中学校理科における、生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方に関する研究－自らの考えを基に「課題設定」、「仮説設定」、「検証計画の立案」に取り組むことに着目した指導の充実を通して－【研究の概要】平成 29 年３月の学習指導要領の改訂により、主体的・対話的で深い学びの実現を目指した
授業改善を推進することが求められている。理科においては、見通しをもって観察、実験を行うことなどの科学的に探究する学習活動の充実を通して、その実現を図るようにすることが重要とされている。本研究は、理科の探究の過程において生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案するための指導の手立てとして課題の類型とそれに対応した話型を用い、見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方を明らかにし、生徒の主体的な学習の実現に資するものである。

キーワード：探究の過程、授業改善、新学習指導要領、全国学力・学習状況調査

令

和

３

年

３

月

岩 手 県 立 総 合 教 育 セ ン タ ー
長

期

所属校

八幡平市立西根第一中学校

石

研
黒

修
崇

1

生
敬

目

次

Ⅰ 研究主題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
Ⅱ 主題設定の理由・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
Ⅲ 研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
Ⅳ 研究の目標・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
Ⅴ 研究の見通し・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
１ 見通しをもって観察、実験を行うための手立ての構想・・・・・・・・・・・・・・・・・２
２ 見通しをもって観察、実験を行う探究を中心とした単元構想・・・・・・・・・・・・・・２
３ 検証計画の構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
４ 授業実践と検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
Ⅵ 研究構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３
１ 中学校理科における生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業についての基本的な考え方・・・３（１）「中学校学習指導要領」（2017）で求められる中学校理科の授業の在り方・・・・・・・・３（２）教員の指導、生徒の実態から考えられる課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４
２ 生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の手立て・・・・・・・・・・・・・・・・・７（１）自ら課題を設定するための手立て・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７（２）自ら仮説を設定するための手立て・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８（３）自ら検証計画を立案するための手立て・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８（４）探究を中心とした単元の構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８（５）本研究における実践単元・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８
３ 検証計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９（１）調査問題について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９（２）質問紙について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13
４ 研究構想図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15
Ⅶ 授業実践・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16
１ 実践構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16（１）実践期間と実践対象、実践単元・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16（２）単元の計画（全 15 時間）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16（３）手立てとして用いる「探究の見通しシート」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18（４）学習シート・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19
２ 授業実践の記述及びその分析・考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21（１）探究型の授業の実際・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21（２）「探究の見通しシート」を用いて課題や仮説を検討する様子及び分析・考察・・・・・・・49（３）15時間の授業を終えての生徒の感想及び分析・考察・・・・・・・・・・・・・・・・・51
Ⅷ 実践結果の分析・考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56
１ 調査問題の結果と分析・考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56（１）事前調査と事後調査の結果と分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・56（２）事前調査と事後調査の結果の考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・57
２ 質問紙の結果と分析・考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59（１）事前調査と事後調査の結果と分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59（２）事前調査と事後調査の結果の考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・61
Ⅸ 研究のまとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・64
１ 全体考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・64
２ 成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・64
３ 課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・65
Ⅹ 引用文献及び参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・65

2

Ⅰ

研究主題
中学校理科における、生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方に関する研究－自らの考えを基に「課題設定｣、｢仮説設定｣、｢検証計画の立案｣に取り組むことに着目した指導の充実を通して－Ⅱ

主題設定の理由
平成 29 年３月の中学校学習指導要領の改訂では、子供たちが、「これからの時代に求められる資質・能力を身に付け、生涯にわたって能動的に学び続けることができる」ようにするために、「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けた授業改善の取組を活性化させていくことの必要性が示された。理科においては、「見通しをもって観察、実験を行うこと（１）などの科学的に探究する学習活動を通して」、その実現を図るようにすることが重要であるとされ、探究の過程（２）を通じた学習活動を行い、「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」が求められている。
「全国学力・学習状況調査」（2018）における結果によると、学校質問紙「自ら考えた仮説をもとに観察、実験の計画を立てさせる指導を行いましたか」の質問に肯定的な回答の割合が全国 73.0％（2015
年同調査より 7.2 ポイント増）、本県 67.9％（9.2 ポイント増）であった。関連して生徒質問紙「自分の予想をもとに観察や実験の計画を立てている」の質問に肯定的な回答の割合が全国 58.5%（3.5 ポイント増）、本県 67.6％（4.6 ポイント増）であった。これらの質問で肯定的な回答の割合は増加しているものの、「自然の事物・現象に含まれる要因を抽出して整理し、条件を制御して実験を計画すること」
が課題の「主な特徴」に挙げられている。また、理科の指導の実態を明らかにした鈴木らの「中学校理（３）科教員の意識調査から明らかになった指導上の課題と改善の方向性」（2019）（以下、鈴木ら（2019））によると、否定的回答の割合が高く表れた質問は、「仮説を設定し、検証する観察、実験を計画できる（４）
ように指導している」（46.9％）等の「適切に観察・実験の計画ができるようにする指導」
や「自然の事物・現象から問題を見いだし、適切に課題づくりができるように指導している」（39.4％）であった。この要因として鈴木らは、「科学的に探究する過程のつながりを意識した指導を行っていない」や「学習内容や学習時間の制約から難しさがある」、「生徒が自ら課題をつくる授業をどのように行えばよいか分からない」ことを挙げている。これら２つの調査結果から、探究の過程が授業に位置付いてはいるものの、指導上の困難さから教師の指示で手順を追う授業となり、生徒自ら見通しをもって主体的に探究する学習活動となっていないことが考えられる。以上から、生徒が見通しをもって主体的に問題を解決していくために、自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案するといった科学的に探究する力や態度を育成するための指導を充実させていくことが課題だと言える。
この課題を解決するためには、自然の事物・現象から生徒自身が見いだした問題を基にして、自身で（１）「中学校学習指導要領解説 理科編」
（2017）において、「生徒に観察、実験を何のために行うか、観察、実験ではどのような結果が予想されるかを考えさせることなどであり、観察、実験を進める上で大切である」としている。また、「小学校学習指導要領解説 理科編」（2017）において、「見通しをもつ」とは、「見いだした問題に対して、予想や仮説をもち、それらを基にして観察、実験などの解決の方法を発想すること」としている。
（２）「中学校学習指導要領解説 理科編」（2017）に、「自然事象に対する気付き」、「課題の設定」、「仮説の設定」、「検証計画の立案」、「観察・実験の実施」、「結果の処理」、「考察・推論」、「表現・伝達」の学習過程が探究の過程のイメージとして位置付いている。
（３）「全国学力・学習状況調査」（2015）と関連付けたアンケートを開発し、それを基に全国９地区 227 名の中学校理科教員を対象に調査した結果から、理科の指導の実態や課題を明らかにした。
（４）「適切に観察・実験の計画ができるようにする指導」に関するその他の質問、「課題に正対した観察、実験を計画できるように指導している」、「挙げた要因（独立変数）を変える条件と変えない条件に整理して実験を計画できるように指導している」、「変化すること（従属変数）の原因として考えられる要因（独立変数）を整理して、観察・実験を計画できるように指導している」への否定的回答の割合はそれぞれ 49.3％、54.0％、57.6％となっている。

1

解決へ向けて探究の過程を進めていくための指導が必要であると考える。そのために、課題の類型とそれに対応した課題や仮説、検証計画づくりのための話型を作成し、それを用いて生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案することを通して、科学的な探究の意味理解とともに手続きを理解し実行できるようにする指導が有効であると考える。この課題の設定、仮説の設定、検証計画の立案の学習過程を自ら遂行できるようにすることで、目的意識や問題解決への道筋を明確にもち、見通しをもって観察、実験を行うことにつながると考える。さらに、これらの学習過程を位置付けた授業の構想を、単元を通して計画し、見通しをもって行う探究活動を積み重ねることによって、科学的に探究する力や態度が段階的に育まれると考える。
そこで本研究は、中学校理科において、「主体的な学び」の視点から、生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案することに着目した指導の充実を通して、生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方を明らかにすることを目的とする。
Ⅲ

研究の目的
中学校理科において、生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案することに着目した指導の充実を通して、生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方を明らかにすることで、生徒の主体的な学習の実現に資する。

Ⅳ

研究の目標
探究の過程において、課題の類型とそれに対応した話型を用いて、生徒自ら課題の設定、仮説の設定、検証計画の立案を行うための手立てを講じ、観察、実験の目的意識や問題解決への道筋を明確にもたせることをねらった授業実践を行う。そして、それらの手立ての効果を検証し、生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方の一例を示す。

Ⅴ

研究の見通し１ 見通しをもって観察、実験を行うための手立ての構想
生徒が見通しをもつために、課題の設定、仮説の設定、検証計画の立案の学習過程において、自ら設定及び立案を行えるようにするための手立てを構想する。
２ 見通しをもって観察、実験を行う探究を中心とした単元構想
構想した手立てを基に、課題の設定、仮説の設定、検証計画の立案の学習過程を位置付けた授業
を、単元を通して構想する。
３ 検証計画の構想
見通しをもって観察、実験を行うための手立ての効果を検証するため、実践授業を行う生徒を対象とした調査問題及び質問紙を作成する。
４ 授業実践と検証
単元構想を基に、探究の過程を通した授業実践を、単元を通して行う。そして、調査問題及び質問紙を基に、授業実践前後の生徒の変容から手立ての効果を検証し、見通しをもって観察、実験を行う
ことに効果的な手立てを明らかにする。

2

Ⅵ

研究構想
１ 中学校理科における生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業についての基本的な考え方（１）「中学校学習指導要領」（2017）で求められる中学校理科の授業の在り方
学習指導要領の改訂による改善・充実の一つに「どのように学ぶか」という授業改善の視点がある。これは、子供たちがこれからの時代に必要な資質・能力を身に付け、生涯にわたり能動的に学
び続けることができるようにするためであり、「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けた授業改善の推進が求められている。
ア 中学校理科の目標の改善の要点「中学校学習指導要領」（2017）では、中学校理科においては、自ら学ぶ意欲や科学的に探究する活動をより一層重視し、次のように目標が示された。
自然の事物・現象に関わり、理科の見方・考え方を働かせ、見通しをもって観察、実験を行うことなどを通して、自然の事物・現象を科学的に探究するために必要な資質・能力を次のとおり育成することを目指す。
（１）自然の事物・現象についての理解を深め、科学的に探究するために必要な観察、実験など
に関する基本的な技能を身に付けるようにする。
（２）観察、実験などを行い、科学的に探究する力を養う。
（３）自然の事物・現象に進んで関わり、科学的に探究しようとする態度を養う。
この目標にある「見通し」を立てることは、「主体的に学ぼうとする態度を育てる」こととな
り、「生徒の学習意欲の向上に資する」（「中学校学習指導要領解説 理科編」
（2017）（以下、「解説 2017」）とされている。
イ 「見通しをもって観察、実験を行うこと」「見通しをもつ」とは、「小学校学習指導要領解説 理科編」
（2017）や「解説 2017」から、生徒が自ら問題を見いだし、自ら仮説や解決の方法を発想し、目的意識が明確で解決の道筋が見え、自らの活動として行える状態であることと捉えられる。
そこで、本研究では「見通しをもって観察、実験を行うこと」を、「自然の事物・現象から見いだした問題の解決に向けて、自ら課題を設定することで目的意識を明確にもち、仮説と検証の方法を発想することで解決への道筋を明らかにし、主体的に探究すること」と捉え、その資質・能力を育成するための授業を目指す。
課
題
発
の
見
把
発
握
見

自然事象に対する気付き(

ウ 資質・能力を育成する学びの過程
把握（発見）」、「課題の探究（追究）」、「課題の解決」とい

仮説の設定
課
題
追
の
究
探
究

(

う探究の過程として「解説 2017」に示されており、それの改善を図ることが必要であるとされている。
理科において「主体的な学び」を実現していくためには、「自然の事物・現象から問題を見いだし、見通しをもって課題や仮説の設定や観察・実験の計画を立案したり

3

見通し

検証計画の立案
観察・実験の実施)

ぞれの過程において、資質・能力が育成されるよう指導

課題の設定

)

理科における学びの過程は【図１】のように、
「課題の

結果の処理
課
解
題
決
の

考察・推論

振り返り
表現・伝達
次の探究の過程【図１】資質・能力を育むために重視する探究の過程のイ
メージ

する学習場面を設けること」（「幼稚園、小学校、中学校、高等学校及び特別支援学校の学習指導要領等の改善及び必要な方策等について（答申）」（2016））が考えられる。本研究において、「見
通しをもって観察、実験を行う」ために重要であると考える学習過程は、「課題の設定」、「仮説の設定」、「検証計画の立案」であり、生徒自らが課題や仮説の設定及び検証計画の立案ができるようになることが、探究の過程全体の主体的な遂行につながると考える。
（２）教員の指導、生徒の実態から考えられる課題
ア 全国学力・学習状況調査（H27、H30）における教員の指導の実態
学校質問紙において、「見通し」をもたせる指導に関する質問項目に着目した。
「自ら考えた仮説をもとに観察、実験の計画を立てさせる指導を行いましたか」という質問に対する本県及び全国の回答割合（H27 及び H30）は、次の【表１】のとおりである。
【表１】問い「自ら考えた仮説をもとに観察、実験の計画を立てさせる指導を行いましたか」に対する回答結果よく行った

どちらかとい

あまり行っ

全く行って

その他

えば、行った

ていない

いない

無回答

本県 H27→H30［％］ 13.8→12.3

44.9→55.6

40.7→29.0

0.6→3.1

0.0→0.0

全国 H27→H30［％］ 15.8→17.9

50.0→55.1

31.9→25.6

2.0→1.3

0.2→0.1

H30 における肯定的回答は、本県で 67.9％、全国で 73.0％となっており、本県が 5.1 ポイン
ト下回っている。また、H27 との比較では、本県で 9.2 ポイント増、全国では 7.2 ポイント増となっており、「仮説の設定」や「検証計画の立案」を位置付けた授業は増加していると考えられる。
イ 全国学力・学習状況調査（H27、H30）における生徒の実態
生徒質問紙における質問「自分の予想をもとに観察や実験の計画を立てている」の本県及び全国の生徒の回答割合（H27 年度第３学年及び H30 年度第３学年）を次の【表２】に示す。
【表２】問い「自分の予想をもとに観察や実験の計画を立てている」に対する回答結果
当てはまる

どちらかと

どちらかと

当てはまら

その他

いえば、当ていえば、当て

ない

無回答

はまる

はまらない

本県 H27→H30［％］ 23.3→26.4

39.7→41.2

28.0→25.1

8.9→7.1

0.1→0.1

全国 H27→H30［％］ 18.4→19.4

36.6→39.1

33.0→30.9

11.6→10.5

0.4→0.1

H27 から H30 への肯定的回答の増減は、本県で 4.6 ポイント増、全国で 3.5 ポイント増となっているものの、【表１】の教員の肯定的回答の増加ほどではない。これは、教員は「探究の過程」
を授業に位置付けることを意識しているものの、生徒の主体的な探究活動となっていないということの表れと考えられる。さらに、【表３】に示した同一集団の経年比較からは、中学校では肯定的回答が小学校時に比べ大幅に減少していることが分かる。自ら仮説や検証計画を発想する機会が小学校時に比べ減少していることも、要因として考えられる。

4

【表３】問い「自分の予想をもとに観察や実験の計画を立てている」に対する同一集団の回答結果の経年比較（H27 小６→H30 中３）当てはまる

本県 ［％］
H27 小６→H30 中３
全国 ［％］
H27 小６→H30 中３

どちらかと

どちらかと

当てはまら

その他

いえば、当ていえば、当て

ない

無回答

はまる

はまらない

45.1→26.4

35.7→41.2

14.8→25.1

4.2→7.1

0.1→0.1

39.4→19.4

35.9→39.1

18.9→30.9

5.5→10.5

0.3→0.1

以上のことによって、同調査報告書中学校理科（2018）（以下、「報告書 2018」）において指摘されている、「自然の事物・現象に含まれる要因を抽出して整理し、条件を制御して実験を計画すること」
が、課題となって表れているのだと考えられる。指摘された課題に関する設問の正答率と無解答率は【表４】のとおりである。調査問題の枠組み、主な視点、説明を【表５】に示す。
【表４】「報告書 2018」で課題を指摘された調査問題の結果
正答率［％］

設問／主な視点

無解答率［％］

本県

全国

本県

全国

２（４）／検討・改善

62.4

61.3

10.1

9.5

４（２）／構想

45.2

44.1

17.5

15.5

９（２）／構想

15.4

19.4

24.8

21.4

【表５】調査問題の枠組み、主な視点、説明
枠組み

主な視点

説明

「知識」

知識

知識の問題では、自然の事物・現象についての基礎的・基本的な知識と理解を問う。

技能技能の問題では、観察・実験の操作、観察・実験の計画的な実施、結果の記録や整理など、自然の事物・現象を科学的に探究する技能の基礎に関する知識を問う。

「活用」

適用

適用の問題では、日常生活や社会の特定の場面において、基礎的・基本的な知識・技能を活用することを問う。

分析・解釈

分析・解釈の問題では、基礎的・基本的な知識・技能を活用して、観察・実験の結果などを分析して解釈することを問う。

構想

構想の問題では、基礎的・基本的な知識・技能を活用して、自然の事物・現象の中に問題を見いだして課題を設定し、予想や仮説を立てたり、観察・実験の条件を考えたりすることで観察・実験を計画することを問う。

検討・改善

検討・改善の問題では、観察・実験の計画や結果の考察、日常生活や社会との関わりを思考す
るなどの各場面において、基礎的・基本的な知識・技能を活用し、観察・実験の結果などの根拠に基づいて、自らの考えや他者の考えに対して、多面的、総合的に思考して検討して改善するこ
とを問う。

5

課題として指摘されている科学的に探究する力を養うためには、「課題解決の見通しが明確になる実験を計画できるようにすることが大切」（「報告書 2018」）であり、「見通しをもって観察、実験を行う」ための指導の充実が求められる。
ウ

鈴木ら（2019）の調査で明らかとなった中学校理科教員の指導の課題
鈴木ら（2019）の調査で明らかになった中学校理科教員の指導の課題は、「適切に観察・実験の計画ができるようにする指導」や「自然の事物・現象から問題を見いだし、適切に課題づくりができるようにする指導」を充実させていくことである。
この意識調査で用いられたアンケートは、【表５】の「主な視点」と関連付けられており、「全国学力・学習状況調査報告書中学校理科」（2015）に即した指導改善がどの程度行われているかを把握できるように作成されたものである。【図２】（５）の質問番号５～９は「適切に観察・実験の計画ができるようにする指導」について、質問番号 10 が「自然の事物・現象から問題を見いだし、適切に課題づ
くりができるようにする指導」についての質問である。このうち、指導の課
題の根拠となった質問の内容を【表６】に示す。これらは、相対的に否定的な【図２】鈴木ら（2019）におけるアンケートの全体結果

回答の割合が大きく表れているのがN=227（【図２】鈴木康浩・藤本義博・益田裕充（2019） 分かる。
『中学校理科教員の意識調査から明らかになった指導上の課題と改善の方向性』より転載）【表６】中学校理科教員の指導の課題の根拠となった質問の内容と否定的な回答割合
質問

否定的な回答
質問の内容

質問の趣旨

番号
５

の割合［％］
課題に正対した観察・実験を計画できるように指導している

構想

49.3

構想及び検討・改善

57.6

構想及び検討・改善

46.9

構想及び検討・改善

54.0

構想及び検討・改善

39.4

変化すること（従属変数）の原因として考えられる要因（独立変数）を整７
理して、観察・実験を計画できるように指導している。
８

仮説を設定し、検証する観察・実験を計画できるように指導している。
挙げた要因（独立変数）を、変える条件と変えない条件に整理して実験を９計画できるように指導している。
自然の事物・現象から問題を見いだし、適切に課題づくりができるよう10に指導している。

（５）アンケートには 27 の質問があり、質問番号１～15 は【表５】の「活用」の枠組みに相当する質問、16～27 は「知識」の枠組みに相当する質問である。

6

中学校理科の授業において、「課題の設定」では「教員が課題を提示することがほとんど」であり、「検証計画の立案」では教員が方法を説明することが多い（鈴木ら 2019）。
「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けては、生徒自らが課題を設定し、観察、実験の計画を立案できるようにする指導を充実させていくことが求められる。また、「科学的に探究する力と態度を育てるためには、課題の設定、実験の計画と実施」など「科学的に探究する活動を行うことが必要」であり、「見通しをもって観察、実験」を行い、「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」（「解説 2017」）とされている。よって、生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案することに着目した指導を充実させていくことは重要であると考える。
２

生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の手立て
生徒が見通しをもって観察、実験を行うためには、生徒自ら課題や仮説を設定し、検証計画を立案す
ることを通して、目的意識や問題解決への道筋を明確にすることが必要である。また、これらの学習過程を生徒自ら行うための手立てを講じ、単元を通して探究活動を積み重ねることによって、科学的に探究する力や態度を段階的に育成する必要がある。

（１）自ら課題を設定するための手立て
生徒自ら課題を設定するための手立てとして、自然の事物・現象への気付きや疑問、抽出した要因から問題を見いだし、【表７】に示した課題の類型と照らし合わせて課題の方向性を絞り、話型を使って自己の学習課題を設定する学習活動を行う。
【表７】課題の類型とそれに対応した課題、仮説、検証計画共有の話型
課題の類型

課題の話型

①「原因」究明型［現象］が起きたのは、何が原因か②「プロセス・メカ
ニズム」解明型③「方法」再現型④「正体・定義」
説明型

どのようにして、［現象］が起きるのか
どのように【要因】すれば、性・法則」発見型【既習・経験】が根拠で、【要因】が（～なることが）原因となる

検証計画共有の話型［現象］の～を解決したいと考え、［課題］と設【要因】が（条件）を満たせば、 定した。
［現象］が起きる【既習・経験】のことか［仮説］と考えるので、【既習・経験】が根拠で、（方法） ら、［事象］になるかすれば［現象］になる（性質・変化・図・表・グ

・［事象］の正体は何か

・【既習・経験】なので、【要因】がラフ）で証明する。

・［事象］は、どうなっているのか⑤「規則性・関係

仮説の話型

正体である
・
【既習・経験】なので、…である

このとき、・【要因 A】の影響を調べ

・［事象］は、どのようなことかるために、【要因 B】を・【要因 A】と【要因 B】には、 ・【既習・経験】が根拠で、
（関係・

変化させ、
【要因 C】はどのような（関係・共通・相違）があるか・【要因 A】が変化すると、【要因 B】はどうなるか
・［事象］には、どんなきまりが共通・相違）がある
・【要因 A】を～すると、【要因 B】
は…になる・【既習・経験】が根拠で、～にな
る

あるのか

7

変化させない。
・【要因 B】を～のように変えることで、【要因 A】との関係を示す。

【表７】の課題の類型は、「解説 2017」や教科用図書を参考に、追究させたい課題を五つの型に整理したものである。そして、それぞれの型に対応させた話型を作成した。この課題の話型は、生徒が自らの気付きや抽出した要因と関係付けて、適切に課題を設定できるように工夫したものである。課題の類型とその話型によって解決の方向を定めることで、目的が明確になり、見通しをもった探究活
動につながると考える。
「課題の設定」は生徒の学習活動の場面であるため、教師から課題を提示せず、生徒が思考活動を通して個々に設定する。そのため、課題の類型や設定される課題は授業において一つに決まるものではない。しかし、類型という枠があることで、解決すべき問題を絞ることができ、学習内容に関する課題に収束すると考える。
このような学習活動を積み重ねることによって、適切に課題を設定する力が養われていくとともに、【表７】の類型と話型の枠をこえて表現できるようになると考える。
（２）自ら仮説を設定するための手立て
生徒自ら仮説を設定するための手立てとして、設定した課題に対応した仮説の話型を用いる。
【表７】に示したように、この話型は、事象の要因を明確にし、既習内容や生活経験等を関係付けて考えるといった理科の考え方を働かせながら、科学的な根拠を踏まえた実証性のある仮説を検討できるように作成した。この話型を用いることによって、仮説を設定する際に必要な手続きが身に付くと考える。
（３）自ら検証計画を立案するための手立て
生徒自ら検証計画を立案するための手立てとして、仮説の成否を何で示すのか、条件を制御しなければならない要因は何かを明らかにする学習活動を行う。そして、【表７】の検証計画共有の話型を用いて、各グループの見通しを全体で共有し、異なる課題についての探究を互いの学びとする。これ
により、解決方法の妥当性を検討する力や態度を高めたり、複数の実験から得られた結果や考察を基にして多面的に理解を深めたりできるようにしていく。
（４）探究を中心とした単元の構想
単元を通して科学的に探究する力や態度を段階的に育成することを目指し、前項（１）～（３）を踏まえて、探究を中心とした授業を構想する。その際、学習過程の重点化を図る。
（５）本研究における実践単元
本研究では、第２学年第１分野「電流」の単元で授業実践を行い、手立ての効果を検証する。
この単元は観察、実験によって分析的に自然の事物・現象についての規則性を見いだす探究活動を実施しやすいという特徴がある。その規則性は、電流、電圧、抵抗といった三つの変数の関係の上に成り立つ。そのため、一つ一つの規則性が体系的に構築されるまでは疑問が生じやすく、既習内容から新たな問題を見いだして次の課題を設定するといった主体的な探究につながると考える。また、電流に関わる内容は小学校第３学年から第６学年まで毎年扱っており、実験で使用する器具も身近で扱いやすいものであるため、抽象的な概念を日常生活と結び付けながら問題解決へ向けて十分に思考活動を行えるものと考える。そして、不可視レベルの事物・現象を扱うが、計器を用いて実測する
ことで量的・関係的な視点で捉えることができることから、生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証
計画を立案することにより、自分たちで探究する楽しさが得られ、学ぶ意欲の喚起や主体的な学びにつながると考える。

8

この単元で本研究を実施することにより、探究の手続きを身に付けさせるとともに、見通しをもって主体的に探究する態度を養っていく。
３

検証計画「課題の類型とそれに対応した話型」を用いて生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案す
る学習活動の、科学的に探究する力及び主体的に探究しようとする態度への効果について、授業実践を行う第２学年 34 名の生徒を対象に検証する。

（１）調査問題について
H27 及び H30 全国学力・学習状況調査において、「構想」の視点で出題された問題から、【表８】に示した科学的に探究する力を検証するための問題を抜粋し、調査問題を作成した。授業実践の前後で実施し、その変容を分析する。いずれも「見通しをもって観察、実験を行うこと」に必要な資質・能力であると考える。
【表８】全国学力・学習状況調査から抜粋した問題と本研究で検証したい科学的に探究する力
抜粋した問題

作成した
検証したい

出題

問題

年度

番号
９（２）

H30

８（３）

４（２）

３（２）

出題の趣旨

科学的に探究する力

植物を入れた容器の中の湿度が高くなる蒸散以外の課題や仮説の設定に必要原因を指摘できるな、要因を抽出する力

アルミニウムは水の温度変化に関係していることに課題の設定に必要な、問題ついての新たな問題を見いだすことができるを見いだす力炎の色と金網に付くススの量を調べる実験を計画す

目的に応じた、検証計画をる際に、「変えない条件」を指摘できる

立案する力

一定の時間に多くの雨が降る原因を探る実験を計画

仮説を確かめるための、検することができる

証計画を立案する力

音の高さは、「空気の部分の長さ」に関係しているこ

要因と関係付けた仮説を設とを確かめる実験を計画することができる

定する力

調査問題
の番号
１（２）

２（２）

３（２）

４（２）

H27
６（２）

9

５（２）

作成した調査問題の内容を【図３】～【図７】に示す。５つの大問に２つずつの問いを設けた計 10問で構成し、設問（２）に【表８】の問題を設置している。

【図３】調査問題１（１）、１（２）【図４】調査問題２（１）
、２（２）
10

【図５】調査問題３（１）、３（２）【図６】調査問題４（１）
、４（２）

11

【図７】調査問題５（１）
、５（２）

12

（２）質問紙について
山田貴之（2017）「中学校理科授業における生徒の主体的な学びを構成する諸要因の因果モデル」
で用いられた主体的な学びに関する質問紙を参考に、35 項目の質問紙を作成し、主体的に探究しようとする態度について調査を行う。質問の内容は、「課題の設定に関わる項目」、「仮説の設定に関わる項目」、「検証計画の立案に関わる項目」、「その他」に分類した。各質問項目については、「１．そう思わない」、「２．あまりそう思わない」、「３．すこしそう思う」、「４．そう思う」の４件法で回答を求める。質問の内容と分類を【表９】に示した。
【表９】本研究で作成した質問紙における質問の内容と分類
番号

質問の内容

１

これから何を調べるのか、考えるようにしている

10

話し合いや発表で仲間の考えを聞いて、新しい見方や考え方に気付くことがある

16「あっできそう！わかりそう！」という解決への道筋が見える喜びや楽しさを味わおうとしている

24

自分の疑問や気付きから学習課題を設定するようにしている30「このことを調べたい」「このことがわかるようにしたい」という目標をもって参加するようにしている

３

自分の予想を立ててから、観察や実験を始めるようにしている

８

何を確かめなければならないのかを考えながら、観察や実験を進めるようにしている

12

仲間と話をしているうちに、自分の考えがはっきりしてくることがある

13

観察や実験の結果が予想通りにならなかったら、どうしてそうなったのか考えるようにしている

15

自分の予想と実験の結果を比べるようにしている

17

グループの話し合いで、仲間と自分の意見を比べながら聞くようにしている22

今まで習ったことを頭の中であれこれ結びつけるようにしている

32

今までに習ったことを思い出しながら、予想を立てるようにしている

４

予想を確かめるための方法を考えながら実験を計画するようにしている

６

他のグループの発表を聞いて、自分の意見を考え直すことがある

７

計画通りに進んでいるかどうか、確認するようにしている

９

観察や実験が計画通りに進んでいると感じることがある

11

他のグループの実験結果からも学ぶようにしている

14

計画通りにできたかどうか、振り返るようにしている

19

観察や実験を進める順序を決めてから進めている

21

実験の結果を図や表を用いて整理している

28

次に何をするのか考えながら、観察や実験をするようにしている

33「あっそうか！わかった！」「こうすればいいんだ」という発見を大切にするようにしている

18

黒板の内容をそのままノートやプリントに書き写している

31

自分の考えをノートやプリントに書いている26

グループで話し合うとき、一部の仲間の意見に任せないように、自分の考えや意見をもって参加している

34

先生からのアドバイスがなくてもこれまでに習った観察の仕方や実験の方法を生かして、自分から進んで取り組んでいる

13

分類

課
題
の
設
定
に
関
わ
る
項
目

仮
説
の
設
定
に
関
わ
る
項
目

検
証
計
画
の
立
案
に
関
わ
る
項
目

そ
の
他
の
項
目

２

どんな観察や実験であっても、やる気をもって取り組んでいる

５

仲間の考えや意見を自分に取り入れている

20

観察や実験がうまくできる喜び、自然の仕組みが分かる喜び、仲間と関わる喜びの大切さを知って、それらの喜びを味わっている

23

観察や実験では、自分から進んで仲間にアドバイスしている

25

仲間の考えや意見が自分と違っていても、その考え方を大切にしている

27

観察や実験が課題解決に向けて進むように、班の仲間と考えや意見を出し合ったり、他の班の進め方を取り入れたりしている

29

課題の解決に向けて、どう考えたり進めたりすればよいかわからないとき、先生や仲間に質問している

35「わかる」「できる」楽しさや喜びを味わって取り組んでいる

14

そ
の
他
の
項
目

４

研究構想図

科学的に探究するために必要な資質・能力の育成

生徒が見通しをもって観察、実験を行う主体的な学びの授業【 見通しをもって観察、実験を行うための指導の充実 】
科学的に探究する力や態度の涵養
明確な目的意識と解決への見通し

生徒自ら
課題を設定
課題を設定

生徒自ら
仮説を設定
課題を設定

生徒自ら
検証計画を立案
課題を設定「課題の類型」とそれに対応した課題、仮説、検証計画共有の「話型」示す証拠・条件制御

関係付けて考える問題を見いだす

探究を中心とした単元構想【 「主体的な学び」の視点から求められる指導の改善・充実 】
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授業
生徒自ら見通しをもって

問
題

課
題

仮
説

【 中学校理科教員の指導の実態 】
鈴木ら（）で明らかにされた課題
適切な課題を
つくる指導

検
証
計
画

主体的な
探究へ

【 生徒の実態 】
報告書（

適切な検証計画を立てる指導

15）で指摘された課題

事象から要因を条件を制御して抽出・整理する力実験を計画する力

Ⅶ

授業実践
１ 実践構想（１）実践期間と実践対象、実践単元
令和２年８月 31 日～９月 28 日、中学校第２学年 34 名、「電流」（２）単元の計画（全 15 時間）
全 15 時間の授業実践を【表 10】のように計画した。太枠で示した授業は、自然事象から問題を見いだす、または、前時の学びから新たな問題を見いだすことを通して、生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案する、探究の過程を通した授業（以下、探究型の授業）として構想したものである。
【表 10】全 15 時間の授業実践計画
学習活動

時

授業展開の概要○豆電球や発光ダイオードを使った簡単な回路をつ
１・教師による課題提示

くり、回路に電流が流れる条件について理解する。 ・教師の指示による実験○電気用図記号を用いて回路を表す方法を理解す・教師から回路図の説明る。
○ショート回路について知り、回路には抵抗が必要であることを理解する。
２

いて説明しながらの授業展開○電流の規則性について関心をもち、電流に関わる・事象提示から生徒個人で課題設定

規則性について自ら問題を見いだして解決してい・類型ごとにグルーピングし、仮説、くという単元の見通しをもつ。

検証計画を基に実験○２個の豆電球をつないだ２種類の回路について、それらの電流の流れ方の違いに気付き、直列回路
３・課題設定までの手続きの指導に重点と並列回路をつくることを通して、つなぎ方の違・事象提示から生徒個人で課題設定

いによる電流の流れ方について見いだして表現す・類型ごとにグルーピングし、仮説、る。

検証計画を基に実験○豆電球に流入する電流と流出する電流の大きさの関係を調べる実験を行い、抵抗の前後で電流の大４・探究や「探究の見通しシート」につきさは変化しないことを見いだして表現する。

・「探究の見通しシート」を使って課題設定する指導に重点
・電流のイメージの違いから生徒個
人で課題設定・教師による実験方法の説明○二つの抵抗をつなぐ直列回路や並列回路の各点を流れる電流の大きさを調べる実験を行い、前時の５・６電流の規則性が成り立つことを確認する。
○分岐点のない回路では回路のどの部分でも電流の大きさが等しいこと、分岐点のある回路では流入する電流の和と流出する電流の和が等しいことを見いだして理解する。

・仮説と検証計画の立て方の指導に
重点・前時の学びを生かして生徒個人で
課題設定
・類型ごとにグルーピングし、仮説、検証計画を基に実験・互いの結果・考察からまとめ16○電圧が大きくなるほど、回路に電流を流そうとす
るはたらきが大きくなることに気付く。
７○回路に加わる電圧の大きさを調べる実験を行い、・教師が設定した課題と仮説を基に、仮説を確かめるための検証計画立案に重点

電源電圧は抵抗に加わることを見いだして理解す ・班で検証計画を立て実験る。

・互いの結果・考察からまとめ○二つの抵抗をつなぐ直列回路や並列回路の各部に加わる電圧の大きさを調べる実験を行い、抵抗を
８・
９直列につないだ回路では各抵抗の両端の電圧の和が全抵抗の両端の電圧に等しいこと、抵抗を並列につないだ回路ではそれぞれの抵抗の両端の電圧・前時の学びを生かして生徒個人で
課題設定
・類型ごとにグルーピングし、仮説、検証計画を基に実験・互いの結果・考察からまとめは等しいことを見いだして理解する。

10
・
11

○抵抗器に加える電圧と流れる電流の大きさを調べ

・事象提示から生徒個人で課題設定

る実験を行い、測定値をグラフ化し、結果を分析

・類型ごとにグルーピングし、仮説、して解釈し、電圧と電流が比例関係にあることを見いだして表現する。

・互いの結果・考察からまとめ○異なる抵抗器における、加える電圧と流れる電流の大きさの関係を表したグラフを基に、それぞれ
12

検証計画を基に実験の傾きの違いに気付き、抵抗やオームの法則について理解する。

・オームの法則や抵抗について教師から説明
・値のわからない抵抗器に電圧を加え、オームの法則を使って抵抗の値を算出
・オームの法則を使った演習問題

13○抵抗を直列につないだときの回路全体の電流と電・事象提示からグループで課題設定、圧を調べる実験を行い、合成抵抗は、各抵抗の値

仮説設定、検証計画を行い実験の和となることを理解する。

・考察を終えたグループによる説明○抵抗を並列につないだときの回路全体の電流と電圧を調べる実験を行い、抵抗が一つの回路のとき
14より回路全体の抵抗が小さくなり、回路に流れる電流が大きくなることを理解する。

・教師から直列回路の合成抵抗について説明
・事象提示からグループで課題設定、
仮説設定、検証計画を行い実験
・互いの結果・考察からまとめ○オームの法則を使って、電流、電圧、抵抗の値に15・電流、電圧の規則性やオームの法則

ついて考えることを通して、直列回路と並列回路の確認の電流や電圧の規則性について理解を深める。

・演習問題

17

（３）手立てとして用いる「探究の見通しシート」【表７】を基に、生徒が授業で用いるための「探究の見通しシート」を【図８】のように作成した。裏面には【図９】のように、探究の進め方や考え方を示した。このシートを用いて課題の設定、仮説の設定、検証計画の立案を行う。また、【図９】の「８．振り返り」には、自己の学び方について振り返ることができるよう、Ａ～Ｆの視点を示した。

【図８】「探究の見通し」シートの表面【図９】「探究の見通し」シートの裏面

18

（４）学習シート
授業実践で毎時間用いた学習シートの表面を【図 10】に、裏面を【図 11】を示す。生徒が探究の過程に沿って思考活動を進められるように構成した。課題に沿った仮説、仮説を検証するための計画、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察となるよう配置を工夫した。また、【図 12】と【図 13】に、生徒が記述したものを示す。

【図 10】学習シート表面【図 11】学習シート裏面

19【図 12】生徒が記述した学習シート表面
結果と考察は、裏面を使用している。

【図 13】生徒が記述した学習シート裏面

20

２

授業実践の記述及びその分析・考察（１）探究型の授業の実際
ア第２時（ア）第２時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 前時の確認導提示された回路図を見て回路をつくる。

入２ 自然事象に対する気付き

10（１）豆電球の単回路に並列に導線をつなぐとどうな分るかを考える。

・電流の規則性に関心が向くよう、豆電球の単回路に並列に導線をつなぐと何が起こるか問いかける。

（２）導線をつなぎ、豆電球の光が消えるのを見て、 ・短時間の接続で行うことを指示する。
問題を見いだす。
（３）問題の要因を挙げる。

・つなぎ方や電流の流れ方など、事象の要因に関する発言を拾い上げ板書する。

３ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）回路に並列に導線をつなぐと豆電球の明かりが消えてしまうのは何が原因か。「原因」
展開30

４ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（提示された事象から推測する）（仮説例）豆電球の明かりが消えていることが根拠で、電流がすべて接続した導線に流れていることが原因となる。

分
５ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・電流計で電流の大きさを測る、回路図に示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。

（３）検証計画を発表し、他のグループと学びを共有

・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

する。
６ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較し・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

て分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。
７ まとめ
終
末

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習・ショート回路のまとめを行う。

10
分

・内容の補足、用語等を教える。

◇【知・技】〔学習シート〕
電源の＋極と－極が導線のみでつながると、その道筋に電流が流れてしまうことが原因となる。

回路図を用いながら回路には抵抗が必要であることを説明している。
・006P 乾電池でスチールウールを燃やす演示を見せ、電流が大量に流れると危険であることを示す。

８ 振り返り・視点 E：新たな疑問・視点 F：身に付けたいこと
・その他

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。
◇【主体的】〔学習シート〕
電流の規則性に関する疑問や学びたいことを挙げ、単元の学習を見通そうとしている。

21

（イ）第２時の授業の様子「探究の見通しシート」を使った探究型の授業を第２時から開始した。まずは探究そのものの理解を図ることが必要であった。各学習過程の活動内容やそれぞれのつながり、「探究の見通しシート」の使い方などを説明しながら授業を展開した。生徒たちは、自身の力で課題等を設定する経験が乏し
く、戸惑う姿が見られた。検証計画を終えるまで約 40 分の活動時間を要した。
学習活動
事象提示

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

豆電球１個の単回路に並列に導線をつなぐと豆電球の明かりが消える

課題の

類型①

類型②

類型③

類型⑤

他

無記入

設定

14 人

10 人

２人

１人

３人

１人

（例）電球の光（例）どのよう

（例）どの

つなぎ方が

（例）なぜ

ど の よ

が消えたのは何にして消えた

ようなつな

変化する

光がつか

う

が原因か

のか

ぎ方をした

と、電流の

なかった

ら 問題に 昇華で きな

ら消えるの

流れ方はど

のか

い記述が見られる。

か

うなるか●要因に着目できず、「なぜ」という疑問か

仮説の・無記入（７人）

・正しい導線のつ・－極と－極・真ん中の導・途中の導設定

・正しい回路によなぎ方ではな

をつなげる

線がつな

線に電流

ぶんな導線を足いから（１人）

と磁石と同

がれたこ

が流れた

の 見通し なく課 題やすと正しい回路・N 極と N 極みた

じでしりぞ

とで、豆電

（１人）

仮説を設定している。

にならないから

いにしりぞく

いて電流を

球に電流

・途中の導

そのため、検証できなつかない（２人）

（１人）

とめる（１

が流れな

線に流れ

いものになっている。

人）

くなり、つ

た（１人）

●要因を捉えていない

無記入（１
人）

●課題とのつながりがない記述が多く、解決

・電流同士がぶつ

・新しい導線に全

かってちがう方部もっていか・導線に電気

ないだ導

・正しく回

ため、思いつきの予想

向に向かっちゃれた（１人）

が流れてい

線にだけ

路を作る

となり、空想的な表現ったから？（１・－極と－極で磁

たから（１

電流が流

とよい（１

が目立つ。

人）

れる（１

人）

人）

石と同じではない生徒も多い。

・途中の導線に流

じいて電流をれた（２人）

とめる（３人）●各学習過程の間に思・導線を増やすと・導線が正しくつ

考 のつな がりが 必要

電気の力が弱まながっていなであるため、探究の手ることが根拠でいから（２人）続 きの理 解を図 るこ

光が消える原因

・導線で＋と－をとなる（１人）同じにしたか・途中の導線にしら（１人）

か回らない（１・導線をもう 1 本人）人）●話型に当てはめられとが重要である。

足してみると光る（１人）

22

検証計画

他「なぜ」

他「なぜ」

類型①

☆課題の類型ごとに六の立案・つ のグル ープを 編成

結果・

し、課題と仮説を決定

考察し、検証計画の発想を行う。
●思考のつながりがで
類型①

他「なぜ」

話し合いが進まなかった

き 見通し が立つ こと
で、課題が適切でない
こ とや仮 説が妥 当でないことに気付き、修正 や再実 験が起 こると考えられる。

まとめ

教師から、提示した事象についての解説を行い、演示を含めてショート回路とその危険☆実験は行わなかった。

性、「働きをする部分」が必要であることを教えた。
振り返り●生徒は「探究の見通しシート」を眺めることが多く、その解釈に時間を費やした。自分で課 題を設 定する 難しさを感じている。

23

イ

第３時

（ア）第３時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 自然事象に対する気付き
導入（１）豆電球２個の並列回路（A）と直列回路（B）のブラックボックスの違いに気付く。

・直列回路では電池を直列に、並列回路では電池を並列につないで同じ明るさにし、どちらのブラックボックスも乾電池２個、豆電球２10個、導線で回路が作られていることを知らせた上で、A→B の順に片分

方の豆電球を外したときの違いに気付けるようにする。
（２）２つのブラックボックスに違いが現れる要因を挙げる。

・つなぎ方や電流の流れ方など、事象の要因に関する発言を拾い上げ板書する。

２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）どのように導線をつないだら、片方の豆電球をはずしたときもう片方は点灯する回路と消える回路がつくれるのか。「方法」

展
開
30
分

３ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（小３：電気を通すつなぎ方、小４：乾電池の数とつなぎ方）（仮説例）乾電池のつなぎ方が２種類あるように、並列につなぐと A、直列につなぐと B になる。
◇【思・判・表】〔学習シート〕
回路の電流の流れ方に着目し、現象に影響を与える要因を抽出しながら見通しをもって仮説を立てている。

４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・回路をつくる、回路図に示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について（３）検証計画を発表し、他のグループと学びを共有

・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

考えるよう促す。

する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較し・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

て分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。
７ まとめ
終
末
10
分

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習
・直列回路、並列回路のまとめを行う。
１本の道筋でつながっている回路を直列回路といい、片方の豆電球をはずすと回路が途切れてしまう。枝分かれしている回路を並列回路といい、片方の豆電球をはずしても、もう片方は電流の道筋ができている。

８ 振り返り・視点 A：科学的な探究の自己評価

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。

・その他

24

（イ）第３時の授業の様子
記述の内容には不十分さがうかがえるが、課題は全員が記入することができ、検証計画を終えるまでの時間も約 25 分と短くなった。また、生徒が選択した類型の散らばりが減った。しかし、生徒の活動は、教師の指示への作業にとどまり、一つ終えると思考活動を止め、次の活動を促されるまで待つ、受動的な姿勢であった。つまり、探究が自らのものになっておらず、与えられることを待っているのである。
仮説の設定では、事象の要因を捉え、「探究の見通しシート」を使いながら話型に当てはめ、表現しようとしていた。しかし、根拠が不十分なため、論として成立した仮説には至っておらず、解決の方法が見通せないままである。そのため、実験に入ってもどうすればよいのか戸惑っていた。途中、教師が回路図を使って考え方の支援を行ったため、解決の見通しがつき実験を進められたが、ほとんどのグループが結果や考察の記入を終えることができなかった。
学習活動
事象提示

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

２つの豆電球が同時に点灯しているブラックボックス A と B があり、片側の豆電球をはずすと、A では残りの豆電球は点灯したまま、B では残りの豆電球も消える。

課題の

類型①

類型②

類型③

●どの生徒も事象提示から

設定

17 人

５人

10 人

A と B の違いに気付きを（例）B の電球が消えたの（例）どのようにして A と（例）どのようなつなぎ方

得たが、類型①では消えは何が原因かB の現象になったのかをしたら A も B も点くのかることに、③では点くことに問題が偏っている。

仮説の・無記入（２人）

・無記入（４人）

・無記入（１人）

設定

・A は正しいつなぎ方で B・導線のつなぎ方を変えれ・直列つなぎ、並列つなぎ

は正しくない（２人）

ば A と B のような現象が・回路のつなぎ方によって起きる（１人）（４人）●「つなぎ方」を事象の要因として抽出することはできている。さらに話型を・B は並列つなぎだから点使いこなし、「どのように電流が途切れたりつながかないのが根拠で、直列つなぐと」「何が根拠で」ったりする（２人）

つなぎにすれば点く（３「どうなる」という、方法人）の見通しにつながる思考・回路のつなぎ方が原因（５人）
・直列、並列で変わる（４人）
・＋極と－極がしっかりつ・＋極と－極をうまくつなができるようにしたい。

ぎ合わせる（１人）●「正しい、正しくない」や・回路が違う、乾電池の位「つながっていない」な

置（１人）

ながっていない（１人）

どの思い込みで述べているものもある。

・豆電球の光が点く条件が根拠で、＋極から－極まで電流が流れていないのが原因（１人）

25

検証計画

類型①－A

類型①－B

類型②

○編成したグループ内でのの立案・対話によって類型①－B

結果・

や③－B のように、設定し考察た課題に改善が見られる。
●類型①－B と②の仮説は、
類型③－A

類型③－B

根拠まで言及していない。類型③－A と B のように、根拠まで挙げることができると方法を見通すことができ、実験を進められる。また、類型③－Aのように仮説が不成立であっても、「逆」ということを明らかにできたことには意味がある。

まとめ☆結果の整理の途中ではあったが、事象の理解には至ったと判断し、全体で結果の確認を行った。
○記述からどの生徒も回路の違いとその特徴を電流の流れと関係付けて理解することができた。

振り返り

類型①－A の生徒○「探究の見通しシート」の話型を使って、うまく表現できたことを実感している。
○自己の学習を振り返り、

類型③－A の生徒

課題や仮説の設定を通して見通しをもって実験を行おうとする意欲を示している。

類型③－B の生徒

○実験をうまく進められなかった原因について振り返っている。

26

ウ

第４時

（ア）第４時展開案
段
階

学

習 活

動

１ 自然事象に対する気付き
導（１）豆電球１個の回路を回路図で表す。

入（２）電流の流れるイメージを図に示し、交流する。

10（３）互いのイメージを比較し、違いから回路に流れ分る電流の大きさについて問題を見いだす。

指導上の留意点（◇評価）
・電流のイメージを表現させることで、電流の大きさについての課題につなげられるようにする。

・図を比較させることで、電流の概念の違いに気づけるようにする。

（４）要因抽出・電流の大きさや光、電子の流れ方など、事象の要因に関する発言を

２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

拾い上げ板書する。

【学習課題】（例）働きをする部分の前後で電流の大きさは、どうなっているのか。「正体・定義」
展
開
30
分

３ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（小４：電流のはたらき）（仮説例）電流は＋極から出て－極まで戻ってくるので、働きをする部分の前後で電流の大きさは変化しない。
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・測定結果を表にする、回路図に示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。

（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

内容を共有する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・電流計をはさむときに導線の本数を変えない等、実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
◇【思・判・表】〔学習シート〕
測定結果を解釈し、電流の規則性について見いだし表現している。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末
10

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習のまとめを行う。

・働きをする部分の前後

I1＝I2（原則①）

働きをする部分の前後で、流れている電流の分大きさは変わらない。
７ 振り返り・視点 D：新たに解決すべき課題
・その他

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。
◇【主体的】〔学習シート〕
直列回路や並列回路についての電流の規則性に着目して次の課題を見いだそうとしている。

直列回路や並列回路でも成り立つのか調べてみたい。

27

（イ）第４時の授業の様子
生徒は「探究の見通しシート」の内容を理解してきており、選択する課題の類型がほぼ収束するようになった。自分の気付きをうまく話型に当てはめられず、苦労する生徒も見られる。そのような生徒も、グループ編成後の対話の中で理解しようとする姿はうかがえた。
振り返りでは、単回路で得た学びから発想し、直列回路や並列回路の電流の規則性について問題を見いだした生徒が 16 人だった。また、自己の探究を振り返り、解決の妥当性を検討しようとする記述も見られた。
学習活動
事象提示

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

回路を流れる電流のイメージを図に表したものを互いに比較し、その違いから問題を見いだす

課題の

類型④

類型⑤

確かめられない課題

設定

28 人

１人

３人

（例）豆電球を通る前の働きの部分で＋極側と－・大きさとイメージの違い○話型を使って課題を設定で電流の強さと通った後の極側にはどんなきまりがに は ど の よ うな 関 係がきるようになってきた。

電流の強さはどうなって

あるのか

あるのか

●当てはめる言葉に応じて元いるのか、働きをする部

・電流の正体は何かの話型の表現を変えること分を通ったときに電流は・電線の中はどのように＋ができず、ぎこちない表現

極 か ら － 極 まで 伝 ってのままの課題も見られる。

どう変化するのかいるのか
仮説の☆本時では、自身の電流のイ

設定

メージを予想として扱っ
た。

検証計画
の立案・

・４つのグループは、大きさが変わらないと判断。技能面では、まだ電流計の理解が浅く、－端子すべてのスケールで毎度計測を行い、時間がかかっていた。

☆前時までの生徒の課題や仮説等から、量的に捉える見結果・方を働かせることは難しい考察と判断。また、回路を作るための知識・技能の不足を感じた。そこで、より科学的な・１つのグループだけ大きさに違いが出た。他の班と結果が異なり「実験が失敗し捉えができるよう、量的なた」とだけ処理してしまった。探究では、自分や他者の結果から総合的に判断し捉え方や計器の扱い等の指て、仮説の妥当性を検討しなければならないこと、妥当だと判断できないものは、

導を含めて、実験方法を教

新たな仮説のもと、再実験を行う必要があることを説明した。

師から提示した。
●明確な根拠を伴う仮説を設定しなかったため、見通しがなく、妥当性が判断でき
ない。

28

まとめ

☆再現性の観点から、複数回の測定を行うことや他のグ
ループのデータも重要であること、条件制御の必要性について説明を行った。

振り返り○得た学びから、他の事象への適用を考えている。また、他者から学び深めようと考えている。

○自己の探究を振り返り、結果処理の妥当性を検討している。また、他の事象についての問題を見いだしている。
○本時の学びから、電流の規則性について興味関心をもった。

○うまくいかなかった原因を改善しようとしている。こういったつまずきの経験から、条件制御の必要感が生じると考えられる。
○一つの例で判断するのではなく、様々な具体のデータから一般化しようと考えて
いる。

29

エ

第５・６時

（ア）第５・６時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 事前事象に対する気付き
導
入
20
分

（１）豆電球１個の回路に流れる電流の規則性について想起する。
（２）前時の学びを生かして、直列回路や並列回路の電流の流れ方について問題を見いだす。

・前時の振り返りで考えた課題を確認することで、本時の目的意識をもたせる。

（３）要因抽出・電流の規則やつなぎ方の違い、測定点による違い等、問題の要因に

２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

関する発言を拾い上げ板書し、問題点を整理する。

【学習課題】（例）直列回路や並列回路の各点を流れる電流の大きさには、どんなきまりがあるのか。
「規則性・関係性・法則」

展
開60分

３ 仮説の設定・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。

既習内容や経験を基に仮説を設定する。

（前時のまとめ）（仮説例）働きをする部分の前後で電流の大きさは変化しないので、直列回路ではどの部分でも同じ大きさの電流が流れている。また、並列回路では、枝分かれした部分の電流の和が枝分かれ前と同じ大きさになる。
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・並列部分の電流の和を示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験◇【思・判・表】〔学習シート〕

考えるよう促す。

内容を共有する。

見通しをもって解決の方法を立案している。
・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
・導線の本数を変えないようにし、回路図を使って電流の大きさを調べる点を確認するよう促す。
・並列回路では、枝分かれの前後での電流の関係に着目するよう促す。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末
20
分

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習

・直列回路

I1＝I2＝I3（原則②）・並列回路

I1＝（I2＋I3）＝I4（原則③）のまとめを行う。
直列回路では、回路の各点を流れる電流の大きさはどこでも同じである。並列回路では、枝分かれする前の電流の大きさ、枝分かれした後の◇【知・技】〔学習シート〕
量的関係で直列回路と並列回路における電流の規則性について理解している。

電流の和、再び合流した後の電流の大きさが等しい。また、どちらの回路でも、働きをする部分の前後で電流の大きさは変わらない。
７ 振り返り・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。
◇【主体的】〔学習シート〕

・視点 A：科学的な探究の自己評価

自己の見いだした問題について見通しをもったり振り返ったりし・視点 B：主体的な探究の自己評価ながら科学的に探究しようとしている。

・視点 C：日常生活との関わり

30

（イ）第５・６時の授業の様子
探究の手続きの理解に加え、電流の世界に関する基本的な概念が構築されてきており、科学的な探究や表現ができるようになってきた。また、課題や仮説を適切に設定できており、見通しをもった主体的な探究活動となった。
学習活動

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

事象提示なし（前時の学びを生かした課題設定）

課題の

類型④

類型⑤

☆類型④では、前時と異なる

設定

13 人

20 人

事象においても同様の規則（例）直列と並列では働きをする部分（例）直列回路と並列回路には、電流の流が成立するか探究しようとの前後の電流の大きさはどうなってれ方に違いがあるのかしている。
○類型⑤では、前時で得た学いるのかびを活用し、さらに新たな規則を見いだそうとしている。
仮説の・電流が大きくなる（１人）

設定

・単回路では変化がなかったので、直列、並列でも前後で電流の大きさは変わらない（12 人）

・原則①が根拠で、直列回路では電流の大○既習事項を関係付けて考え

きさは一定、並列回路では枝分かれ部分ることができたため、解決で弱く（1/2 に）なる（12 人）の道筋を明らかにできてい・流れる電気の量が違い、直列は強く、並列は分かれるときに弱くなる（１人）

る。結果や方法の見通しをもっている。

・原則①の通りになるので、電流の大きさに違いはない（５人）
・何か違いはある（２人）
検証計画

類型④のグループ

類型⑤のグループ○指示を出さなくても次々との立案・学習過程を進めていった。

結果・

実験の開始と同時に、結果

考察

記入の回路図や表を準備したり、必要に応じて道具をそろえたりと見通しをもって活動する姿が見られ、主体的であった。
○１時間で、直列回路の実験の結果を出し終えるグループもあった。
☆２時間扱いの探究では、じっくりと検証計画まで考えられるため、生徒は実験以降の活動を円滑に進めることができた。

31

まとめ

類型④の生徒○自分の課題に正対した考察に加え、他のグループの結果からも学びを得ている。

類型⑤の生徒○量的な見方ができており、両回路における電流の規則性を十分に捉えている。

振り返り

第５時
類型④の生徒○再現性を意識した科学的な探究を行っている。また、時間の見通しをもとうとしている。

類型⑤の生徒○１時間で直列回路の実験結
果までを出し終えたグループであったが、方法の見通しを明確にし、さらに円滑に探究を進められるようにしようとしている。

第６時
類型④の生徒類型④の生徒○測定値から規則性が見えはじめ、誤差が小さくなるよう再実験を行って規則性を確認した（左）。また、電流に関する知識を、自身で体系化し始めている（右）。

類型⑤の生徒類型⑤の生徒○部分と全体の見方を働かせてより深く学んだり（左）、
身近なものと結び付けて考えることができることに気付いたり（右）と、徐々に科学的に探究する力や態度が養われてきている。

32

オ

第７時

（ア）第７時展開案
段
階

学

習 活

動

１ 自然事象に対する気付き導入（１）異なる起電力の乾電池を使うと電流の大きさが指導上の留意点（◇評価）
・直列につないだ豆電球を 1.5V と９V の乾電池で光らせたときの明るさの違いを見せ、電圧の存在に気付けるよう問いかける。

変わることから、電圧の存在に気付く。

10（２）電圧は電流を流そうとする働きであることや区・電圧計で電源電圧を測って数値を示し、区間で測定できることを理分間で測定できることを知り、電圧についての問題解させる。また、回路のどの部分にどれだけの電圧が加わっているを見いだす。

か興味をもてるように問いかける。

（３）要因抽出・豆電球や導線、スイッチなど電圧が加わる可能性のある部分を整理する。

２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）電源の電圧は、回路のどの区間に加わるものなのか「規則性・関係性・法則」
展開30

３ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（導入での説明、ショート回路）（仮説例）電源の電圧は、電流を流そうとする働きなので、回路のどの区間にも同じ大きさが加わっている。

分
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・豆電球１個の回路で解決を図ることを指示する。
・電圧計で測定する、回路図に示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

考えるよう促す。

内容を共有する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・電圧計の使い方について電流計との違いを説明する等、実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
・導線区間の電圧の大きさが０V を示すことに戸惑う生徒には助言する。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習

・電流を流す働きを電圧、単位は［V］のまとめを行う。

・電圧は働きをする部分に加わる（原則④）10分・導線部の電圧＝０V（原則⑤）電源の電圧は、働きをする部分に加わる。また、導線部分に加わる電圧の大きさは０V と考える。

◇【知・技】〔学習シート〕
回路に加わる部分に着目して、電圧の基本的な概念について理解している。

７ 振り返り・視点 D：新たに解決すべき課題
・その他

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。
◇【主体的】〔学習シート〕
直列回路や並列回路についての電圧の規則性に着目し、次の課題を見いだそうとしている。

直列回路や並列回路ではどんな規則性が成り立つのか調べてみたい。

33

（イ）第７時の授業の様子
第７時では、検証計画に重点を置くために、展開を変更した。簡単な作業を通して電圧の基本的な事項を教え、それを基に、探究の手続きを踏まえた問題、課題、仮説を教師から提示した。また、初めて電圧の概念に触れる授業であったため、電圧計の扱い方についても説明した。
検証計画が課題や仮説に正対したものになること、条件制御の考え方、量的な結果の示し方について指導を行った。しかし、条件制御については、この時点では抵抗の概念について学習しておらず、抵抗を変数として扱えないため、測定値に影響が出る誤差の原因について考えさせるに留まった。
振り返りの記述にもあるように、方法の見通しをもってスムーズに実験を行う姿が見られた。
学習活動

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

事象提示

乾電池につなげた豆電球の明るさを強くすることを通して「電圧」について知る

課題の（教師による提示）

設定

仮説の
設定

検証計画

計画

○測定場所や測定の手順などの方法の立案・・結果の示し方を考えさせることでの見通しを立てることができるよ

結果・

そこに至る方法も同時に考えるこ

うになり、その後の実験をスムー

考察とにつながった。

ズに行うことができている。

・測定の都度、数値に小さな変化が☆条件制御を行わなければ明らかに出やすいため、その誤差を抑えるならない問題ではないため、条件ことを意識させた。

制御についての十分な指導ができ

結果ていないのが現状であった。そのため、誤差を小さくすることに着目して、変える条件と変えない条件を意識させる程度にとどまる。
☆電源部分の電圧の測定を行わないグループも見られたが、新たな問考察

題として見いだす可能性も加味して指導は行わない。
○仮説の妥当性を考察できており、実験を行う意味理解や仮説の重要性の理解につながったと考える。

34

まとめ

○課題に対して、無駄がなく的確にまとめを表現できている（上、下）。
提示された課題であっても、そこから目的を捉えて実験を行うことができたと言える。また、探究の進め方も身に付いていると言える。

振り返り○測定箇所や手順を見通すなど、実験を円滑に進められるように工夫をして、自分の力で問題を解決しようとする意欲がうかがえる。探究を自分のものとして主体的に遂行しようとする態度が養われている。
○本時の学びから次の課題を見いだしている。学んだことを次の探究へ生かそうとする態度が養われている。また、知識及び技能が生徒自身で体系的に習得されていくにしたがい、自分に必要な探究が明らかになることが考えられる。生徒が選択する課題の類型に収束が見られるのも、このためではないかと考えられる。

35

カ

第８・９時

（ア）第８・９時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 自然事象に対する気付き
導入（１）電源の電圧が回路のどの部分に加わるかを想起する。

20（２）前時の学びを生かして、直列回路や並列回路に分加わる電圧の規則性について問題を見いだす。
（３）要因抽出

・前時の振り返りで考えた課題を確認することで、本時の目的意識をもたせる。
・電圧の規則、流れにくさの異なる抵抗等、問題の要因に関する発言を拾い上げ板書し、問題点を整理する。

【学習課題】（例）直列回路や並列回路の各区間に加わる電圧の大きさには、どんなきまりがあるのか。
「規則
性・関係性・法則」

展
開
60
分

２ 仮説の設定・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。

既習内容や経験を基に仮説を設定する。

（前時の学習、電流の規則性）（仮説例）電源の電圧は働きをする部分に加わるので、直列回路でも並列回路でも電源と同じ電圧が全ての抵抗に加わる。
３ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・どの部分の測定結果を示すのか等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。
◇【思・判・表】〔学習シート〕
見通しをもって解決の方法を立案している。

（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

内容を共有する。
４ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
・特に直列回路では、電源電圧と各抵抗に加わる電圧との和との関係を捉えられるように視点を与える。
◇【思・判・表】〔学習シート〕
測定結果を解釈し、電流の規則性について見いだし表現している。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

５ まとめ
終
末

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習

・直列回路

V＝V1＋V2（原則⑥）・並列回路

V＝V1＝V2（原則⑦）のまとめを行う。

20
分

・内容の補足、用語等を教える。

直列回路では、各抵抗に加わる電圧の大きさの和は全抵抗の両端の電圧に等しく、並列回路
では、各抵抗の両端の電圧は電源の電圧に等し
６くなる。
振り返り
・視点 A：科学的な探究の自己評価◇【知・技】〔学習シート〕
量的関係で直列回路と並列回路における電流の規則性に着目し理解している。
・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。

・その他

36

（イ）第８・９時の授業の様子
探究を自分のものとしており、次々に学習過程を進めていた。１時間で全て実験結果を出し終えたグループもあった。一連の記述からも目的や解決の方法を明確にもち、見通しをもった実験となっていることがうかがえる。また、測定値の間違いに気付いて実験の方法を修正したり、これまでの知識と結び付けて考察したりしており、科学的に探究する力や態度が養われていることがうかがえた。
学習活動
事象提示

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説なし（前時の学びを生かした課題設定）

課題の

類型④

類型⑤

その他

☆類型⑤の B 及び C は、

設定

16 人

A（８人）

B（３人）

C（４人）

１人

前時の規則性が別の事

直列、並列回路のときに電圧はど直列回路と並直列回路、並並列、直列回

他の所

象でも成り立つかを調うなっているのか

列回路に加わ

列回路それ

路での電圧

は？

べる探究、A は前時のる電圧はどの

ぞれにおい

の加わり方

規則性を基にして、電ような違いがて、電圧はどにはどのよ

圧についての新たな規

あるのか

の区間に加

うなきまり

則性を見いだすための

わるのか

があるのか

探究となっている。

・並列は分か・原則④、⑤

・無記入（１

無記入☆類型④は、課題だけで（１人）

は電圧の何について探仮説の・無記入（１人）

設定

・単回路のときと変わらない、原れ、直列は電が根拠で則④、⑤は成り立つ（９人）

源電圧と同

電源と働

・原則④が

究をしたいのかが読み

・原則②、③が根拠で電流のとき

じ（６人）

きをする

根拠で電

取れないが、仮説を見のように同じになる（４人）

・電流のとき部分にし圧は働きると、類型⑤の B 及び・並列回路は分散、直列回路は単

と同じよう

か電圧が

をする部

C と同様の探究が９

に２つに分

加わらな

分に加わ

人、A と同様の探究が

かれる（２

い（３人）

る（３人）

６人であることが分か回路と同じ（２人）

る。

人）
検証計画

類型④のグループの例人）

類型⑤のグループの例☆類型④のグループは規の立案・則性について探究して結果・いることから本来は類考察型⑤である。しかし、類型選択が探究の拠り所となることに意味があるので、指摘しない。
☆類型⑤では、前時に学んだ規則が適用できることを確認。さらに、データから新たな規則性に気付き、過去の学
びと関係付けて考察を行っている。

37

まとめ

類型④のグループの生徒○自分の探究に加え、類型⑤のグループの結果
からも学び、まとめを行っている。

類型⑤のグループの生徒○電圧の規則性を十分表現できており、既習事
項と関係付けて知識を体系化している。

振り返り

第８時
類型⑤の生徒類型⑤の生徒○実験途中で得られたデータの傾向からさらに見通しを強め、意欲を高めている（左右）。
○自分なりの見通しをも類型⑤の生徒っていたからこそ、その想定とのずれに驚きを感じたと考えられる。

第９時
類型④の生徒類型⑤の生徒○課題、仮説、検証計画
それぞれの過程における手続きを通して、結類型⑤の生徒類型④の生徒果や方法を十分に見通し主体的に実験に取り組むことができている。

【図 12】第８・９時における各グループの活動状況

38

キ 第 10・11 時（ア）第 10・11 時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 自然事象に対する気付き
導
入
20
分

（１）3.6V 用の豆電球の明るさが変わる様子を観察し、その要因を考える。
（２）豆電球が明るく変化するに従い、電流がどのように変化するかを捉える。
（３）ブラックボックスの中でどんな操作が行われて・ブラックボックスの中で乾電池の数を変え、電流の大きさが変わる
ことで豆電球の明るさが変化していることを確認する。
・乾電池を 1 個ずつ増やすことで、電流計の示す値が等間隔で大きくなることを捉えさせる。
・電流と電圧の関係に気付けるようにする。

いるか考え、事象の要因を挙げる。
２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）電圧と電流には、どのような関係があるのか。
「規則性・関係性・法則」
展
開
70
分

３ 仮説の設定・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。

既習内容や経験を基に仮説を設定する。

（導入の事象提示）（仮説例）乾電池を増やすと豆電球は明るくなり、乾電池の個数によって電流の大きさが決まってくるので、電圧と電流は比例関係にある。
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・グラフを作成する等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。
◇【思・判・表】〔学習シート〕
電流と電圧の関係について、独立変数と従属変数に着目しながら検証計画を立てている。

（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

内容を共有する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
◇【知・技】〔学習シート〕
実験で得られた測定値の誤差を考慮しながらグラフ化している。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末
10

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習

・オームの法則のまとめを行う。
回路の中で抵抗器に流れる電流の大きさは、

分抵抗器の両端に加わる電圧の大きさに比例する。
７ 振り返り・視点 A：科学的な探究の自己評価

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。

・その他

39

（イ）第 10・11 時の授業の様子
直列につないだ乾電池の数に伴って変化する豆電球の明るさを、電圧と電流の関係に置き換えて捉えることができず、生徒たちは課題の設定に時間を要した。設定した仮説が、提示された事象そのものとなっているグループもあった。しかし、計画を発表し、互いに共有した後、他のグループから学ぼうとする姿勢が見られ、検証計画が修正されていった。また、２人で独自に電力に関する探究を進めるグループや、３人で解決すべき問題を徹底して探し続けるグループも見られ、自己の問題解決に向けて主体的に取り組んだ。
学習活動
事象提示

生徒の記述

ブラックボックスの中で行われる作業（乾電池を直列に増やしていく）に伴って豆電球の明るさが変化する見いだした関係性や傾向か既習事項で自明な課題、事象そのもので自明な課題、解決不能

ら、適切に設定した課題

な課題、表現が不完全な課題

６人
課題の設

類型⑤1：電圧と電流にはど

定のような関係があ

→仮説の

るのか

設定

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説→電流の大きさが変23 人
類型③：どのように電池を増やすと光が強くなるのか→電池の数を増やして並列つなぎにしているのではないか（２人）類型⑤2：豆電球の明るさと電流、電圧にはどのような関係が○ほぼ類型⑤に集中し、「関係性」についての
探 究に目 星を付 けているが、定性的な捉えにとどまっている。しかし、「関係性」に着目で きたの は、生 徒がわると電圧の大きあるのか「話型」を拠り所としさも変わることか→電圧・電流を強くすると光も強くなる（10 人）、無て 探究の 方向性 を絞ら関係性がある（ ３ 人 ）、 無 記 入（３人）

記入（２人）
類型⑤3：光の強さと電圧の関係は何か→電池の数を増やすと電圧が強くなり光の強さも強くなる（１人）類型⑤4：電流と電圧の大きさにはどのような決まりがあるのる ように なった からであると考える。
●類型⑤１は本時のね
ら いにせ まる課 題であるが、仮説において見通しが浅い。

か→電池を増やすと電流も電圧も大きくなっていく○類型③を選択した２（１人）、電池を増やすと電力は増えていく（１

人は、グループ編成後人）、電力が上がることが根拠で、比例している（１の 話し合 いで類 型①人）へ変更し、未習の「電類型⑤5：電池の数が変化すると電流、電圧はどうなるのか→電流を強くすると電圧は強くなる（１人）
類型⑤6：電流や電圧を強くすると、明かりの強さにどう関係力」に関する探究を行った。
●類型⑤２～５の仮説
は、事象そのものを繰するのか→働きをする力が強くなり、明るさに関係する（２人）

り返したものである。

他の類型：なぜ電圧と電流を強くすると明かりが強くなるの☆電圧と電流の関係性が、本時で解決すべきか→電圧と電流が増えると働きをしようとする力が強くなるから（２人）

問 題とな るよう な単
元 構成や 事象提 示の工夫が必要であった。

40

検証計画

類型⑤－A

類型⑤－B

類型⑤－C

☆類型⑤－C 班は課題のの立案・設定で悩んでいたが、結果・類型⑤－A の検証計画

考察を聞いて「それだ。」と目を輝かせた。

○類型⑤－D グループでは対話の中で「確実に②と③はない。現象を見 たわけ ではな いので①はない。今２つを比べたから関係性。」などと話し合い、課題を絞り込んでいた。また、仮説を考える際、
類型⑤－D

類型⑤－E

類型⑤－F（３人）

事 象提示 時の測 定値から「比例ではないけ
ど近い」などと話し合っていた。このように要因を抽出・整理する姿が見られた。

○どのグループも電流と 電圧の 測定を 行った ことで 比例の 関係に気付いた。類型①の２ 人も比 例関係 を見いだすとともに、未習で ある電 力につ いて定 性的に 結果を 導い

類型①（２人）た。その結果にさらに説明が必要と判断し、
類型②「メカニズム」の 視点か ら考え ようと してい た。考 察では、誤りはあるが、数式を用いて表現した。

41

まとめ

類型①の生徒☆電圧と電流を要因とし

振り返り

て捉え、
「働き」に着目して電力の概念に関わる学びを行っていた。
類型⑤－A の生徒

○仮説の設定でのつまず
きから、一連のつながりを見通すことの大切さに気付いた。

類型⑤－B の生徒

●見通しが浅く手探りの実験であったが、データから比例関係を見いだした。

類型⑤－C の生徒○要因として捉えた３変数を整理することができず、つまずいていた。
しかし、自己の探究を振類型⑤－D の生徒

り返り、適切な課題に気付いた。
○探究の目的を明確にしようとしている。結果と方法の見通しのある実験を行おうとしている。
「比例」になるという見通しがあったため、再実験に至っている。

類型⑤－E の生徒

○個人が考えをもっており、議論となる。比例関係が成立するという仮説をグラフで示せるというところまで見通して実験を行った。

類型⑤－F の生徒

○第 11 時の後半まで時間をかけて、課題を適切なものに改善しようと、事象について考えた。副次
的にではあるが、電流と電圧の関係に気付き、結果処理まで行った。

42

ク 第 13 時（ア）第 13 時展開案
段
階

学

習 活

動

１ 自然事象に対する気付き
導入10（１）豆電球 1 個の回路に対し、直列回路の豆電球の指導上の留意点（◇評価）
・抵抗を直列につなぐと、回路に流れる電流が小さくなることに気付
けるよう事象提示する。

明るさを比べる。
（２）直列回路の豆電球が暗くなる要因を考える。

分・直列につなぐことで回路に流れる電流が小さくなることと回路の抵抗が大きくなったことを関連付けられるよう問いかける。

２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）豆電球を直列につなぐと、回路全体の抵抗はどうなるか。「規則性・関係性・法則」
展
開

３ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（導入の事象提示→同電圧に対して電流が小さくなる）30
分（仮説例）豆電球を直列につなぐと暗くなることから、各抵抗の和が回路全体の抵抗になる。
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・オームの法則を使うことで回路全体の抵抗の値と各抵抗との関係を比較できるようにする。
・どの部分を測定する、計算結果を示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。

（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

内容を共有する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を行い、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・実験の注意事項や使用する器具等の助言をする。
◇【知・技】〔学習シート〕
直列回路における電流・電圧の規則性やオームの法則を活用しながら、合成抵抗について理解している。
◇【知・技】〔行動観察・学習シート〕
電流計や電圧計を正しく扱い、回路図を用いて理解している。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末
10
分

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習
・R=R1＋R2（原則⑧）のまとめを行う。

・物質の形が長くなるほど抵抗は大きくなる。

抵抗を直列につなぐと、回路全体の抵抗はそ・抵抗で電流を制御できる。

れぞれの大きさの和となり、回路に電流は流れにくくなる。
７ 振り返り・視点 C：見方や考え方の変化、日常生活

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。

・その他

43

（イ）第 13 時の授業の様子
第 13 時は、提示した事象から、直列回路全体の抵抗について問題を見いだすと想定していた。オームの法則を活用すれば、明確な根拠が支えとなる仮説を設定できる教材でもある。しかしこの時点
では、抵抗の概念が十分に形成されておらず、抵抗の初歩的な概念の探究となった。それでも、生徒の思考に寄り添った授業を展開し、次の学びとの差を埋められるよう支援することは大切である。この学びを経ることで第 14 時では、並列回路全体の抵抗に関する問題を見いだすことに到達した。
また、生徒は「探究の見通しシート」を拠り所に、主体的に探究の過程を進めることができるようになっている。課題の設定等に時間がかかり結果を出せないグループもあるが、かけている時間の質も変化してきている。このことは、次項（２）イで述べる。
学習活動

生徒の記述

事象提示

明るさに着目しながら豆電球１個の単回路と豆電球２個の直列回路を観察する

課題の

類型①

設定

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

類型⑤☆個人ではなく、生活班ごとに課題や仮説の設定に取り組む。

１班

２班

５班

４班

３班

抵抗（器）を抵抗（器）を抵抗と電流抵抗（器）の抵抗器の数●抵抗の概念形成が浅く、回路全体の抵増やすと、ど

２つにする

にはどのよ

多さと電流

と豆電球の

抗の値の変化を、事象の要因として捉

うして豆電と、電流が小

うな関係が

の大きさに

明るさには、

えられなかった。自分たちで更に抵抗

球の明かり

さくなるの

あるのか

はどんなき

どのような

の概念について追究する課題となっ

が小さくな

は何が原因

まりがある

関係がある

た。知識及び技能の習得状況が、課題

る

か

のか

のか

の質に影響を及ぼしていると考える。

仮説の

抵抗が大き

直列回路は

反比例の関

抵抗を多く

抵抗器の数

●１班は回路全体の抵抗に着目したが、

設定

くなったこ

電圧が分散

係にある

すると電流

を増やすと、

オームの法則の活用に至らなかった

とで電流が

するから電

の大きさは

豆電球の明

ため、結果を出せずに終わった。

流れにくく

流も分散す

小さくなっ

るさは暗く

●２班は根拠が誤っており、検証が難し

なることが

る

ていく

なる

原因
検証計画

い。４班と３班は事象そのものを繰り返した仮説であり、修正が必要。

５班

４班○４班と５班の検証結果は見通しと一の立案・致した。結果の見通しが明確になって結果・いたので、グラフを作成する生徒が打考察

つプロットの位置に班員全員が注目し、反比例の形になることを楽しみにしていた。４班では全員でプロットの位置が正確にとられているか確認していた。５班では反比例の式に表すとオームの法則と一致し、実験の妥当性が確認でき、拍手する姿が見られた。
●その他の班では、結果を出し終えることができなかった。４班と５班の結果と考察を参考に、まとめを行った。

44

まとめ

○生徒はオームの法則の式の変形を捉５班の生徒えることで、別の側面から深めることができた。次時の冒頭では、補足として触れた合成抵抗についても理解し、４班の生徒

その後、並列回路全体の抵抗を要因として捉えた課題を設定できた。

振り返り

５班の生徒

○仮説を基にして、見通しをもった実験を行った。また、仮説に戻り、実験の妥当性の検討や正対した考察を行おうとしたと判断できる。

４班の生徒○自分たちで解決できたこと、グラフを使って結果を示すことができたことに達成感を感じている。

１班の生徒○「実験は失敗だった」で片付けることなく、探究の手続きの改善を図ろうとする意欲を感じる。

２班の生徒○自己のつまずきの調整を図ろうとしている。また、身近な事象に進んで関わろうとしている。

○電源操作に誤りがあった。条件が変わ３班の生徒ることに気付き、最初からやり直すも時間切れ。本時の探究を通して、ようやく抵抗の基本的な概念を獲得した。

【図 13】第 13 時における各班の活動状況

45

ケ 第 14 時（ア）第 14 時展開案
段
階

学

習 活

動

指導上の留意点（◇評価）

１ 自然事象に対する気付き
導
入
10
分

（１）豆電球 1 個の回路に対し、並列回路の豆電球の明るさを比べる。
（２）回路に流れる電流の大きさがどうなったかを考える。

・抵抗を並列につないだときの電流の大きさや回路全体の抵抗に着目できるよう事象提示を行い、課題をもてるようにする。
・豆電球の明るさが同じであることから、回路全体の電流が大きくなっていることに気付かせ、回路全体の抵抗と関係付けられるようにする。

（３）同じ明るさになる要因を考える。
２ 課題の設定

・探究の目的をもてるよう課題の類型と話型を示す。

【学習課題】（例）豆電球を並列に増やすと、回路全体の抵抗はどうなるか。「規則性・関係性・法則」
展
開
30
分

３ 仮説の設定
既習内容や経験を基に仮説を設定する。

・仮説発想の根拠を探せるよう、調べる、想起する等の支援をする。
（導入の事象提示→同じ大きさの電圧に対して電流が大きくなる）（仮説例）豆電球を並列に増やしても豆電球の明るさが変わらないことから、回路全体の抵抗は小さくなる。
４ 検証計画の立案

・課題の類型ごとにグループ編成する。

（１）仮説を明らかにする方法を考える。

・オームの法則を使うことで回路全体の抵抗の値と各抵抗との関係を比較できるようにする。
・どの部分の測定する、計算結果を示す等、解決方法の発想を支援する。

（２）条件制御を考える。

・変化させる要因、変化させない要因、伴って変化する要因について考えるよう促す。

（３）検証計画を発表し、他のグループと互いに実験・計画を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

内容を共有する。
５ 実験・結果・考察
計画に基づき実験を実行し、仮説と結果を比較して分析・解釈し、課題に正対した考察を行う。

・実験の注意事項や使用する器具等の使い方について助言をする。
◇【知・技】〔学習シート〕
並列回路における電流・電圧の規則性やオームの法則を活用しながら、合成抵抗について理解している。
◇【知・技】〔行動観察・学習シート〕
電流計や電圧計を正しく扱い、回路図を用いて理解している。
・結果と考察を記入した用紙を黒板に貼って発表させる。

６ まとめ
終
末
10
分

・内容の補足、用語等を教える。

各グループの結果・考察から多面的に捉えて学習

・1/R=1/R1 ＋1/R2（原則⑨）のまとめを行う。

・物質の断面積が大きくなるほど、抵抗は小さくなる。
抵抗を並列につなぐと、回路全体の抵抗が小さ
・温度によって抵抗が変わる。
くなり、回路を流れる全体の電流は大きくなる。
また、各部の抵抗の値より小さくなる

７ 振り返り・視点 C：見方や考え方の変化、日常生活

・「探究の見通しシート」裏面の「８.振り返り A～F」を参考に振り返りの記述を促す。

・その他

46

（イ）第 14 時の授業の様子
第 14 時は、前時の学びで得た見方を働かせ、回路全体の抵抗に着目して問題を見いだしている班が多い。課題の設定では解決を見通して、仮説や検証計画との整合性を図ろうと悩む姿が見られた。
回路に接続する抵抗器の数を増やしているのに、回路に流れる電流の大きさが大きくなっており、直列回路の場合と逆の現象が起きていることを捉え、驚きも見せていた。時間内に終えられず悔しがる
も、主体的に問題解決に取り組む探究となった。
学習活動
事象提示

生徒の記述

○生徒の成長●指導を要する点☆活動解説

並列に豆電球を増やすと単回路に比べて流れる電流の大きさはどうなるか考える

課題の

類型⑤

設定

☆個人ではなく、生活班ごとに課題や仮説の設定に取り組む。本時の１～５班

５班

３班

１班

４班

２班

並列回路の

並列回路だ

並列回路全

並列回路の

並列回路の

は、第 13 時の１～５班と対応。

とき、抵抗と

と抵抗の大

体の抵抗は

場合、抵抗のとき、電流と○１班と３班では、回路全体の抵抗に着

電流にはど

きさはどう

どうなって

数と電流の

抵抗にはど

のような関

なるのか

いるのか

大きさには

のような関

●２、４班は、２変数の関係を問題とし

係があるの

どんな関係

係があるの

た表現となっているが、仮説を見ると

か

があるのか

か

回路全体の抵抗に着目していたこと

目して問題を見いだしている。

が分かる。
仮説の

原則⑦（並列

全体の抵抗

直列では抵

直列回路の

並列回路で

●５班では、並列回路の電流の規則性か

設定

V=V1=V2 ） の

の大きさは

抗が大きく

ときは抵抗

は原則⑧は

ら外れた予想となっている。誤りに気

電流バージ

変わらない

なったから、

の数を増や

成り立つ

付くことができず、修正できなかっ

並列でも大

すと電流は

た。新たな規則性を探し出そうとする

きくなる

小さくなっ

意識が先行したあまり、確認を怠った

たので並列と考えられる。

ョンになる

検証計画

１班

でも原則⑧

●仮説の設定に関する科学的に探究す（全体抵抗る力を高める次の段階として、明確な

R=R1+R2 ） は根拠を示すための指導が必要と考え

成り立つ

る。

４班

●１班では実験方法の誤りに気付き、再の立案・実験を行っていた。他の班において結果・も、並列に抵抗を増やす場合に誤った

考察

回路のつなぎ方になる傾向があり、実験の技能の定着も必要である。
○４班の計画では、回路図で方法と手順を示しておいたため、テンポよく実験を進めることができ、考察まで書き終えることができた。ただし「個数との関係」というような陥りやすい誤りについては触れていきたい。

47

まとめ

４班の生徒

●どの生徒も、４班の生徒のように並列回路における回路全体の抵抗について定性的に捉えることはできた。
しかし、「なぜ、そうなるのか」を説

４班の生徒

明できるようになるには、オームの法則を活用して、定量的に分析を行う探究が必要であると考える。

振り返り

５班の生徒

○見通していた活動を時間内に終えられず、悔しがる姿から、自分の力で探究の過程を遂行しようとする態度が養われていることが分かる。

４班の生徒○コンセントの仕組みと関係付けて並列回路の理解を深めようとしており、知識が体系化されてきていることが
分かる。

５班の生徒

○見通をもって実験を行う必要感をもっている。自らの学習を調整しようとしており、主体的に学習に取り組む態度が養われている。

４班の生徒☆これまでの認識とのずれが、新たな探究への機会ともなる。問題が一段掘り
下がり、より科学的な仮説へと思考が深まっていくと考える。

【図 14】第 14 時における各班の活動状況

48

（２）
「探究の見通しシート」を用いて課題や仮説を検討する様子及び分析・考察
ア

課題を設定するために班で話し合う様子及び分析・考察
第 13 時の課題の設定場面において、問題を明らかにしようと疑問に感じた事象とその要因について検討している２班の生徒たちの発話プロトコルを【表 11】に示す。

【表 11】第 13 時の課題の設定場面における２班の生徒たちの発話プロトコル（事象提示後）A6

でもこれってあれじゃないの、4 番か、

A1

抵抗が２つになると抵抗の大きさは？

D3

３番

B1

大きさが変わるから電流が流れにくくなる。抵抗するかB6

１，２，３ぐらいら電流の流れが弱くなる、どんどん。

A7

えっと 5 番ではない気がする

A2

1 個でつないだとき前後の（電流の）大きさ変わらない？

B7

うん、5 番は頑張ればいけるけど、ちょー頑張んないと無理B2変わらないはず。

A8

うん、で 4 番はできないこともないけど・・・

A3

何で２つのとき変わる？新たな疑問が出てくる。

B8

めんどくさい（間）

A9

１，２，３か

C1

え、何番？

D4

どれか

B3

１，２，３・・・これ頑張れば全部できるよ。やりやすかA10

１じゃね、何が原因でこうなった

ったら１，２，３のどれかだよ。

B9１は単純すぎるんじゃ。３もいける

D1

３かもしれない、でもわかんない。

D5で、2 番はなんかよくわかんない

A4

これ２つにすると、ものによるけど、抵抗の力が大きく

A11

でも今回ってさ、なんで小さくなるかってことでしょ？何がなる？２つにしなくてもできるよね。でも、単純に２つにするとなるってことが言えるんじゃない？じゃあ、抵

C2

あ、そうだねー

抗増やすと 1 個目で弱って、電力がさらに弱まるってこ

D6

じゃあ１？

と？

A12

１か２だね、あー、３でもいける、

B4

いやでもそうしたら、2 個目がさ・・・。

D2

1 個目の方が明るくなる。

B5

そう、明るくて、2 個目は小さくなっていくから、ゆるくなるみたいになるから。

A5

原因かって

（省略）
A13

（間）
A14

あーそっかー、それじゃあちょっとおかしくなる。えー
どうしよう・・・なんでどんどん疑問が出てくる。

１だから何て書こう。

じゃあ俺こうしたよ。抵抗を２つにすると電流が小さくなるのは何が原因かって

B10

おお

（省略）

【表 11】の班では、豆電球１個の単回路から２個の直列回路になると、回路を流れる電流が小さくなることに疑問をもっている。A1～A3 では、事象の要因を抵抗と関係付けて考えようとしており、さらに、A4～A5 では、既習事項と関係付けながら仮説とのつながりを見通し、解決可能な課題を模索している。つまり、解決可能な課題を考えるために「思考による問題解決の作業」が同時に始まっているのである。また、A6 以降では、「課題の類型」を拠り所にして、探究の方向性を絞り込んでいる。この班では、最終的に時間内に結果を出し終えるまでに至らなかったが、探究の目的が自分たちの疑問の解決に起因しているため、検討を重ねて粘り強く取り組むことができたと考える。このように生徒は対話的に思考活動を行いながら、自分たちの探究の質が高まる方向に49

時間をかけて取り組むように変容した。
「探究の見通しシート」が、生徒の主体的な学びを促すとともに、より確かな手続きをとろうとする思考活動を促し、科学的に探究する力や態度の涵養に寄与するものであることが生徒の姿に見て取れる。また、対話的な活動を促すことにもなり、互いに様々な見方や考え方に触れることで、一人では得られない深い学びへとつながることが期待される。
イ 仮説を設定するために班で話し合う様子及び分析・考察
第 13 時の仮説の設定場面において、既習事項を基にして科学的に現象を説明しようと班で話し合いをする、２班の生徒たちの発話プロトコルを【表 12】に示す。
【表 12】第 13 時の仮説の設定場面における２班の生徒の発話プロトコル
A1

ちょっといいっすか（探究の見通しシートを出す）。経験がC1

根拠で、要因がほにゃららなることが原因となる。

あーこれですかっとする（他のグループが黒板に貼るのを見て）みんなはやい。

（省略）

B4

やば。

B1

さっきの（導入で見た演示）が根拠で・・・。

A7

オッケー、こうなった、えっと、直列回路は電圧が分散A2

抵抗 2 つにすると電流・・・、直列回路のときって電流どささるから電流も分散するんじゃないかな、あくまで俺

うなるっけ？

の仮説だからね。

B2

どうだっけ。

A3

ちょっとまって（過去の学習シートを探す）。

D1

変わらなくね。

A4

変わらないですね、これで何で小さくなるかってことが今

D2（首をひねって何かを説明しようとするが言葉にならない）

A8

回調べること。

よし、これを調べよう。じゃあ仮説はこれで。
（省略、その後も D と B が納得しない様子で話し合い）

D3（回路図を説明しながら）電流は一定でしょ、ここ（＋（間）

局側の抵抗）で抵抗する分、押してるってことでしょ、

A5

あ、わかった、直列にしたときってボルト分かれるじゃん

電流は分散ささってるってわけじゃないんじゃない？

B3

わかれる。

B5

あー確かにそれを言うと、分散されてはない。

A6だから、かかるボルトが分散するから、電流も分散するん

A9（2 人の話に入り）そっかー、違うかー・・・・いや違う
違う、ほら V＝V１＋で、イコールじゃない・・・

じゃないの？

【表 12】の A1 のように、「探究の見通しシート」の話型を思考の拠り所にして、仮説の設定に取り組んでいる。その際、A4 のように目的意識をもちながら、B1 のように経験や、A2～A6 のように既習事項と関係付けて根拠を明らかにしようとしている。また、A7 の考えを基に、D3～A9 のよ
うに、仮説の妥当性をめぐって議論を行い、解決の見通しを立てようとしている。
生徒は探究型の授業を重ねること、そして、「探究の見通しシート」を拠り所に自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案する学習活動を重ねることを通して、【表 11】や【表 12】のように、既有知識と結び付けて論理立てながら、事象の原因や規則性などの説明を最適化する思考力や判断力を身に付けてきている。つまり、自らの問題の解決に見通しを立てながら学習過程を進められるようになってきたと言える。また、探究を自分のものとして粘り強く進めようとする主体的な姿へと変容が見られる。
時間内に自己の課題の解決に至らない場合にも、そこまでの思考活動の過程が質的に充実し、十分に事象と関わっているため、他者の探究の結果からでも学習内容について理解を深めることが50

できていた。ただし、生徒たちはそれでよしとはしておらず、第 14 時の生徒の振り返り（p.48）にも見られるように、時間内に自分たちの結論を出せないことに悔しさを感じている。そして、「次は見通しをもって仮説や課題を立てる（第３時、類型③－A の生徒の振り返り）」や「時間内にクリアできなかったので次からはここをこうすればこうなるという見通しをもって取り組む（第５時、類型⑤）」というように、自らの学習を調整しようと考え、探究への意欲を高めている。
これらのことから、科学的に探究する力や態度への手立ての有効性が確認できる。特に、科学的に探究しようとする態度については、15 時間の実践で顕著な高まりを見取ることができた。
（３）15 時間の授業を終えての生徒の感想及び分析・考察
15 時間の授業を終えた生徒の感想には、自ら課題や仮説、検証計画づくりを行うことについて、
新たな取組であったため最初は難しかったことが、過半数の生徒によって述べられている。しかし、次第に取り組めるようになり、よりよい学び方や自己の変容に気付きを得るようになったことについても述べられている。
【表 13】に 16 名の生徒の感想を取り上げ、手立ての効果が読み取れる記述を示す。
【表 13】15 時間の授業を終えての生徒の感想から読み取れる手立ての効果「探究の見通しシート」の効果に関する記述

自ら課題、仮説、検証計画づくりに取り組む効果に関する記述

・自分で課題、仮説、計画を立てるのが少し難しかったけど、みん・この 15 時間の授業以前の理科では、先生が立てた課題に沿っなで協力して立てることができた。（①E1）探究の見通しシートて実験などをするという形だったが、自ら課題を立て、どのよを使うことで、実験をスムーズに進めることができたのでよかっうな実験をすればよいかを考えることによって、（①A3）よりた。

学びが自分のものになったような気がした。そしてなにより、・初めは自分で課題や仮説、計画を立てるのに手間取っていたけ（①A4）グループで自立した実験をすることが自由にできてやど、（②1）だんだんと課題や仮説などをスムーズにかけるようにりやすかった。（①F3）自分から学習に取り組む姿勢が育てらなっていった。課題を決めるとき、仮説を設定するとき、探究のれたと思う。

見通しシートをしっかりと活用して授業ができた。

・この 15 時間の授業で（②9）自分で課題を設定し、自分で考え、・授業では探究の見通しシートを見ながら（①A1）自分の知りたい

答えを出すことによって、物事を柔軟に考えられるようになっものを解決するための課題をつくり、（②2）要因を使って仮説やた。また、（①B2）実験を重ねるごとに粘り強く考えられるよ

実験計画することができた。今までの 15 時間は（②3）自分で考うになった。

え、課題などを作っていたので自分で考える力が身についたと思った。

・最初は課題を立てるのにとても苦戦してしまった。今までは先生のを写してきたけど、自分でその日の課題を立てるのはとて・自分で課題を立てるのは難しかったけど、（②4）やっていくにつも大変だと分かった。（①E4）でもそっちの方がよく理解する

れてしっかり立てられるようになったし、探究の見通しシートなことができる。それに、すべて自分で決めるから、（①A5、E5）どを使って仮説の設定や計画を立てることもできた。
（①A2）取何を調べるか、何をするかが自分で考えられて楽しかった。
（①

り組み方も自分で考えてやるので集中してやることができた。自F4）そうすればもっとそれに興味をもつこともできていい。
（一分の変容は、考える力が身についたし、（③1）話し合いも積極的

部抜粋）

にできた。

・自分で課題を立て、自分の考えた方法で実験し、（②10）確か・自分で課題などの計画を立てて取り組んでみて、（②5）自分で考えて書くのがすごく考えられるし、すぐわかるのでよかったです。（①E2）探究の見通しシートを活用することによって課題に51

めるべきところを見つけるという力が、以前の自分より付いた
気がします。
・今までの授業と違って、みんなで意見を出し合って取り組むこそって実験できたし、（①F1）取り組む姿勢や意欲も前よりよくとがあまりなかったので、（③4）人の意見を聞いていろいろななりました。自分の（②6）考える力や実行する力が上がり進歩

考え方が広がった気がします。あと、（①E6）自分で課題などしたのでよかったです。

を立てて、これからの進みが理解できたりすることができた。

・今回の 15 時間の授業で、探究の見通しシートを用いて電流や電・今回の授業は、自分で課題を設定したり、自分たちで実験をや圧について学びましたが、最初はついていけずにいましたが、班ったりと、最初は不安だったけど、（①E7）自分たちで考えるで話し合って実験をすすめていくうちに、（②7）探究の見通しシことによって、内容も入ってきやすかったし、（①C2）取り組ートを見て、自分で課題や仮説を作れるようになりました。と（①

み方も日を重ねるごとに変わってきたと思いました。そして、

F2）同時に授業に対する意欲も高めることができました。

（③5）仮説、計画など、班のみんなで協力しながらできたし、・初めて自分で課題を立て、仮説、計画を 15 時間の授業の中でやたくさん話し合えてよかったです。（一部抜粋）って、難しいなとか思ったけど、（①E3）自分で立てることによ・最初は、電気系の学習、苦手だから嫌だと思っていたけど、（①って、その課題に向かって授業をどんどん取り組むことができD）学習していくうちに自分が率先して実験や勉強をしていてて、よい体験ができました。自分の取り組む姿勢・意欲を見返しすごいと思った。問題を解いているときに、（①E8）先に習ってみると、（③2）分からないことなど、友達に聞き合い、分かったことから後に習ったことまで、全部つながっていることに気たことなどたくさんあったなと思いました。（一部抜粋）

付いた。（①F5）他の教科もつながっていると思うと何だか感

・最初は、自分で課題を設定したりすることが難しいと思っていた

動した。班活動で、（①E9）どう上手にいくかは、まず計画をが、（②8）設定するために必要な材料さえあれば、思っていたよ

しっかりたてることということもわかったし、いろいろな面でりも簡単に設定できた。（一部抜粋）

勉強になった。（一部抜粋）

・15 時間の学習の中で、電流のいろいろなことを学べたし、（①B1）
みんなと違う考えをもっても、最後まであきらめず、ゴールまでたどりつく力が身につきました。学びに向かう力も、（③3）みんなで協力し合い、話し合ったりして、（①C1）失敗しても次のこと、次どうすればよいかなどわかったり、身についたのでよかったです。自分で課題も立てられるようになったのでよかったです。（一部抜粋）【表 13】より、生徒は、「探究の見通しシート」が思考活動の拠り所となって、探究の過程を自ら進められるようになったことを実感していることがわかる。また、自ら課題や仮説、検証計画づ
くりに取り組むことで、自らの問題解決活動となり、生徒は学習意欲の高まりや学び方の変容を実感していることがわかる。
さらに【表 13】の下線部を分析すると、主に①「主体的な学びへの効果」や②「科学的に探究する力への効果」、③「対話的な学びへの効果」に分類することができる。それぞれ【表 14】～【表16】に整理する。ただし、【表 14】に関しては、さらに A～F の観点を設けている（６）。

（６）A は「小学校学習指導要領解説

理科編」（2017）P.15 を、B と C は「「指導と評価の一体化」のための学習評価に関する参考資料」（2020）P.10 を、D～F は「解説 2017」を参考に、主体的に学習に取り組む態度を評価する際の観点とした。

52

【表 14】手立てによる「主体的な学びへの効果」が読み取れる生徒の記述①「主体的な学びへの効果」に関する生徒の記述
A：自らの活動としている

１、自分の知りたいものを解決するための課題をつくり
２、取り組み方も自分で考えてやるので集中してやることができた
３、より学びが自分のものになった
４、グループで自立した実験をすることが自由にできてやりやすかった
５、何を調べるか、何をするかが自分で考えられて楽しかった

B：粘り強い取組

１、みんなと違う考えをもっても、最後まであきらめず
２、実験を重ねるごとに粘り強く考えられるようになった

C：自らの学習を調整

１、失敗しても次のこと、次どうすればよいかなどわかった
２、取り組み方も日を重ねるごとに変わってきた

D：進んで関わる

学習していくうちに自分が率先して実験や勉強をしていてすごい

E：見通し・振り返り

１、探究の見通しシートを使うことで、実験をスムーズに進めることができた
２、探究の見通しシートを活用することによって課題にそって実験できた
３、自分で立てることによって、その課題に向かって授業をどんどん取り組むことができ
４、でもそっちの方がよく理解することができる
５、何を調べるか、何をするかが自分で考えられて６、自分で課題などを立てて、これからの進みが理解できた
７、自分たちで考えることによって、内容も入ってきやすかった
８、先に習ったことから後に習ったことまで、全部つながっていることに気付いた
９、どう上手にいくかは、まず計画をしっかりたてること

F：学習意欲

１、取り組む姿勢や意欲も前よりよくなりました
２、同時に授業に対する意欲も高めることができました
３、自分から学習に取り組む姿勢
４、そうすればもっとそれに興味をもつこともできていい
５、他の教科もつながっていると思うと何だか感動した【表 14】に整理した生徒の記述のように、いずれの生徒からも自身の変容として主体的に学習に取り組む態度について述べられている。
まず、学習の動機付けとして、自身の知りたいことについての課題を設定するため、探究が自らの活動となる。これにより、学習意欲の喚起や自然の事物・現象へ進んで関わろうとすることにつながる。
さらに、探究の目的が生徒自身の見いだした問題に起因しているため、知的好奇心に支えられ、自らの学習を調整しながら粘り強く取り組むことができる。その際、よりよい解決を行おうと「探究の見通しシート」を拠り所にすることで、問題解決に向けての見通しをもったり振り返ったりすることにつながった。このように、「探究の見通しシート」を用いて、自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案することによって主体的な姿へと変容したことが言える。

53

【表 15】手立てによる「科学的に探究する力への効果」が読み取れる生徒の記述②「科学的に探究する力への効果」に関する生徒の記述
１、だんだんと課題や仮説などをスムーズにかけるように
２、要因を使って仮説や実験計画することができた
３、自分で考え、課題などを作っていたので自分で考える力が身についた
４、やっていくにつれてしっかり立てられるようになったし、探究の見通しシートなどを使って仮説の設定や計画を立てることもできた
５、自分で考えて書くのがすごく考えられるし、すぐわかる
６、考える力や実行する力が上がり
７、探究の見通しシートを見て、自分で課題や仮説を作れるように８、設定するために必要な材料さえあれば、思っていたよりも簡単に設定できた９、自分で課題を設定し、自分で考え、答えを出すことによって、物事を柔軟に考えられるようになった
10、確かめるべきところを見つけるという力【表 15】に整理した生徒の記述のように、ほとんどの生徒が課題や仮説、検証計画に関する力の変容について述べていた。生徒は、それらを設定及び立案することは難しいと感じているが、単元を通して継続して行うことで、思考や表現がうまくできるようになってきたことを実感している。これは授業実践における生徒の学習の様子と合致する。科学的に探究する力が手立ての効果として高まっている
ことが言える。
ここで注目したいのが、記述「８」である。
「探究の見通しシート」の「話型」は、その学習過程における必要な手続き、つまり、要因抽出や根拠となる既習事項と関係付けるなどといった思考活動を促すように作成しており、思考活動で見つけた「材料」を当てはめることで設定できるようになっている。
「探究の見通しシート」を拠り所にし、「材料」を用いて表現できるようになったことから、手立てによる手続き理解及び、課題等の設定、立案に関する科学的に探究する力の育成への効果があったと考える。
また、記述「10」に着目すると、「確かめるべきところ」つまり、事象のどこに問題を見いだすべきであるかということに関する思考力や判断力を高める効果があったと言える。それは授業実践において、生徒が選択する類型に収束傾向が見られたことからも分かる。さらに、その収束が「規則性・関係性・法則（類型番号⑤）」に向かったことから、問題を見いだすための思考力や判断力の高まりに伴って、本実践で扱ったエネルギー領域における特徴的な量的・関係的な視点で捉える「見方」が豊かになってきたことも考えられる。
しかし、思考力や判断力が高まりを見せるはずの授業実践終盤である第 10・11 時において、関係性を捉えられず適切に課題を設定できない生徒が多かった。また、第 13 時において、想定していた問題を見いだせなかった。これは、解決可能な課題を考える際に、問題についてうまく説明できそうな仮説を発想できなかったため、後の学習過程との整合がとれず、見通しある課題にならなかったからだと考える。また、その原因として、事象とその要因に関する知識及び技能が定着していなかったことや体系化されていなかったことで、発想につながらなかったことも考えられる。

54

【表 16】手立てによる「対話的な学びへの効果」が読み取れる生徒の記述③「対話的な学びへの効果」に関する生徒の記述
１、話し合いも積極的に
２、分からないことなど、友達に聞き合い、分かったことなどたくさんあった
３、みんなで協力し合い、話し合ったり
４、人の意見を聞いていろいろな考え方が広がった
５、仮説、計画など、班のみんなで協力しながらできたし、たくさん話し合えて【表 16】に整理した生徒の記述では、協働的な学習活動を通して学び合いが十分に行われたことが述べられている。授業実践第 10・11 時には、グループ編成後、課題を検討する際に議論まで起こっているグループが見られた（類型⑤－E の生徒の振り返り）。また、【表 11】、【表 12】に示した生徒たちのやり取りからもその様子が十分にうかがえる。これは、同じ「課題の類型」を選択した生徒でグループを編成したこと、その後それぞれの考えを基に課題と仮説の吟味を行い、検証計画を考える学習活動を取り入れたことの効果と言える。このように、対話が生徒の学びに有効に働く授業の実現にもつなが
った。

55

Ⅷ

実践結果の分析・考察
１ 調査問題の結果と分析・考察
令和２年８月 21 日に実施した授業実践前の事前調査及び 10 月８日に実施した授業実践後の事後調査の結果と分析・考察について以下に述べる。
（１）事前調査と事後調査の結果と分析【表８】に示した問題の事前調査及び事後調査の結果と、それぞれの全国正答率、事前と事後の結果の有意確率を【表 17】に示す。
【表 17】調査問題の結果（N＝33）と全国正答率、有意確率
H30
９（２）

H27

８（３）

４（２）

３（２）

６（２）

正答数

誤答数

正答数

誤答数

正答数

誤答数

正答数

誤答数

正答数

誤答数

事前［人］

４

29

３

30

８

25

17

16

８

25

事後［人］

５

28

13

20

９

24

12

21

15

18

全国正答率［％］

19.8

74.5

44.5

39.6

30.4

事前と事後の有意確1.0000（両側）0.0084（両側）1.0000（両側）0.3213（両側）0.1203（両側）率及び有意差

なし

p＜.01

なし

なし

なし

ア 事前調査における全国正答率を母比率とした直接確率計算の結果
事前調査の結果、それぞれの正答率は順に 12.1％（全国比－7.7 ポイント）、9.1％（－65.4）、
24.2％（－20.3）、51.5％（＋11.9）、24.2％（－6.2）であった。全国正答率と比べ有意に低く差が見られたのは、設問８（３）及び設問４（２）であった。
㋐ 設問８（３）について設問８（３）は、「課題の設定に必要な、問題を見いだす力」に関する設問である。
全国正答率 74.5％を母比率として直接確率計算を行った結果、その偶然確率は p＝0.0000（片側検定）であり、５％水準で有意であった。したがって、調査対象とした生徒群の正答率は全国と比較して低い状態と言える。
㋑ 設問４（２）について設問４（２）は、「目的に応じた、検証計画を立案する力」に関する設問である。
全国正答率 44.5％を母比率として直接確率計算を行った結果、その偶然確率は p＝0.0326（片側検定）であり、５％水準で有意であった。したがって、調査対象とした生徒群の正答率は全国と比較して低い状態と言える。
イ 事後調査における事前調査の正答数と比較した直接確率計算の結果
事後調査では、設問３（２）で正答数減、それ以外は増となった。設問８（３）及び６（２）では正答数に伸びが見られた。事前調査と比べ有意な差が見られたのは、設問８（３）であった。
㋐ 「課題の設定に必要な、問題を見いだす力」への効果
設問８（３）において、「事前調査：正答数３人、誤答数 30 人」「事後調査：正答数 13 人、
誤答数 20 人」で直接確率計算を行った結果、その偶然確率は p＝0.0084（両側検定）であり、５％水準で有意であった。したがって、授業実践によって「課題の設定に必要な、問題を見い56

だす力」を高めることへの効果があったと考えられる。
㋑ 「要因を抽出する力」、「目的に応じた、検証計画を立案する力」への効果
設問９（２）、４（２）において、事前と事後の調査で正答数はほぼ変わらず、有意な差はない。したがって、授業実践によって「要因を抽出する力」や「目的に応じた、検証計画を立案する力」を高めることへの効果が見られなかった。
㋒ 「仮説を確かめるための検証計画を立案する力」への効果
設問３（２）において、事前と事後の調査で有意な差は見られなかったものの、正答数が減少した。したがって、授業実践によって「仮説を確かめるための検証計画を立案する力」を高めることへの効果が見られなかった。
㋓ 「要因と関係付けた仮説を設定する力」への効果
設問６（２）において、事前と事後の調査で、正答数に伸びが見られたものの、有意な差は見られなかった。したがって、授業実践によって「要因と関係付けた仮説を設定する力」を高めることへの効果が見られなかった。
（２）事前調査と事後調査の結果の考察
ア 課題の設定に関わって設問８（３）の結果より、「探究の見通しシート」を用いて生徒自ら課題を設定できるようにする指導は、「課題の設定に必要な、問題を見いだす力」を高めることに有効な手立てであることが確認できた。これは授業において、生徒自身で自然の事物・現象から問題を見いだしたり、探究で得た学びを生かして次の問題を見いだしたりする活動を積み重ねた成果が表れたためだと考える。また、「探究の見通しシート」を活用する際、疑問を解決できる「類型」を絞り込んだり、新たな学びにつながる「類型」を絞り込んだりする中で、解決の方向性を見通しながら、適切に課題を設定するための思考力や判断力が高まったものと考える。
授業実践の記述にも述べたように、生徒が選択する課題の類型は、授業実践の早い段階から収束傾向が現れ、規則性や関係性に向かった。このことからも、手立てが課題の設定に関する科学的に探究する力へ早期に効果を及ぼすものであり、それが調査問題の結果に表れたと言える。
イ 仮説の設定に関わって設問６（２）の結果からは、「要因と関係付けた仮説を設定する力」に関する科学的に探究する力への効果が有意に表れなかったが、手立てを通した学習活動の積み重ねによる力の涵養が、調査問題における正答数の伸びに現れたのではないかと考える。
授業実践において生徒は、「話型」を用いながら仮説を設定しようとするものの、事象の要因を捉えきれず、論拠の乏しい仮説や予想にとどまることも多々あった。しかしながら、探究型の授業を重ねるに従い、生徒の活動は既習事項を根拠として関係付けながら、より科学的なものにしようとする思考活動へと変容が見られている。
「解説 2017」で示されているように、「科学的に探究する力は一挙に獲得できるものではな
く、（中略）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」があり、「このような経験を繰り返す中で、科学的に探究する力や態度が育成される」ようになる。このことからも、要因や根拠の抽出を促す「話型」を手立てとすることは、仮説の設定に必要な論理的な思考の手続きを身に付けることに通じ、この学習活動の継続により、思考力や判断力の涵養

57

が期待される。
ウ 検証計画の立案に関わって設問９（２）、４（２）、３（２）の結果より、「要因を抽出する力」、「目的に応じた、検証計
画を立案する力」、「仮説を確かめるための検証計画を立案する力」に関する指導に課題が見られた。
設問９（２）は、新たな疑問を追究するための「原因究明型」の探究に分類することができる。
この型では「要因を抽出する力」が必要となる。伴って、蒸散の知識の他に、自然蒸発の知識を必要とし、制御変数として発想できなければならない。授業実践で扱った「電流」の単元では、事象の要因として電流や電圧、抵抗といった限られたものの知識しか扱っておらず、測定のたびに条件が変わらないように制御するに留まった。このことから、様々な単元での事象において、要因を抽出し条件制御の考え方を用いて実験を計画する経験を重ねる必要がある。
設問４（２）は、「金網につくススの量（事象）」に影響を及ぼす要因が何かを確かめるための「原因究明型」の探究に分類することができる。目的である「空気の量（要因）による影響を確かめる」実験を計画するためには、事象に影響を及ぼす他の要因として「時間、距離、種類」などを抽出する力も必要となり、それらを制御変数として発想できなければならない。また、前提としてこれらの変数が事象に影響を与えるといった知識及び技能も必要となる。設問９（２）の場合と同様に、条件制御の考え方を用いて実験を計画する学習経験を重ねることで「目的に応じた、検証計画を立案する力」の涵養を図る必要がある。
設問３（２）は、現象が起こる条件を確かめるための「プロセス・メカニズム解明型」の探究に分類することができる。現象が起こる条件として複数の要因が関係する場合、条件制御の考え方を用いて、それぞれの要因の影響を証明していかなければならない。設問では、「水蒸気量（要因）が多く、気温差（要因）が大きいほど、一定時間に多くの雨が降る（事象）」という仮説を発想したうえで、一方の要因を独立変数、もう一方を制御変数とする「考え方」が必要となる。
設問９（２）の場合と同様に、様々な事象を扱った経験が必要となる。
総じて、検証計画の立案に関する科学的に探究する力の育成のためには、様々な事象との関わりを通してそれらに関わる知識及び技能の体系化を図り、条件制御の考え方を働かせる経験を重ねる必要がある。これによって、生徒がより確かな手続きを伴った探究活動を行えるようになることが期待される。

58

２ 質問紙の結果と分析・考察
令和２年８月 21 日に実施した授業実践前の調査及び 10 月８日に実施した授業実践後の事後の結果と分析・考察について以下に述べる。
（１）事前調査と事後調査の結果と分析
質問紙による事前調査の結果を【図 15】に、事後調査の結果を【図 16】に示した。
「４.そう思う」と「３.すこしそう思う」を合わせて肯定的な回答とし、「２.あまりそう思わない」と「１.そう思わない」を合わせて否定的な回答として扱うことにした。
質問紙の回答で、４段階の評定をそのまま得点化し、質問項目ごとに平均値と標準偏差を求めた。また、肯定的な回答数と否定的な回答数に有意な差があるかを１×２直接確率計算（両側検定）を用いて調べた。これらの結果を質問の分類ごとに【表 18】～【表 21】に示した。
全 体
課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

100%
80%
回
答
の
割
合

60%
40%
20%
0%
1 10 16 2430 3 8 1213 15 17 2232 4 6 7 9 11 1419 21 28 3318 31 2634 2 5 2023 25 27 2935
質問の番号

そう思う

すこしそう思う

あまりそう思わない

そう思わない

【図 15】事前調査の全体の結果
全 体
課題の設定

検証計画の立案

仮説の設定

100%
80%
回
答
の
割
合

60%
40%
20%
0%
1 10162430 3 8 121315172232 4 6 7 9 11141921283318312634 2 5 202325272935
質問の番号

そう思う

すこしそう思う【図 16】事後調査の全体の結果

59

あまりそう思わない

そう思わない【表 18】課題の設定に関わる項目の平均値、標準偏差と有意差
質問

事前調査

事後調査

番号

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

１

3.09

0.75

0.0003

**

3.21

0.69

0.0001

**

10

3.39

0.69

0.0000

**

3.27

0.66

0.0000

**

16

3.58

0.55

0.0000

**

3.39

0.69

0.0000

**

24

2.67

0.68

0.7283

ns

3.27

0.71

0.0001

**

30

3.09

0.75

0.0003

**

3.09

0.75

0.0046**p＜１％：**＜５％：*＜10％：＋

なし：ns【表 19】仮説の設定に関わる項目の平均値、標準偏差と有意差
質問

事前調査

事後調査

番号

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

３

3.21

0.73

0.0000

**

3.27

0.62

0.0000

**

８

3.30

0.58

0.0000

**

3.24

0.49

0.0000

**

12

3.06

0.81

0.0351

*

3.15

0.82

0.0013

**

13

3.24

0.74

0.0003

**

3.33

0.77

0.0003

**

15

3.24

0.70

0.0001

**

3.24

0.74

0.0003

**

17

3.33

0.68

0.0000

**

3.48

0.56

0.0000

**

22

2.91

0.79

0.0351

*

3.15

0.70

0.0003

**

32

3.06

0.78

0.0013

**

3.21

0.69

0.0001**p＜１％：**＜５％：*＜10％：＋

なし：ns【表 20】検証計画の立案に関わる項目の平均値、標準偏差と有意差
質問

事前調査

事後調査

番号

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

４

2.91

0.67

0.0013

**

3.12

0.69

0.0003

**

６

3.33

0.72

0.0001

**

3.52

0.56

0.0000

**

７

3.24

0.78

0.0001

**

3.09

0.75

0.0046

**

９

3.39

0.60

0.0000

**

3.36

0.77

0.0003

**

11

3.58

0.49

0.0000

**

3.58

0.60

0.0000

**

14

2.91

0.75

0.0135

*

3.18

0.72

0.0003

**

19

3.12

0.73

0.0001

**

3.06

0.65

0.0003

**

21

2.85

0.74

0.0351

*

3.30

0.67

0.0000

**

28

3.21

0.69

0.0000

**

3.27

0.66

0.0000

**

33

3.48

0.70

0.0000

**

3.42

0.60

0.0000**p＜１％：**＜５％：*＜10％：＋

60

なし：ns

【表 21】その他の項目の平均値、標準偏差と有意差
質問

事前調査

番号

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

平均値

標準偏差

有意確率

有意差

18

3.45

0.66

0.0000

**

3.39

0.55

0.0000

**

31

3.33

0.68

0.0000

**

3.27

0.83

0.0046

**

26

3.21

0.54

0.0000

**

3.09

0.79

0.0135

**

34

3.00

0.70

0.0046

**

3.03

0.76

0.0013

**

２

3.64

0.54

0.0000

**

3.36

0.59

0.0000

**

５

3.64

0.59

0.0000

**

3.58

0.60

0.0000

**

20

3.30

0.72

0.0001

**

3.30

0.67

0.0000

**

23

2.70

0.80

0.0801

＋

2.82

0.83

0.2962

ns

25

3.27

0.66

0.0000

**

3.24

0.74

0.0000

**

27

3.30

0.63

0.0000

**

3.36

0.59

0.0000

**

29

3.39

0.69

0.0000

**

3.27

0.79

0.0000

**

35

3.42

0.70

0.0000

**

3.48

0.61

0.0000**p＜１％：**
ア

事後調査

＜５％：*

＜10％：＋

なし：ns

質問全体の平均値と分散分析の結果
事前調査における質問全体の平均値は 3.23、事後調査における質問全体の平均値は 3.27 であった。課題の設定に関わる分類の５項目の平均値は事前 3.16、事後 3.25、仮説の設定に関わる分類の８項目の平均値は事前 3.18、事後 3.26、検証計画の立案に関わる分類の 10 項目の平均値は事前 3.20、事後 3.28、その他の分類の平均値は事前 3.31、事後 3.27 であった。これらの平均値の変化について分散分析を行った結果、いずれも有意な差は見られなかった。

イ 事前調査における平均値、標準偏差、１×２直接確率計算の結果
事前調査において、相対的に平均値が低く標準偏差が大きかった質問は、24、12、22、４、14、21、34、23 であった。また、１×２直接確率計算の結果、24 と 23 は回答状況に有意な差が見られなかった。12、22、14、21 では５％水準で、それ以外の質問では１％水準で肯定的な回答が否定的な回答に比べて有意に多かった。
ウ 事後調査における平均値、標準偏差、１×２直接確率計算の結果
事後調査において、相対的に平均値が低く標準偏差が大きかった質問は、７、26、34、23 であった。また、１×２直接確率計算の結果、23 のみ回答状況に有意な差が見られなかった。それ以外の質問では１％水準で肯定的な回答が否定的な回答に比べて有意に多かった。
（２）事前調査と事後調査の結果の考察
ア 課題の設定に関わって
質問 24「自分の疑問や気付きから学習課題を設定するようにしている」は、事前調査において相対的に否定的な回答の割合が高かったが、事後では有意に肯定的な回答が多く、その変化も分散分析の結果、有意であった（F（１，32）＝13.91，p＜.01）。提示された自然事象から、「探究の見通しシート」を用いて解決すべき問題を見いだす学習活動の効果があったと言える。

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【表 15】の考察において、探究型の授業を通しての生徒の思考力や判断力の高まりや、「見方」が豊かになってきたことについて述べた。また、調査問題の結果においても、課題の設定に関する
科学的に探究する力の有意な伸びが確認された。実際の生徒の姿、調査問題による検証、そして質問紙による検証より、本研究の手立てが課題の設定に関する科学的に探究する力や態度へ顕著な効果を及ぼすものであることが言える。
課題を設定することは、問題解決の方向を決めることであり、探究の目的を明確にすることである。探究において学びを成立させるためには、まず、自身で解決すべき問題を見いだす必要がある。探究型の授業を通して、生徒は学びへの意識を変え、解決すべき問題を見いだそうとした。そして、つまずきの経験などから仮説や検証計画などの学習過程とのつながり、つまり、見通しをもつことの重要性を理解し、より科学的に探究しようとしていた。このことから、生徒は主体的に探究する姿へと変容したと考える。これは【表 14】の生徒の記述からも裏付けられる。
イ 仮説の設定に関わって
質問 22「今まで習ったことを頭の中であれこれ結びつけるようにしている」は、事前調査において相対的に否定的な回答の割合が高く平均値が低かったが、事後では肯定的な回答が増え改善されていた。このことから、学習内容を積み上げて生徒が知識を体系化できるように単元を計画したことや、生徒が仮説をつくる際に、それらの知識と結びつけて考えられるように「話型」を示したことの手立ての効果が現れたものだと考えられる。その際、質問 12「仲間と話をしているうちに、自分の考えがはっきりしてくることがある」の肯定的な回答の伸びから言えるように、グループにおける対話が有効に働いたものと考えられる。これは、【表 16】の生徒の記述や【表 12】の生徒の姿のように、対話を通して粘り強く解決の見通しを立てることにもつながっている。そして、実験で得られた結果と仮説を正対させることで、自らの学習を調整しようとすることにもつながっている。
しかし、授業実践の記述で見られるように、この学習過程の結果として表現された仮説の確かさには不十分さが残る。これは「調査問題の結果の分析・考察」で述べたように、継続して指導していかなければならない課題点である。今後は、仮説を設定する過程の、論理的な思考に基づいた対話のやり取りを大切にしながら取り組ませていきたい。
ウ 検証計画の立案に関わって
質問４「予想を確かめるための方法を考えながら実験を計画するようにしている」は、事前調査において平均値が低かったが、事後には改善している。また、質問 14「計画通りにできたかどうか、振り返るようにしている」は、事前調査において相対的に否定的な回答の割合が高かったが、事後では肯定的な回答が増え、その変化も分散分析を行った結果、有意であった（F（１，32）＝
4.24，p＜.05）。これらのことから、生徒は課題や仮説との一連のつながりを意識した検証計画を立案しようとする態度が育成されており、自らの計画に基づいて観察、実験を実施できるようにす
る手立ての効果があったと考える。このような態度が育成されたことによって、設定した課題や仮説と正対させ、方法の妥当性を振り返ろうとする意識につながったものだと考える。しかし、質問
７「計画通りに進んでいるかどうか、確認するようにしている」において、事後調査で平均値が下がっており、そういった生徒たちは時間への意識からか、見通しが十分に立っていなくとも何かしらの結果が得られるまでは自己調整をせずに進めていることが考えられる。方法の見通しをもつ

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ための指導を充実させ、検証計画の立案に関する科学的に探究する力を態度と並行して養っていく必要がある。
質問 21「実験の結果を図や表を用いて整理している」は、事前調査において相対的に否定的な回答の割合が高かったが、事後では肯定的な回答が増え、その変化も分散分析を行った結果、有意であった（F（１，32）＝15.38，p＜.01）。
授業実践第５・６時の生徒の記述で述べたが、生徒たちは実験の開始と同時に、結果記入の回路図や表を準備し、それらを基に順序を確認しながら実験を行うようになった。見通しをもってよりよく探究するために、生徒たちが「探究の見通しシート」にある検証計画共有の例文を拠り所にして学習の調整を図った証拠とも言える。また、第 10・11 時及び第 13 時では、グラフで結果を示すとよいことまで見通して主体的に探究を進められるようになった。
調査問題の結果の分析・考察では、条件制御を伴った検証計画を立案する力の指導に課題がある
ことを述べたが、一方で、「探究の見通しシート」を用いて生徒自ら検証計画を立案する学習活動
は、生徒が見通したり振り返ったり、自己調整を行ったりしようとするなどの、主体的に探究しようとする態度の育成につながる活動であったと考える。
エ その他の質問項目から
質問 23「観察や実験では、自分から進んで仲間にアドバイスしている」は、事前調査において相対的に否定的な回答の割合が高く、事後では「そう思う」が増えているものの、否定的な回答の割合がさらに増えているため、平均値は低い。このことから、探究活動において課題の解決に向かって意欲的に取り組む姿勢を見せる生徒の増加に伴い、それに依存してしまう生徒も増加したことが考えられる。質問 26「グループで話し合うとき、一部の仲間の意見に任せないように、自分の考えや意見をもって参加している」の結果も同様の傾向が見られることから、関連があると言える。
また、質問 34「先生からのアドバイスがなくてもこれまでに習った観察の仕方や実験の方法を生かして、自分から進んで取り組んでいる」では、事前、事後ともに相対的に否定的な回答の割合が大きい。生徒たちは自分のものとして探究を行おうとしているが、実験の計画を発想する学習活動を難しいと感じており、教師の支援を必要としていることがうかがえる。授業の導入での既習事
項の確認、学習活動を行う生徒への実験技能の指導や理科の見方・考え方を働かせるための声掛けなどの支援によって、科学的に探究する力を養っていくことが必要である。

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Ⅸ

研究のまとめ
１ 全体考察
授業実践において、探究の手続きの理解を図ることから始めた当初、生徒たちは、次の学習活動が示されるまで待つ受動的な姿勢であった。そこから探究型の授業を継続することで、自ら解決すべき問題を探し、解決の方向性や方法の見通しを立て、試行錯誤を重ねながらも粘り強く探究の過程を進めようとする主体的な姿へと変容した。そして、指示されなくとも次々と学習過程を進められるようになっていた。このことから、課題の類型とそれに対応した話型を用いて生徒自ら課題を設定、仮説を設定、検証計画を立案できるようにするための指導は、生徒が見通しをもって主体的に探究するために有効であり、その授業の在り方の一例を示すものと言える。特に「課題の設定」に関する科学的に探究する力と態度に高まりが見られ、目的意識を伴った生徒自身の探究活動に寄与したと言える。
しかし、生徒が見いだした問題に対して必ずしも検証結果を導き出せるようになったというわけではなく、「仮説の設定」や「検証計画の立案」に関する科学的に探究する力の育成には課題が残った。探究型の授業を重ねることを通して、探究の手続きは身に付けられたが、次の段階として、手続きの確かさを高める指導が必要である。論拠の乏しい予想ではその検証計画も曖昧になり、解決の見通しの浅い手探りの活動となる。解決の道筋が明確になるような見通しをもつためには、事象の要因を的確に捉え整理する学習活動、科学的な事実に論拠した仮説及び検証計画を発想する学習活動等
を、生徒の力量に応じて重点的に実施し、科学的に探究する力の育成を長期的に目指すことが必要である。また、探究の行き詰まり等の機会を捉え、検討・改善を通して自己の探究を振り返らせながら科学的に探究する力の育成を図ることも大切にしたい。
本研究は、「探究の過程」を授業の流れの基本に据え、「主体的な学び」の視点からの授業改善の手立てを講じることで、生徒が見通しをもって観察、実験を行う主体的な学習に資することを目的とした。生徒の学びに向かう意識に変容を与えたという点において、本実践は、その土台を築く授業の在り方の一例を示したとも言える。この土台の上に探究型の学習を継続することで、科学的に探究する力の育成の促進が期待される。今後、４つの領域の様々な単元の特性に合わせながら手立ての改善を図り、見通しをもって主体的に探究する授業の在り方を追究することを通して、科学的に探究するために必要な資質・能力の育成を目指したい。
２ 成果
生徒が見通しをもって観察、実験を行う授業の在り方として、次のことが大切であることが明らかになった。
・

探究の過程のつながりや手続きの理解が図られること。

・ 見いだした問題についての確からしい推論を通して、解決の方向性を思考、判断し、課題を設定する学習活動が行われること。
・

既習内容と結び付けながら事象と要因の関係を明らかにし、より妥当な仮説を設定する学習活動が行われること。

・

事象の要因に関する知識及び技能が定着しており、その活用が図られること。

・ 「探究の見通しシート」のように、つまずきの際の思考の拠り所があり、自己調整を図りながら問題解決への主体的な探究が行われること。

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３ 課題
・ 探究型の授業の積み重ねを通して、主体的に探究しようとする態度や「課題の設定」に関する科学的に探究する力の伸長が顕著に現れたが、「仮説の設定」や「検証計画の立案」に関する科学的に探究する力については、さらに継続して養っていく必要がある。今後は、各学習過程において確かな手続きを行うための思考活動の在り方に言及し、生徒がより明確な見通しをもって主体的に探究する授業の実現を目指したい。
・ 本研究における手立ての有効性の検証は、「電流」の単元における実践を通してのみ行ったものである。どの単元の学習指導においても実証を試み、改善を通して手立ての一般化を図っていく必
要がある。
＜おわりに＞
長期研修の機会を与えてくださいました関係諸機関の各位並びに所属校の諸先生方と生徒のみなさんに心から感謝を申し上げ、結びの言葉といたします。
Ⅹ

引用文献及び参考文献【引用文献等】・文部科学省（2017）、『中学校学習指導要領解説

理科編』、学校図書、p.３、p.７、p.23、p.115、p.121、p.125

・文部科学省（2017）、『小学校学習指導要領解説

理科編』、東洋館出版社、pp.14-15

・国立教育政策研究所教育課程研究センター『全国学力・学習状況調査等』
https://www.nier.go.jp/kaihatsu/zenkokugakuryoku.html（令和２年４月６日閲覧）
・国立教育政策研究所教育課程研究センター（2018）、『平成 30 年度全国学力・学習状況調査報告書中学校理科』、p.
８、p.46、p.74、p.84
・国立教育政策研究所教育課程研究センター（2015）、『平成 27 年度全国学力・学習状況調査報告書中学校理科』、p.47、
p.67
・鈴木康浩・藤本義博・益田裕充（2019）、『中学校理科教員の意識調査から明らかになった指導上の課題と改善の方向性』
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sjst/59/3/59_17016/_pdf/-char/ja、pp.403-405、p.408（令和２年４月８日閲覧）
・山田貴之（2017）、『中学校理科授業における生徒の主体的な学びを構成する諸要因の因果モデル』
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jssej/41/3/41_361/_pdf/-char/ja、pp.362-363（令和２年６月 24 日閲
覧）【参考文献等】
・学校図書（2020）、『中学校科学２』、学校図書・教育出版（2020）、『自然の探究中学理科２』、教育出版
・啓林館（2020）、『未来へひろがるサイエンス２』、啓林館
・国立教育政策研究所教育課程研究センター（2020）、『「指導と評価の一体化」のための学習評価に関する参考資料』
・大日本図書（2020）、『理科の世界２』、大日本図書65

・中央教育審議会答申（2016）、『幼稚園，小学校，中学校，高等学校及び特別支援学校の学習指導要領等の改善及び必要な方策等について（答申）別添資料』
・東京書籍（2019）、『新しい理科３年』、東京書籍

・東京書籍（2019）、『新しい理科４年』、東京書籍

・東京書籍（2019）、『新しい理科５年』、東京書籍

・東京書籍（2019）、『新しい理科６年』、東京書籍

・東京書籍（2020）、『新しい科学２』、東京書籍
・文部科学省（2017）、『中学校学習指導要領』、文部科学省・文部科学省（2017）、『中学校学習指導要領解説

総則編』
、東山書房

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