生きた知識が身に付く中学校理科学習モデルの構築－系統性や関連性を重視した問いかけに基づく深い学びの過程の提案－
周南市立熊毛中学校
１

教諭

内藤

和典

研究の意図
(1) 研究の背景
平成27年度全国学力・学習状況調査の結果から、本県の中学校理科において、学力の伸び悩みが見られた。また、各設問の解答傾向について、成績上位県と 比較・分析を行った結果、「活用」に関する問題よりも、短答式による基礎的・基本的な「知識」に関する問題において、正答率の差が大きい傾向にあることが認められた。
このことから、本県の理科の学習に関して、知識を活用する場面よりも、活用する力の基となる基礎的な知識を獲得する場面に課題があると捉える。また、生徒が学習内容をどのように学ぶかが重要であり、深い学びの実現に向けた日々の授業改善に迫られている。
(2) 研究テーマ設定の理由
原籍校では、知識や経験を関連付けて考察したり、自分の考えを理由や根拠を基に説明したりすることを苦手とする生徒が多い。その一因として、生徒は学習した用語や法則を単に暗記するのみにとどまっており、国立教育政策研究所の「資質・能力を育成する教育課程の在り方に関する研究報告書１」（平成27年）で述べられている「『知っている』だけでなく，『分かって』『使える』知識」 ＊１ として身に付けていないことが考えられる。
同報告書では、分かって使える知識として身に付けるために「学ぶ内容を断片的に覚え込むのではなく，つなげてまとめて自分なりに納得する学び」 ＊１ が必要であり、「理由や根拠まで問題を深く追究して納得する経験」 ＊ １ を繰り返すことが求められると述べている。つまり、生徒が自ら既有の知識や経験を関連付け、学習内容を理由や根拠の納得を伴って理解し、分かって使える知識（生きた知識）として身に付ける深い学びが必要である。
また、「教育課程企画特別部会における論点整理について（報告）」（平成27年）では、「新たに獲得した知識が既存の知識と関連付けられたり組み合わされたりしていく過程で、様々な場面で活用される基本的な概念等として体系化されながら身に付いていくということが重要である」 ＊２ と述べている。知識の関連付けとして、現行の学習指導要領では、小・中・高等学校の４領域における学習内容の系統性が明示された。現在、学習指導要領を基に系統性に留意した授業の充実が図られている。より知識の関連付けを深めるためには、系統性に加え、領域・教科を超えて似た考え方を用いて学習内容の理解を深める考え方の関連性を意識した授業を教師が計画、実施することが重要である。
そこで、本研究では、理科の学習において、小学校から中学校の学習内容の系統性に加えて、領域・教科を超えた考え方の関連性をもたせる問いかけをきっかけとして、気付いて学ぶ活動を展開する。気付いて学ぶ活動とは、生徒自らが知識や経験を関連付け、学習内容を理由や根拠の納得を伴って理解する経験を積み重ねることのできる活動である。また、気付いて学ぶ活動を日々の授業において継続的に取り入れることで、生徒は学習内容を生きた知識として身に付けることができると考えた。

- 97 -

(3) 研究の仮説
以上のことから、研究の仮説を「中学校理科の学習において、学習内容の系統性や関連性を重視した問いかけに基づく『気付いて学ぶ活動』を継続的に行うことで、生徒が自ら知識や経験をつなぎ、学習内容を理由や根拠の納得を伴って理解し、『生きた知識』として身に付けることができる」とし、授業実践を通して検証を行った。
２

研究の内容

深めていくもの」 ＊ ３ と定義している。図１はこの定義に基「生きた知識」は・長い間覚えていることができる
・必要なときに、適切に選んで使うことができる
・使うことで、より多くの知識と関連付けられ、理解が深まる
・次の生きた知識を生み出すことができるづく生きた知識の具体的な姿である。この知識という表現に

図１ 「生きた知識」の具体的な姿＊３(1) 本研究における「生きた知識」と「気付いて学ぶ活動」
やまぐち総合教育支援センター（2017）では、「生きた知識」を「理由や根拠まで納得して身に付けた知識であり、既有の知識と関連付けられることで理科の見方や考え方を一層

は、理科で学ぶ原理や法則などの内容に関する知識だけでなく、観察・実験の手法や、結果を考察したり、自分の考えを表現したりする方法など、いわゆる方法に関する知識も広義に含む
ものとする。この知識は、単に知っているだけではなく、分かって使える知識であることを意味しており、学習を通して育むべき資質や能力の根本をなすものであるといえる。
また、既有の知識や経験を使って考え、学習内容を理由や根拠の納得を伴って生きた知識として身に付ける学習を深い学びと捉え、その中核をなす 活 動 を 「 気 付 い て 学 ぶ 活 動 」 ＊ ３ と 位 置 付 け た 図２ 系統性や関連性を重視した問いかけに基づく
気付いて学ぶ活動のモデル（図２）。気付いて学ぶ活動は、５～10分程度の短いサイクルの活動である。このサイクルは、「えらぶ」「あてはめる」「やってみる」「考える」「つかむ」の５つの思考活動を基本としている。
本研究では、教師の問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を展開することで、生徒が学習内容を理由や根拠まで納得してつかみ、生きた知識として身に付けることができると考えた。
問いかけについて、德永（2017）が全国学力・学習状況調査等の各調査問題で問われている
内容を分析し、現在の理科教育で求められている理科の見方や考え方を基に「気付いて学ぶ活動で取り上げる内容と問いかけ」として精査した。この取り上げる内容と問いかけを基に気付
いて学ぶ活動を展開する。例として、霧の発生条件の検証方法を構想する場面では、「条件を適切に設定する」を取り上げる内容とする。次に「霧の発生を確かめるためには、どの条件で実験したらよいだろうか」という問いかけをきっかけとして気付いて学ぶ活動を展開する。この活動により、生徒は条件を制御しながら実験することで、発生要因を確定できるということに自ら気付くことができる。
(2) 系統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動
中学校の生徒は小学校の児童に比べて、理科の学習内容及び他教科についての既有の知識や生活経験を様々な視点で関連付けることができるようになってきている。そこで、気付いて学ぶ活動を展開するに当たり、生徒の既有の知識や経験を把握し、生徒自身が学習内容を「何と関連付けられるか」という生徒の知識や経験の関連付けを教師が意識することが重要である。
- 98 -

このとき、以下に説明する２つの関連付けを重視して授業を計画することにより、生徒の思考活動の活性化や学習内容の理解の深まりを促すことができると考えた。
１つ目は、「学習内容の系統性」である。系統性とは、理科の同じ領域における順序や段階に基づいた学習内容のつながりである。この系統性は、学習指導要領解説理科編（理数編）に明示されている。また、思考力や科学に関する基本的概念の形成をめざし、系統性に留意した
授業の充実が現在図られている。
２つ目は、「考え方の関連性」である。関連性とは、領域・教科を超えて似た考え方を用いて学習内容の理解を深める考え方のつながりである。本研究では、系統性に加え、考え方の関連性を重視することで、生徒は自然事象を多面的・多角的な見方や考え方に基づいて捉えることにより、理解を深めることができると考えた。また、２つの関連付けを意識した授業を教師が計画、実施することで、既有の知識を密接に関連付けることができ、生徒の思考の活性化がより促され、他の場面でも使える理科の見方や考え方を身に付けることができると考えた。
系統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動（図２）を展開するに当た
り、学習指導要領、教科書を基に、考え方の関連性について整理した。また、国立教育政策研究所の「平成27年度全国学力・学習状況調査結果

報告書【中学校理科】」において、グラフを用いて分析、解釈することや、モデルと自然事象を対応して認識することに課題が見られたことから、「グラフを用いた表現」「モデルを用い た可視化 」 を 考え方の 関連性

表１
校

学

種

年

の項目とし て設定し た 。表１は考 え方の

生物
棒グラフ

モデルを用いた可視化

単元・学習内容

考え方のつながり

第３

考え方の関連性一覧表
考え方の関連性一覧表

グラフを用いた表現

昆虫と植物

成長による草丈の変化

学

関連性を一覧表にまとめたものである。

【算数】

年

生徒の既有の知識や経験の関連付けにおいて、表 １を用い て 教師が気付 いて学
ぶ活動を展 開するこ と で、自然事 象 につ

表・棒グラフ折れ線グラフ

地学

物理

天気の様子

空気と水の性質

空気と水の圧縮の様子（圧力の基礎）

１日の気温の変化

絵や図

第
４

化学

金属・水・空気と温度

水の三態変化（状態変化の基礎）

小 学
学

単元・学習内容

考え方のつながり

年

地学
【算数】

いての理解 や思考の 深 まりを促す ことが天気の変化

水の自然蒸発と結露（雲や霧の基礎）

校
２観点の表
第
５

できるだけ でなく、 次 の学習にど うつな

棒グラフ

化学

【算数】

年

円グラフ・帯グラフ

図や記号第を計画する ことがで き る。 また、 この表

化学

６

【算数】

学

比、比例・反比例、文字式

年（１直線の分析）物理

身近な物理現象

力とばねの伸び【フックの法則】

物理
粒子

地学

第

大地の成り立ちと変化

身近な物理現象

空気の振動による音の伝導

化学（２直線の比較）も含まれて おり、系 統 性も重視す ること

水溶液の性質水溶液中の物質の変化（化学変化の基礎）

平均・度数分布原点を通る直線には同じ領 域におけ る 考え方 のつ ながり

物の溶け方

水溶液の質量保存と物質の溶け方（質量保存の基礎）

水の量や温度と溶ける量の関係

学

がっていく かという 見 通しをもっ て授業

化学

物の溶け方

身の回りの現象

水溶液と状態変化

震源からの距離と地震波到着までの時間の
関係

１
学

ができる。

年

ゆるやかな線で系統性や関連性を重視した問いかけに化学

身の回りの物質温度と溶解度の関係

つなぐグラフ【数学】
一元一次方程式、関数関係の意味基づく気付 いて学ぶ 活 動 では、主 に考え

地学

気象とその変化

温度と水蒸気量の関係方や方法を 考える問 い かけをきっ かけとした。この 問いかけ に より、生徒 が 系統的に学習し た内容に 加 え、他領域 ・他教

中
学
校

第
２

金属と化合する酸素の質量の関係【定比例の法則】

化学

化学変化と原子・分子

化学変化と原子・分子

状態変化と化学変化

地学

気象とその変化

水の分子モデルによる雲や霧の発生の仕組
み
飽和水蒸気量と湿度

【数学】

年

一次関数
連立二元一次方程式、確率物理
比例関係（関係の数式化）付けること で、様々 な 視点から課 題を捉れ、学習内 容の理解 を 深めること ができ

化学

学科で身に付 けた知識 や 似た 考え方 を関連えることが でき、活 発 な思考活動 が促さ

比例関係（一定の比）

原子・分子
モデル

学

２乗に比例

年

（２次関数）ると考えた。

物理

運動とエネルギー

等速直線運動で時間と速さ、移動距離の関係
小球を落下させた高さと、衝突による移動距離の関係第３電流とその利用

物理

運動とエネルギー

小球の速さと衝突した物体の移動距離の関係【数学】
二次関数、平方根- 99 -

物理

抵抗に加える電圧と流れる電流の関係【オームの法則】

電流とその利用

静電気と放電現象（電子の移動）

原子の構造
イオン
(電子・陽子・中性子)

化学

化学変化とイオン

化学変化（電気分解、電池）
水溶液の性質（酸・アルカリ）(3) 第１回授業実践
ア

単元構成
原籍校第２学年64人を対象に、「化学変化と物質の質量」の小単元６時間において、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を展開した。表２は化学的領域の系統性を基に作成した単元
構成一覧表である。
表２

次

時
1

一
2

1

2
二
3

4

イ

「化学変化と物質の質量」単元構成一覧表（啓林館 未来へひろがるサイエンス２年）
気付いて学ぶ活動
学習内容/評価の観点身に付けるものきっかけとなる問いかけ
既有の知識や経験

気体が発生する化学変化の質量保存の法則【関・技】
化学反応式から質量保存の法則を導出【思】
銅と化合する酸素の質量測定実験
【技】
銅と化合する酸素の
質量の限界
【思・技】
銅と化合する酸素の質量比【思】
物質と化合する酸素
の質量比
【関・知】

適切な実験方法を想起する能力変化の終了点を見極める視点

どんな方法で実験したら、二酸化炭素が生じる化学反応の前後で質量が同じになるだろうか。
化学反応式から、反応前後で全体の質量が変わらない証拠を見付けてみよう。
銅が全て酸化銅になったことを確認する方法を考えよう。

グラフ分析により規則性や妥当性を見出す能力
比例関係を単位量や数式等の視点から捉える能力
共通点や相違点から規則性を見出すこと。

実験結果から考えるとき、どうしたら変化や規則性が分かりやすくなるだろうか。
4.0gの銅に化合する酸素の質量
は、どうしたら分かるのだろうか。
銅とマグネシウムの化合による質量の変化の共通点と相違点を考えてみよう。

学習内容を関連付
けて考察する能力

・原子の種類と質量、大きさ【系統】
・水の状態変化と温度の関係【関連】・エタノールの状態変化の実験 【関連】・原子の種類と質量、大きさ【系統】
・化学反応式【系統】
・状態変化のグラフ【関連】
・銅の酸化実験【系統】
・ｘ軸に平行な直線（数学） 【関連】・グラフのかき方（フックの法則） 【関連】・一次関数のグラフ（数学）【関連】・物質に化合する酸素の限界【系統】
・フックの法則（比例）【関連】・単位量、数式化（数学） 【関連】・比例関係（数学）【関連】
・原子の種類や大きさ【系統】
・質量保存の法則【系統】「グラフを用いた表現」における考え方の関連性と気付いて学ぶ活動
観察、実験の結果を表にしたときに、測定結果が

表３ グラフを用いた表現における関連性（一部抜粋）

数値で示され、全体の変化や規則性を生徒が捉えに

校

学

種

年

くいことがある。しかし、グラフを用いることで、小グラフを用いた表現
単元・学習内容

考え方のつながり学
校

自然事象における数量変化を分析、解釈する際、全原点を通る直線（１直線の分析）

体の傾向を把握し、規則性を見出しやすくなる。グ

第（２直線の比較）

１

ラフを用いて考察することは、生徒の理解を促す１

身近な物理現象

力とばねの伸び【フックの法則】

地学

大地の成り立ちと変化

震源からの距離と地震波到着までの時間
の関係

学
年

ゆるやかな線で

つの手だてとなる。また、比例関係に基づく現象

物理化学

身の回りの物質温度と溶解度の関係

つなぐグラフは、理科の学習内容で多く見られる。このような関地学係について、グラフを用いて、傾きの大小、単位
量、数式、比などの様々な考え方で分析、解釈する視点を身に付けることで、生徒自身の自然事象につ気象とその変化

温度と水蒸気量の関係

中 第
学

２

比例関係

化学

（一定の比）

金属と化合する酸素の質量の関係【定比例の法則】

学

校 年

物理
比例関係

いての理解を深めていくことができると考えた。

（関係の数式化）

そこで、第二次では、実験の結果から酸素の化合における規則性を考察する際、系統性に加え、グラ【数学】
一元一次方程式、関数関係の意味

化学変化と原子・分子

電流とその利用

抵抗に加える電圧と流れる電流の関係【オームの法則】【数学】
一次関数、連立二元一次方程式、確率物理

運動とエネルギー

等速直線運動で時間と速さ、移動距離の関係
小球を落下させた高さと、衝突による移動距離の関係第３
学フを用いた表現における関連性（表３）を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を展開した。第

年

２乗に比例
（２次関数）

物理

運動とエネルギー

小球の速さと衝突した物体の移動距離の関係【数学】

二次までに、生徒は他領域である中学校第１学年の力とばねの伸び（フックの法則）の学習
二次関数、平方根

において、グラフの作成方法と、傾きの違いから変化や規則性を見出せることを学習している。数学でも、数式や比について学習している。第二次では、これらの考え方を関連付けて、比例関係について理解を深めるため、グラフから単位量当たりの考えを用いて分析する
視点を生徒が身に付けるものとした。この内容は、第２学年の電流と電圧の関係の数式化から導き出されるオームの法則の理解や、第３学年の運動エネルギーが速さの二乗に比例する- 100 -

関係となるグラフの理 解につながる学習として位置付けている（図３）。
ウ

授業実践の結果と考察
第二次第１時は、変化の終了点を見極める視点を身に付けるも のとし、実験方法を考える場面で「銅が全 て酸化銅になったことを確認する方法」に ついて問いかけをした。生徒は過去の実験 や数学 との関連性か
ら考え、質量が一定になるときに変化がな

図３ グラフを用いた表現における関連性と授業のつながり

くなることを見出した。
第２時は、グラフ分析により規則性や妥当性を見出す能力を身に付けるものとし、測定値から考察する場面で「実験結果から規則や法則を見出しやすくする方法」について問いかけをした。生徒は、他領域や数学との関連性からグラフで表す有効性を理解し、測定結果をグラフにして分析し、規則性を見出した。
第３時（公開授業）で実施した「銅と化合する酸素の質量比」の学習過程を表４に示す。
本時の学習では、比例関係、特に単位量当たりの考え方や数式化の考え方を用いて、グラフを分析・解釈する力を身に付けるものとし、考察の場面で「グラフの測定範囲外にある4.0ｇの銅に化合する酸素の質量の求め方」について問いかけをした。答えではなく、方法を問
いかけることによって、生徒が考え方を既有の知識や経験から引き出すことができるようにした。授業実践では、最初にグラフの利点を確認し、比例関係になることを見出した後、気付いて学ぶ活動を展開した。他領域のフックの法則や数学における比例関係の知識と関連付
けて、グラフの延長、単位量、数式化、比例定数等の考えを生徒は導き出した。これらは全て質量を求めることのできる考え方であり、生徒は様々な視点から知識や経験を関連付けて考えたことがうかがえる。
表４

時間
０分
10分
20分

30分

「銅と化合する酸素の質量比」の学習過程（第二次第３時）
学習活動・学習内容
教師の支援○前時の学習から、グラフ
１ 前時の振り返りの有効性を意識付ける。
・グラフの利点の確認、予想
２ 本時の学習課題の提示「グラフから、銅と化合する酸素の質量の変化を考えよう」
・座標の記入とグラフの作成
３ 予想と結果の比較
４ グラフの読み取り○グラフ作成を通じて、比・座標の確認、比例関係の把握
例関係を見出し、気付いて学ぶ活動につなげる。
５ 化合した酸素の質量の予測
きっかけとなる問いかけ【結論を深める】「4.0ｇの銅に化合する酸素の質量は、どうしたら分かるのだろうか」

気付いて
学ぶ活動

気付いて学ぶ活動<えらぶ><あてはめる><やってみる>
<考える>

40分

<つかむ>

50分

６

【既有の知識や経験】
・中２ 物質に化合する酸素の限界
・中１ フックの法則（比例）・数学 単位量、数式化

・比例関係を単位量や数式等の視点から捉える能力

本時のまとめ・比例関係、銅に化合する酸素の割合は一定- 101 -

○4.0ｇの実際の結果 と自分の考えを比較し、単位量の有効性を理解させる。

第４時は、共通点や相違点を捉えることで規則性を見出す能力を身に付けるものとし、単元の学習内容をまとめる場面で、２種類の金属と化合する酸素の関係における「共通点と相違点」を考える問いかけをした。生徒はこれまでの学習内容を関連付け、化合する物質の質
量比はそれぞれの物質で一定になることを見出した。
問いかけに対する個人の考えの変容について、ノートの記述内容から分析を行った（図４）。授業実践を通じて、個人の考えについて無記入の生徒が 減少し、関連する知識や経験を記入する生徒の増加が見られた。気付いて学ぶ活動の経験を積み重ねることにより、既有の知識や経験を基に課題を追究しようとする
生徒が増えたといえる。一方、問いかけに対して個人
では知識や経験を適切に選ぶことができない 生徒も見

100%
80%
60%
40%
20%
0%
6/21 6/22 6/24 6/27
無記入
関連しない知識・経験を記入
一部関連する知識・経験を記入
関連する知識・経験を記入
図４ 問いかけに対する個人の考えの記入
内容の変化（第１回授業実践）られた。問いかけの内容が適切に伝わらず、問いかけの意味を理解できなかったり、自分なりの考えを絞れなかったりしたことが一因であると考えられる。問いかけの精度に課題があり、生徒の思考を十分に活性化させるに至らなかったと考えられる。しかし、個人の考えが無記入であった生徒も、他の人と意見を交換することで、多くの生徒が問いかけに対して理由や根拠に基づいた考えを共有でき、納得を伴って学習内容を理解できた様子が見られた。
このことは、生徒の振り返りにも「なぜそうなるのか分かった」と、理由や根拠まで納得して理解できたと実感している記述が多く見られたことからもうかがえる。
知識の定着について、やまぐち学習支援プログラム

6 月「化学変化と物質の質量」
0%を用いて、山口県と原籍校の通過率の比較を行った（図５）。その際、県の通過率が50％を超える設問を基礎的・基本的な内容を問う設問として抽出し、分析を行った。その結果、多くの設問で原籍校の通過率が県を上回った。系統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動により、生徒が理由や根拠の納得を伴って学習内容を理解したことが、基礎的・基本的な知識の定着につながったといえる。
エ第２回授業実践へ向けた改善

50%

100%

１(1)①
１(3)③
３(1)⑨
３(2)⑩
３(3)⑪
３(4)⑫
３(5)⑬
山口県

原籍校

※設問番号は、やまぐち学習支援プログラム（平成25年度改訂版）の設問番号に対応

図５ やまぐち学習支援プログラムでの山口県と原籍校の通過率の比較（６月）

第１回授業実践では、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動による生徒の考えの変容について分析を行った。その結果、気付いて学ぶ活動の継続により、学習内容を関連付けて課題を追究しようとする生徒が増えた。しかし、問いかけに対し、成績上位の生徒を中心として活動が展開した様子が見られ、生徒の思考の活性化をより促す適切な問いかけであったかという点で課題が残った。また、やまぐち学習支援プログラムにより、知識の定着を確認することができたが、生徒の中で生きた知識として身に付けることができたかについての検証に課題が残った。
そこで、第２回授業実践では、生徒に問いかけている内容が明確に伝わり、生徒の思考活
動がより活性化するための問いかけの精査を行うこととした。また、生徒が学習内容を生きた知識として身に付けることができたかについて、パフォーマンステストにより検証を行うこととした。
- 102 -

(4) 第２回授業実践
ア

単元構成
第２回授業実践では、「大気中の水の変化」の小単元５時間で問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を展開した。表５は地学的領域の系統性を基に作成した単元構成一覧表である。
表５

次

時
1

雲や霧の正体モデルを用いて自然【関・技】 事象を表現する能力

2

霧のでき方
条件を制御しながら【思・技】 比較実験する能力

1

雲のできる場所
思考を可視化して表【思・知】 現する能力

一

二「大気中の水の変化」単元構成一覧表（啓林館 未来へひろがるサイエンス２年）
気付いて学ぶ活動
学習内容/評価の観点身に付けるものきっかけとなる問いかけ
既有の知識や経験

23

イ

雲の発生実験
ピストン操作が、雲【技】 の発生過程の膨張に当たること。
雲のでき方
学習内容を関連付け【思・知】 て考察する能力

水蒸気が湯気に変わる現象を、 ・水の三態変化、蒸発と結露【系統】
図で表現するには何が必要だろ ・水溶液、状態変化【関連】
うか。
・原子、分子モデル【関連】
霧の発生を確かめるためには、 ・条件制御の実験方法の図示【関連】どの条件で実験したらよいだろ （発芽と成長、光合成、唾液の実験）
うか。
簡易真空容器で空気を抜いたら、・空気の圧縮【関連】
中の袋はどうなるだろうか。
・大気圧
【関連】
・生活経験（飛行機、登山）
雲を作る実験で、何のためにピ ・空気の圧縮【関連】
ストンを引く操作をしたのだろ ・気圧と膨張のモデル実験 【系統】
うか。
・原子、分子モデル【関連】雲の発生をまとめるとき、その ・雲と天気の変化【系統】
モデルにはどんな要素が必要に ・雲、霧、蒸気のモデル【関連】なるだろうか。
・原子、分子モデル【関連】「モデルを用いた可視化」における考え方の関連性と気付いて学ぶ活動
微視的な自然事象や、規模が大きく教室で再現できない自然事象は、生徒にとって実感を伴って理解し

表６ モデルを用いた可視化における関連性（一部抜粋）
校

学

種

年

にくい学習内容の１つである。そこで、モデルを用いた可視化や、モデル実験として現象の一部を再現することにより、生徒は学習内容と自然事象を関連

小
学
校

モデルを用いた可視化
考え方のつながり

第
６
学

図や記号

年

付けて捉え、実感を伴って理解するだけでなく、自第分の考えを表現することができると考えた。本単元

学

１

粒子

基づく気付いて学ぶ活動を展開した。
中学校第１学年では水溶液と状態変化の学習にお原子記号を用いた原子・分子モデルで化学変化や状水溶液中の物質の変化（化学変化の基礎）

物理 身近な物理現象
空気の振動による音の伝導

水溶液と状態変化

原子・分子
中 第
学 ２

化学 化学変化と原子・分子
状態変化と化学変化

地学 気象とその変化
水の分子モデルによる雲や霧の発生の仕組み
飽和水蒸気量と湿度

校 学
年

物理 電流とその利用いて、初めて粒子の概念を用いて現象を表すことを学ぶ。第２学年では粒子が原子として具体化され、化学 水溶液の性質

化学 身の回りの現象

年では、モデルを用いた可視化における関連性 （表６）を基に、系統性や関連性を重視した問いかけに単元・学習内容

第

原子の構造

３

イオン

学

（電子・陽子・中性子）

静電気と放電現象（電子の移動）

化学 化学変化とイオン
化学変化（電気分解、電池）
水溶液の性質（酸・アルカリ）年

態変化を可視化する内容となる。本単元はこれを受け、空気中の水の変化による気象現象を原子・分子モデルで可視化して捉えることで、現象の起きる原因や構造の理解を深めていく学習である。また、第３学年のイオンや原子の構造についての理解につながる学習として位置付けている。
ウ

授業実践の結果と考察
第２回授業実践では、小単元全体を通じて、学習内容の系統性やモデルを用いた考え方の関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を展開した。第一次第１時では、モデルを用いて自然事象を表現する力を身に付けるものとし、既習内容を確認する場面で、「湯気に変わる現象を表現する方法」について問いかけをした。生徒は小学校第４学年の水の三態変化と中学校の状態変化や原子・分子モデルの学習内容を関連付け、モデルを用いた表現- 103 -

の有効性を理解することができた。
さらに、状態変化における分子の集
まり方の違いにも気付き、図６のように表現することができた。
第２ 時は、条 件を制御しな がら比較して実験する能力を身に付けるも

図６

水分子のモデルを用いて湯気を表した生徒のモデル図のとし、仮説の検証方法を構想する場
面で「条件を変えた実験方法」を考える問いかけをした。霧の発生条件として「温度」「水蒸気の量」を生活経験から考え、生徒は中学校第１学年で学習した対照実験を想起し、検証するた

図７

真空容器内の袋の圧力差を表した生徒のモデル図

めの実験方法を構想することができた。
第二次第１時は、思考を可視化して表現する能力を身に付けるものとし、予想・仮説設定の場面で「簡易真空容器内の空気を抜いたときの密閉した袋の変化」について問いかけをした。生徒は第１学年の圧力の学習と関連付け、圧力差を矢印で示したり、空気の粒子を用いたりし、理由や根拠に基づいて自分の考えを図７のようなモデルで表現することができた。
第２時（公開授業）で実施した「雲の発生実験」の学習内容を表７に示す。実験における操作の意図を考える力を身に付けるものとした。モデル実験における操作と、実際の自然事
象を関連付けて捉えることができるようにするために、実験の場面で「雲の発生実験におけるピストンを引く操作の意図」について問いかけをした。生徒は、気圧の変化、体積の増加（空気の膨張）、上昇気流等の考えを導き出した。発表の場面では、黒板にモデル図をかいたり、具体的に実験器具を操作したりして自分の考えを説明した（図８、９）。系統性や関
表７
時間
０分

10分

「雲の発生実験」の学習過程（第二次第２時）

学習活動・学習内容
前時の仮説の確認「空気が膨張（体積が増加）すると、温度が低下し、雲ができる」
２ 本時の学習課題の提示「実験装置を用いて、雲ができる条件を調べよう」
３ 雲の発生実験
・手順、観察ポイントの確認、実験結果の記録
・ピストン操作の意図の確認
１

きっかけとなる問いかけ

教師の支援○仮説を提示し、前時の学習内容を想起させる。
○実験を通して、雲が発生することを確認し、気付
いて学ぶ活動につなげる。

【操作の意図を考える】「雲を作る実験で、何のためにピストンを引く操作をしたのだろうか」

気付いて
学ぶ活動

気付いて学ぶ活動＜えらぶ＞＜あてはめる＞＜やってみる＞
＜考える＞

20分

＜つかむ＞

【既有の知識や経験】
小４ 空気の圧縮
中２ 気圧と膨張のモデル実験
原子、分子モデル・ピストン操作が、雲の発生過程の空気の膨張に当たること。

30分
４
40分
50分

実験の考察
・雲の発生実験のモデル化
５ 学習内容のまとめ
・雲の発生と温度変化の関連性、雲の発生の流れ
６ 次時の課題把握- 104 -

○実験後も器具を使って考えたり、説明したりできるように器具を机上に残しておく。

連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動により、生徒がモデル図やモデル実験という考え方を用いて、既有の知識や経験を関連付け、理由や根拠に基づいて、自らの考えを説明しようとする姿が見られた。また、思考活動の活性化に加え、モデルを用いて可視化することが、自分の考えを人に説明する
１つの方法として身に付き、表現力の向上につながった様子が 図８ モデル図を使って説明する生徒うかがえた。
第３時は、学習内容を関連付けて考察する能力を身に付けるものとし、学習内容をまとめる場面で「雲の発生をまとめるときに必要な要素」について問いかけをした。雲の発生の仕組みをモデル化して表現するために、生徒は学習内容を関連付け、
空気や水分子、水滴のモデル、矢印による気圧差や上昇気流な 図９ 実験装置を使って説明する生徒
どの要素を想起し、要素を適切に用いて雲の発生モデルを作成することができた。
以上のように、生徒自身の既有の知識や経験を関連付けて、問いかけを追究しようとした
ことにより、生徒同士が互いに考えを話したり、尋ねたりする場面が増えた。気付いて学ぶ活動の経験を積み重ねたことが、話合い活動の活性化につながったといえる。また、気付いて学ぶ活動により、生徒は学習内容や目的を理解して活動を行うことができ、実験の場面
で、短時間に効率よく、活動する様子が見られた。生徒の振り返りでも「まず自分で考える
ことにより、実験が分かりやすくなった」という記述が見られ、効率よく活動できたことを生徒自身が実感していた。
(5) 研究の成果と考察
ア

系統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学

理科の授業で学習したことが、小学校で学んだこととつながっていると気付いた
0%
50%
100%
経験がありますか（系統性）
0%
50%
100%

6月

ぶ活動
生徒の意識調査として、授業実践前後に理科学習アン
ケートを実施した（図10）。アンケートの分析結果から、「小学校の学習内容（系統性）」「他領域・他教科とのつながり（関連性）」に気付いた経験があると肯定的な回答

11月
理科の授業で学習した内容が、他の内容
や、他の教科とつながっていると気付い
0%
50%
100%
た経験がありますか（関連性）
0%
50%
100%

6月

を示した生徒が増えた。また、生徒の振り返りシートでは、「数学で同じことを学習した」「（中学校１年生で学11月・・・ ・・・・・ ・・・・ ・・・・・ ・習した）水圧と同じ考え方だ」という記述も見られた。系
統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動によって、生徒は領域・教科を超えた学習内容のつながりに気付き、様々な視点から課題を捉えようとしたことが

図10 理科学習アンケート（系統性・関連性）
・・・ ・・ ・・・・・ ・・ ・・・・・・ ・・ ・・・・・ ・・ ・・・

事前６月
事前６月

うかがえた。

5５
4４ 4.0

さらに、理科学習アンケートの質問内容を「理科の学習における『有用性』」「学習に取り組む『主体性』」「予

4.4

4.0

想や結果、実験操作等の『意図』の理解」「実験結果や自分の考えについての『表現』」「『納得』を伴った学習内
容の理解」の５項目に分け、授業実践前後の平均値の変化を分析した（図11）。

3３
２ 3.7
2
１
1

事後11月
事後11月

3.9

4.0

3.2
3.6

3.8
4.0

図11 理科学習アンケートの平均値の変化- 105 -

授業実践 前後 を比較す ると、 全 体的に向上し、特に「納得」の項目と

表８
分類
項目

「表現」の項目において大きく向上が見られた。授業実践前後の平均値についてｔ検定を行い、「納得」と表現「表現」の項目の向上が、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動の効果に納得よるものかを検証した（表８）。その結果、「納得」「表現」ともに統計的に有意差が見られた。
また、第 １、 ２回授業 実践でと も授業実践前後の平均値について ｔ 検定の結果
アンケート（５件法 ※ ）
事前
の質問項目
６月
理科の学習で、自分の考えをまわりの人に説明したり、発表し 3.3
たりしていますか。
理科で学習した語句や法則について、その意味や内容を説明す 3.1
ることができますか。
理科の学習で、「なるほど」と4.0
納得しながら学んでいますか。

事後
11月

ｐ

3.7

***

3.6

***

4.4

***

※５…はい、４…どちらかといえばはい、３…どちらでもない、 ２…どちらかといえばいいえ、１…いいえ* ｐ ＜0.05 ** ｐ ＜0.01 *** ｐ ＜0.001（それぞれが５％、１％、 0.1％水準で有意な差） n.s. （有意な差なし）に、問いかけに対する個人の考えの無記入の生徒の減少と関連する知識や経験を記入する生徒の増加が見られた。問いかけに対して、生徒が既有の知識や経験を基にして、理由や根拠まで考えようとしたことがうかがえる。このことから、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動
において、理由や根拠の納得を伴って学習内容の理解を深めただけでなく、生徒が自分で考える経験を積み重ねることで、 理由や根拠を明確にしながら自分の考えを表現しようとする意欲の向上につながったといえる。
生徒の振り返りシートでは、図12のような自由記述が見られた。知識や経験を関連付けて学習することにより、学習内容に対する興味関心の高まりや考える力がついたと実感している様子がうかがえる。
さらに、友だちと意見を共有しながら協働的に学習することによって、学習における考え方や内容の理解が深まったと実感している生徒が多く見られた。
これらのことから、系統性や関連性を重視した問
いかけに基づく気付いて学ぶ活動によって、様々な・ 疑 問や 興 味 を も っ て 取り 組 む ことができ、学習内容を理解しやすかった。
・ 関 心が 深 ま り 、 疑 問 に思 う こ とも増えた。
・ 今 まで 以 上 に 自 分 で 考え る 力 がついた。
・ 自 分の 考 え を も て る よう に な り、いろいろなことを理解することができた。
・ な ぜそ の 装 置 や 手 順 で実 験 す るかを考えることで、より学習内容の理解が深まった。
・ 友 だち と 意 見 を 共 有 して い く ことで自分の考えや学習内容の理解が一層深まった。
図12 生徒の振り返りシートの自由記述（一部抜粋）

視点から知識が関連付けられ、生徒の思考が活性化した。これにより、理由や根拠の納得を伴って学習内容の理解が深まり、生徒の学びに向かう力の向上にもつながった。
イ

気付いて学ぶ活動と生きた知識

11月「大気中の水の変化」

第２回授業実践後、やまぐち学習支援プログラムを0%用いて、基礎的・基本的な知識の定着について分析を２(1)⑥行った（図13）。その結果、全ての設問で原籍校の通２(2)⑦

過率が県を上回り、第１回授業実践後の結果（図５）２(2)⑧と同様に、知識の定着を確認できた。２回の授業実践

２(2)⑨の結果から、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動により、活用の基になる知識を身に付けたといえる。
生きた知識として身に付けることができたかについて、第２回授業実践の第二次第３時の授業において、

50%

100%

２(3)⑩
山口県

原籍校

図13 やまぐち学習支援プログラムでの山口県と原籍校の通過率の比較(11月)

雲の発生の仕組みをモデル図にまとめるパフォーマンステストで検証を行った（図14）。
- 106 -

評価

水滴の
モデル

降水・降雪

5
4

温度
3
2

膨張
1

気圧差

評価基準
水蒸気・水滴のモデル、上昇気流、膨張、温度、気圧が全て図示されている。
水蒸気・水滴のモデル、上昇気流、膨張、温度、又は気圧が図示されている。
水蒸気・水滴のモデル、上昇気流、膨張が図示されている。
水蒸気・水滴のモデル、上昇気流、又は、膨張が図示されている。
水蒸気・水滴のモデル、上昇気流、膨張のいずれか、
又は無記入
3%
11%
8%
43%

上昇気流

水蒸気の
モデル

34%
評価結果（実施生徒数61人）

図14

生徒が作成した雲の発生モデル、作成モデルについての評価基準及び評価結果

生徒は問いかけに基づく気付いて学ぶ活動により、これまでの学習内容を関連付けて、水蒸気や水滴、膨張のモデル、上昇気流や温度の用語など、必要な要素を考えて、モデルを作成した。評価基準に基づいて、生徒が作成したモデルを評価した。その結果、77％の生徒が気付いて学ぶ活動で想起した要素を適切に関連付けてモデルを作成していた。生徒が学習内容を適切に関連付けて考え、知識として身に付けたことが分かった。
次に、身に付けた知識が他の場面でも使える「生きた知識」として身に付けることができたかについて、次の学習内容である水の循環について、モデル図を作成するパフォーマンス
テストで検証を行った（図15）。
評価雲の発生モデル

5
4
3

降水の理由

2
1

評価基準
完全なモデル化と完全な循
環の作成
一部モデル化と完全な循環
又は、完全なモデル化と一部循環一部モデル化と循環、又は、モデル化のみ、循環のみ
一部モデル化のみ、又は循
環の一部のみ、モデル化と循環がわずか
無記入

19%
33%
11%

矢印や線で
循環を表現

水蒸気や水滴のモデル

18%

19%

評価結果（実施生徒数63人）
図15

生徒が作成した水の循環モデル、作成モデルについての評価基準及び評価結果- 107 -

生徒は、小学校の水の循環の学習や中学校における雲の発生の学習で身に付けた知識を関連付けて捉え、水の循環における必要な要素を見出した。評価基準に基づいて生徒が作成したモデルを評価した結果、81％の生徒がこれまでの学習で身に付けた知識を基にして、他の場面でも知識を関連付けて考えようとしたことが分かった。
検証の結果から、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動により、多くの生徒が身に付けた知識を必要なときに、適切に選んで使うことができた。また、使うことで、より多くの知識と関連付けられ、理解が深まった姿が見られた。このことから、生徒が学習内容を「生きた知識」として身に付けることができたといえる。
３

研究のまとめと今後の課題(1) 研究のまとめ
系統性や関連性を重視した問いかけに基づく気付いて学ぶ活動の継続的な実施により、多くの生徒は様々な視点からの知識や経験の関連付けを行い、理由や根拠の納得を伴って理解し、学習内容を生きた知識として身に付けることができた。このことから、気付いて学ぶ活動により深い学びが実現されたといえる。
また、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を取り入れることで、観察・実験の場面において、生徒が課題や実験操作の意図を把握し、円滑に活動する様子が見られた。このことから、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動を取り入れることが授業の効率化にもつながるといえる。
(2) 今後の課題
今回の授業実践では、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動について、短期的な授業実践における知識の定着や生徒の変容について検証することができた。今後は、生徒が学習内容を生きた知識としてより長く定着するための効果的な振り返りの方法を検討していく。そして、授業実践において、その効果について検証を行っていきたい。
また、グラフやモデルにおける考え方の関連性について、他の単元や学年で授業実践を行い、継続による効果を検証していく。さらに、単位量、分類についての考え方の関連性において、問いかけに基づく気付いて学ぶ活動の有効性を授業実践により探っていきたい。

【引用文献】＊１

国 立 教 育 政 策 研 究 所 、 『 資 質 ・ 能 力 を 育 成 す る 教 育 課 程 の 在 り 方 に 関 す る 研 究 報 告 書 １ 』 、 2015、
ｐ87、88、97＊２＊３

文部科学省、『教育課程企画特別部会における論点整理について（報告）』、2015、p8
やまぐち総合教育支援センター、「深い学びの過程を通して科学的な概念の形成を図る理科 指導法の研究－生きた知識が身に付く小・中学校学習モデルの構築－」、2017、p3-4、p4-5【参考文献】
・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

・文部科学省、『小学校学習指導要領解説

理科編』、大日本図書、2008

・文部科学省、『高等学校学習指導要領解説

理科編理数編』、実教出版、2009

・文部科学省・国立教育政策研究所、『平成27年度全国学力・学習状況調査結果 報告書【中学校 理科】』、2015
・国立教育政策研究所、『平成27年度全国学力・学習状況調査

解説資料【中学校理科】』、2015

・德永裕、「生きた知識が身に付く小学校理科学習モデルの構築－知識や経験と自然事象を関連付ける問いかけに基づく深い学びの過程の提案－」、やまぐち総合教育支援センター、2017- 108 -