小学校における自由研究（科学論文）の手引き作成に係る研究
千葉県総合教育センター
カリキュラム開発部

科学技術教育班

研究指導主事１安藤春樹

主題設定の理由
平成 29 年告示小学校学習指導要領解説理科編（以下、「学習指導要領」という）で、理科改訂の趣旨における具体的な改善事項について、教育内容の見直しのために「生徒自身が観察、実験を中心とした探究過程を通じて課題を解決したり、新たな課題を発見したりする経験を可能な限り増加させていくことが重要」と明記された。
これを踏まえ、小学校における自由研究（科学論文）の手引きを示すことにより、自由研究における教員の指導技術向上に寄与し、児童が自主的・自発的に活動する資質・能力の育成につながると考え、本主題を設定した。
⑴

学習指導要領との関わり
学習指導要領の第４章、「指導計画の作成と内容の取扱いにおける配慮事項」において、「体験的な学習活動の充実」が挙げられ、次のように示されている。
理科の学習においては、自然に直接関わることが重要である。こうした直接体験を充実するために、それぞれの地域で自然の事物・現象を教材化し、これらの積極的な活用を図ることが求められる。中でも、生物、天気、川、土地、天体などの学習においては、学習の対象とする教材に地域差があることを考慮し、その地域の実情に応じて適切に教材を選び、児童が主体的な問題解決の活動ができるように指導の工夫改善を図ることが重要である。
同様に、上記の「指導計画の作成と内容の取扱における配慮事項」において、「主体的な問題解決の活動の充実、日常生活や他教科等の関連など」が挙げられ、次のように示されている。
小学校理科で育成を目指す資質・能力を育む観点から、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、結論を導きだすなどの問題解決の活動の、より一層の充実を図ることが大切である。
そこで、主体的な問題解決の活動を進めるために、児童自らが自然の事物・現象に興味・関心をもち、問題を見いだす状況をつくる工夫が必要である。
また、児童が主体的に問題解決の活動を行う中で、既習の内容や生活経験を基に、根拠のある予想や仮説を発想したり、学習の成果を日常生活との関わりの中で捉え直したり、他教科等で学習した内容と関連付けて考えたりすることで、学習内容を深く理解することができるようになる。さらには、学習したことを日常生活との関わりの中で捉え直すことで、理科を学習することの有用性を感じることができ、学習に対する意欲も増進する。そのため教師は、各教科等の内容について「カリキュラム・マネジメント」を通じての相互の関連付けや横断を図り、必要な教育内容を組織的に配列し、関係する教科等の内容と往還できるようにすることが大切である。
さらに、目的を設定し、計測して制御するといった考え方に基づいた学習活動
Ⅲ - 1

については、まず、観察、実験などにおいて、その目的を明確に意識することにより、観察、実験の結果を見直し、再度観察、実験を行ったり、解決方法の修正をしたりするといった学習活動の充実を図ることが考えられる。
自由研究では、普段の授業ではなかなか扱うことのできない、観察や実験等の体験的な学習活動をじっくりと行うことができる。そして、児童の興味・関心のある物事や事象について、試行錯誤を重ねながら、自分なりの問題解決をすることにより、予測困難な未来に対応する資質・能力を養う絶好の機会となる。また、研究結果から得た自分の考えを、他の人に分かりやすく伝えるための工夫をすることは、児童の表現力を高め、主体性を引き出し、新たな視点や課題を発見することに繋がるものと考えられる。このように、児童の「体験的な学習活動の充実」及び「主体的な問題解決の活動の充実」を図るためには、自由研究による実践が大いに役立つものであると考える。また、理科の授業において自由研究を指導する時間は年間計画にはないが、「カリキュラム・マネジメント」を通じて必要な教育内容を組織的に配列することが重要であると考える。
⑵

第３期千葉県教育振興基本計画との関わり「次世代へ光り輝く『教育立県ちば』プラン」における、基本目標１「ちばの教育の力で、志を持ち、未来を切り拓く、ちばの子供を育てる」の、施策 1「人生を主体的に切り拓くための学びの確立」のための主な取組として、「理数教育への興味関心や知的探究心を高める取組」及び「児童生徒の体験学習等」を推進することが明記された。

⑶

総合的な学習の時間との関わり
令和３年３月文部科学省「今、求められる力を高める総合的な学習の時間の展開（小学校編）未来社会を切り拓く確かな資質・能力の育成に向けた探究的な学習の充実とカリキュラム・マネジメントの実現」における、第１編第２章第１節
学習指導の基本的な考え方では、学習過程を探究的にすることが重要とし、以下の四つのプロセスの質的充実が求められている。
①【課題の設定】体験活動などを通して、課題を設定し課題意識をもつ②【情報の収集】必要な情報を取り出したり収集したりする③【整理・分析】収集した情報を、整理したり分析したりして思考する④【まとめ・表現】気づきや発見、自分の考えなどをまとめ、判断し、表現するこうした学習過程は、いつも①～④が順序よく繰り返されるわけではなく、順番が前後することもあるし、一つの活動の中に複数のプロセスが一体化して同時に行われる場合もある。またこの学
習過程は何度も繰り返され、高まっていくと明記されている（図１）。
自由研究（科学論文）の取組の充実は、上記の望ましい学習過程を繰り返しながら、課題を解決したり、新たな課題を発見したりする経験を豊か

図１

探究的な学習課程なものにするものであり、児童の「探究的な見方・考え方」の育成に寄与するものであると考える。
Ⅲ - 2

２

研究の目的
⑴

小学校教員向けの手引きを作成し、周知する。

⑵

教員の自由研究に対する指導力向上に寄与する。

⑶

児童が自主的・自発的に活動する資質・能力を育成する。

３

研究計画
⑴

研究組織
小・中・高等学校の教員を研究協力員として、図２のような研究組織による研究協力員会議で検討、協議して研究を進めることとした。
図２

⑵
表１

研究組織

研究経過
研究経過

年度

月

内

令和

４月

情報収集及び研究計画の作成

５年度

５月

第１回研究協力員会議（１年目） ９月

第２回研究協力員会議

２月

第３回研究協力員会議

容

千葉県総合センター・子どもと親のサポートセンター研究発表会
令和４月

情報収集及び研究計画の修正

６年度

６月

第４回研究協力員会議（２年目） ８月

第５回研究協力員会議

11 月

第６回研究協力員会議

12 月

報告書の作成１月「小学校における自由研究（科学論文）の手引き」発行

２月

千葉県総合センター・子どもと親のサポートセンター研究発表会

４

研究の概要
⑴

教員向け資料「自由研究

こんな時どうする？Ｑ＆Ａ集」

教員の自由研究に対する指導力向上に寄与するための資料をＱ＆Ａ集に掲載しており、児童や教員からよく聞かれる質問に対して、明確な答えを示す形式にしている。そして、それぞれの質問に対して二次元コードやリンクをクリックすることにより、詳細な内容にアクセスできるように工夫している。
ア

自由研究の意義
現在の多くの小学校で、自由研究は夏休みの宿題の一つとして、児童に提示され、夏休みのしおりに簡単な説明があるだけのことが多いのではないだろうか。そのため、いかに時間をかけずに自由研究を済ませようかと考える児童や、
Ⅲ - 3

調べ学習を自由研究として提出する児童が多くなっていると思われる。これを改善するためには、教員が自由研究の意義を理解し、児童に説明する必要がある。自由研究の意義は、児童が興味・関心のあることや、疑問に思ったことについて調べ、自分なりに考えたことを、他の人に教えるという一連の「探究過程」にある。そして、自由研究は探究過程を通じて、児童の見る「世界の解像度、彩度、明度」を上げるものとなることが重要である（図３）。
イ

研究テーマ
夏休み前に、児童に「好きなテーマをなんでも良いから、研究してごらん。
何か興味のあることはない？」と質問しても、多くの児童はなかなか答えることができないのではないだろうか。この課題の解決方法として、Ｑ＆Ａ集には３点紹介している（図４）。１点目は、普段の授業から「見る目」を養うことである。振り返りやまとめの時間で、教員は児童の素朴な疑問や、更に知りたいことなどを拾い上げ、発言させたり、クラスで共有したりして、普段から児童の自然・事象に対する「見る目」を養うようにすることが大切である。２点目
は、「授業参観の活用」である。昨年度の自校の作品を展示し、その上で授業参観の内容を「自由研究の実践について」と題することにより、保護者の理解と協力を得やすくすることができる。３点目は、「４月から７月までの月に１回のペースで、テーマの決め方についての授業実践」である。夏休み直前だけではなく、計画的に進め、児童同士が情報共有する機会を設けることが大切である。

図３

ウ

Ｑ＆Ａ集サンプル１

図４

Ｑ＆Ａ集サンプル２

２

作品展の規定規定については、論文は閉じた状態でＢ３サイズ程度の大きさまでであるこ
Ⅲ - 4

とや、著作権法や商標法などについて示した（図５）。著作権法などについては、何が抵触するのかを、児童はもとより、教職員にも浸透していない実態が本年度の千葉県児童生徒・教職員科学作品展において見られた。多くの作品において、研究の材料を写真で掲載していたが、会社名や商品名を隠すことなく掲載しており、訂正や削除を要した。
エ実験道具
自由研究のための顕微鏡など、実験道具の貸し出しについては、学校の理科担当教員の判断によるところではあるが、最近ではスマートフォンを利用した顕微鏡や、周波数、加速度等が計測できるアプリが存在しており、これらを紹介することが、児童の自由研究の実践に役立つものと考える。

オ「考察」と「予想・仮説」
研究協力員会議で手引きの構成を協議した際に、小学生に「考察」や根拠のある「予想・仮説」ができるのかが話題となった。
「考察」は学習指導要領において、第６学年の目標として以下のように記載されている。
本学年では、学習の過程において、自然の事物・現象から見いだした問題について追及し、より妥当な考えをつくりだすといった問題解決の力を育成する
ことに重点が置かれている。
このため、第５学年までは「考察」が「楽しかった」や「難しかった」等の、感想のようになっても良いのではないかと考える。しかし、「 科学論 文 」 と し て 完 成さ せ る の で あれば、やはり「考察」として妥当な考えを述べる必要があり、保護者の協力 や 教 師 の 指 導 が必 要 に な っ てくる。
また、「予想・仮説」についても、学習指導要領には、第４学年の目標として以下のように記載されている。
本学年では、学習の過程において、自然の事物・現象から見いだした問題について、既習の内容や生活経験を基に、根拠のある予想や仮説を発想するとといった問題解決の力を育成するこ
図５とに重点が置かれている。

Ｑ＆Ａ集サンプル３

このため、根拠のある「予想・仮説」は、第４学年以降になってからできるようになっていけば良いと考える。しかし、「考察」や「予想・仮説」といった「科学論文の型」を教えることは重要であり、探究的な見方・考え方を育成するためには必要な経験となるはずである。学年が上がると共に、「科学論文の型」に慣れ親しむことが、児童の見る「世界の解像度、彩度、明度」を上げる近道となる。
Ⅲ - 5このように、今後も研究をしていく上で話題となった内容等を、Ｑ＆Ａ集に掲載し、指導する教員のニーズに合った内容の充実を図る予定である。
⑵

児童向け資料「自由研究の手引き」

図６

自由研究の手引きサンプル１

図７

自由研究の手引きサンプル２

児童向け資料「自由研究の手引き」は、児童が観察、実験を中心とした探究過程を通じて課題を解決したり、新たな課題を発見したりする経験をもとに、児童が自主的・自発的に活動する資質・能力の育成を目指すための資料として作成している。この資料は、研究協力員会議で構成を協議し、研究協力員の方々と一緒に作成しているものである。なお、文章は児童向けの表現にしており、漢字には全てルビを振り、低学年の児童でも分かるようにしている。
ア「自由研究の進め方」
構成内容は大きく八つに分かれており、児童が実際に研究をする時の流れを示している。構成内容は、それぞれ「研究テーマを見つける」「調べたいことを見つける」「予想・仮説を立てる」「研究計画を立てる」「実験・観察をする」「結果をまとめる」「考察する」「振り返る」とした。また、児童が実際に研究をした際に、行き詰まったり、結果が思うようにでなかったりする場合はよくあり、その場合にはどこの構成に戻ればいいのかを矢印で示した（図６）。

イ「研究テーマを見つける」
多くの児童は、「研究テーマを見つける」及び「調べたいことを見つける」ことに悩み、時間がかかるため、この内容については丁寧に解説する必要がある。
そのため、研究テーマは授業や本、インターネットから見つけるだけでなく、Ⅲ - 6日常生活や、とても古い物、道を歩いていてふと気になったことなどからも、見つかりやすいことを示している。また、過去の人が実践した実験の条件を一つ変えることでも、新たな研究テーマとなり得ることから、県の作品展の優秀作品を二次元コードから閲覧できるようにした（図７）。
ウ「調べたいことを見つける」
児童が大まかなテーマ決定した後に、詳細な「調べたいことを見つける」た
めには、具体的な例が必要である。そのため「なぜトイレットペーパーは水に流していいのか？」「湿度はどのように塩の固まり方に影響するのか？」「海と川の境目にはどんな違いがあるのか？」などの例を挙げ、各名詞等の部分を入れ替えることで、調べたいことが多く考えられるように工夫した（図８）。

図８エ

自由研究の手引きサンプル３

図９

自由研究の手引きサンプル４「予想・仮説を立てる」
児童が「予想・仮説を立てる」際には、３段階で実践する例を示している（図９）。
①興味・関心のあることや、疑問に思ったことを、本やインターネットで調べたり、図書館や博物館に行ってみたりすること②身近な大人や先生、専門家の方々に話しを聞いてみること③「原因は〇〇なんじゃないかな？」と考えることにより、研究の方向性が分かりやすくなり、まとめを考えやすくなること
多くの児童にとって、予想・仮説という言葉にあまり馴染みがないため、何のために予想・仮説を立てる必要があるのかを順を追って理解させることが大切である。
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⑶

「自由研究の手引きダイジェスト版」

この資料は「自由研究の手引き」をダイジェスト版にしたもので、教員が児童に自由研究の指導をする際に、短時間で研究のやり方の大枠が分かるようにしたものである。
また、これは保護者が目にすることを想定しており、自由研究のやり方等を周知することにより、保護者の理解と協力を得ることができるのではないかと考える。ある夏休みのしおりに、「自由研究は児童が自分の力で行うもので、保護者の方は協力しないでください」という文言が掲載されていたが、これは多くの児童にとって難しいのではないかと思われる。確かに、児童が自分の力で研究することができれば、それは大変素晴らしいことである。しかし、児童だけでは研究テーマがなかなか決まらないだけでなく、良い結果が得られなかったり、データの表し方が分からなかったりなど、多くの場面で行き詰まるものである。そのような場合、児童と保護者が自由研究を通してコミュニケーションを取ることは大変有意義なことであり、保護者の自由研究とならないことだけを注意すれば、保護者の協力はあった方が良いのではないかと考え掲載した。
⑷

教員が日々の授業を「探究型の授業」へと転換できるように示唆
夏休みの自由研究だけが、児童の見る「世界の解像度、彩度、明度」を上げるものではない。普段の授業を「探究型」へ転換することにより、児童が自主的・自発的に活動する資質・能力を普段から育成することが大切である。そのため、昨年度の調査研究「小・中学校理科における科学的に探究する学習の進め方に関する研究」の資料を、教員向け資料「自由研究

こんな時どうする？Ｑ＆Ａ集」に掲載する予定である。
５

実践の成果と今後本研究の成果として、２点を挙げることができる。１点目は、教員向け資料の作成である。本研究を始めた当初は、児童向け資料のみを作成する予定であった。しかし、児童を指導する教員向けの資料があった方が、児童の資質向上に役立つであろうことや、教員向け資料の見やすさ、分かりやすさを追求するには、Ｑ＆Ａ集にした方が良いことなどを協議し、内容を決定していった。今後も、Ｑ＆Ａ集には「児童に根拠のある予想ができるのか？」等の、自由研究を指導する場面での「こんな時どうする？」という題材を増やし、より使用しやすいものへと改善を図っていきたい。
２点目は、児童向け資料の作成である。児童は研究テーマを決定するのに大きな困り感を持っており、これを解消するのが第一の目的として八つの構成を協議、決定していった。八つの構成内容は、研究協力員の方々と共に、今後さらに洗練され、自由研究について様々な角度からの情報を伝えるものへとしていきたい。
来年度は、上記二つの資料とダイジェスト版を完成させ、広く県内に広めることにより、活用促進を図っていきたい。

Ⅲ - 8