理科における「実感を伴った理解」を意図した授業づくり
総合支援部小中学校支援課・高等学校支援課（理科担当）

研究の概要

理科では、平成26年度までの計９年間で、中学校理科における探究的な活動を促す観察、実験のための教材・教具の開発に取り組んできた。
平成27年度からの３年間は、これまでの成果を生かしながら、主に小学校を対象に 、学習指導要領が目指す理科授業の在り方についての研究を行うこととした 。
小学校学習指導要領では 、「 自然の事物・現象の理解 」に「 実感を伴った理解 」という文言が付加されている。そこで、小学校学習指導要領（理科）で大切にされて いる問 題解決 の学習 過程で 、「 実感を 伴った 理解」 を意図した授 業づくりに焦点を当てて研究を進め、これらを活用した授業を実践した。これにより、具体的な体験を通して形づくられる理解、主体的な問題解決を通して得られる理解、
実際の自然や生活との関係への認識を含む理解といった「実感を伴った理解」につなげられることが明らかとなった。
本研究の成果を公開・発信し、有用な資料を広く提供することで、授業改善の一助とする。

キーワード: 小学校理科、実感を伴った理解、教材・教具等の開発・工夫

目

次

Ⅰ

研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅱ「実感を伴った理解｣を図るために ・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅲ

研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２

Ⅳ

研究の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
１

具体的な体験を通して形づくられる理解・・・・・・・・・・・・・・・２(1) 電磁石を用いた条件制御の実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４(2) サーモインクを用いた金属の温まり方の観察・・・・・・・・・・・・・６(3) サーモインクを用いた水の温まり方の観察・・・・・・・・・・・・・・８(4) 筋肉と骨の模型を使って腕が動くひみつをさぐる観察・・・・・・・・・10(5) カレンダーポリチューブを使った地層の堆積モデル実験・・・・・・・・12

Ⅴ

２

主体的な問題解決を通して得られる理解・・・・・・・・・・・・・・・14

３

実際の自然や生活との関係への認識を含む理解・・・・・・・・・・・・16

まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・17

理科における「実感を伴った理解」を意図した授業づくり
総合支援部高等学校支援課・小中学校支援課（理科担当）
Ⅰ

研究の目的
理科教育担当では、平成18年度から平成26年度までの計９年間、中学校理科における探究的な活動を促す観察、実験のための教材・教具の開発に取り組んできた。平成24年度からの３年間は「理科における探究的な活動を取り入れた授業づくり」を研究主題に、探究的な学
習を促す観察、実験等の教材開発と単元構想等の授業づくりの両面に焦点を当てて研究を行ってきた。また、その成果を中学校理科観察、実験集Web版としてまとめるとともに、改訂された学習指導要領への対応についても進めてきた。
平成27年度からの３年間は、それまでの成果を生かしながら、主に小学校を対象に学習指導要領が目指す理科授業の在り方についての研究を行うこととした。
平成20年に告示された小学校学習指導要領では 、「自然の事物・現象の理解」に「実感を伴った理解」という文言が付加されている。また 、「実感を伴った理解」とは 、「具体的な体験を通して形づくられる理解 」「主体的な問題解決を通して得られる理解 」「実際の自然や生活との関係への認識を含む理解」と説明されている。
本研究では 、「実感を伴った理解」を図ることができる授業づくりとして、観察、実験等の教材の開発と 、単元構想等の学習過程の工夫に焦点を当てて研究を進め、授業を実践した。
特に、学習指導要領の教科の目標にある「自然の事物・現象についての実感を伴った理解を図り、科学的な見方や考え方を養う」学習活動につながる教材・教具等の開発・工夫として提案することに取り組んだ。
さらに、本研究の成果を公開・発信し、有用な資料を広く提供することで、授業改善の一
助とする。

Ⅱ

「実感を伴った理解｣を図るために
小学校理科の教科の目標は 、「自然に親しみ、見通しをもって観察、実験などを行い、問題解決の能力と自然を愛する心情を育てるとともに、自然の事物・現象についての実感を伴った理解を図り、科学的な見方や考え方を養う」ことである。また 、「自然の事物・現象についての実感を伴った理解」については、三つの側面から考えることができるとして、次のとおり示されている。第一は 、「具体的な体験を通して形づくられる理解」であり、児童が自らの諸感覚を働かせて、観察、実験などの具体的な体験を通して自然の事物・現象について調べることにより、実感を伴った理解を図ることができるとされている。第二は 、「主体的な問題解決を通して得られる理解」であり、自らの問題意識に支えられ、見通しをもって観察・実験を中心とした問題解決に取り組むことにより、一人一人の児童が自ら問題解決を行ったという実感を伴った理解を図ることができるとされている。第三は 、「実際の自然や生活との関係への認識を含む理解」であり、理科の学習で学んだ自然の事物・現象の性質や働き、規則性などが実際の自然の中で成り立っていることに気付いたり、生活の中で役立て1

られていることを確かめたりすることにより、実感を伴った理解を図ることができるとされている。また、これは、理科を学ぶことの意義や有用性を実感し、理科を学ぶ意欲や科学への関心を高めることにつながるものとされている。
これらのことについては、平成32年度から全面実施される新学習指導要領においても、理科の改訂の要点として 、「自然に親しみ、見通しをもって観察、実験などを行い、その結果を基に考察し、結論を導き出すなどの問題解決の活動を充実 」「日常生活や社会との関連を重視」と示されており、今後も重要視されることである。
そこで、このような「具体的な体験を通して形づくられる理解 」「主体的な問題解決を通して得られる理解 」「実際の自然や生活との関係への認識を含む理解」の三つの実感を伴った理解を図ることを本研究の基盤として、観察、実験等の教材開発と、単元構想等の学習過程の工夫を行うこととした。
Ⅲ

研究の方法
本研究は、平成18年度から始まった研究の成果及び現行学習指導要領を基に、平成27年度
から平成29年度までの３年間において実施された 。『小学校学習指導要領解説 理科編 』、『静岡県の授業づくり指針

理科』を基に、本研究の目的に合った観察、実験等の教材開発と、単元構想等の学習過程の工夫について、次の方法で行った。以下にその方途を示す。
・観察、実験の具体的方法、導入・展開例などを、当センター理科指導主事及び研究協力員
で開発、工夫し提案した。
・研究協力員を公立小学校から毎年４人委嘱し、所属校での授業実践を依頼した。
・観察、実験の材料などは、当センターまたは研究協力員が用意し、実践前に打合せを行った。
・児童の観察、実験レポートの記述、アンケート結果、授業参観、研究協力員の意見、研修や講座の感想などを基に、観察、実験方法及び単元や本時の導入・展開例を改良した。
・研究協力員との連携を密にして、所属校の理科授業を支援しながら、児童の実態や学校のニーズの把握に努めた。
・研究担当者会（研究協力員及びセンター理科指導主事）を定期的に開催し、授業実践の報告と協議を通して、開発した教材・教具等や工夫した学習過程等の情報交換や有効性を検討した。
・開発した教材・教具等や工夫した学習過程等の成果は当センターの研修で活用し、理科授業に役立つように配慮した。
・開発した教材・教具等や工夫した学習過程等は、Web上の小学校理科観察、実験集や授業づくりデータベースにおいて公開し、県内小学校における活用を促した。
Ⅳ

研究の内容
１

具体的な体験を通して形づくられる理解
児童が自らの諸感覚を働かせて、観察、実験などの具体的な体験を通して自然の事物・現象について調べることにより、実感を伴った理解を図るために、本研究で開発した教材・教具等と小学校学習指導要領における各単元との関係を次に示す。
・研究１「電磁石を用いた条件制御の実験」第５学年

2

Ａ

物質・エネルギー(3)電流の働き
電磁石の導線に電流を流し、電磁石の強さの変化を調べ、電流の働きについての考えをもつことができるようにする。
イ

電磁石の強さは、電流の強さや導線の巻数によって変わること。

・研究２「サーモインクを用いた金属の温まり方の観察」第４学年
・研究３「サーモインクを用いた水の温まり方の観察」第４学年
Ａ

物質・エネルギー(3)金属、水、空気と温度
金属、水及び空気を温めたり冷やしたりして、それらの変化の様子を調べ、金属、水及び空気の性質についての考えをもつことができるようにする。
イ

金属は熱せられた部分から順に温まるが、水や空気は熱せられた部分が移動して全体が温まること。
・研究４「筋肉と骨の模型を使って腕が動くひみつをさぐる観察」第４学年
Ｂ

生命・地球

(1)人の体のつくりと運動
人や他の動物の体の動きを観察したり資料を活用したりして、骨や筋肉の動きを調べ、人の体のつくりと運動とのかかわりについての考えをもつことができるようにする。
イ

人が体を動かすことができるのは、骨、筋肉の働きによること。

・研究５「カレンダーポリチューブを使った地層の堆積モデル実験」第６学年
Ｂ

生命・地球

(4)土地のつくりと変化
土地やその中に含まれる物を観察し、土地のつくりや土地のでき方を調べ、土地のつくりと変化についての考えをもつことができるようにする。
イ

地層は、流れる水の働きや火山の噴火によってでき、化石が含まれているものがあること。

実践の詳細を次に示す。

3

(1) 電磁石を用いた条件制御の実験
ア

学習指導要領における位置付け
本実践は第５学年の「電流の働き」の学習における実践である。
小学校学習指導要領解説理科編では、本単元について、次のように示されている。
電磁石の導線に電流を流し、電磁石の強さの変化を調べ、電流の働きについての考えをもつことができるようにする。
ア

電流の流れているコイルは、鉄心を磁化する働きがあり、電流の向きが変わると、電磁石の極が変わること。

イ

電磁石の強さは、電流の強さや導線の巻数によって変わること。

ここでは、電磁石の導線に電流を流し、電磁石の強さの変化について興味・関心をもって追究する活動を通して、電流の働きについて条件を制御して調べる能力を育てるとともに、それらについての理解を図り、電流の働きについての見方や考え方をもつことができるようにすることがねらいである。
また、ここでの指導に当たっては、電磁石の強さについて、導線の巻数を一定にして電流の強さを変えるなど、変える条件と変えない条件を制御して実験を行うことによって、実験の結果を的確に処理し、考察することができるようにすることが示されている。
イ

これまでの課題
条件を制御しながら実験を行うためには、児童が何を問題としていて、どんな仮説をもって実験に臨むのか、「見通し」をもつことが大切になってくる。しかし、目的がないまま指示通りに条件を変えて実験するだけでは、児童の興味・関心を高めることが難しく、結果として見通しをもって実験を進めていくことは困難となる。同時に、児童の主体的な問題解決を促すことも難しくなる。
そこで本単元では、単元を貫く活動として「魚釣り名人になろう」を位置付け、魚釣りをして気が付いたことを疑問として、児童の主体的な問題解決を促す。実験を立案する場面から、コイルの巻き数、電流の大きさ、導線の太さ、鉄心の種類等、何を変えて何を変えないかを考えることで、第５学年で育てたい問題解決の能力「条件制御」を育むことができる。

ウ実践(ｱ)本時の目標
電磁石を作ってその働きを調べる学習を通して、電流と磁力の関係に気付き、電流の向きが変わると電磁石の極が変わること、電磁石の強さは、電流の大きさやコイルの巻き数、導線の太さによって変わることを理解する。（知識・理解）(ｲ)準備
児童から出てくる方法を想定し、以下の実験ができるように準備する。
Ａ

巻数を変える実験Ｄ

芯の種類を変える実験

Ｂ

電流を変える実験ＥＣ

導線の太さを変える実験

芯の太さを変える実験(ｳ)実験手順①

電磁石を用いて魚の絵が貼り付けてあるクリップをつり上げて見せる。ジンベエザメのクリップは重くてつり上がらないように調整しておき、「ジンベエザメをつり上げるに
4

はどうしたらよいか？（電磁石を強くするには？）」という課題を提示する。
②

児童から解決案を発表させる。

③

グループごとに各自が担当する実験を決め、各グループからそれぞれの実験スペースに集まって、実験を行う。

④

元のグループに戻り、自分が行った実験内容について互いに報告し合う。

⑤

各自で実験プリントに結果をまとめる。

(ｴ)実験の様子「ジンベエザメをつり上げるには？」Ａ

巻数を変える実験

Ｂ

電流を変える実験（ＡＢは教科書にある実験方法）
Ｃ

導線の太さを変える実験

Ｄ

芯の種類を変える実験

Ｅ

芯の太さを変える実験（ＣＤＥは新たに開発した実験方法）
エ

実感を伴った理解について
学習課題「ジンベエザメをつり上げるにはどうしたらよいか？（電磁石を強くするには？）」に対して、児童がプリントに記録した言葉は「コイルの巻数が多い方が強い」「電流は大きい方が強い」等であった。ジンベエザメをつり上げるというゲームを通して、電磁石の強さを決める要因に関心をもち、条件を制御して実験を行うことにより、電磁石の強さについて、実感を伴った理解を図ることができた。

5

（2）サーモインクを用いた金属の温まり方の観察
ア 学習指導要領における位置付け
本実践は第４学年の「金属、水、空気と温度」の学習における実践である。
小学校学習指導要領解説理科編では、本単元について、次のように示されている。
金属、水及び空気を温めたり冷やしたりして、それらの変化の様子を調べ、金属、水及び空気の性質についての考えをもつことができるようにする。
ア 金属、水及び空気は、温めたり冷やしたりすると、その体積が変わること。
イ

金属は熱せられた部分から順に温まるが、水や空気は熱せられた部分が移動して全体が温まること。
ウ 水は、温度によって水蒸気や氷に変わること。また、水が氷になると体積が増えること。
ここでは、金属、水及び空気の性質について興味・関心をもって追究する活動を通して、温度の変化と金属、水及び空気の温まり方や体積の変化とを関係付ける能力を育てるとともに、それらについての理解を図り、金属、水及び空気の性質についての見方や考え方をもつことができるようにすることがねらいである。
また、ここでの指導に当たっては、水の温度の変化をとらえる際に、実験の結果をグラフで表現することや、生活との関連として、鉄道のレールの膨張などを取り上げることが示されている。
イ これまでの課題「金属の温まり方」を示す従来の方法は〈銅の棒や板にロウを塗る〉方法であった。この実験は連続してロウが融けることで、金属は熱せられたところから遠くへ温まっていくことを視覚的に分かりやすく示す方法である。この方法には以下のような問題点がある。
・金属棒に大量にロウを塗る作業の労力が大きい。
・ろうそくを燃やして融けたロウを棒に垂らす方法は児童には危険である。
・実験中に融けたロウに火がつくことがあり、危険である。
・融けたロウがコンロなどに垂れて落ちる。
・加熱したロウの〈白から透明〉への変化では、温まったことを視覚的に実感させにくい。
ロウの代わりにペースト状のサーモインク（サーモインクは、約 40℃を境に、それよりも低温では青色、高温ではピンク色に変色する色素が含まれている）を用いると以下のような利点がある。
・金属棒に均一に塗布することが容易である。
・一度塗れば再使用が可能である。
・金属棒の加熱によりサーモインクが青色からピンク色に連続して変化し、ロウよりも視覚的に確認
しやすい。
ウ 実践
(ｱ)本時の目標
金属棒を熱してその変化を調べる活動を通して、金属は熱した部分から順に遠くの方へ温まっていくことを理解する。
（知識・理解）(ｲ)準備

6

・ペースト状のサーモインクを塗った金属棒（銅製）
・加熱装置（ガスコンロ）・スタンド（金属棒をはさんで固定する）(ｳ)実験手順① ペースト状のサーモインクを塗った金属棒(以下、金属棒)をスタンドで固定する。
② ガスコンロで金属棒を以下の３つのやり方で加熱する。
（いずれも加熱部はサーモインクは塗らない）
Ａ 水平にして先端を加熱する。
Ｂ 水平にして中央部を加熱する。
Ｃ 斜めにして中央部を加熱する。
※金属棒の長さは、アは 30cm、イ及びウは 50cm（直径はいずれも５mm）程度が適する。
③ それぞれの場合のサーモインクの色の変化を観察する。
④

金属製のお玉の場合も、熱せられた部分から順に温まるため、柄の方まで温まるには時間がかかることに気付かせる。
(ｴ)実験の様子

先端部を加熱

中央部を加熱斜めにして中央部を加熱

サーモインクを塗ったお玉エ 実感を伴った理解について
ロウとサーモインクのどちらが「〈金属は、熱せられたところから順に遠くの方へ温まっていく〉ことが分かりやすかったか」の比較を、アンケートによって調査した。
１組

２組

３組

インクの方が大変分かりやすかった

16

23

20

インクの方が分かりやすかった

10

４

７

インクとロウが同じくらいロウの方が分かりやすかった
ロウの方が大変分かりやすかった

２

ほとんどの児童がロウよりもサーモインクを用いた実験の方が「大変分かりやすかった」「分かりやすかった」と回答した。その理由は「ピンクは温まった感じがする」「色の変化がはっきり分かる」「色の変化でどこまで温まったかが分かる」「ロウでは透明になっても温まった感じがしない」等であった。
教具の工夫が児童の実感を増す観察につながり、その理解が深まったことがうかがえる。
また、生活との関連で金属製のお玉のつくりが、金属がよく熱を伝えることを考えて工夫して作られていることに気付かせ、実感を伴う理解を図る一助となっていた。

7

（3）サーモインクを用いた水の温まり方の観察
ア 学習指導要領における位置付け
本実践は第４学年の「金属、水、空気と温度」学習における実践である。
小学校学習指導要領解説理科編では、本単元について、次のように示されている。
金属、水及び空気を温めたり冷やしたりして、それらの変化の様子を調べ、金属、水及び空気の性質についての考えをもつことができるようにする。
ア 金属、水及び空気は、温めたり冷やしたりすると、その体積が変わること。
イ

金属は熱せられた部分から順に温まるが、水や空気は熱せられた部分が移動して全体が温まること。
ウ 水は、温度によって水蒸気や氷に変わること。また、水が氷になると体積が増えること。
ここでは、金属、水及び空気の性質について興味・関心をもって追究する活動を通して、温度の変化と金属、水及び空気の温まり方や体積の変化とを関係付ける能力を育てるとともに、それらについての理解を図り、金属、水及び空気の性質についての見方や考え方をもつことができるようにすることがねらいである。
また、ここでの指導に当たっては、水の温度の変化をとらえる際に、実験の結果をグラフで表現することや、生活との関連として、鉄道のレールの膨張などを取り上げることが示されている。
イ これまでの課題
一般的には、紅茶の葉を入れたり、サーモインク（示温インク）を用いて、水の温まり方を観察す
るようになっている。サーモインクを常温の水に溶かし（青色）、ビーカーの端をアルコールランプ等で加熱することにより、ピンク色に変色した水が上昇する現象を観察する方法が一般的であるが、この方法の難点は青色とピンク色のコントラストが必ずしも明瞭に観察できず、そのためピンク色の水の上昇が分かりにくいという点である。
この難点を解消するには、サーモインクを攪拌せずに底に沈めた状態から加熱するとよい。透明な
水の中をピンクのサーモインクが上昇していく様子がはっきりと観察でき、温められた水の動きが実感を伴って理解できる。
ウ 実践(ｱ)本時の目標
サーモインクと水の入ったビーカーを熱し、サーモインクの動きを観察する活動を通して、水は熱せられた部分が上へ移動していくことで全体が温まることを理解することができる。
（知識・理解）(ｲ)準備・水の入ったビーカー（１Ｌ 底にあらかじめサーモインクを入れておく）
・ガスコンロ（加熱装置）(ｳ)実験手順① サーモインクを駒込ピペットで 10ｍＬとり、ピペットの先端をビーカーの底につけながら静かに流し込む。
（あらかじめ教師が準備しておく）② ガスコンロでビーカーを加熱し、底のサーモインクの色とその動きに注目しながら観察する。

8

(ｴ)実験の様子
写真の①→②→③→④のような変化が観察できる。

①

②

③

④

〈補足〉サーモインクを入れたビーカーの水を加熱し、全体をピンク色にしてから氷を一かけら表面に浮かべる。氷に接した部分が青くなり、それが下方に流れる様子が観察される。
エ 実感を伴った理解について
本法では加熱前のビーカー上部の水は透明であり、加熱によって下から湧き上がるピンク色の水の動きが明瞭に観察できた。学習課題「ビーカーに入れた水はどのように温まっていくのだろうか」に対して、「水は温まると上へ動く」と全員が正しく観察できた。
学習終了後、浴槽のお湯の温度に上の方と下の方で差ができることを伝えると、子どもたちは「確かに」「そうか、だからか」等と理解を深めた様子が見えた。これは、子どもたちが授業での観察、実験と日常生活での経験とを結びつけ、実感を伴った理解を得ることができたものと評価できる。

9

(4) 筋肉と骨の模型を使って腕が動くひみつをさぐる観察
ア 学習指導要領における位置付け
本実践は、第４学年の「人の体のつくりと運動」の学習における実践である。
小学校学習指導要領解説理科編では、本単元について、次のように示されている。
人や他の動物の体の動きを観察したり資料を活用したりして、骨や筋肉の動きを調べ、人の体のつくりと運動とのかかわりについての考えをもつことができるようにする。
ア 人の体には骨と筋肉があること。
イ 人が体を動かすことができるのは、骨、筋肉の働きによること。
ここで扱う対象としては、骨や筋肉の存在を調べる際には、自分の体を中心に扱うようにし、他の動物としては、骨や筋肉の動きが調べられる身近で安全な哺乳類、例えば、学校飼育動物の観察などが考えられる。また、体の各部にある曲がるところを「関節」という名称を使用して考察し、適切に説明できるようにすることが考えられる。
ここでの指導に当たっては、人の体の骨や筋肉の動きを資料を使って調べるだけでなく、他の動物の体のつくりや体の動き、運動を観察したり、実際に触れながら比較したり、映像や模型などを活用したりしながら、人の体のつくりと運動との関わりについてとらえることができるようにすることが示されている。
イ これまでの課題
人は、筋肉で骨格を動かすことによって体を動かしている。筋肉は、縮むことと緩む（もとの長さにもどる）ことで長さが変化し、その結果、けんで筋肉に繋がれている骨が内側や外側に向いて、体が動く。腕を曲げたとき、力こぶができたりして、内側の筋肉が縮んでいることは理解しやすいが、外側の筋肉が緩んでいることや、腕を伸ばしたときの外側の筋肉が縮んでいることを認識するのは、体の外から観察しただけでは難しい。そこで、筋肉と骨の模型を使い、自分の体の動きと比較しながら、体を動かすしくみについて実感を伴った理解を促す。
ウ 実践(ｱ)本時の目標
腕が動く時の筋肉の動きについて、筋肉と骨の模型を使って腕の動きを調べる活動を通して、内側の筋肉と外側の筋肉が、縮んだり緩んだりすることで、腕を曲げたり伸ばしたりできることを理解する。(知識・理解)(ｲ)準備 腕の模型を作る
用意するもの・木の板（細め 30cm くらいのもの）･･･２本・ストッキング･･･１足・手芸用綿・蝶番（小さめのもの）･･･１つ・結束バンド･･･２本作り方① 木の板２枚を蝶番で繋げ、骨の模型とする。
② ストッキングを 20cm 程度に切ったものを２本用意する。
１本はそのまま外側の筋肉模型とし、もう一本には手芸用綿を詰めて内側の筋肉模型として使用する。
③ 木の板に、二つずつ２カ所に穴を開け、結束バンドで筋肉模型を固定する。
（筋肉模型が縮んだり緩んだりするように位置を調整する）
10

(ｳ)観察方法① 腕を曲げたり伸ばしたりしてみる。
② 重いもの（水を入れたペットボトルを手さげ袋に入れる）を持って、腕を曲げ、腕の内側の筋肉の様子を調べる。
③ 模型の腕を曲げたり伸ばしたりしてみる。
(ｴ)観察の様子

腕を触ったまま動かすと、筋 腕を曲げたとき、腕の内側の筋 模型の腕を曲げると、内側の肉が動いている感じがした。

肉はふくらんで固くなった。

筋肉が、だんだん縮んでいった。逆に外側の筋肉は、だん
だん緩んでいった。
腕を伸ばすと、内側の筋肉がだんだん緩んでいった。逆に外側の筋肉は、だんだん縮んでいった。

エ 実感を伴った理解について
模型の材料は、そのほとんどが 100 円ショップ
でも購入することができる安価なものであり、少人数のグループごとに模型を用意することができる。児童は、自分の体の一部を表した模型に、興味・関心をもちながら、思う存分動かして、そのしくみと働きを調べ、自分の体を触りながら比較することができていた。また、骨につながってい
る内側と外側の２つの筋肉の長さの変化について
は、筋肉のモデルだけを黒板に掲示し、全体で考察することで、直接目で見ることができない現象を整理し、実感を伴った理解を促すことができた。

11

縮んだ長さ

もとの長さ

(5) カレンダーポリチューブを使った地層の堆積モデル実験
ア

学習指導要領における位置付け
本実践は、第６学年の「土地のつくりと変化」の学習における実践である。
小学校学習指導要領解説理科編では、本単元について、次のように示されている。
土地やその中に含まれる物を観察し、土地のつくりや土地のでき方を調べ、土地のつくりと変化についての考えをもつことができるようにする。
ア

土地は、礫、砂、泥、火山灰及び岩石からできており、層をつくって広がっているものがあること。

イ

地層は、流れる水の働きや火山の噴火によってでき、化石が含まれているものがあること。

ウ

土地は、火山の噴火や地震によって変化すること。

ここでは、土地のつくりや土地のでき方について興味・関心をもって追究する活動
を通して、土地のつくりと変化を推論する能力を育てるとともに、それらについての理解を図り、土地のつくりと変化についての見方や考え方をもつことができるようにすることがねらいである。
イ

これまでの課題
本単元で学ぶ「地層」については、露頭が身近な場所にはなく、実物を見たり触れたりしながら学習を進めることが難しい。そのため、本単元では、実物を見たり触れたりできない部分については、映像資料を活用したり、モデル実験を効果的に取り入れたりしていくことで、実感を伴った理解へとつなげられるようにしていく必要がある。また、モデル実験を行う際は、実験で行っていることと自然の事物・現象とを関係付けて考えられるように、実験の目的や予想、考察の部分をていねいに進め、モデ
ル実験で得た結果をもとに、自然の事物・現象（地層のでき方）について推論することができるようにしていくことが必要となる。
地層が砂や泥、粘土等の層に分かれているのは、流れる水の働きと粒の大きさが関係しているということを捉えるモデル実験では、透明なカレンダーポリチューブの中に土を流し込む実験を行う。カレンダーポリチューブ（以下、ポリチューブ）とは、カレンダーを丸めて入れる底のない筒状の袋のことで、この片側を縛って使うこととする。地層のでき方実験器が市販されてはいるが、１グループに１台を準備することが難しい。そこで、非常に安価で入手できる透明なポリチューブを用いて実験を行うこととした。これを用いることにより、礫、砂、泥が堆積していく様子を目の前でじっくりと観察できるところも有効であると考える。

ウ実践(ｱ)本時の目標
地層が砂や泥、粘土等の層に分かれているのは流れる水の働きと粒の大きさが関係しているのでないかと考えている児童が 、袋の中に土を流し込むモデル実験を通して 、地層のでき方について、実験結果や映像資料をもとに自分の考えを表現することができる 。（思考・表現）(ｲ)準備・実験用スタンド（班の数）12・漏斗（1.5Ｌのペットボトルの上４分の１を切ったものを使用

班の数）・礫・砂・泥（あらかじめ児童と一緒に校内で採取し、それぞれを透明コップに入れておく班に１セットずつ）・ポリチューブ（幅８㎝、長さ70㎝程度

班の数

あらかじめ水を八分目ほど入れて実験台に下げておく）(ｳ)実験手順①

ポリチューブの中の水や三つのコップの中に入っている礫、砂、泥が、自然界
では、川から海に流れ込む礫、砂、泥であることを確認する。

②

礫、砂、泥を混ぜ合わせ、漏斗の上からポリチューブの中に流し込み、堆積していく様子を観察する。

③

ワークシートに、ポリチューブの中に堆積した礫、砂、泥の様子を記録する。

④②と③を繰り返し３回実施する。

(ｴ)実験の様子

演 示に より、 課題や予想 、実 験への 見通しをも てる ように 配慮している。
自 然界 では、 川から海

身近な場所の礫・砂・泥を複数回のデータを用いるこに 流れ 込む礫 、砂、泥

自分たちで採取し、それをとにより、科学的に分析でで ある ことを 確認し、使用することで、学習した

きるようにしている。

自 然の 事物・ 現象とのことを活用し、日常生活と堆積していく様子を目の前

関係付けを図っている 。

の関係付けを図っている。

でじっくりと観察できる。

エ

実感を伴った理解について「一つ一つの層が、礫や砂、泥に分かれているのは、なぜなのかな」という問いにに対して、児童が学習のまとめとしてノートに記入した言葉は「大きさによって変わる 」「大きいほど下に行く 」「礫が一番重いので下に行く」などである。また、感想として 、「実験をして、自分たちで確かめながら勉強したので、よく分かった」といった言葉が多数見られた。
これらの結果より 、「具体的な体験を通して形づくられる理解」
として、児童が自らの諸感覚を働かせて、観察、実験などの具体的な体験を通して自然の事物・現象について調べることにより、実感を伴った理解を図ることができた。

13

２

主体的な問題解決を通して得られる理解
自らの問題意識に支えられ、見通しをもって観察、実験を中心とした問題解決に取り組
むことにより、一人一人の児童が自ら問題解決を行ったという実感を伴った理解を図るた
めには、問題解決の学習過程が重要となる。
このことは 、平成32年度から完全実施される小学校学習指導要領解説理科編においても 、理科の具体的な改善事項として 、「理科においては、高等学校の例を示すと、課題の把握（発見 ）、課題の探究（追究）課題の解決という探究の過程を通じた学習活動を行い、それぞれの過程において 、資質・能力が育成されるよう指導の改善を図ることが必要である 。
特に、このような探究の過程全体を生徒が主体的に遂行できるようにすることを目指すと
ともに、生徒が常に知的好奇心をもって身の回りの自然の事物・現象に接するようになる
ことや、その中で得た気付きから疑問を形成し、課題として設定することができるようになることを重視すべきである」と示されている。
そこで、このような問題解決の学習過程を取り入れた単元の指導計画、本時の展開を行った。
本実践は第３学年の「風やゴムのはたらき」における実践である 。「小学校学習指導要
領解説 理科編」では、本単元について次のように示されている。
風やゴムで物が動く様子を調べ、風やゴムの働きについての考えをもつことができるよ
うにする。
ア

風の力は、物を動かすことができること。

イ

ゴムの力は、物を動かすことができること。

本内容は 、「エネルギー」についての基本的な見方や概念を柱とした内容のうちの「エネルギーの見方」にかかわるものであり、第５学年「Ａ（2）振り子の運動」の学習につながるものである。ここでは、風やゴムの働きについて興味・関心をもって追究する活動
を通して、風やゴムの力を働かせたときの現象の違いを比較する能力を育てるとともに、それらについての理解を図り、風やゴムの働きについての見方や考え方をもつことができるようにすることをねらいとしている。
本単元では、ウインドカーやゴムカーの製作とそれらを用いたゴールインカーゲームで単元を構成し、各時間における評価を以下の通り行うこととした。
第１時

風の力に興味をもち、進んで風を感じて、風の手応えについて調べようとしている 。（関心・意欲・態度）

第２時

風の強弱による車の動き方の違いについて調べ結果を記録している 。（技能）第３時

実験結果を基に、風の強さによる車の動き方の違いについて、風が強いときと弱いときとを比較して、それらを考察し、自分の考えを表現している。
（思考・表現）
風の力は物を動かすことができることを理解している 。（知識・理解）

第４時

風には物を動かすはたらきがあり、そのはたらきは風を受ける物の大きさが大きいほど強くなることを、実験結果を比較し、それをもとに表現している。
（思考・表現）第５時

ゴムの力によって物が動くことに興味をもち、輪ゴムを伸ばしたり、ねじったりして、ゴムの力を体感することを通して、進んでゴムの働きを調べようとしてい14

る 。（関心・意欲・態度）
第６時

ゴムを伸ばす長さによる車の動き方の違いを調べ結果を記録することができる。
（技能）

第７時

ゴムを伸ばす長さを変えたときの車の動きを比較し、それらを考察し自分の考えを表現できる 。（思考・表現）
ゴムの力は物を動かすことができることを理解している 。（知識・理解）

第８時

ゴムの力について、これまでの実験で得た結果や知り得た知識を活用し、一定の場所にゴムカーを止めるために、ゴムの力を調整する方法を考察し、自分の考えを表現することができる 。（思考・表現）

図１ として単元の指導計画の一部を、 図２ として本時の展開を示す。
全体を通しての工夫として、活動する中から出てきた児童の問いを追究していく問題解
決の学習過程を意識し、それを「予想される児童の表れ」
実験計画の立案↓
観察、実験

児童の発言を基に新たな問いを設定

問題解決のプロセスを意識した学習過程
において予想される
児童の表れ
予想
↓
観察、実験
として単元の指導計画の中に入れ込んだ。特に、児童に意
欲・見通しをもたせるために、観察や実験の前に予想をした
り、実験計画を立案したりといったことを単元の指導計画

図１の中に重点的に位置付けた。

15

単元の指導計画①

課題に取り組む中から生まれた児童の問い

計画の立案、予想、仮説

実験→考察→計画

考察の中から生まれた
新たな問い
図２
３

本時の展開

実際の自然や生活との関係への認識を含む理解
前項の「風やゴムのはたらき」の単元において、理科の学習で学んだ自然の事物・現象の性質や働き、規則性などが実際の自然の中で成り立っていることに気付いたり、生活の中で役立てられていることを確かめたりすることにより実感を伴った理解を図るために、
これらのことを位置付けた単元の指導計画を作成し、実践を行った。
単元や本時の導入の段階で日常生活とのかかわりから授業を展開し、関心・意欲を高めたものが 図１ 、終末の段階で学んだことを日常生活とのかかわりに気付かせたものが 図３である。また、 図２ の本時の展開は、ゴールインカーゲームを日常生活と捉え、既習事項を根拠に予想を立て、ゲーム（日常生活）に役立てる実践として行ったものである。

16

学んだことと日常生活とのかかわりに気付かせる

図３
Ⅴ

単元の指導計画②

まとめ
研究協力員のクラスでの 、授業実践前後における児童アンケート調査（ ４段階調査 ）では、「観察や実験は、学習を理解する上で役に立つ」で「当てはまる」と回答した児童が実践前
より27％増加 、「自分の予想を基に、観察や実験をしたり、最後に自分が予想したことを振り返ったりといった学習の流れは、学習を理解する上で役に立つ」で「当てはまる」と回答した児童が実践前より７％増加 、「学習したことと自分の身の回りの自然との関係や日常生
活との関係について考えることは、学習を理解する上で役に立つ」で「当てはまる」と回答した児童が実践前より20％増加した。
また、授業実践後の自由記述では 、「理科が好き」の理由として「実験が楽しいから」という理由以外に、新しく「予想を考えて実験することが楽しいから 」「新たな疑問が少しずつ解けていくのが楽しいから」といった記述が見られた 。「理科の勉強は大切だ」という理由としては 、「大人になったとき役立つから 」「実験で分かることは生活の中で大切なことだから 」等の記述が多く見られた 。
「 理科の授業の内容がよく分かる」という理由としては、「実験をして自分たちで確かめながら勉強するから 」「実験があって分かりやすいから 」「少17しずつ解決していくから」といった記述が見られた。
これらの調査結果から、問題解決の学習過程で、実感を伴った理解を図る授業づくりとして、観察、実験等の教材開発と、単元構想等の学習過程の工夫を行うことにより、具体的な体験を通して形づくられる理解、主体的な問題解決を通して得られる理解、実際の自然や生活との関係への認識を含む理解といった実感を伴った理解につなげられることが明らかとなった。
この研究成果が活用され、本県の理科の授業が更に高まるとともに、学習指導要領が大切にしている実感を伴った理解がより一層図られることを期待している。
【参考文献】
静岡県総合教育センター総合支援課高校Ⅰ班・小中学校班
り入れた授業づくり』静岡県総合教育センター『理科における探究的な活動を取

平成26年度研究紀要

2015

文部科学省

『小学校学習指導要領解説 理科編(平成20年８月)』

大日本図書

2008

文部科学省

『中学校学習指導要領解説 理科編(平成20年９月)』

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(平成29年６月)』

2017

文部科学省

『言語活動の充実に関する指導事例集

けて～小学校版(平成23年10月)』

文部科学省
料

国立教育政策研究所

小学校理科(平成23年11月)』

村山

哲哉

教育出版

～思考力、判断力、表現力等の育成に向2011『評価規準の作成、評価方法等の工夫改善のための参考資
教育出版

2011

『「 自分事の問題解決」をめざす理科授業』

左巻健男・市村慈規

編著

図書文化

『小４理科授業完全マニュアル』

学研

2013
2009

【研究組織】
研究協力員

研究担当所員

焼津市立小川小学校教諭

河守博一（平成27・28・29年度）

沼津市立戸田小学校教諭

福世

高作（平成27・28・29年度）

三島市立長伏小学校教諭

渡邉喜治（平成27・28・29年度）

焼津市立豊田小学校

教諭

河守

彩

（平成27・28・29年度）

授業づくり支援課授業支援Ⅰ班
指導主事

中野

志保

（平成27年度）

実務研修員

丸山

るみ子（平成27・28年度）

指導主事

山﨑

健史

（平成27年度）

指導主事

佐田

恵子

（平成28・29年度）

指導主事

鈴木

真一

（平成27・28・29年度）

特任教官

松本

泉

（平成27・28・29年度）

実務研修員

上垣内

総合支援課小中学校班
総合支援部高等学校支援課高校第２班

真紀（平成29年度）

総合支援部小中学校支援課小中第１班
指導主事

18

西澤

努

（平成28・29年度）

19