を使用して説明する場面」については、すべての授業実践において設定した。
表２ カードを使って考える活動による学習効果の評価
評価方法
評価項目
備 考
理科の学習内容の理解度に関する意識の変化
発表、説明、話合いに対する各授業実践の前後
アンケート 意識の変化に実施した。
複数の要素の関連を考慮しなければならない問題、論述式の問題に対する意識の変化
最初の授業実践
カードを使って考える活動に前、２、３回目の確認テスト よる、論理的に考える力の向
授業実践後に実施
上・定着した。
カードを使って考える活動による、論理的に考える活動への 生徒観察について
ワークシート 取組の状況
は、参観教師への生徒観察
カードを使って考える活動に アンケートも参考
よる、理科の学習に対する関 にした。
心・意欲・態度の状況

原籍校の第１学年は４クラス編成であるが、その内２クラスでカードを使って考える活動を実施した。学習効果の評価は、アンケート、確認テスト、ワークシート、生徒観察等により行
い（表２）、評価方法によっては、カードを使って考える活動を実施しないクラスと結果を比較した。
２本のペットボトルを用意
A
B
し、Ａには若い葉を、Ｂには空気だけを入れて密閉し、暗い所に一晩置いた後、図のようにペットボトルの中の空気をそれぞれ石灰水に通した。
この実験について、次の問いに答えなさい。
若い葉 石灰水問題１ 暗いところに一晩置いたのは、なぜですか。
問題２ ペットボトルＡ、Ｂで、石灰水はそれぞれどのよ
うに変化しましたか。
問題３ 問題２の結果から、暗い所に置いた葉は、何を出したことが分かりますか。
問題４ 植物が問題３の物質を出すはたらきを何と言いま
すか。
図４

〔％〕
80
70
60
正 50
答 40
率
30
20
10
0
０ 問題１ 問題２ 問題３ 問題４
カードを使 っ て考 える 活 動 を実施しないクラス（合計５８人）
カードを使 っ て考 える 活 動 を実施するクラス（合計５７人）

図５

事前テスト

3

事前テストの結果

図４は、全４クラスに実施した事前テストの内容で、図５はその結果である。カードを使って考える活動を実施するクラスの正答率が必ずしも高いわけではなく、実施しないクラスとの学力差はあまりないと考えられる。
(4) 授業実践①（蒸散の実験結果から考察す①植物の蒸散や、蒸散によって水が植物の体の中を移動することを知る。

る学習場面）
ア

授業の概要②蒸散についての実験結果をまとめた表から、分かることをカードに記入し、ワークシー
トに並べてはる。

図６は本時の展開である。実験結果か
ら、葉の蒸散作用について考察させるのがねらいであり、実際に実験は行ってい③葉の表と裏で、蒸散量が違う理
由を考える。

ない。そのため、プリント（図７）を配付して実験内容について説明した後、カードを使って考える活動に取り組ませた。カードを使って考える活動を行う最初の授業であったので、説明プリント（図８）を使い、カードへの記入の仕方をク

情報の案出
カードへの記入
カードの配列情報の案出
カードへの記入④作成したワークシートを、班の中で交換して気付きなどを話し合う。

グループ学習⑤ワークシートにはったカードの並びを見て、発表のための文章を作成する。

まとめ⑥班やクラスで発表する。

発

ラス全体に指示しながら進めた。
図６

表

授業の展開

①葉の枚数や大きさがほ ②以下のようにワセリン ③試験管に水を入れて枝 ④全体の重さをそれぞれ
ぼ同じ枝を２本用意すを塗る。
をさし、食用油を加え
電子てんびんで測定す
る。
る。
る。
ア
イ

葉の表に
ワセリン
を塗る

葉の裏に
ワセリン
を塗る

食用油
水面からの
蒸発を防ぐ
水

⑤明るく風通しの良い所にしばらく置いて、再び電子てんびんで重さを測定する。
ア

蒸散についての実験結果

イ

ア 葉の表にワセリン イ 葉の裏にワセリン
を塗る

図７

イ

を塗る

最初の重さ〔ｇ〕

80.8

83.6

しばらく置いた後の重さ
〔ｇ〕

80.2

83.4

減った重さ〔ｇ〕

0.6

0.2

蒸散の実験についてのプリント

授業の実際
図９は生徒のワークシートの一例である。１枚目のカードには、「アを塗る葉の表にワセリン

減った重さ0.6g」と記入するよう、クラス全体に指示した。この生徒は、イの葉の裏にワセリンを塗ったものについても同様に記入した後、「葉の裏から蒸散する減った重さ0.6g」と、どちらからの蒸散が盛んであったかが分かるように書き換え、カードを追加している。そして、２枚のカードを比較し、葉の裏から蒸散する方が水の減尐量が大きいことを導きだし、葉の表より裏からの方が蒸散が多く起こっていると結論付けている。
この実験結果から直接考察できるのは、「葉の表より、裏からの方が蒸散が多く起こっている」ことまでである。授業では、さらに「葉の裏からの方が蒸散が盛んに起こっている」
理由を考え、カードに記入するよう指示した。この生徒は、「葉の表より、裏の方に気孔が4

多くのデータから、き ２ 付せんに記入したデータを比べるとまりなどを見付けるに何が分かるでしょうか。
は、整理して考える必要
減った重さ ○ｇ
減った重さ ○ｇがあります。そのために、付せんを使って考えま
ア 葉の裏で蒸散がイ 葉の・・・
しょう。

４ 並べた付せんを見て、文章にしましょう。

起こる
減った重さ ○ｇ

１ 整理して考えよう
考えるのに必要なこと を 付 せ ん に 記 入し ま○の方が・・・
しょう。
多くのことを１枚の付せんに書くと、かえって分かりにくくなりま ３ 考 え たことを 付せんに記 入していき、考えを深めましょう。
す。
減った重さ ○ｇ
減った重さ
○ｇ
考えたこと、分かったことを記入したカー
ドを順に並べましょう。

減った重さ ○ｇ

減った重さ ○ｇ

ア 葉の裏から蒸散が起こる減った重さ ○ｇ

イ 葉の・・・

ア 葉の表にワセリンを塗る○の方が・・・
減った重さ ○ｇ○○○・・・○の方が・・・
ア 葉の表にワセリンを塗る

葉の表にワセリンを塗った方減った重さ ○ｇが、葉の裏に塗った方より減った
重さが大きいことから・・・○○○・・・○○○・・・

ア 葉の裏から蒸散が起こる減った重さ ○ｇ

図８

カードを使って考える活動の説明プリント多くある」と予想し、最後に、これらのカードを見ながら「蒸散は葉の裏側で多く起こっているので、葉の裏側の方に多く気孔があるのではないかと思った」と文章にまとめ、発表した。

①
教 記
師 入
が す
指 る
示 内
容
を

実験結果の表に示された情報から、

アとイの実験結果を比べて考えよう
ア 葉の表にワセリ イ 葉の裏にワセリ
ンを塗る
ンを塗る
減った重さ 0.2g
減った重さ 0.6g
ア 葉の裏から蒸散 イ 葉の表から蒸散する
する減った重さ 0.6g
減った重さ 0.2g
②
り １
や 枚
す 目
く の
書 内
き 容
換 を
え 分
か

カードを使って段階的に思考していく
ことで、結論が導き出せたことが分かる。また、結論を出すまでの思考過程を経ることや、カードによって情報を個別化、明確化することで、結論と他

アの方が水の重さ③２枚のカードを比が減っている
べて分かったこと葉の表より、裏から ④ 実 験 結 果 の 表 から導き出された結の方が蒸散が多く論起こっている葉の表より、裏の方 ⑤ 裏 か ら の 方 が 盛んに蒸散する理に気孔が多くある由の予想の情報を論理的に結びつけることが容付せんを使って考えたことを文章にしましょう
イよりアの方が重さが減っているので、蒸散は葉の表より裏で多く起こっている。
葉の裏側の方に多く気孔があるのではないかと思った。

易になり、多くの生徒が自分で考え、予想を導き出すことができたと思われる。その結果、この授業では、他にも図９ 生徒のワークシート例

以下のような様々な予想が導き出された。
・葉の裏は光合成をしないから、蒸散量が多い。
・水蒸気は重いので、葉の裏からの蒸散量が多い。
・葉の裏の気孔は蒸散させる力が強い。
生徒の予想は正しいものばかりではないが、他の生徒の意見を知ることで、思考が広がり、深まっていくことが考えられる。授業時間の確保が難しかったため、実施することができなかったが、生徒の導き出した仮説を検証するための実験を計画し、行わせることで、探究的な学習につなげることも可能である。
5

ウ

学習効果の評価
生徒へのアンケート結果を、カードを使って考える活動を行った授業実践の前後で比べた（表３）。すべての質問に対して、肯定的な回答をした生徒が増加していることから、理科の学習に対する意識が向上したことが分かる。カードを使い、自分で考えることで学習内容が理解できたと感じた生徒や、カードを使い、思考過程をワークシートに表すことで、日頃の授業以上に、自分の意見を説明することができたと実感できた生徒が増加したと考えられる。
表４は授業実践後の生徒と教師の感想である。話合いや発表についての肯定的な感想があることから、カードを使って考える活動が言語活動を充実させ、科学的な概念を使用して説明する力を向上させることに寄与したと考えられる。
表３
評 価 項 目生徒へのアンケート結果（授業前 58 人、授業後 55 人）

質 問 内 容評

学習内容の理解度に関 授業で、学習した内容が 授業前する意識の変化
理解できますか。

３１

発表、説明、話合い 班などで話し合う ときに対する意識の変化 に、人にアドバイスした 授業前

表４

果
１７

５１

４

４８

２４

４９

４２

２２

５７
４５

９
１６

４０

２９

２１
５３

４０

５

１５

４８

３６
２０

２

４５

２８

り、人の意見を参考にしたりして、意欲的に取り 授業後組むことができますか。
じっくりと考えてから 授業前
複数の情報の関連を答えるような問題や、文考慮して解く問題、章で答える問題に、自分記述式の問題に対す
授業後
一人でも取り組むことる意識の変化ができますか。
０

結

５０

授業後

班などで話し合うとき 授業前に、自分の考えを説明することができますか。 授業後

価

６０

２
１１

８０

１００ 〔％〕

で ど
き ち
る ら
か
と
い
え
ば
で
き
る
ど で
ち き
ら な
か い
と
い
え
ば
で
き
な
い

授業実践後の感想

生徒の感想
授業を参観した教師の感想
・とても難しい問題でしたが、どうやって付せんに ・付せん一枚一枚に考えを書くことができたので、表したらいいのか、どうしたら解決できるかなど、 一つ一 つ に 集 中 し て 、思考 活動に取り組めている
いろいろな考え方をすることができました。
ようだった。
・分かりやすい授業でした。付せんに書く活動がす ・全員とはいわないが、筋道を立てて考えようとす
ごく面白かったです。
る姿勢は感じられた。ここ数時間で生徒たちがこの・考えるのはとても大変なことだということが分か考え方に慣れていったのが手に取るように分かっりました。考えたことが本当にそうなのか、実験た。もう尐し慣れれば、“考え方”が定着するようしてみたいと思いました。
に思う。
・班の話合いが楽しくできました。分からなかった ・付せんにより、プリントもまとめやすく、自分のことも、話合いで分かるようになりました。
考えを明確にしやすかった。相手がプリントを見ても分かりやすかった。見通しが立てやすかったた
め、話合いや発表もスムーズに進められていた。

(5) 授業実践②（圧力の大きさを考える学習場面）
ア

授業の概要
図10が本時の展開である。生徒は、図11の問題にカードを使って取り組んだ。この問題には、「44kg、５kg、７cm2、100g、１N」等、物理量だけでも多くの情報が含まれているので、課題を解決するためには、複数の情報の関連を考慮しながら考えていく必要がある。生徒は、これまでの理科の授業においてこのような複雑な計算問題に取り組んでいないので、難易度の高い問題といえる。

イ

授業の実際
図12は、生徒のワークシートである。最初に圧力の大きさを求める式を記入している。ど6

こから手を付けたらよいか分からない生①「圧力の計算」の問題を、カードに記入したり、配列したりしながら解く。

徒には、教科書を見てこの式を記入し、そこから考えるようにアドバイスした。

②２人組で、自分がどのように考えて問題を解いたかを相手に説明し、意見交換する。

そして、質量や力の大きさを計算し、面積の計算、単位を「cm2 」から「m2 」に変換し、それを最初の式に代入して圧力の情報の案出
カードへの記入
カードの配列ペア学習
グループ学習③自分が並べたカードを見ながら、発表のための文章を作成する。

計算をした。さらに、カードを並べたワー
クシートを見ながら、どのようにして問題を解いたか説明する文章を書き（図④４人グループで、全員が順番に発表練習と意見交換をする。

13）、数人の生徒がプロジェクタで投影⑤数人がクラスで発表する。

したワークシートを指し示しながら、ク

図 10

まとめ
グループ学習
発

表

発

表

授業の展開

ラスで発表を行った。
以下の問題について、付せんを使って考えてみましょう。
問題 体重44kgの人が、４本あしのいすに、足が床につかないように座った。
このいすの重さは５kg、１本のあしの
底面積は７cm2であった。いすのあしが床におよぼす圧力は何N/m２か。なお、100gの物体にはたらく重力の大きさを１Nとする。
図 11 圧力の大きさを求める問題

段階を追ってカードに情報を記入することで、多くの情報から必要なものだけを取り出して考え、問題を解いていることが分かる。
ウ

学習効果の評価
表５は、この授業実践前後に行った生徒へのアンケート結果を比較したものである。項目によっては「できる」という①圧力の大きさを求める式

回答と「どちらかといえばできない」、「できない」という否定的な回答がともに増加し、両極化の傾向が見られた。
否定的な解答をした生徒が増加した理④面積の計算⑤単位の変換由として、問題の難易度が高すぎたとい
うこともあるだろうが、生徒の活動時間が十分でなかったことも影響していると②質量の計算③力の大きさの計算考えている。カードを使って考える活動⑥圧力の計算では、段階を追って課題に取り組むことができる。そのため、難易度の高い問題に対しても、途中であきらめてしまう生

図 12

生徒のワークシート

図 13

生徒がまとめた文章

徒が尐なかった。また、カードを使うことによって、思考の過程が見えるので、グループ学習においても生徒同士で教え合うことができた。更に時間をかけて取り組ませれば、多くの生徒が問題を解き、アンケート結果に対しても肯定的な解答が多くなると推測される。
この授業実践では、段階的な課題を適切に設定することの重要性も感じた。
7

生徒が取り組んだ問題は（図11）、情報の多さだけでなく、質量から力の大きさへの単位の変換、面積の計算や単位の変換などの要素が含まれている。前時には、力や面積の大きさを計算する必要がない問題に取り組んでいるが、この、圧力の大きさのみを計算によって求めることに十分習熟させておき、本時において力の大きさや面積の計算などが加わる形で授業を進めておけば、更に学習効果が高まったと考えられる。
表６は授業を参観した教師へのアンケート結果である。肯定的な回答が大半を占めているが、「どちらかといえば効果があった」という回答が多い。この結果は、本研究が理科における論理的に考える力や、それを高める方策について、より明確な提案ができるように、改善する必要があることを示しているといえよう。
表５
評 価 項 目生徒へのアンケート結果（授業前 57 人、授業後 56 人）

質 問 内 容評

学習内容の理解度に関 授業で、学習した内容が 授業前する意識の変化
理解できますか。

２２班などで話し合うとき 授業前に、自分の考えを説明することができますか。 授業後

２１

授業後

１９

１８

４

２０

２

１６

２

３９

２３

５９

２７

４６
２０

２５
６０

４０

２

２１

５３
３９

３

１８

４９

８０

２
１００ 〔％〕

で ど
き ち
る ら
か
と
い
え
ば
で
き
る
ど で
ち き
ら な
か い
と
い
え
ば
で
き
な
い

教師へのアンケート結果（26 人）

評 価 項 目評

付せんを使った活動による、生徒の論理的に考える力（筋道を立てて考える力）を高める効果について３１

付せんを使うことによる、生徒の話合いの活性化や、発表する力を向上させる効果について
ペアや班での話合いによる、生徒の論理的に考える力（筋道を立てて考える力）を高める効果について

１１

５８

２５

じっくりと考えてから 授業前
複数の情報の関連を答えるような問題や、文考慮して解く問題、章で答える問題に、自分授業後記述式の問題に対す
一人でも取り組むことる意識の変化ができますか。
０

果

４４

３０

り、人の意見を参考にしたりして、意欲的に取り 授業後組むことができますか。

結

６４
３８

発表、説明、話合い 班などで話し合う ときに対する意識の変化 に、人にアドバイスした 授業前

表６

価

価

結

果
４

６５

１９

７３

８

効果があったどちらかといえば効果があったどちらかといえば効果がなかった

２１
０

７１
４０

２０

６０

８
８０

効果がなかった

１００ 〔％〕

図14は、圧力についての確認テストで、図15は、その結果である。問題３、４は、カードを使って考える活動を行った問題と関連の深い、圧力の大きさを求める問題で、カードを使って考える活動を実施したクラスの正答率が実施していないクラスに比べて高くなっている。しかし、正答率自体は低く、問題を解くことができなかった生徒が多いことも分かる。
正答率が低いことは、前述の活動時間の確保や、段階的な課題を適切に設定することの必要性を裏付けている。問題５の記述式問題は、実施していないクラスの正答率が高くなっているが、この問題に関する学習内容は、カードを使って考える活動では取り組んでいない。初見の問題に対しては、論理的に考えることが十分できていないことが推察できる。新たな課
題に対しても、論理的に考えることできるようにするためには、計画的、継続的に学習場面
8

を設定することが重要であると考えられる。
表７は授業後の生徒と教師の感想である。難易度の高い問題であったがゆえに、解答できたことに達成感を感じた生徒もいた。教師の感想には、「生徒の思考の進み具合が分かりやすかった」というものがある。生徒がどの段階まで問題を解き、どこでつまずいているかが、
ワークシートの付せんを見るとすぐに分かるので、短い時間に多くの生徒を個別指導できる
メリットがあると感じた。
600g の同じびん２本を用意し、図１、図 図１ふた２のように、水平な台の上に置いた。びんは底もふたも平らで、台とふれあう面積
は、底が 50cm2、ふたが 20cm2 である。100ｇの物体にはたらく重力を１N として、次の問いに答えなさい。
問題１ 図１で、台がびんから受ける力の台
大きさはいくらですか。
問題２ 圧力の大きさを表す単位に使う 図２
記号 N/m２の読み方を書きなさい。
問題３ 図１で、台とびんがふれ合う面にかかる圧力はいくらですか。
問題４ 図２のようにびんを置いたとき、台とびんがふれ合う面にかかる圧力は、図１のときと比べて何倍になりますか。
問題５ 問題３のように、図１と図２で圧力が違うのはなぜですか。その理由を「面積」「圧力」の２つの言
葉を使って、簡単に説明しなさい。
図 14 確認テスト
表７

〔％〕
80
70
60
50
正
答 40
率 30
20
10
0

問題１ 問題２ 問題３ 問題４ 問題５
カードを使って考える活動を実施
していないクラス（合計５８人）
カードを使って考える活動を実施
したクラス（合計５７人）

図 15

確認テストの結果

授業実践後の感想

生徒の感想

授業を参観した教師の感想

・とても難しかったけど、理解できたのでよかった。 ・付せんで思考のポイントを端的に表現し、それを・計算などが面倒だったけど、できたときの達成感
並べる中で、論理的な思考過程が構築されやすいとがある。
思う。
・付せんを使って順番に考えていくと、分かりやす ・生徒の思考の進み具合が分かりやすかった。
かった。

(6) 授業実践③（音の高さや大きさと振動体の振動の様子との関係を調べる学習場面）
ア

授業の概要
図16が本時の展開である。この授業では、生徒に興味をもたせるために音楽科の授業で使用する、ギターを実験器具として活用した。音の高さや大きさには、弦の長さ、太さ、弦を張る強さ、はじく
強さなど、多くの条件がかかわるので、学習内容が複雑になりすぎないよう、音の高さに着目して実験を行うこととし、それぞれの条件に沿って思考を進められるようなワークシートを使用した（図
17）。

イ

授業の実際

①６弦と５弦の調律を行い、ギターの各部の名称と機能を知る。
②各班でギターを操作し、音を高くするためには、ギターをどのように操作すればよいかを調べる。
③音を高くするための操作で、弦の状態（弦の長さ、弦を張る強さ、弦の太さ）がどのようになっているかを知る。
④演示実験から、高い音が発生する
とき、振動の速さがどのようになっているかを見出す。
⑤記入したカードを、高い音が発生する現象を説明するのに、適切な順番になるように並べ替える。

グループ学習情報の案出
カードへの記入

カードへの記入

情報の案出
カードへの記入

カードの配列グループ学習⑥実験によって分かったことをまとめ、各班で発表する。

まとめ
発

図 16

生徒は、班で話し合いながら、実際に

表

授業の展開

ギターを操作して音を出し、気付いたことをカードに記入した。ギターの弦では振動が速く、振動数の違いが分かりにくいため、長さや太さ、張る強さの違うゴムひもを振動させる演示
9

実験を教師が行い、それを見て気付いたことをカードに記入した。カードを適当な順番に並び替えた後、文章にまとめ、各班で全員が発表した。ワークシート（図17）から、生徒は、それぞれの実験操作について並べられたカードを比べて「弦が速く振動する」ことによって「音が高くなる」ことに気付いていることが分かる。つまり、音が高くなっているときには、弦が速く振動しているという共通点を見いだすことができたのである。

図 17
表８
評 価 項 目生徒のワークシート

生徒へのアンケートの結果（授業前 56 人、授業後 55 人）
質 問 内 容評

学習内容の理解度に関 授業で、学習した内容が 授業前する意識の変化
理解できますか。

１８

班などで話し合うとき 授業前に、自分の考えを説明することができますか。 授業後

２５

３６

２

３１

２２

５６

７

２９

５４
３８

１１

２

３２
５１

４０

２
４

１８

５８

２０

５
２９

４４
６０

じっくりと考えてから 授業前 １４
複数の情報の関連を答えるような問題や、文考慮して解く問題、章で答える問題に、自分 授業後
記述式の問題に対す
一人でも取り組むことる意識の変化ができますか。
０

果
２９

５９

り、人の意見を参考にしたりして、意欲的に取り 授業後組むことができますか。

10

結

５３

授業後

発表、説明、話合い 班などで話し合う ときに対する意識の変化 に、人にアドバイスした 授業前

価

６０

１１
８０

１００ 〔％〕

で ど
き ち
る ら
か
と
い
え
ば
で
き
る
ど で
ち き
ら な
か い
と
い
え
ば
で
き
な
い

ウ

学習効果の評価
生徒へのアンケート結果では、それぞれの質問に対する肯定的な回答が授業前に比べて増加している（表８）。カードを使って考える活動により、生徒の意識が向上したことが分かる。
図18は、確認テストで、図19は、その 結果であ る。カー ドを使っ て考 える 活動を行ったクラスの正答率が、すべての問題について、実施していないクラスを上回っている。特に、正答率の差が大きい問題４は、記述式問題で、事前アンケート（図１）で「理科の学習の中で苦手なこと」としてあげた生徒がもっとも多かった活動に対応する問題である。このこと
は、カードを使って考える活動の成果であると考えられる。
表９は、授業後の感想で、班で活動し、意見交換を行えたことが楽しかったと感じた生徒が多かった。また、参観した教師からは授業に取り入れてみたいという意見があった。
授業実践①、②での課題や成果を生かすことで、授業が円滑に進み、生徒がカードを使って考える活動に習熟してきたことで、各評価項目において、良好な結果が得られたと考えら
れる。

問題１

ギターの弦の「ボディ側」を押さえて弦をはじくと、（「ヘッド側」を押さえたときに比べて、）弦の状態はどうなりますか。ア～ウから１つ選びなさい。
ア 弦が強く張られる
イ 弦の振動する部分が短くなる
ウ 弦が細くなる問題２ ギターの弦の「ボディ側」を押さえて弦をはじくと、（「ヘッド側」を押さえたときに比べて、）弦の振動する速さはどうなりますか。
問題３ ギターの弦の「ボディ側」を押さえて弦をはじくと、（「ヘッド側」を押さえたときに比べて、）音はどのように変化しますか。
問題４ 「ペグ」を締めると、（「ペグ」を締める前と比べて、）問題３と同じように音が変化した。その理由を説明するための文章を、「ペグを締めると、」に続けて書きなさい。
図 18

〔点〕
100
80

正 60
答
率 40
20
0

問題１ 問題２ 問題３ 問題４
カードを使って考える活動を実施
しないクラス（合計５８人）
カードを使って考える活動を実施
したクラス（合計５７人）

図 19

確認テスト

確認テストの結果

表９ 授業実践後の感想
生徒の感想
授業を参観した教師の感想
・授業では、ギターを使って音のことを調べて、振 ・生徒の気付きや、教員の示すポイントなど、並び替え動が速いと音が高くなって、振動が遅いと音が低ながら考えることができるので、論理的に説明する訓
くなるということが分かりました。班のみんなと練になると感じた。
楽しく授業ができました。
・お互いに確かめ合いながら、まとめていたので、自信・班のみんなで、実験できたのがよかったです。最をもって発表できていた。
後に、人の意見が聞けて、勉強になりました。
・付せんのはりかえによるまとめ方が素晴らしいと・付せんに書いたので分かりやすかったです。また、 思った。一度取り入れてみたい。また、演示実験も付せんに書くと、移動ができて、文章が書きやす
分かりやすかった。
かったです。

３

まとめと今後の課題(1) 研究のまとめ
授業実践①においては、初めてのカードを使って考える活動であったので、１枚のカードに複数の情報を記入するなど、戸惑う生徒もいた。しかし、説明プリントを使用するなどしてカードへの記入方法を示し、グループ活動によってお互いのワークシートを見せ合いながら意見交換を行わせることで、意欲的に活動することができ、理科の学習に対する意識も向上した。授業実践②では、カードを使って考える活動に抵抗なく取り組めた。難易度の高い計算問題に取11り組んだが、カードを使って段階的に思考を進めることで、集中して活動し、難しい問題が解けたことに達成感を感じた生徒もいた。授業実践③では、演示実験で気付いたことをメモ代わりにカードに記入したり、カードをはったワークシートを見ながら自主的に話し合ったりする生徒がおり、カードを使った活動に習熟している様子が見られた。また、確認テストの結果から、
記述式問題を解く力が向上したことが考察され、論理的に考える力が向上していることも確かめられた。これらのことは、理科の学習への意識の向上にもつながっており、アンケート結果
においても、肯定的な回答が増加している。中でも、「自分の考えを説明できた」と感じた生徒が増加していることから、カードを使って考える活動が、グループ学習の活性化や言語活動の充実にも有効であったことが分かる。
以上、各研究授業実践の成果を総合し、カードを使って考える活動により、生徒の論理的に考える力を高めることができたと考えられる。
(2) 今後の課題
カードを使って段階的に考えることで、論理的に考えることが苦手な生徒もあきらめることなく、意欲的に活動することができたが、活動に必要な時間が長くなることが分かった。カードを使って考える活動に習熟すれば、効率的に活動できるようになり、必要な活動時間が短くなるであろうが、習熟させるための手立てや、時間確保のための単元計画等の工夫に取り組む必要がある。
論理的に考える力は直ちに身に付くものではないが、継続的に活動を行うことで、生徒は様々な学習場面において論理的に考えることができるようになるであろう。そのために今後、本研究で実施していない学年においても単元、学習場面を選定し、カードを使って考える活動を実施したい。特に、日常生活や環境問題と理科の学習内容との関連を主題とした学習活動においては、多くの情報を一度に取り扱うことが想定され、カードを使った活動による、学習効
果が期待できる。また、カードを使って考える活動を通して、生徒は様々な意見を導き出した。
今後、それぞれの意見を検証するための探究的な活動を行う授業を計画、実践することにも取り組んでいきたい。
カードを使って考える活動については、まだ改善や工夫の余地が多く残されている。今後も生徒の論理的に考える力を高めるために、更に有効な手立てとなるように実践、検証を行っていきたい。
【引用文献】＊１：文部科学省、『中学校学習指導要領解説 理科編』、大日本図書、2008、p103＊２：井上尚美、『思考力育成への方略－メタ認知・自己学習・言語論理－』、明治図書、1998、p45＊３：角屋重樹・広島大学附属福山中･高等学校、『科学的な思考力を育むカリキュラムと教材開発－特色ある中学校・高等学校づくり－』、東洋館出版社、2007、p9【参考文献】
・文部科学省、『中学校学習指導要領解説 総則編』、ぎょうせい
・文部科学 省、『 小学校 理 科・中学校 理科・ 高等学 校 理科 指導資 料－PISA2003（科学的リ テラシ ー）及 び
TIMSS2003（理科）結果の分析と指導改善の方向－』、2005
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/gakuryoku/siryo/05071301.htm
・国立教育政策研究所、『生きるための知識と技能3 OECD生徒の学習到達度調査(PISA) 2006年調査国際結果報告書』、ぎょうせい、2007
・文部科学省、『OECD生徒の学習到達度調査～PISA2009年調査分析資料集～』、2010
http://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/detail/__icsFiles/afieldfile/2010/12/07/128444
3_01.pdf
http://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/detail/__icsFiles/afieldfile/2010/12/07/128444
3_04.pdf

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