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令和４年度

教育実践研究報告書

高校化学において学習事項を定着させる実験のよりよい導入時機とは教育学研究科 教育実践創成専攻 教科領域実践開発コース 中等教科教育分野 邊見 千里

1. 問題の所在した後に実験を行ったところ、論理的思考力を高校化学には、理論化学、無機化学、有機化学高める成果が得られたと報告している。また、沖の 3 つの分野がある。理論化学は公式などが頻出し、生徒は事物・現象に対して、質的・実態的林（2017）は、授業開始時に関連する内容を扱っに捉えることができ、思考力を働かせ、論理的に組む活動を行うことで、特殊的好奇心の高いも考えることができる。一方で、無機分野や有機化のほど、原因がわかるまで調べる、あるいは問題学分野では、まずはある程度の知識を叩き込むを解くためにじっくり考えるという過程を経て、ことが不可欠である。
（2020 白山）つまり、無高い授業内容定着度を得たと示している。よっ機化学、有機化学分野では学習事項をある程度て、高校化学の学習をよりよいものにするため暗記することが必要であるということを意味しに、学習スタイルという点において授業改善をている。実際に一般的にも無機化学分野や有機試みることを考えた。

化学分野の学習事項を暗記するための書籍やイ

2. 目的た動画視聴や、授業内容に関連する課題に取りンターネットなどの情報が流通している。しかそこで、本研究では、沖林の研究における、「授し、学習内容を暗記することが無機化学、有機化

業開始時に授業内容に関連する、特殊的好奇心

学の目的ではなく、文部科学省の学習指導要領解説では、「理科の見方・考え方を働かせ、有機を高くもつ課題に取り組む活動を行ったことで、化合物の性質についての観察、実験などを通しに、有機化学のある単元で、実験を先に行った後て、有機化合物、高分子化合物について理解させに単元内容の学習をする場合と、単元内容の学るとともに、それらの観察、実験などに関する技能を身に付けさせ、思考力、判断力、表現力等を習をした後に単元の中の実験をする場合とで、理科の見方・考え方を働かせているかについて育成する」ことを主なねらいとしている。

分析し、高校化学における学習事項の定着させよって、本来の教科の目的を達成させるためには、観察・実験などを通して、見方・考え方を働かせながら、学習事項を質的・量的な関係などの化学的な視点でとらえ、日常生活と関連付けて考察していくことができるように学習事項の高い授業内容定着度を得た」という成果を参考

る実験のよりよい導入時機を明らかにすることを目指した。
3. 研究の方法
3.1 学習指導の方策

定着が必要になると考えられる。
沖林の研究を参考に、高校化学有機化学分野
南（2022）は、ある一日開催の実験講座の中で、 における授業の流れで、「単元の実験を行った後仮説の設定、実験の計画・立案、考察や推論、表 に単元学習する（以後、実験前組とする）」クラ現・伝達をする活動を行った。その中で化学基礎スと「単元学習した後に実験を行う（以後、実験未履修の生徒でも、予め実験の要素を説明・解説後組とする）」クラスを設定し、授業を行った。

この時、生徒が見方・考え方を働かせて学習が行えているか、どのような変容が見られるかを－ 266 －山梨大学教職大学院

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見取るため、授業観察と生徒に学習後と実験後に学習感想を記入させた。実験前組については、

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表１ 学習定着度調査用紙概要と実験との関わりの有無

実験前にある程度の知識（銀鏡反応、フェーリング液、ヨードホルム反応とは何か）について、簡単に説明を行った。また、学習の定着度を測るた
めに一連の学習が終了後、定着度調査用紙を配布し、回答結果を比較、分析した。この際に、丸暗記で答えられる質問はしないことに注意した。
3.2 学習指導の設定
有機化学分野の脂肪族炭化水素化合物であるアルコール関連化合物について学習することとした。実験は、①銀鏡反応とフェーリング液の還元の実験、②アルコール（1－ブタノール、2－ブタノール、2－メチル－2－プロパノール）の酸化反応、③ヨードホルム反応の確認（メタノール、エタノール、アセトン）について行うこととした。
①では、銀や銅の金属イオンの酸化数の変化（銀：Ag＋（＋1）→Ag（0）、銅：Cu2+（+2）→Cu(+1)）からアルデヒドが還元性を持つことに注＋目させた。②では、アルコールの級数や構造式が反応関係することに注目させた。③では、反応する物質の構造式と反応の関係に注目させた。また、実験プリントには、わかったこと、感想を記述する欄を設けた。
3.3 学習定着度質問用紙の作成
生徒の学習定着度を測るために質問用紙を作成した。出題内容は以下の 14 問である。
１．
分子式 C4H10O であるアルコールについて、質問に当てはまる化合物の構造式および名称に関する問題（6 問）る。研究では、実験を行うこと、単元の学習前に２.アルコール化合物の推定に関する問題（物質実験を行うことを考慮し、比較的生徒が既有知の推定 4 問、ヨードホルムに関する問題 2 問、 識で取り組みやすい実験ができる小単元の「官銀鏡反応に関する記述問題 1 問）能基をもつ化合物」を取り扱うこととし、「アル３．フェーリング液の還元に関する記述問題（1コールの関連化合物」についての学習設定をし問）
質問内容の概要と実験との関わりの有無についた。
学習の構成は、「アルコールとエーテル」につて、表１にまとめた。

いて、アルコール、エーテルの官能基に注目させ

3.4 学習の単元の内容と学習方策

た定義や性質、そして、物質の構造式と関連した

高校化学の有機化合物は、「炭化水素」「官能基をもつ化合物」「芳香族化合物」の小単元からな分類方法や酸化反応などの反応性について学習を行うこととした。続いて、「アルデヒドとケト－ 267 －山梨大学教職大学院

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教育実践研究報告書ン」「カルボン酸とエステル」について、同様にントも実験前組が下回った。つまり、実験に関わ官能基に注目させた定義や各物質の性質、反応る問題では、問題によっては、実験後組が実験前性について学習を行うこととした。そして、実験組に差をつけていたと考えられる。

については、実験前組は学習の最初に、実験後組最終に単元学習した事項と関わる問題、つまは学習の最後に実施することとした。
4. 授業実践の概要
2021 年 9 月から 10 月において、山梨県の公立高等学校第 3 学年で、実験前組 39 名、実験後組 40 名の 2 クラスを対象に実施した。生徒は学習意欲も高く、ほぼ全員が進学希望である。各クラスは、男女それぞれ 19～20 名であり、学力差もほとんどない。
5. 結果と分析
全ての授業に行った定着度調査では、実験後組は、実験前組より全体で正答率が 3.5 ポイント低かった。
（図１）実験前組（N1＝39）、実験後組

図２ 実験と関わりがない質問の正答率比較（N2＝38）の全体の正答率の差の 3.5 ポイント
は、母数から考えると、正答が 1 問差程度であるということである。よって、定着度調査全体では2 クラス間ではあまり差が見られなかった。

図３ 実験と関わる質問の正答率比較

図１ 定着度調査正答率クラス比較
実験と関わりのない問題の正答率比較（図２）で見てみると、実験と関わりのない問題の正答率の平均は、実験前組が実験後組に比べ 2.7 ポイ
ント低かったが、あまり差はなかったように読み取れる。しかし、実験と関わる質問の正答率比較（図３）では、正答率の平均は実験前組が 4.0ポイント下回った。特に差が大きくみられた問
題は、1(1)①の 16.3 ポイント、2(3)の 13.1 ポイ－ 268 －図４

アルデヒドとケトンに関する定着度調査
正答率

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り、ここではアルデヒドとケトンの学習である

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表３

実験前組の実験後の肯定的な感想が、アルデヒドとケトンに関する定着度調査正答率（図４）を見てみると、実験前組の方が授業と実験を挟んだ実験後組より、2.4 ポイント上回った。定着度調査は、学習後すぐに行ってはいな
いものの、最後に学習した事項が記憶に残り、定着度調査に影響したのではないかと考えられる。
6．考察（評価）
6.1 実験前組の実験後の感想
実験を単元学習の前に行うことを否定的にみている記述が多くみられた。（表２）

表４ 実験後組の実験後の感想
な感想

実験を単元学習の前に行うことを否定的に感じている生徒が多数である一方、一部の生徒は、実験を単元学習の前に行うことを肯定的にみている記述をしていた。
（表３）
表２

実験前組の実験後の否定的な感想

6.3.1 共起ネットワークを用いた感想比較
6.2 実験後組の実験後の感想

以下の 4 通りのケースにおいて、感想比較を実験を単元学習の後に行ったことで、学習内行った。

容に対して理解が深まったという記述が多く見A) 実験前組の実験後と授業後の感想比較られた。
（表４）B) 実験後組の授業後と実験後の感想比較

6.3 共起ネットワークを用いた分析C）実験前組と実験後組の授業後の感想比較

図５は、ユーザーローカル AI テキストマイニ
ングを用いた共起ネットワーク図である。これA）では、実験後の感想では、具体的な物質名

D）実験前組と実験後組の実験後の感想比較

は、共起キーワード文章中に出現する単語の出などの記述がなかった。授業後の感想は、アルデ

現パターンが似たものを線で結んだもので、出ヒド、酸化、具体的な実験と関わる物質名が見ら現数が多い語ほど大きく、また共起の程度が強れ、実験と関わりをもった記述を関連付けていいほど太い線で描画される。この図を用いて次のように分析を行った。

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ることがみられた。(図５) B）では、授業後も教育実践研究報告書

表５

実験後もどちらも実験と関わりのある用語が出実験前組の実験後にわかったことの記述内容ていて、物質名や用語を関連付けて記述していた。 C）では、実験前、実験後組どちらも実験と関わりのある用語を関連付けて記述していた。
D）では、実験前組の方は、実験と関わる用語が少なく、形容詞や動詞が多かった。実験後組は、実験と関わる名詞が多くみられた。
実験前組・後組における分析をまとめると、実験前組は、授業後の方が具体的な物質名を記述して、実験と関わりのある用語どうしを関連付けて記述していた。
実験と授業後・実験後における分析をまとめると、授業後は実験前組・実験後組に関わらず、実験と関わりのある用語どうしを関連付けて記述していた。実験後において、実験前組は験に関わる記述が少なく、実験後組は実験に関わるていて、具体的に物質名を用いて記述している

語どうしを関連付けて記述していたため、実験ことが多くみられた。(表６)

前組の方が見方・考え方を働かせていると推察

6.3.3 実験後のわかったことに見方・考え方できる。

が働いている記述の割合

6.3.2 実験後にわかったことの記述内容

生徒が、実験を通した見方・考え方を働かせて実験前組では、物質の構造式や酸化数の変化いるかどうかを見るため、「実験後にわかったこに触れている記述はほとんど見られず、具体性と」の記述の中に、次のような記述があるかどうに欠ける記述がほとんどであった。（表５）かを確認した。

実験後組では、構造式や酸化数の変化に触れ① 金属イオンの酸化数の変化からアルデヒド

図５ 共起ネットワーク（実験前組の実験後、授業後の感想）－ 270 －

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察や学習観察からは、実験後組は見方・考え方を表６ 実験後組の実験後にわかったことの働かせている記述が多かったと分析できた。よ

記述内容って、総合的に結果を分析すると、見方・考え方を働かせながら学習ができていたのは、実験後組であるとわかった。
課題として、定着度調査までの経過時間の差や最新の学習内容の記憶が定着度に少なからず影響したと考えられる。そこで、最終の学習後、ある程度時間を経過させて定着度調査を行う必要があると考える。また、高校化学では、理論分野と有機、無機分野 3 つの分野がある。今回は有機分野で研究を行ったため、分野ごとで学習定着度が違うことが考えられる。よって、理論分野、無機分野でも同様の研究を行うことが必要であると考える。
8．引用・参考文献
南拓実 「論理的思考力を高める「わくわく！アが還元性をもつことに注目した記述

ドバンス実験講座」の取り組み」『化学と教育』② アルコールの級数や構造式が反応と関係することに注目した記述③ 物質の構造式と反応の関係に注目した記述

第 70 巻，第 4 号, pp.168-169, 2022
文部科学省 高等学校学習指導要領（平成 30 年告示）解説 理科編 理数編 p107

① ～③の内容の記述の有無で、その生徒の割合

西川一二・雨宮俊彦 「知的好奇心尺度の作成－を算出したところ、次のようになった。（表７） 拡 散 的 好 奇 心 と 特 殊 的 好 奇 心 － 」
実験前組・後組どちらも６割以上が、見方・考 『教育心理学研究』 第 63 巻，第 4 号，pp.412え方を働かせながら実験を理解したことがわか425, 2015

った。実験後組の方が、実験に関する知識が豊富

沖林洋平 「知的好奇心と授業に対する興味と学な分だけ、実験に関する理解度が高く、見方・考習内容の定着の関係」『日本工学会論文誌』

え方についても働かせることができていたと推Vol.41，Suppl 号, pp.133-136, 2017

察できる。

白山智佳 「作問活動を通した有機化学分野の知7．まとめ（成果と課題）識力・思考力を育てる授業」『化学と教育』 第 68

定着度調査からは実験前組、実験後組の差に巻, 第 4 号, pp.328-331, 2020

大きな差は見られなかった。また、生徒の授業観
表７ 見方・考え方が働いている記述をした生徒の割合－ 271 －