理科、数学
ご担当の先生向け「理数」の進め方ガイドブック
理論編

千葉県総合教育センター
令和３年３月CHI-BA+KUN

目

次

１ 探究の学習の必要性 ～なぜ今、探究なのか～ …………………………………

1

２ 授業の進め方 ………………………………………………………………………… 3
全過程共通 ………………………………………………………………………… 4
自然事象に対する気付き ………………………………………………………… 5
課題の設定 ………………………………………………………………………… 6
仮説の設定 ………………………………………………………………………… 8
検証計画の立案 …………………………………………………………………… 9
観察・実験の実施 結果の処理 ………………………………………………… 10
分析・考察・推論 ………………………………………………………………… 11
表現・伝達 ………………………………………………………………………… 12
３ 年間計画の作成 ……………………………………………………………………… 14

１ 探究の学習の必要性 ～なぜ今、探究なのか～
ＰＩＳＡ2018、ＴＩＭＳＳ2019 の調査から、「数学」及び「理科」について、我が国の生徒は諸外国に比べ、学力はトップレベルながら、学習への興味・関心・意欲について課題があることが示されています。また、これからの社会は、技術革新や情報化、グローバル化が進み、変化の先行きを見通すことが難しくなることが予想されます。
このような背景から、これからの教育には、強い知的好奇心や自発的な研究態度、自ら課題を発見したり未知のものに挑戦したりする態度などの育成が求められています。
一方、下図は経済産業省が提唱する「社会人基礎力」について表したもので、職場や地域社会で多様な人々と仕事をしていくために必要な三つの能力と 12 の能力要素が示されています。

社会人基礎力とは
前に踏み出す力 （アクション）

考え抜く力 （シンキング）～一歩前に踏み出し、失敗しても粘り強く取り組む力～～疑問を持ち、考え抜く力～
課題発見力
現状を分析し目的や課題を明ら
かにする力
計画力
課題の解決に向けたプロセスを明らかにし準備する力

主体性
物事に進んで取り組む力
働きかけ力
他人に働きかけ巻き込む力
実行力
目的を設定し確実に行動する力

チームで働く力（チームワーク）

創造力
新しい価値を生み出す力～多様な人々とともに、目標に向けて協力する力～

発信力

自分の意見をわかりやすく伝える力

傾聴力

相手の意見を丁寧に聴く力

柔軟性

意見の違いや立場の違いを理解する力

情況把握力

自分と周囲の人々や物事との関係性を理解する力

規律性

社会のルールや人との約束を守る力

ｽﾄﾚｽｺﾝﾄﾛｰﾙ力

ストレスの発生源に対応する力※「人生 100 年時代の社会人基礎力について」（平成 30 年２月 経済産業省）より

ここで、これら 12 の能力要素について「将来自分はどの能力要素が必要で」、「現在の自分にはどの能力要素が備わっているか」を、高校生を対象に意識調査した結果をグラフにしました（次ページ）。
グラフから分かるように、高校生は「傾聴力」や「規律性」などの『チームで働く力』
はもっていると考えていますが、「主体性」や「実行力」などの『前に踏み出す力』や、『考える力』については、将来必要であると思いながらも、自分にはまだ十分に備わっていな
いと考えていることがわかります。

- 1 -将来社会で働くにあたり、「必要だと思う能力」と「現在もっている能力」の差
15
％

10

11

5
4
4
2
チームで働く力（チームワーク）
3

0
0

前に踏み出す力（アクション）
主体性

実行力

働きかけ力

考える力（シンキング）
創造力

課題発見力

計画力

-4

発信力

状況

ｽﾄﾚｽ

把握力

ｺﾝﾄﾛｰﾙ力

柔軟性

規律性

傾聴力

-5

-5

-9
-12

-10
-14

-15
-21

-20
-27

-25
-30

＜グラフの補足＞
リクルート進学総研が実施した「高校生価値意識調査 2015＜臨時版＞」から引用。
（調査対象は全
国の進学希望の高校１年生～高校３年生 1437 名）
経済産業省が定義する「社会人 12 の基礎力」の項目に合わせ、「将来必要だと思う能力」と「現在もっている能力」を、高校生がそれぞれ上位三つずつ選んだ割合の結果を、能力要素ごとに百分率で表す。
さらに、「現在もっている能力(%)」－「将来必要だと思う能力(%)」の差分を、グラフにした。

現行の探究を重視する科目では、スーパーサイエンスハイスクール(ＳＳＨ)などの理数に関する学科にて行われている「課題研究」や、普通科での「理科課題研究」、「数学活用」
において、興味・関心・意欲の向上や思考力・判断力・表現力の向上、主体性や探究心の向上が見られるなど、探究的な学習の教育的有用性が広く認められています。
そして、今回の学習指導要領改訂により、新教科「理数」が新設されました。この教科
は、様々な事象に関わり、数学的な見方・考え方や理科の見方・考え方を組み合わせるな
どして働かせ、探究の過程を通して、課題を解決するために必要な資質・能力を育成する
ことを目指しています。さらに、「理数」の科目の一つ「理数探究」の特徴は、「生徒自らが課題を設定した上で、主体的に探究の過程を遂行し、探究の成果などについて報告書を作成させるなど、課題を解決するために必要な資質・能力を育成すること」となっています。新教科「理数」は、まさに現在の教育上の課題を解決したり、次世代を担う子供たちに求められる資質・能力を育成したりするためにふさわしい教科ということができるのではないでしょうか。
（※本冊子では混同を避けるため、教科としての理数科は「理数」、学科としての理数科
は「理数に関する学科」と表しています。
）

- 2 -

２ 授業の進め方「理数」の探究の過程は、「課題の設定」、「課題解決の過程」、「分析・考察・推論」、「表現・伝達」の四つがあります。この探究の過程を進めることで、自ら様々な事象に向き合って課題を設定し、粘り強く取り組み、論理的に課題を解決し、他者に伝える力を養います。
また、探究の過程は必ずしも直線的な階段状の流れではなく、右図のように探究の過程を繰り返しながら改善し、新たな課題を見いだし、解決するという学習活動を繰り返していきます。
探究の過程をさらに下記のように分け、次ページ以降にそれぞれの学習過程での指導のポイントを示していますので、探究のそれぞれの過程の指導において、チェックリストとともにご活用ください。
探究の過程と学習内容
探究の過程
課題の設定

自然事象に対する気付き
課題の設定

各過程の学習内容
自然や社会の様々な事象に関わり、そこから数学や理科などに関する課題を設定する。

仮説の設定
数学的な手法や科学的な手法などを用いて、仮説の設定、検証計画の立案、観察・実課題解決の 検証計画の立案
過程
観察・実験・調査等の実施 験・調査等、結果の処理などを行う。
結果の処理
分析・考察・推論

得られた結果を分析し、先行研究や理論なども考慮しながら考察し推論する。

表現・伝達

課題解決の過程と結果や成果などをまとめ、発表する。

次の探究の過程へ

新たな課題を見いだし、更なる問題の解決を始めるという学習活動を発展的に繰り返す。探究の過程は必ずしも直線的な階段状の流れではなく、探究の過程を適宜振り返りながら改善していく。

- 3 -

２

授業の進め方
自然事象に対する

全過程共通

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
結果の処理分析・考察・推論

表現・伝達

理数における 生活に関わるあらゆる事象と主体的に関わり、それらを科学的・数学的に探究しようとする態度
資質・能力

探究の過程を振り返って評価・改善しようとする態度
探究では、新たな知見の有無や価値よりも、探究の過程における生徒の思考や態度を重視し、主体的に探留意点究の過程全体をやり遂げることに指導の重点を置きます。また、探究の過程で議論したり検証したりすることは、生徒が自らの探究の価値を確認し、自信を持つことにもつながります。

チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

1

生徒が自らの探究を振り返り、その価値を確認するとともに、自らの研究に対する自信をもてるようにしている。

2 生徒が粘り強く考え、行動し続けられるような支援をしている。
3 探究を進める段階で必要に応じて、批判的に振り返らせている。
4

生徒同士、生徒と教師との意見交換や議論の際、他者の指摘を受け入れられる柔軟性をもった態度や、建設的な態度で議論させている。

探究の過程全体を通して育成する「学びに向かう力・人間性等」とは○挑戦しようとする態度①目標の設定○粘り強く取り組む態度③教師の声かけ○評価・改善しようとする態度④振り返る機会の設定○倫理的な態度
⑤活動の記録②ハードルの設定

全体としての取組①目標を設定生徒がどこに向かって学習するのか、目指すところを明確にして取り組むことができるようにする。
（例）県立木更津高等学校の授業目標

年度初めオリエンテーション時に授業目標を提示

・着眼力（必要な情報を探し、疑問や課題を発見できる力）
・問題解決力（客観的な証拠をもとに問題を解決し、それをわかりやすく説明・表現する力）・協働力（他者と協力して活動し、他校の生徒や専門家と交流して理解を深める力）
・開拓力（主体的に活動し、授業以外でも時間を有効に使い、努力する力）②ハードルの設定「主体的に」とは言っても待っていては進まない。締切を設けることでモチベーションをあげる。
・校内発表会の設定、校外発表会への参加

担当教師としての取組③教師の声かけ《ＳＳＨ課題研究を担当している先生方の声》
・生徒と一緒になって探究を進めていく。時間を共有することで、生徒のつまづきや悩みが分かる。
・分かっていてもすぐに答えずに生徒を待つ。
・先生自身が考える方向性も意識しながら指導にあたる。（「主体的に」という言葉のもとに生徒に任せていると面白くない方向に行ってあきらめてしまう。）
・新発見を求めなくてよい。「こんなことは分かっていること」や「やってもしょうがない」は禁句。モチベーションを下げないよ
うにする。

④振り返る機会の設定
・グループ内での生徒同士、生徒と教師との議論、生徒個人と教師との議論の機会を設定する。
・授業ごとに実験ノートを提出させ、教師からフィードバックを行う。

⑤活動の記録 誠実に・予想外の結果になったときに都合の悪いデータを除外することがないように、再現性や信頼性を確保するよう指導する。

- 4 -

２
学習

自然事象に対する
気付き

過程

課題の設定

仮説の設定

観察・実験の実施

検証計画の立案

結果の処理

分析・考察・推論

授業の進め方表現・伝達

理数における 生活に関わるあらゆる事象を観察し、必要な情報を抽出・整理する力
資質・能力

留意点

チ
リ
スェ
ッ
ト
ク

抽出・整理した情報について、それらの関係性（共通点や相違点など）や傾向を見いだす力
ここでは、自然や社会についての観察や経験などから問題を発見します。様々な事象に対して知的好奇心をもつとともに、教科・科目の枠にとらわれない多角的、複合的な視点で事象を捉えることが大切です。

1

自然科学だけではなく、社会科学や人文科学、芸術やスポーツ、生活に関するものなど、あらゆるものを視野に入れて課題を設定するよう指導している。

○生徒が主体的に課題設定できる状況の設定を！
「理数探究基礎」・・・課題の設定を行うための基礎的な力を育成
・探究の手法についての学習・教師の指導のもと、観察、実験、調査など、数学的な手法や科学的な手法を用いての探究
・研究倫理についての理解のための学習学校の実態や生徒の特性に応じて、教師が設定した課題に取り組んだ例
県立木更津高等学校

ミニ課題実験（12月～３月）（※１）

物理分野「粘性と比熱の関係」

化学分野「河川水のＣＯＤの測定」

生物分野「アナカリスの原形質流動を調べる」

地学分野「化石の殻形態の測定（地層と化石）」「理数探究」・・・多角的、複合的に事象を捉え、課題を設定する力を育成「理数探究」の対象は、自然科学だけでなく、社会科学や人文科学、芸術やスポーツ、生活に関する事象なども対象。自ら課題を設定しようとする動機付け。

○生徒が興味・関心等に応じ、主体的に課題を設定
課題の設定までの流れ○様々な事象を知的好奇心をもって観察させる。
・図書館や新聞、インターネット、本などの活用○マインドマップの作成
・気になる題材・現象からテーマとなりそうなこと

・大学や研究機関、博物館などの見学や体験活動を探す。

・実験・実習等により幅広く経験を積む機会の設定

・題材を一つ選び、関連する言葉を連想して広げて・先輩の校内発表会や校外発表会の参観いく。

○課題研究につながる情報をストックし提供する。
・1年生をオブザーバーとして２年生の発表会に参加させている。
・生徒は翌年の見通しがもて、テーマ設定の情報も得られる。

○教師との対話・研究テーマの明確化

・検証可能性の確認

大きなテーマの設定

校外でのポスター発表の様子（※２）

〈指導のポイント〉
思考ツールを活用するなど、生徒が主体的に課題設定できる仕組みをつくります。
（※１）県立木更津高等学校

令和元年度「探究KISARAZU-Ⅰ」より（※２）県立佐倉高等学校- 5 -佐倉サイエンスより２

授業の進め方学習

自然事象に対する

過程

気付き

理数における
資質・能力

留意点

課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

表現・伝達

見いだした関係性や傾向から課題を設定する力

ここでは、探究の過程における課題の設定を行うための力を育成することがねらいです。このとき、生徒の興味・関心を尊重し、生徒自身が主体的に課題を設定できるような状況を設定するようにします。
1 先行研究や具体的な事例を複数検討させている。

チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

2 教師や生徒との意見交換などを通して課題を明確にさせている。（研究テーマとしてふさわしいか）3 身の回りの自然事象や社会事象に関心をもち、そこから問題意識を持って取り組ませている。
4 生徒自身が課題を主体的に設定できるように支援している。
5

設定しようとしている課題が校内設備で進めることができない場合は、校内でできるように課題を設定し直したり、学校外の設備の利用を考えたりしている。

○課題探究の要！意味のある研究とするために慎重に！
○正確な基礎知識に基づいた研究にしましょう。
○様々な角度から課題を問い直し深めましょう。
大きなテーマからテーマを絞り込んでいく
取り組む課題を決める上で心がけること
・そのテーマは「問いかけ文」になるか
・その答えは、高校生の知識の範囲内では不明なものなのか
・解答の見通しが立つ課題か
・課題研究において実行可能なことか酒井聡樹『これから研究を始める高校生と指導教員のために』共立出版2013

教科での見方・考え方から考えてみる

基礎的な知識を得る
インターネット

理科的な見方・考え方
自然の事物・現象を、質的・量的関係や時間研究所・大学などのHP的・空間的などの科学的な視点で捉え、比較し信頼性の高い情報の選択

たり、関係付けたりするなどの科学的に探究す

書籍・論文

る方法を用いて考えること。

図書室・図書館の利用
レファレンスサービスの活用

数学的な見方・考え方

CiNii, Google scholarでの論文検索

事象を数量や図形及びそれらの関係などに着目

予備実験

して論理的、統合的、発展的、体系的に考える

先行研究の追体験 解明の手掛かりこと。

教師との意見交換
論点の整理

様々な観点から問い直してみる（次頁 参照）- 6 -２

授業の進め方

様々な観点から問い直してみる
１

様々な観点から、論題に対して質問をぶつけて、新たな論題や仮説を見つけていく。

信憑性について「本当に？」⇒「海洋プラスチック汚染」は本当に生じているのか？

２

新たな論題や仮説が見つけられたら、再び同じように質問をぶつけ、さらなる論題や仮説を見つけていく。

「海洋プラスチック汚染」は本当に生じているのか？
⇒どこで？どのくらい？

※例）「海洋プラスチック汚染」における論題の見つけ方
観点

ぶつける質問取り出される論題

信憑性

本当に？

海洋プラスチック汚染は本当に生じているのか

定義

どういう意味？

そもそも「海洋プラスチック汚染」とは何か時間いつから？いつまで？

いつから海洋プラスチック汚染が始まったか

空間

どこで？

海洋プラスチック汚染はどこで起きているのか

主体

だれ？

誰が海洋プラスチック汚染を起こしたか

経緯

いかにして？

どのような過程で海洋プラスチック汚染は進んでいるか

様態

どのように？

海洋プラスチック汚染の現状はどうなっているのか

方法

どうやって？

どうやって海洋プラスチック汚染の存在を確かめたのか

因果

なぜ？

海洋プラスチック汚染の原因は何か

比較

他ではどうか

素材によって海洋プラスチック汚染に違いはあるか

特殊化

これについては？

国内での海洋プラスチック汚染はあるか

一般化

これだけか？

プラスチック以外での海洋汚染はあるか

限定

すべてそうなのか？

地球全体で海洋プラスチック汚染が起きているのか

当為

どうすべきか？

海洋プラスチック汚染にどう対応すべきか
戸田山和久『論文の教室』日本放送出版協会2012をもとに作成

３

新たな論題や仮説が見つからなければ、どのようなことを調べていけばいいかアイデアを見つけていく。

「海洋プラスチック汚染」は本当に生じているのか？
⇒根拠となるデータや論文を調べる。
テーマ

生徒の興味・関心をもとに生活に関する疑問から課題を設定した例
・校舎の壁のひびわれが三又になっている（生徒の発見）
この分かれ方は葉脈に似ている（教師の助言）
問いかけ文になっているか

・葉脈は水を運ぶのに合理的な形をしているのではないだろうか？

理科的な見方・考え方

基礎的な知識を得る 書籍・論文 予備実験

数学的な見方・考え方

教科書では水を吸い上げる原理については載っている

高校生の知識の範囲内では不明なものなのか

先行研究調査・葉脈形成の二つの仮説と数理モデル

管が真空でないと水を吸い上げられない→たくさんの枝分かれの途中で蒸散すると、吸い上・ひび割れ方向性を考慮した覆工コンクリートの健
全評価法

げられないのではないか→道管は１本の管でないとならないのではないか

予備実験 ・顕微鏡での観察

教師との意見交換
解決の見通しが立つか

先行研究では道管の末梢部について議論していない⇒ 茎から末梢部まで観察し、維管束の全体像を明らかにしてはどうか

探究において実行可能か

研究テーマ

植物の維管束と肥大成長の関係を単位パイプモデルで考察する〈指導のポイント〉
生徒の発見を大切にし、発見した喜びを味わわせます。
新発見を求めなくてもかまいません。
研究のゴールに向かえるよう導いてあげます。

教師自身がテーマの精選ができるよう日頃から、広い知識を得ておきます。

- 7 -

２

授業の進め方学習

自然事象に対する
気付き

過程
理数における
資質・能力

課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

表現・伝達

見通しをもち、検証できる仮説を設定する力
ここでは、既知の知識、経験、先行研究、予備調査の結果に基づいて、数学的な手法や科学的な手法など

留意点を用いて検証できる仮説を立てさせるようにします。解決のための手法は、教科・科目の枠を超えた様々な組合せがあることに留意し、指導することが必要です。
1 仮説が、数学的な手法や科学的な手法を用いて検証できるものか意識させている。

チ
リ
スェ
ッ
ト
ク

2 仮説が、与えられた条件（設定された時間、環境）の中で検証できるものか意識させている。

○予想から仮説へ 根拠をもとに仮説を設定！
仮説

予想

根拠（予備実験、実験方法の調査）≪研究テーマ≫ 集音レンズを用いた新たな通信機器の開発
目的

イルカのメロンという器官は集音レンズの役割を果たしている。この仕組みを調べ、水中での通信手段を開発する。
予想

仮説

メロンの集音の仕組みは通信手段として応用

メロン器官の集音を実験により再現し、そのできないかな。実験で再現できるんじゃない

仕組みを調べれば、水中での通信手段の開発

かな。

に利用できるだろう。

根拠
実験方法の調査予備実験①その現象が起こることを確かめる。

②先行研究の実験方法に学ぶ、調べる。

イルカのメロンは脂肪からできている。油（キャノーラ

球面レンズの絶対屈折率、球面レンズの焦点距離は、油）を脂肪と見立てれば、この現象が起きるだろう。

Webの計算サイトをもとに算出できることが分かった。

実験

その結果、球面レンズの焦点距離の算出が再現できた。

油を入れたフラスコが音を集めることを確認する。

結果

油をレンズとしたときには、焦点10cmで４㏈上昇した。

〈指導のポイント〉
予備実験や先行研究の調査を通して、仮説を設定するための根拠をもたせるようにします。
①最初の段階は、とにかくその現象を起こしてみる。その現象が本当に起きるのか確かめます。
必ず起きる現象か、特定の条件で起きる現象か、別の現象で説明できるものかを見極めます。
②同じ現象についての先行研究がある場合には、必ずその実験方法を調べます。

まず同じ方法で行い、同じ結果が得られることを確かめます。
可能であれば、複数の仮説を立てさせるようにします。
一つの仮説が外れた場合は、他の仮説を検証します。調査を行った中で新たな仮説が生まれたら、それを検証します。

- 8 -

２
学習

自然事象に対する

課題の設定

気付き

過程

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

授業の進め方表現・伝達

理数における 仮説を確かめるための観察・実験計画を立案する力
資質・能力

留意点

観察・実験の計画を評価・選択・決定する力
ここでは、自分が疑問に思ったことを、観察、実験、調査などによって検証できる仮説にまとめ、その観察、実験、調査の方法や手順を正しく組み立てられる能力を育成することがねらいです。

1

チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

仮説を検証するために、どのような観察、実験、調査等を行い、どのように分析を行うかなどの見通しをもたせている。

2 利用できる機材や材料、得られる情報、検証に要する時間などを把握させている。
3

立案に苦労する場合は、教師や他の生徒との議論などを通して、研究の方向性を再検討したり、方法を工夫したりして、粘り強い取組をさせている。

○仮説と検証のスパイラル（ＰＤＣＡサイクル）

仮説を立て、それを検証するための実験を繰り返す！
●ＰＤＣＡサイクルによる検証の例（県立木更津高等学校 令和元年度「探究KISARAZU-Ⅱ」課題研究 CODと飲料水の腐敗度の関係より）仮説を立てる

再度、仮説設定をする ＰＰ

自動車内にしばらく放置した飲みかけのペットボトル飲料は、飲まない方

指数関数的に増加することについてがよいと言われる。これはなぜなのかについて調べていくことにする。

は、最初の実験では示せなかったが、なぜ、飲まない方がよいと言われるのか。“ペットボトル飲料内に唾液中“条件を整理（イオン交換水での実施、の菌が繁殖し、指数関数的に増加していくため、腐敗が急速に進行するか

データのとり方など）すれば、指数関らであろう”という仮説を立てた。

数的な増加が確認できるであろう。”

実験を行う

Ｄ

時間と菌の数の関係（模式化）

ペットボトル飲料内に唾液中の菌が指数関数的に増加していくことを確かめるには、飲料中のＣＯＤを測定することにより、数値化し評価できると
考えた。

140
140
120
120
菌

の

ＣＯＤは学校内の実験機材、薬品で測定できそうである。

100
100
数

ＣＯＤを測定した結果、指数関数的に増加しなかった。（右図）

8080

結果の考察をする

Ｃ

6060

検証実験では、予想とは異なる結果となった。その原因を考察した。

4040

・原因となる菌が少なかったのではないか。
・原因となる菌量の差があったのではないか。
・実験器具の点検、試薬の調整など実験操作上に問題があったのではない
か。

2020

00

・データにばらつきがあるので、データのとり方について検討する必要が

1 2予想
3 4 5 6 7 8 9 10 11
実験結果
0 1 予想2 3 4 5 6実験結果
7 8 9 時間
100

あるのではないか。

検証のための実験を考案する Ａ
・市販されている天然水でなく、イオン交換水で実施すれば検証できるのではないか。
・実験器具や薬品、データのとり方を再度確認する必要があるのではないか。

〈指導のポイント〉
仮説を立てる（立て直す）時には、観察、実験、調査等の結果に基づき考察したことをもとにしたり、モデルをつく
りシミュレーションを行ったりすることが効果的です。どんな実験を考案するかはアイディアと発想力が問われます。
教師が生徒のアイディアと発想力を引き出すような対話をすることも効果的です。

- 9 -

２

授業の進め方学習

自然事象に対する
気付き

過程

課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

表現・伝達

理数における 観察・実験を実行する力
資質・能力

観察・実験の結果を処理する力
ここでは、観察・実験器具の特徴や性質を理解して安全かつ正確に使用できる技術を身に付けさせること留意点がねらいです。調査等に関しては、法則などを見いだすために必要なデータを収集する方法、サンプルの抽出方法などを身に付けさせるようにします。
1 測定操作を正確かつ精密に行わせている。

チ
リ
スェ
トッ
ク

2 操作している条件以外の条件が揃っていたか検討させている。
3

観察、実験を行った際の環境や用いた器具等に関する情報も同時に記録しておき、データについて評価できるように指導している。

○実験の基本を確認。実証性・客観性・再現性を意識した実験を！
○定性的から定量的へ○実験したことの証を残す！実験ノートのルール決めを！
≪色を数値化する≫

左図では色がど

例えば、色の変化を調べる実験では、どこで変化したか分かりづらい。

こで変化したのか判定する必要があります。
しかし、色の変化の判定には個人差が生じて

右図のように数しまいます。そこで、変化した色をＲＧＢ値

値化することで客観的に変化しに変え数値化することで、客観的に判定するたと言える。

ことが出来ます。
県立佐倉高等学校「ビスマス極板を用いた電気分解における色の変化と条件」≪記録することの意味≫
実験ノートは失敗も含めて実際に得られたデータ、起こった現象を記変更した理由も記録しておく。

実験手順録していくものです。測定値のほかに、自分の考えたことや思いついた

こと、新しいアイディア、疑問に感じたことなども同時に記入します。

実験結果

失敗したデータを消すのではなく、原グループ研究の場合は、特にすべての班員が因を記録しておく。

同じルールで記入することが必要です。研究ごとの実験ノートの書き方を決めます。

県立木更津高等学校「糸電話の音の伝わり方」〈指導のポイント〉
重要な変量（色、濃さ、明るさ、速さなど）を測定してうまく数値化すると、思わぬ関係や法則性が見えてきます。
課題研究ではわからないことに挑戦して実験をしていますので、予想通りになるとは限りません。
予想に反した結果が新しい発見につながります。どんな結果もしっかりと記録に残しておきます。

- 10 -

２
学習

自然事象に対する
気付き

過程

課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

授業の進め方表現・伝達

観察・実験の結果を分析・解釈する力

情報を収集して仮説の妥当性を検討したり、考察したりする力

理数における 全体を振り返って推論したり改善策を考えたりする力

新たな知識やモデル等を創造したり次の課題を発見したりする力

資質・能力

事象や概念等に対する新たな知識を再構築したり獲得したりする力学んだことを、次の課題や日常生活や社会に活用しようとする態度

ここでは、得られたデータを分析し、傾向や法則性、特徴などを見いだして考察し推論することで、仮説留意点を検証します。その際、科学的な根拠などを踏まえ、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ます。
1 科学的な根拠などを踏まえ、論理的な思考に基づいて考察・推論させている。

チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

2

3

データの質と量が十分かどうか評価させている。（誤差の範囲、標本数、標本の抽出方法、標本の信頼度等）
もし、データの質と量が仮説を検証するために十分でないと判断された場合は、検証計画を立て直して観察、実験、調査等を再度行わせている。

○適切なデータ処理を！ → 表やグラフの活用
グラフの種類
・円グラフ

・棒グラフ

・折れ線グラフ

・帯グラフ

・散布図

・ヒストグラム（度数分布図） ・レーダーチャート 等※それぞれに特長があります。どのグラフを用いるのが適当か、目的を考えて選択します。

※軸の取り方や目盛りの取り方を工夫することによって、より分かりやすいグラフとなります。
※グラフに打った測定点をそのまま結んで”折れ線グラフ”としてしまうのはよくありません。一つ一つの測定値は、誤差を含んでいるからです。

散布図を活用して直線を引く方法、回帰直線で表す方法があります。

○科学的根拠をもった分析・考察・推論を！
データを適切に処理したのち、その結果を基に分析・考察・推論を行います。
・ある二つの変量にはどんな関係があるのか。（相関関係、因果関係）
・調べた現象について数式化やモデル化ができるか。（法則性、規則性につながる）
理科課題研究ガイドブック第３版より

分析：散布図の作成＜例＞

ヒストグラム、正規確率プ

ロットの作成アサリの形をしらべるために、A～Dの標本について殻高、殻長、殻幅を計測し、多くのデータを得た。（標本数は、
A:245、B:251、C:99、D:178）

正規分布であることを
縦軸：殻高/殻長比 横軸：殻幅/殻長比

確認できた！

標本Aと標本Bで形に違いはあるのか？

考察・推論：遺伝的要因、環境的要因が関係しているの標本Aと標本Bの形には、

F検定、ｔ検定により、平均値に有有意差がある！

意差があるかを判断した。

ではないだろうか。
県立木更津高等学校

令和元年度「探究KISARAZU-Ⅱ」課題研究「千葉県南西部における約50万年間のアサリの形の違い」＜指導のポイント＞
観察・実験・調査等で得られたデータには、誤差やばらつきがあることを考慮し、平均値や標準偏差、相関係数などの統計量やヒストグラム、散布図などを用いると分析しやすくなります。

- 11 -

２

授業の進め方学習

自然事象に対する
気付き

過程
理数における
資質・能力

課題の設定

仮説の設定

検証計画の立案

観察・実験の実施
結果の処理分析・考察・推論

表現・伝達

考察・推論したことや結論を発表したり、レポートにまとめたりする力
ここでは、探究した過程を整理する力や、探究の成果などを適切に表現する力を育成することなどがねらいです。また、他の留意点

発表から知識や研究の方法を自分たちの研究の参考にするということも目的の一つです。さらに、生徒に探究の達成感をもたせたり、自己の成長の過程を認識し、探究全体を自己評価できるようにしたりすることも重要です。

1 発表の際には、他者に対して、課題解決の過程と結果や成果などを分かりやすく説明させている。
チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

2 発表について、様々な視点から探究の内容について評価や助言を受けるように指導している。
3

報告書には、設定した課題に対して、研究の目的、仮説、方法、結果、分析、考察、推論、新たな課
題、参考文献等の要素が適宜含まれているか確認させている。

4 得られた結果と考察を区別させている。
5 自己の成長の過程を認識し、探究全体を自己評価させている。

○発表：ポスター発表、口頭発表
発表の目的

→

研究成果を他の人に伝える

他の人の意見を聞く○ポスター発表では・１枚のポスターの前で、聞きに来てくれた相手とやり取りをしながら説明する。
・延々と一方的な説明はよくない。原稿を読むのではなく、聞き手の方を向いて、話ができるとよい。要点を押さえて、”ゆっくり・はっきり・簡潔に”・より効果的な発表にするために、サンプルや模型の提示、要旨プリントの用意等もよい。

○口頭発表では・パソコンのプレゼンテーションソフトなどを使って、大勢の聴衆の前で説明する。リハーサルを
しっかりと行い、制限時間を守ることが大事。
・よい姿勢で、聞き手をみて、ゆっくりと大きな声で、身振り手振りを交えて語りかけるように話す。
・表・グラフの説明は、きっちり、ゆっくりを心がける。（聞き手の理解する時間を考える。）

第13回 高校生理科研究発表会
ポスター発表○両方共通
・きちんとした服装や態度は、マナーとして大事。自分の発表を聞いてもらうという感謝の気持ちとアドバイスをいただくという謙虚な姿勢で。
理科課題研究ガイドブック第３版より＜指導のポイント＞
分かりやすいものにするということが最重要であり、客観的な視点をもって、作成したり発表練習したりできるよう、助言するとよいです。

○研究全体の自己評価
ルーブリックやアンケート調査などにより、生徒が探究を振り返って自己評価し、自分の成長を確認したり達成感をもったりできるようにします。

例えば、５月 校内でのテーマ発表、９月 千葉大学高校生理科研究発表会、３月 校内発表会や千葉県課題研究発表会といった、節目の行事後にルーブリック等による評価を行うことで、改めて探究を進めていく上での目標をもつことができます。
※探究KISARAZU-Ⅱ ルーブリック＜指導のポイント＞
生徒には、達成段階を選択してチェックさせるだけでなく、その理由を記入させるようにします。教師も、認め、励ましたり、探究の方向性のヒントとなるようなコメントを書くようにします。

- 12 -

２

授業の進め方○報告書、論文、ポスター等の作成
基本的な構成・探究の目的・仮説・新たな課題

・参考文献

・方法

・結果

・分析

・考察

等

・推論

※高等学校学習指導要領解説 理数編より「要旨」では、結論を明確に、短い文でまとめます。

「はじめに」は、「何をやるのか」「どうしてやるのか」を明確に書きます。

「実験方法」は、他の人が実験を再現できるように書きます。

「目的」では、どういう観点から、どういう方法で何について調べるのか明確にします。

「結果」では、基本的に測定値は「表」として提示します。結論を主張し、読み手を納得させるのに十分な結果を示す必要があります。この際、都合のよいデータのみを記載
し、不都合なデータを削除してしまわないように注意が必要です。

「考察」では、得られたデータ、グラフの分析などをもとに、自分の考えを展開し、結論を導きます。考察は、論文の山場です。
「まとめ」では、結局この研究で何が明らかになったのか、課題になった事、今後の発展性について述べます。
＜指導のポイント＞

ポスターは「見やすさ」が大事！

制作手順：全体のレイアウト→図・画像の選択→余白に説明文※何種類かのレイアウトを紹介する。論理構造とデザインを一致させるのがよいです。読み手の視線の流れを考慮します。
※文字は１ｍ程度離れた場所からでも読めるような大きさ、説明文は明朝体よりゴシック体、重要な部分を色やフォント、枠などで強調します。

報告書：県立木更津高等学校 探究KISARAZU-Ⅱ課題研究論文集より「エタノールによる雲の発生実験」
ポスター：県立佐倉高等学校 「アナタカラダニ類の行動と食性について」※理科課題研究ガイドブック第３版より- 13 -

３ 年間計画の作成
標準単位数

履修上
の注意

理数探究基礎：１単位

理数探究：２～５単位

履修に順序はないが、探究の基礎を学ぶ「理数探究基礎」を履修した上で、「理数探究」を履修することが望ましい。
「理数探究基礎」で育成を目指す資質・能力を、総合的な探究の時間などで養うことができていると判断される場合には、「理数探究基礎」を履修せずに「理数探究」を履修することができる。
「理数探究基礎」又は「理数探究」の履修により、総合的な探究の時間の履修と同様の効果が期待できる場合は、「理数探究基礎」又は「理数探究」の履修をもって、総合的な探究の時間の履修の一部又は全部に替えることができる。
１ 授業の目標、探究の意義を理解させるために、オリエンテーションを設定している。

チ
ェ
ッ
ク
リ
ス
ト

２ 課題の設定にあたり、問題意識などをもたせるための体験活動や講演会などを設定している。
３ 探究の質を高めるために、発表会などの探究の過程を振り返る機会を設定している。
４ 教師や生徒同士の議論、専門家との意見交換を行う機会を設定している。
理数科 年間計画（案）
第１学年

第２学年

第３学年

理数探究基礎（１単位）

理数探究（２単位）

理数探究（１単位）

オリエンテーション

オリエンテーション

オリエンテーション

月

4

課題の設定
5

〈問題意識の醸成〉
放課後や長期休業中の講座

新たな課題の設定

理数探究テーマ発表会

３サイクル目
１サイクル目6

78

理数探究校内中間発表（参観）
体験活動、講演会

9

千葉大学高校生理科研究発
表会（参観）

10

教師の設定したテーマから選択し
て探究学習

11

理数探究校内中間発表

理数探究校内中間発表

体験活動、講演会

千葉大学高校生理科研究発表会

論文原稿作成新たな課題の設定

校外各種発表会等への参加
面談、アンケート、振り返り等

12２サイクル目1

2

3

備考

理数探究基礎校内発表会
理数探究校内発表（参観）

理数探究校内発表

千葉県課題研究発表会（参観）千葉県課題研究発表会
３年次は選択制など学校の実態に応じて点線枠は参観- 14 -

令和２年度 千葉県総合教育センター調査研究「理数」の進め方ガイドブック 理論編
研 究 対 象 校 高等学校
研 究 領 域 指導方法
研 究 協 力 校 県立木更津高等学校（令和元・２年度）
県立佐倉高等学校（令和元・２年度）
県立柏高等学校（令和２年度）
県立鎌ヶ谷西高等学校（令和２年度）
研究担当所員 カリキュラム開発部 部
長
カリキュラム開発部科学技術教育担当
主席研究指導主事
研究指導主事研究指導主事研究指導主事研究指導主事研究指導主事研究指導主事朝倉 真由美鈴木 康治
矢部 雅彦
長谷川 礼子鈴木 啓督
渡部 智也
中村 典雅（主担当）中川 航太（令和元年度主担当）※本冊子は、令和元年度末にＷｅｂアップされた「理数」の進め方ガイドブック VER.1.0 を、
内容を一部改訂して「理数」の進め方ガイドブック理論編として、再掲するものである。

令和３年３月発行【編 集 発 行 者】 千葉県総合教育センター所長 櫻井 比呂樹
【編集兼発行所】 千葉県総合教育センター〒 261-0014 千葉市美浜区若葉２丁目１３番
TEL 043-276-1166
FAX 043-272-5128
URL http://www.ice.or.jp/nc/【問 合 せ】 千葉県総合教育センター カリキュラム開発部
科学技術教育担当
TEL 043-276-1184
FAX 043-276-4095
E-mail sosekagaku@chiba-c.ed.jp