科学的な思考力を育む中学校理科の授業（第二年次）
―仮説と結び付けた結果の分析・解釈を通して―


長期研究員 鴫 原  卓 
≪研究の要旨≫
科学技術立国をめざす我が国にとって，科学技術人材育成へ向けた科学技術教育の充実が図られている。中学校
理科で求められている力の一つに，科学的な思考力の育成が挙げられる。そのためには，生徒が自然の事物・現象から問題を見いだし，科学的に探究する過程が重要だと考える。第二年次となる本研究では，科学的に探究する過程における観察・実験結果を分析・解釈する段階を研究の中心に据えて，生徒の科学的な思考力の育成をめざした。
Ⅰ 研究の趣旨などの資質・能力に課題が見られることが示されている。

人口減少時代を迎える中，科学技術立国をめざす我がそこで，第二年次研究では科学的な思考力③と④ を国にとって，次代を担う人材を養成・確保することが極育むため，科学的に探究する過程の後半部を研究の中心めて重要な課題であるとされている。その要請は学校現に据えた。そして，生徒一人一人に客観性ある考察をさ場においても例外ではなく，小・中・高等学校教育全体せるため，結果の共有のさせ方や考察の視点のもたせ方を通じた理数教育の充実が求められている。中学校理科に手だてを講じ，指導した。そうすることで二年間の研で育成することが求められている力の一つに，科学的な究を通じて，生徒一人一人に科学的な思考力を育成でき思考力が挙げられる。その育成のためには生徒が主体的ると考えた。に自然の事物・現象から問題を見いだし，目的意識をも※１福島県教育センター「研究紀要第集」Ｐを参照。って観察・実験し，得られた結果を分析して解釈するなⅡ 研究の概要

ど科学的に探究する過程が重要である。
本研究では，現行の学習指導要領及び教育課程企画特別部会より示された「論点整理」を基に科学的な思考力

１ 研究仮説
科学的に探究する過程において，下記の手だてを講じを以下の四つの力に整理し，授業実践を行った。

れば，科学的な思考力を育むことができるだろう。

①自然の事物･現象から問題を見いだす力②結果の見通しをもち，仮説・検証計画を立てて実験する力
③結果を基に客観的に分析・解釈し，規則化・概念化・モデル化
などをする力 ④結果を基に仮説を振り返り，筋道立てて考察する力【手だて１】複数の結果の可視化
【手だて２】確証・反証を明確にした分析・解釈
２ 研究の内容
 【手だて１】複数の結果の可視化

ま た 科 学 的 に 探 究 す る 過 程 を 自 然 の 事 物 ･現 象 か ら

観察・実験の結果を基に，対象となる事物・現象から問題を見いだし観察・実験する段階までの前半部と結果規則や概念をつかませるためには，結果を文章や表に整の整理から結論を導く段階までの後半部の二つに分けた。  理し可視化することが大切である。第一年次研究では，

第一年次研究では，科学的に探究する過程の前半部を各班の結果を黒板の表やホワイトボードに整理し発表さ研究の中心に据えて，科学的な思考力の①と②を育む研せることで，結果の共有をさせてきた。しかし，全体で究 を し た 。 &RWKURQ-+ ら が 提 唱 し た 指 導 法 “Fourの共有場面において，一部の生徒による考察の発表にとQuestion Strategy”(以下，４ＱＳ※１を基にしたワー

どまり，生徒一人一人が観察・実験結果に対して分析・クシートを活用し，生徒に既有の知識や経験を基にして解釈し，話し合うことができなかった。そのため客観性問題を見いださせたり，結果を見通して仮説・検証計画のある考察には至らない生徒もいた。そこでクラス全体を立案させたりすることができた。しかし，考察場面での実験の結果を，福島県の公立の教育関係機関で使用すは自分の結果だけでなく他者 の結果も踏まえて客観性ることができる，*RRJOHスプレッドシート（以下，スプある考察を行うことや 得られた結果の妥当性を検討すレッドシート）を用いて共有させた。スプレッドシートることに課題があることが分かった。文部科学省より示を用いると，複数のユーザが同時に編集することができされた次期学習指導要領等に向けたこれまでの審議のまるため，各班の結果を即時に生徒たちの手元で可視化し，とめ（報告）からも小学校，中学校ともに，「観察・実験共有することができる。そうすることで，複数の結果をの結果などを整理・分析した上で解釈・考察すること」

基に客観性のある考察ができるようにした。

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 【手だて２】確証・反証を明確にした分析・解釈

生徒は，試験紙が呈色した濃さや速さの違いに着目し，それぞれの野菜に含まれる消化酵素の量や分解速度につ① 仮説と結果を結び付け，考察させる工夫
観察・実験で得た結果を基に自分の仮説が確証したのいて分析・解釈をすることができた。そして，野菜に含か反証されたのか明確にすることは，自分の考えを見つまれる消化酵素が人の消化を補助していることに気付く

め直し，得られた結果の理由や原因を明らかにしながらことができた。スプレッドシートの活用は，クラス全体筋道を立てて考察することにつながる。そこで確証・反の結果を可視化し，共有する時間を短縮しつつ，生徒の証を明確にして考察できるよう，手順を示した手引きを手元での思考を可能にした。それにより，クラス全体の配付し，生徒が仮説と結果を結び付け結果の妥当性を吟結果を意識し，分析・解釈しようとする生徒の姿が見ら味しながら考察できるようにした。

れた。さらに全体の結果に対する互いの分析・解釈を班

また，他者のデータと比較しながら分析・解釈させるで話し合う場を設けることで，より客観性の高い考察をことは，生徒が仮説に対する確信を強めたり，反証され導くことができたと推察される。       た原因を考えたりすることにもつながる。そこで，教師 【手だて２】に基づく授業

はデータを分析，解釈する視点として「自分の結果と他「だ液の働きは温度に関係するのか」という疑問を解決者の結果を比較する」「仮説や条件に着目し，結果を分類するために，授業前に，単元のはじめに示したルーブリする」「関係付ける」「総合して見る」を示し，この順でックを再度提示し，科学的に探究する過程において留意分析・解釈させた。そうすることで，生徒が自らの力でする点を生徒と共有した（図２）。

規則化や概念化を図るなどの客観性の高い考察ができる目標ようにした。

仮説の設定②ルーブリック評価の共有化
単元のはじめに学習活動の到達度を示すルーブリッ
ク（評価基準）を生徒と共有した。実践では，「結果を見客観性

通した仮説の設定」「客観性のある考察」「確証・反証を明確にした振り返りの記述」の観点について，３段階の尺度とそれぞれの記述の例を提示した。活動の視点を明確証・
反証

確にすることで，生徒が目的意識をもって各活動が行えるようにした。

%&

仮説，実験計画を立案することができている。

仮説，実験
対照実験に留意し，変数を踏計画を立まえた，仮説，実験計画を立案できて案することができている。
いない。
結果しか述べてい他の班の結果を踏まえ，クラ 自分の班の実 ない。また
ス全体の傾向から客観性の 験結果から考 は 主 観 的ある考察をしている。
察している。 な 考 察 に終始している。
説と実仮説と結果を関連付けなが 仮説と実験結 仮験結果をら結論を導き表現している。 果を関係付け 関 係 付 け
また，確証の場合には理由を ながら結論を結論を述べたり，反証された場合に 導き表現して て導いていは仮説の見直しをしている。 いる。ない。図２ 授業実践で使用したルーブリック

３ 授業の実際と考察$

ある生徒は「０℃から人の体温の 36℃までは，水は変対象生徒 第２学年名（４学級）

化しないが，だ液中の消化酵素の働きは大きくなるだろ

授業実践Ⅰ「化学変化と原子・分子」（６月７時間）

う」と４ＱＳを活用して結果を見通し変数を踏まえた仮 授業実践Ⅱ「動物の生活と生物の変遷」  月６時間 説を立案した。さらに，対照実験についてもルーブリッ

ク評価と合わせることで留意点を明確にした検証計画を

本稿では実践Ⅱについて詳述する。

立てることができた。班の中で話し合い 10℃ごとに設定

 【手だて 】に基づく授業
「野菜に含まれる消化酵素（本時ではアミラーゼ）は，デンプンに作用して麦芽糖を作り出し，人の消化を助けているか」という疑問を解決するために，生徒は麦芽糖に反応すると紫色に呈色する麦芽糖試験紙を用いて実験を行った。消化を助ける野菜としてダイコンやキャベツなどを対象にして，班ごと姿が見られた。
観察・実験し，結果を分析・解釈する場面
では「確証・反証の手引き」を使用し，４Ｑ
Ｓにより立案した仮説に実験に取り組んだ。班にと観察・実験結果を見は１台，タブレット型パソ

比べ，仮説の確証・反コンを配置し，スプレッド

証を明確にした思考がシートにより各班の実験結できるようにした（図

果を可視化し，クラス全体で共有した 図１ 。

温度の条件を変えて実験をし，友人と分担して探究する

図１スプレッドシート

図３確証・反証の手引き３）。さらに，仮説が確証した場合はその結果が妥当であ― 55 ―

る理由を考察し，反証された場合には仮説を改善する視

目標

点から考察できるよう，手引きの矢印④に着目させ，自分の班の結果と他の班の結果を比較・関係付けて分析・仮説の設定

解釈させた。
「水は温度を上げても変化はしないが，消化客観性

評価の観点 酵素は温度を上げるほどよく働くだろう」と仮説を立て
確証・
反証

た 班 で は ，  ℃ 付 近 ま で 温 度 を 上 げ る 実 験 を し た が℃以上の温度ではベネジクト溶液が反応せず反証され対照実験に留意し，変数を踏まえた，仮説，実験計画を立案することができている。
他の班の結果を踏まえ，クラス全体の傾向から客観性のある考察をしている。
仮説と結果を関連付けながら結論を導き表現している。また，確証の場合には理由を述べたり，反証された場合には仮説の見直しをしている。

授業
実践Ⅰ 授業
実践Ⅱ ％

％

％

％

％

％

図５ 実践Ⅰ・Ⅱの生徒の変容1＝

た。生徒は「確証・反証の手引き」を基に自分の仮説を振り返り，他の班の結果と比較し班で話し合った。さら

授業実践Ⅱでは他の班の結果を踏まえ，クラス全体のにルーブリックを基にし，クラス全体の結果を総合的に傾向から客観性のある考察ができた生徒がポイント増分析・解釈することで，だ液に含まれる消化酵素が高温えた。また，仮説と結果を結び付けて結論を導き，仮説で働かない理由について，人間の体温と結び付けながらが確証した場合にはその理由を述べたり，反証された場筋道立てて考察することができた（図４）。

合には改善の視点から仮説を見直したりできた生徒が

ポイント増加し，手だての有効性がうかがえた。

 科学的な思考力の育成について

平成  年度全国学力・学習状況調査 ※２ を，単元終了



後に実施した。研究協力校の正答率が全国と福島県を上回り，科学的な思考力に

向上が見られる結果となった（図６）。

（%）

実験結果を仮説と結び
図４ 仮説が反証された生徒の考察

付け，客観性や妥当性のこれまでの学習において仮説が確証した場合，結果の視点から分析・解釈する妥当性を吟味することなく結論を表現していた生徒が力を養うことは，実験結「確証・反証の手引き」とルーブリックの活用により，果を規則化したり，概念自分の仮説を振り返り，自分の結果と他者の結果を比較化したりするなどの科学し結果の妥当性を表現できるようになった。また，今ま的な思考力を育むことにで仮説が反証された場合，自分の結果に対する分析・解有効であったと推察できる。

釈を止めてしまい，教師からの解説を待つだけだった生※２設問番号７  評価の観点「科学的な思考・表現」の問題

徒も，改善の視点から自分の仮説を見つめ直し，反証さ

２ 今後の課題

全国福島県 研究協力校

図６問題の正答率れた理由や原因を検討して考察することができた。特に授業実践を通して考察内容に変容の見られない生徒

仮説が反証された場合，他者の結果と見比べて自分の考が存在した。これらの生徒たちの特徴として，考察を記えを改善し，再構成する必要性を生徒が自覚し考察を深述するワークシートの欄に観察・実験の結果を羅列しためる姿が見られた。

記述しかなく，結論が導出されていない場合が多かった。

また，結果を分析・解釈する視点を示したことで，自結果を分析・解釈する視点を継続的に指導していく必要分の結果のみから結論を表現していた生徒たちは，視点があるとともに，ルーブリックを活用することにより，を得たことにより，他者の結果を踏まえて分析・解釈す

自分の考察した内容を自己評価や相互評価をしていく活る見方や考え方が育まれ，より客観性の高い考察ができ動が必要である。そうすることで自分の考察を見直し，たと考えられる。

生徒自身の力で筋道立てた考察を表現できると思われる。



また，仮説が反証された生徒は改善の視点から考察し，Ⅲ 研究のまとめ

考えを再構成していたが，それをクラス全体で検討し，

１ 研究の成果実証する時間を確保することができなかった。再構成さ 客観性のある分析・解釈について

れた仮説を科学的に探究できるような単元構想を工夫す

授業実践Ⅰ・Ⅱにおいて使用したワークシートをルーることで，生徒の科学的な思考力をより高めることがでブリックを基に授業者が評価を行った（図５）。

きると考えられる。

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