39

実践研究

写真測量を利用したアンモナイト類の地学基礎用3Dモデル
教材作成の試み
河野里奈 1，2）・芝原暁彦 3）・村瀬雅之1）

An attempt to use a 3D model of ammonites using photogrammetry as a teachingmaterial for basic earth science
Rina Kawano 1, 2）, Akihiko Shibahara 3）and Masayuki Murase 1）

Ⅰ．はじめに育の場で活用することが可能になり，博学連携を推進する強力なツールになると期待されている。

現在，学校教育の場では，児童・生徒の学習環

博学連携とは，学校と博物館が連携・協力を行い境をサポートし，教育の質の向上につなげるべくながら，子どもたちの教育を推し進めていく取り

ICT（Information and Communication Technology）

組みである（小川，2003）。地学は，地球や地球の活用が進められている。これまでの地学教育にを取り巻く環境についての科目であるため，生徒

おいて，博物館や大学等に展示されているようなが身の回りの事物・現象に関心を持ち，主体的に貴重な標本を観察に用いることは難しかった。し関わっていく態度を持てるように配慮されるべきかし ICT 技術を活用することで，標本からデジタである。生徒の実感を伴った理解を図るために

ル教材を比較的容易に作成できる。これらデジタ

は，博物館に収蔵されている様々な標本を学校教ル教材を用いることで，児童・生徒は教室に居な育の場においても利用することが望まれる。

がらにして，それら標本の観察を行うことも可能になる。

これまでも化石の実物標本を用いた教育実践はされており，代表的な示準化石であるアンモナイ

3D モデルは，デジタル教材の 1 つであり，新しトを扱うものだけでも数多くの実践がある（東い時代の観察ツールとして注目されている（芝条・ 他，2007； 青 井・ 他，2009； 川 上 研 究 室，原，2014）。写真測量は非接触で計測できるため，

2008）。しかしながら，博物館等の標本を誰もが破損の恐れがある標本も計測が可能である。さら

手軽に使用できる地学教材として活用するためにに近年の画像処理技術の進歩により精密な三次元は解決しなければならない課題がある。その課題の写真測量が可能になり，複雑な形状を持つ標本の例として，破損の恐れがある標本や，大きい・の 3D モデルが簡単に作成できるようになった。ま

重い標本は，運び出すことが困難なため，博物館

た，スマートフォンやタブレット端末の普及によは貸し出すことができないこと，貸し出し可能なり，児童・生徒がタッチパネルの簡単な操作で 3D標本であっても，収蔵する標本数には数に限りがモデルを閲覧することができるようになった。

あり，児童・生徒全員に標本を配ることは難しい

この技術を用いることにより，博物館や大学等

こと，標本の扱いに不慣れな教員や児童・生徒がに収蔵されている標本を 3D モデルとして学校教標本を破損してしまうことを心配し使用が躊躇さ

1）日本大学文理学部
2）一般財団法人 千葉県環境財団
3）地球科学可視化技術研究所

1）College of Humanities and Sciences, Nihon University
2）Chiba Environment Foundation
3）Research Institute for Earth Science Visualization
Technology Co.,Ltd.

40

教師教育と実践知

れることなどが挙げられる。

第 6 巻，39〜53.

ト）に分けられている（重田，2001）。アンモナ

3D モデル化によって，博物館等の標本が学校

イト類の分類に利用される重要な殻の特徴の一つ

教育の教材として利用しやすくなり，これまでのとして，縫合線が挙げられる。縫合線とはアンモ教科書の図や写真から理解するよりも高い学習効

ナイトの殻の内側にある隔壁と外側の殻の接続部

果が期待される。特に，上述の実物化石を用いた分であり，アンモナイト類は進化の過程で縫合線観察における課題を解決し，生徒一人一人の自由が複雑化し，殻の強度が増加したと考えられていな観察が可能になることは 3D モデル教材の大きる。デボン紀には単純な山と谷からなる縫合線な利点と言える。博物館にとっては，授業で扱わ（ゴニアタイト型縫合線）を基本的に持つグルー

れた教材に興味を持った児童・生徒が博物館に実プであるゴニアタイトが出現した。ゴニアタイト

物を見に来るという効果も期待されると考える。

は石炭紀・ペルム紀を通じて繁栄したがペルム紀本研究では，日本大学文理学部地球科学科等所蔵

末で絶滅してしまう。ペルム紀には単純な山と細のアンモナイト類化石を用い，地学基礎用の 3D

かな刻みの入った谷の繰り返しからなる縫合線

モデル教材の開発を試みた。

（セラタイト型縫合線）を基本的に持つグループ

Ⅱ．対象とする学習内容と開発する 3 Ⅾ教材

であるセラタイトが登場した。セラタイトはペルム紀末に起こった大量絶滅を逃れ，三畳紀前期に本研究では，高等学校の地学基礎における化石繁栄したが三畳紀末には絶滅する。三畳紀には谷の観察に 3D モデルを活用することを試みる。学習と山に細かい刻みが入り，まるで菊の葉のような指導要領（平成 30 年度告示）解説 理科編 理数

複雑な形の縫合線（アンモナイト型縫合線）を基

編（文部科学省，2019）の地学基礎の項目には，本的に持つグループが登場する。このグループを化石の観察について「その生物が獲得した機能にアンモナイトという。アンモナイトの和名である

注目しながら，標本などをスケッチし，古生物の菊石は，この菊の葉のような縫合線に由来する。

特徴を理解せること」が挙げられている。また代アンモナイトはジュラ紀・白亜紀に大繁栄したが表的な化石の名前が挙げられており，その中には白亜紀末に絶滅してしまう。このように縫合線の中生代の示準化石とされるアンモナイトが含まれ形状が異なるアンモナイト類のグループが，生息る。そのため，アンモナイトは現在出版されていする時代を一部オーバーラップさせながら繁栄とる地学基礎の全ての教科書において取り扱われて絶滅を繰り返した。

いる。さらに実教出版地学基礎新訂版（森本ほ実教出版地学基礎新訂版と数研出版新編地学基か，2018）と数研出版新編地学基礎（小川ほか，

礎では，アンモナイト類の複数のグループの縫合2018）では，アンモナイト類（正確にはアンモノ

線について写真やイラストから観察し，その縫合イド類であるが，本論では小川ほか（2018）の表

線が時代の経過と共に変化していく様子を系統樹記にしたがいアンモナイト類と記す）の複数のグと合わせて理解することを目指すが，写真やイラ

ループについて形態の変化を観察する項目がある。

ストだけでなく実際の標本の観察を加えることでアンモナイト類は軟体動物に属し，タコやイカ

理解が深まると考えられる。そこで本論では，実に近い頭足類である。アンモナイト類は一般的に教出版地学基礎新訂版の第 2 章第 2 節「古生物のは平面らせん状に巻かれた殻を持っており，その変遷と地球環境」の単元を想定し，生徒の体感を

殻が地層中から化石として産出する。古生代シルともなった理解を可能にする 3D モデル教材の開

ル紀に初期のグループが現れ中生代白亜紀末に絶発を試みる。作製する 3D モデルは，ゴニアタイ

滅したが，世界中から約 1 万種が報告されていト型，セラタイト型，アンモナイト型とされる縫る。それらの殻の特徴から，アンモナイト類は大合線の特徴を持つ 3 つの標本である。これら 3D

きく 7 つのグループ（バクトリテス・アゴニアタ

モデル標本の縫合線の観察から，生物が環境に適イト（アナルセステス）・ゴニアタイト・クリメ

応していく進化の過程を読み取ることを目指す。

ニア・プロレカニテス・セラタイト・アンモナイ

また 3D モデルを用いた観察の結果とアンモナイ

41

アンモナイト 3D モデル教材作成

ト類の系統樹を組み合わせて使用することで，地PhotoScan での 3D モデル作成時に正しく標本の質時代の境界で縫合線の単純なグループが絶滅

形状が認識できず，作成した 3D モデルに歪みをし，そして次の時代には縫合線のより複雑なグ生じさせる原因となる。今回の撮影では部屋を暗ループのアンモナイト類が繁栄したことを読み取

くし，カメラ側から撮影光を当てることにより，り，生物が絶滅と繁栄を繰り返してきたこと，古反射や影を防ぎ撮影した。実物標本と作製した生物の絶滅と繁栄に基づいて地質時代が決められ

3D モデルの間の色味の変化を防ぐため，すべてていることの理解を目指す。このような 3D モデの撮影において同じ電球色の光を光源として用い

ル教材を使用する授業展開を学習指導案にまとた。影が落ちやすい部分は，通常よりもカメラのめ，教員が用いるスライド，生徒に配布するワー

移動量を少なくし多くの撮影を行った。

クシートを補助教材として作成する。

Ⅲ．3D モデル作成の手法

1．使用機材

次に撮影した写真を PhotoScan に取り込み標本の 3D モデルを作成する。3D モデル作成の流れは
図 2 に示す。手順 1 として，3D モデル作成に使用する写真を選択する。撮影した写真から，標本3D モデルの作成には，デジタルカメラとパー

全体にピントの合っていない写真，必要のない前

ソナルコンピューター，3D モデルを作成する専景の映り込んだ写真，標本に影や反射のある写真用のアプリケーションソフトウエアが必要であを削除する。手順 2 は，アライメント推定である。 撮影 に は Nikon デ ジ タ ル 一 眼 レ フ カ メ ラる。アライメント推定とは，それぞれの写真のD5000，単焦点レンズ AF-S DX NIKKOR 35 mm

オーバーラップした部分を元に，撮影したカメラ

f/1.8G を 用 い，3D モ デ ル の 合 成 に は PhotoScan

位置を推定することである。PhotoScan では自動（Agisoft 社製）を用いた。標本の表面反射による的にマッチングポイントを検出して写真のカメラ

白飛びを抑えるため，レンズには偏光フィルター

位置を推定する。図 3 は，対象物を中心として推（ケンコー・トキナー社製 C-PL（W））を取り付定されたカメラ位置に写真を整列した様子を示けた。光源としては明るさが 7 段階調整でき 5 つす。図 3 の青四角で表されたカメラの推定位置の色温度の切り替えが可能なデスクライト（Tao-が，目視で判断できるほど実際の位置と異なって

Tronics 社製 LED デスクライト TT-DL11）を使用いる場合は，手順 1 に戻り，その写真を取り除した。また，粘土を用いて縫合線が見えやすい位

く。手順 3 は，高密度クラウド構築である。おお置で標本を固定した。

2．作成方法
カメラは絞り優先モードの F11，ISO1000 に設定し，標本全体にピントが合う状態（パンフォーカス）での撮影を行った。椅子に固定した標本を中心に置き，その周囲でカメラを移動させ，360度撮影した（図 1 ）。その際，撮影範囲が 8 割重複するようにした。手振れによる撮影への影響を防ぐため，三脚にカメラを取り付け，リモートス
イッチを用いて撮影を行った。縫合線の観察が主な目的のため，縫合線が見えない下面の撮影は行っていない。
本研究で使用した標本は表面に光沢があり，強い光を当てると反射してしまう。また照明の影響
で標本に影ができてしまう。このような写真は，

図 1 写真撮影の様子

42

教師教育と実践知第 6 巻，39〜53.

よそのカメラ位置を元に対象物を自動的に直交座る。作成された 3D モデルは複数のフォーマット

標（x, y, z）と色情報（RGB）で表現された点情で出力可能である。3D モデルの代表的なフォー

報の三次元データ（高密度点群データ）に統合す

マットである OBJ 形式は，形状などの座標を表る。手順 4 は，メッシュ構築である。高密度点群

す .obj ファイル，色やテクスチャーに関する情報

データをもとにポリゴンメッシュモデルと呼ばれの書かれた .mlt ファイル，テクスチャー用の画像

る 面 の 集 合 体 を 作 成 す る。 手 順 5 は， テ ク ス

情報である .jpg ファイルの 3 つのファイルで構成

チャー構築である。テクスチャーとは，ポリゴンされている。OBJ 形式の 3D モデルは，3D モデル

メッシュデータの表面に張り付けられる画像情報の共有サイトである Sketchfab（https://sketchfab.

である。テクスチャーにより，標本表面の色や質com/）に公開することで，インターネットに接感を再現する。手順 6 はファイルを書きだしであ続したタブレットであれば Web ブラウザーで表示させることが可能である。また 3D モデルの閲覧に対応した pdf ファイルとしても保存することもできる。この pdf ファイルは無料の Adobe Acrobat Reader で表示ことができるため，ファイルとして配布する場合も特別なアプリケーションをインストールする必要がなく，教育機関などでも低コストでの導入が可能である。
完成した 3D モデルを画面上で拡大や回転させて確認し，歪みや色味の違いがあれば，再度撮影を行い，写真を増やし手順 1 から再度作成を行う。なお，PhotoScan の具体的な操作方法については Agisoft PhotoScan User Manual（https://www.
agisoft.com/pdf/photoscan-pro_1_4_en.pdf）を参考にされたい。

3．対象としたアンモナイト標本
3D モデルの作成に用いた標本は，ゴニアタイ
図 2 3Dモデル作成の流れ

ト型アンモナイト類（モロッコ産，デボン紀，殻図 3 推定されたカメラ位置

43

アンモナイト 3D モデル教材作成

径約 5 cm），セラタイト型アンモナイト類（東チャー画像を図 5 示す。3D モデルは標本下面をティモール産，ペルム紀，殻径約 5 cm），アンモ

除く様々な方向から観察可能であり， 3 次元的なナイト型アンモナイト類（マダガスカル産，白亜標本の形や表面の模様，巻きの様子が確認できる

紀，殻径約 9 cm）である（図 4 ）。ここでは縫合（図 5 ）。モデルは自由に拡大をすることができ，線の観察を容易にするため研磨されている標本をゴニアタイトは単純な山と谷，セラタイトは細か用いる。それぞれの 3D モデル構築に使用した写い波模様の繰り返し，アンモナイトは菊の葉のよ

真の枚数は，ゴニアタイト型が 51 枚，セラタイ

うな複雑な形の縫合線をしていることが確認でき

ト型が 86 枚，アンモナイト型が 116 枚である。

る（図 6 ）。

Ⅳ．結3D モデルは学校のタブレット端末で閲覧する果ことを想定している。事前準備として 3D モデル

PhotoScan を用いて作成したゴニアタイト，セの閲覧に対応した pdf ファイルを生徒のタブレッ

ラタイト，アンモナイトの 3D モデルのキャプ

ト端末に保存しておき，授業では生徒一人一人に

（a）

（b）

（c）

図 4 （a）ゴニアタイト型・（b）セラタイト型・（c）アンモナイト型のアンモナイト類化石標本の写真

（a）

（b）

（c）

図 5 （a）ゴニアタイト型・（b）セラタイト型・（c）アンモナイト型のアンモナイト類化石3Dモデルのキャプ
チャー画像

（a）

（b）

（c）

図 6 （a）ゴニアタイト型・（b）セラタイト型・（c）アンモナイト型のアンモナイト類化石3Dモデルの縫合線
部分拡大

44

教師教育と実践知第 6 巻，39〜53.

表 1 3Dモデル標本へのアクセスURLとQRコード

標本

標

本

QRコード
QR
コード

URL URL

ゴニアタイト型 https://skfb.ly/6Rtqw
https://skfb.ly/6Rtqw
ゴニアタイト型

セラタイト型
セラタイト型

https://skfb.ly/6Rtqv
https://skfb.ly/6Rtqv

アンモナイト型
アンモナイト型

https://skfb.ly/6SoJM
https://skfb.ly/6SoJM

タブレット端末を配布する。タブレット端末の3D モデルを用いなければ授業の中で取り組むこ

タッチパネル操作により 3D モデル標本の拡大・とは難しい。3D モデルの教育への活用推進のた

縮小・観察方向の変更が可能であるため，生徒一

めには，3D モデルの作成に加え，授業の中で使人一人の自由な視点での観察が可能である。また用する具体的な方法を含めた提案が必要であると作成した 3 つのアンモナイト類の 3D モデルは，考え，上記の授業展開を学習指導案の例（付録

3D モデル共有サイト Sketchfab に公開している。

1 ）としてまとめ，授業で用いる解説用スライド

インターネットに接続したタブレット端末であれ（付録 2），ワークシート（付録 3 ）を作成した。

ば，表 1 の URL をブラウザーに入力するか，カ

学習指導案は，文部科学省（2019）および東京都

メラで QR コードを読み取ることでも表示が可能

教職員研修センターの学習指導案のページを，スである。

ライドやワークシートは重田（2001），森本・他

Ⅴ．考察（2018），小川・他（2018）を参考に作成した。これらの開発した教材について，地学基礎の科目を作成した 3 つのアンモナイト類 3D モデルは細ご担当されている高等学校教諭教の皆様のご意見部まで鮮明で，実物の数倍の拡大をすることがでを伺い，活用しやすいように改良していくことがきる。縫合線や巻きの数の観察に十分な解像度で課題として残されている。

あり，アンモナイトの単元の教材として使用する

現在博物館や大学などで収蔵する標本の 3D モデ

ことに問題ないことが確かめられた。そこで，作ルの作成・公開が進んでいる（例えば Smithsonian

成した 3D モデルの使用し，「古生物の変遷と地球

3D program（https://3d.si.edu/））。これらの取り組

環境」の単元において，アンモナイト類の変遷に

み は 誰 も が 博 物 館 の 貴 重 な 標 本 を Web ブ ラ ウ

ついて学習するする授業を提案する。タブレット

ザーで見ることができる素晴らしい取り組みであ

端末でアンモナイトの 3D モデルを観察し，スる。しかし授業で用いる教材として公開されたもケッチを通してアンモナイト類の縫合線の変化にのではないため，地学基礎の中で古生物の変遷を気付き，生物が環境に適応していく進化の過程を理解するために有用な特徴を読み取りやすい標本

理解するものである。3D モデルであれば，数にとは限らない。博学連携の推進のためには，授業限りなく配布でき，生徒一人一人が，細部まで自内 容 に 合 っ た 標 本 の 選 定，3D モ デ ル 教 材 の 整

由に観察することができる。このような観察は

備，授業での活用例の提案も重要であると考え

45

アンモナイト 3D モデル教材作成

る。今後も三葉虫やビカリアなど地学基礎で扱わると考える。

れる化石の 3D モデルを作成し，教材を充実させる予定である。

謝辞

また，単純な 3D モデルであれば，スマートフォンのアプリケーションソフト（例えば，EyeCue

原稿を注意深くお読み頂き適切な助言を頂いたことに対して，二人の匿名査読者に深く感謝いたします。

Vision Technologies 社製 Qlone）を使用すること
で，スマートフォンのカメラで撮影した画像から引用文献作成が可能である。より手軽で安価に 3D モデル

青井映里・舩戸

を作成することができるようになることで，教材への応用も広がるものと期待される。これら新し

智・川上紳一・東条文治（2009）中学

校理科「大地のつくりと変化」と「動物の生活と生物の変遷」におけるアンモナイト化石とオウムガイ
標本の教材としての活用の試み．1．アンモナイト化

い技術を取り入れ，より教育効果の高い 3D モデ石を用いた示準化石の授業実践，岐阜大学教師教育

ル教材の開発に取り組む必要があると考える。

研究，第 5 号，81-88．
岐阜聖徳学園大学教育学部川上研究室（2008），アンモナ

Ⅵ．結論

ICT 技術を活用したデジタル教材として，地学基礎で用いる 3D モデル教材の作成を試みた。古イトの学習教材集，http://www.ha.shotoku.ac.jp/~kawa/
KYO/SEIBUTSU/KASEKI/ammonites/index.html（2020/11/15閲覧）
小川勇二郎・家正則・磯村恭朗・岩森

生物の変遷を理解するための教材として，縫合線

佳・小林則彦・関井の形状の異なるアンモナイト類の 3 つのグループ

中 浩 紀・ 中 村の標本を用いて 3D モデルを作成した。今回作成した 3D モデルは単焦点レンズを使用したデジタ

光・遠藤一隆・高橋正樹・竹田康夫・田尚・ 成 瀬元・ 林

美 幸・ 八 木 勇

治・吉田二美（2018）新編地学基礎，数研出版，208
小川義和（2003）学校と科学系博物館をつなぐ学習活動の現状と課題，科学教育研究27（1）24-32.

ル一眼レフカメラを三脚で固定し撮影しため，鮮芝原暁彦（2014）化石観察入門，誠文堂新光社，143．

明なモデルをつくることができた。光の影響をさ

重田康成（2001）アンモナイト学，東海大学出版会，155．

け，標本の色彩の再現性をよくするためには，部

Sketchfab, https://sketchfab.com/（2020/11/15閲覧）

屋を暗くし電球色の光を正面から当てることが効果的であると明らかになった。
作成した 3D モデルは縫合線や巻きの数の観察に十分な解像度を持つ。この 3D モデルを使用
し，生徒個人がタブレットで標本を自由に拡大縮小し，向きを変えることで詳細かつ 3 次元的に標本を観察する授業を提案する。これは 3D モデル
を用いなければ実現の難しい授業内容である。
3D モデルの教育への活用推進のためには，3D モ
デルの作成に加え，授業の中で使用する方法を含めた提案が必要であると考え，学習指導案の例・
解説用スライド・ワークシートの作成を行った。
ICT 技術の進歩は日進月歩であり，学校教育の現場において 3D モデル教材が身近かつ重要な存在になる日は近いと思われる。現在簡単な 3D モ
デルであれば，スマートフォンのカメラで撮影
し，スマートフォンのアプリケーションを使用して作成することできる。日々進歩する技術を取り
入れ 3D モデル教材の開発を続けていく必要があSmithsonian 3D program, https://3d.si.edu/（2020/11/15閲
覧）
東 京 都 教 職 員 研 修 セ ン タ ー， 学 習 指 導 案 の ペ ー ジ，https://www.kyoiku-kensyu.metro.tokyo.jp/08ojt/helpdesk/plans/index.html（2020/11/15閲覧）
東条文治，舩戸 智，青井映里，川上紳一（2007）現職職
員と大学教員の連携による課題解決型学習の構想―中学校理科授業によるアンモナイト化石を用いた地層の年代推定―，日本科学教育学会研究会研究報告23（5）53-58.
文部科学省（2019）学習指導要領（平成30年度告示）解説

理科編

理 数 編，https://www.mext.go.jp/con-tent/1407073_06_1_2.pdf（2020/11/15閲覧）
森本雅樹・黒田武彦・天野一男・坂本
田中

泉・柴崎直明・

博・渡部潤一・足立久雄・木幡喜一・斉藤尚

人・直井雅文・森山義礼（2018）地学基礎新訂版，
実教出版，207．

46

教師教育と実践知Ⅶ．付

第 6 巻，39〜53.

録

1， アンモナイト類 3D モデル教材を利用した授業の学習指導案の例

高等学校理科（地学基礎）学習指導案〇〇立〇〇高等学校〇月〇日（〇）〇時限
〇学年〇組
教室

〇名

授業者

地学室

〇〇

〇〇

1．単元名
第2章

地球の変遷

第2節

古生物の変遷と地球環境（使用教科書：地学基礎

新訂版

実教出版 P84〜95）

2．単元目標（1）地層や化石に関する観察などを行い，地質時代が古生物の変遷に基づいて区分されることを理解する。
（2）大気の変化と生命活動が相互に関わりをもちながら地球環境が変化してきたことを理解する
3．単元の評価規準
ア

知識・技能

イ

思考・判断・表現ウ

主体的に取り組む態度① 化石の観察を通じて，時代によって ① 地層や化石の特徴を的確にとらえ， ① 地層や化石に興味を持ち，それらの特徴について進んで調べようとしてスケッチとして表現することができ
古生物が変化していることを調べる
いるる。
ことができる。
② 地球環境の移り変わりと古生物の変 ② 古生物の変遷から地球の歴史を推測 ② 観察に積極的に取り組み，発見したことを他者と共有し，問題解決しよすることができる。
遷を関連付け理解している。
うとしている。

4．指導観（1）単元観ここでは，地層や化石に関する観察などを行い，古生物の変遷などに基づいて古生代，中生代，新生代の地質時代が更に詳しく区分されることを理解すること，及び地球環境の変化についての資料に基づいて，大気の変化と生命活動が相互に関わりをもちながら地球環境が変化してきたことを見いだして理解することがねらいである。
（2）生徒観地層や化石に関する観察は，古生物の変遷を理解するうえで重要であるが，露頭や化石標本を実際に手に取って観察した経験を持つ生徒は少ない。地層や化石標本を見たことのない生徒が，教科書の写真やイラストから，その 3 次元的な形状を想像することは困難であり，古生物の変遷について体感をともなった理解ができるよう工夫が必要である。

47

アンモナイト 3D モデル教材作成（3）教材観
化石標本を見たことのない生徒であっても，体感をともなった理解ができるように，3 つのグループに属するアンモナイト類化石の 3D モデル標本を用いる。生徒一人一人がタブレットを用いて 3D モデル標本を様々な方向から，そして拡大縮小を行いながら観察することで，化石の 3 次元的な形態の理解が深まることが期待される。標本の特徴に注目しスケッチを行い，気が付いた点を生徒同士で共有することで， 3 つの標本はそれぞれ形態に違いがあることに気付く。また，3D モデル標本とアンモナイト類の系統樹を組み合わせて利用することで，それらの生息した時代の観点から，アンモナイト類の形態が異なる理由を生徒同士で思考する。そして、地質時代の境界で，単純な形態を持つグループが絶滅し，次の時代でより複雑な形態を持つグループが繁栄していることを理解するという生徒の観察・思考を主とした授業展開を行う。
5．指導計画 （ 4 時間扱い）時

1

学習内容・学習活動

評価規準・評価方法

ウ−① 初期生命の誕生に関心を持ち，意欲的に探求し・初期生命と大気の変化について学習する。
ようとする。
（授業態度）
・大気中の酸素濃度と生物の変遷の図から，その原因
ア−① 地球大気の変化と生命活動を関連付けて理解すを考察する。
る。
（プリント）
・大気の変化と生命活動の相互の関わりを理解する・アンモナイト類の観察から，古生物の絶滅と繁栄に イ−① アンモナイトの観察とスケッチを意欲的に行う。
（授業態度，プリント）
基づいて地質時代が決められていることを学習す
ア−① 化石の観察を通じて，時代によって古生物が変る。
化していることを調べることができる。
（プリ・アンモナイト類の化石の観察から，その共通点や違2
ント）
いに気づき，それらの生息した時代の観点から考察（本時）
イ−② 古生物の絶滅と繁栄に基づいて地質時代が決めする。
られていることを理解する。
（プリント）
・地質時代の境界で，単純な形態を持つグループが絶滅し，次の時代でより複雑な形態を持つグループが ウ−② 発見したことを他者と共有し，問題解決しようとする。
（プリント）
繁栄していることを理解する。

3

4

・様々な地質時代に繁栄した化石から，多くの古生物 ウ−① 多様な生命の発展に関心を持ち，意欲的に探求しようとする。
（授業態度）
が繁栄と絶滅を繰り返して来たことを学習する。
・古生物の消長により地質時代が古生代，中生代，新 イ−② 地質時代が「代」やさらに細分化された「区」に 区 分 さ れ て い る こ と を 理 解 す る。（ 小 テ ス
生代の地質時代がさらに細分化された「紀」に区分
ト，定期考査）されていることを理解する。
・哺乳類が繁栄し，その中から人類が誕生した新生代 ウ−① 哺乳類の繁栄と人類の発展に関心持つ。（授業態度）について学習する。
・最終氷期の日本列島の図から，氷河期には海面の低 ア−② 氷河期の海面低下と日本列島への陸上動物の侵入の関係を理解する。
（プリント）
下が起きることに気付く。
・頭骨の変化に注目し，人類の進化について考察す ア−① 人類の進化について理解する。（小テスト，定期考査）る。
・人類の特徴である直立二足歩行について理解する。

6．本時の展開（全 4 時間中の 2 回目）（1）本時の目標
・ 3 つの標本の 3D モデルを見比べ，共通点や違いに気づくことができる。
・ 3 つの標本に違いがある理由を，それらの生息した時代の観点から考察できる。
・生息した時代によって古生物の形態が変化していることを理解する。
・古生物の絶滅と繁栄に基づいて地質時代が決められていることを理解する。
（2）使用教材
パワーポイント：付録 2 の授業用スライド例を参照
プリント：付録 3 の生徒配布用ワークシート例を参照
タブレット端末：ゴニアタイト，セラタイト，アンモナイトの 3D モデル教材の PDF ファイルを保存

48

教師教育と実践知第 6 巻，39〜53.

（3）本時の学習展開
時間
導入
5分

具体的な学習内容・学習活動

指導上の留意事項・配慮事項

評価内容

・挨拶・出欠確認をする。
・始業の挨拶をする。
・地層や化石から過去の古生物や地球環境につ ・本時の内容は，古生代・中生代に生息したアンモナイト類について観察・考察すいて知ることができることを確認する。
ることであると伝える。
・本時の目標を確認する。
アンモナイト類の観察

展開 1
15分

・アンモナイトとはどのような古生物かを確認 ・1テーブルに 3 人の班になるように促す。
する。
・アンモナイトの説明をし，系統樹をみせ・アンモナイトの特徴を理解し，つかむことがる。
（パワーポイント）できる。
・タブレットを配布し，電源を入れるよう・タブレットの電源を入れ，PDFを開く。
に伝え，3Dモデルの操作方法を伝える。
・ 3 つの化石標本の3Dモデルの観察を行う。
・ワークシートを配布する。
・ 3 つの化石標本の共通点や違いに注目して観 ・共通点や違いなどに注目し観察すること イ−①（授業態度，プリを伝える。
察し，ワークシートに気が付いた点を記載す
・ワークシートのスケッチは標本の一部を ント）る。
描くだけでもよいこと，色鉛筆の使用は・グループで相談し， 3 つの標本から重ならな不可，点と線だけで書くこと，影はつけ
いように自分の担当する標本を 1 つ選びス
ないことを伝える。
ケッチを行う。
ウ−②（プリント）

観察結果の共有展開 2
10分

・考察1：自分の気が付いた 3 つの標本の共通点や違いをグループで共有し，その理由を考・良くまとまっているグループを確認してえる。
おき，観察結果を発表させる。
・自分の気が付かなかった点があれば，ワーク
・スライドに生徒のスケッチを投影する
シートに書き加える。
・観察の結果を確認する。班によっては観察の結果を発表・説明する。
・再度化石標本を観察し，自分の気が付かなかった点について確認する。
考察

展開 3
10分

まとめ
10分

ウ−②
（プリント）・アンモナイトの隔壁・縫合線について理解す ・隔 壁・ 縫 合 線 に つ い て 説 明 す る。（ パワーポイント）る。
・アンモナイト類化石の違いを，その化石が生息していた時代との関係からグループで考察する。
・系統樹から，地質時代の境界で縫合線の単純 ・考察の進行状況を確認し，必要に応じて イ−②（プリント）
系統樹に注目してみるように伝える。
なグループが絶滅し，次の時代に縫合線がより複雑なグループが繁栄していることに気づく。
・考察の結果を確認する。班によっては，観察 ・良くまとまっているグループを確認して ア−①（プリント）
おき，観察結果を発表させる。
の結果，考察の結果を発表・説明する。
・アンモナイト類が時代を経るにしたがって複 ・縫合線については，アンモナイトの同定に利用されることに触れる。アンモナイ
雑に変化していることを理解する。
トの時代がわかると，地層の堆積した時・古生物の絶滅と繁栄に基づいて地質時代が決代がわかることを伝える。
（パワーポイ
められていることを理解する。
ント）・挨拶をする。
・ワークシートを回収する。
導入5分，展開35分，まとめ10分
合計50分

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アンモナイト 3D モデル教材作成

2．授業用スライドの例

アンモナイト類とは• アンモナイト類は軟体動物に属し、タコやイカに近い頭足類• 古生代シルル紀に初期のグループが現れ、中生代白亜紀末に絶滅• 古生代から中生代の重要な示準化石
アンモナイト類復元模型写真

今回観察するアンモナイト類化石

ゴニアタイトアンモナイト類は殻の特徴から7つの大きなグループに分かれる。その中の3つのグループの標本を観察する。
ゴニアタイト
古生代石炭紀・ペルム紀に繁栄したグループ
セラタイト
中生代三畳紀前期に繁栄したグループ。

セラタイト

アンモナイトアンモナイト
中生代ジュラ紀・白亜紀に繁栄したグループ。

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教師教育と実践知第 6 巻，39〜53.

アンモナイト類などの系統樹生きていた時代を確認しよう
重⽥康成（2001）を参考に作成

観察してみようゴニアタイト・セラタイト・アンモナイトの３Dモデルをタブレットで観察して、スケッチしよう
・表面の模様の形状は？
・３つのアンモナイト類の中でどのように変化しているだろうか？
ゴニアタイトの３Dモデル

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アンモナイト 3D モデル教材作成

観察から分かったこと• ゴニアタイト殻に単純な山と谷からなる模様• セラタイト
細かい波の繰り返しの模様• アンモナイト
菊の葉のような模様をした複雑な模様（アンモナイトの和名である菊石はこの模様に由来）

ゴニアタイト、セラタイト、アンモナイトの順で単純な模様から複雑な模様に変化している

アンモナイトの殻表面の模様の正体
ほうごうせんアンモナイトの殻表面に見えていた模様を縫合線というアンモナイトの殻の内部は、隔壁と呼ばれる仕切りで⼩さな
空間に分けられている。

縫合線とは

マダガスカル産
アンモナイト断面

縫合線はアンモナイトの殻と内部の隔壁とが接する部分でできる模様で、これを複雑化させることで殻の強度をあげていたとされている。縫合線はアンモナイト類の変遷を知る重要な手がか
りである。

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教師教育と実践知第 6 巻，39〜53.

考察１

単純な山と谷
菊の葉のような
複雑な模様

細かい波の繰り返し

進化の過程で縫合線が複雑化（殻の強度の増加）している。

考察２
地質時代の境界で縫合線が単純なグループが絶滅。
次の時代では縫合線のより複雑なグループが繁栄。
石炭紀・ペルム紀に繁栄
ペルム紀末に絶滅
三畳紀前期に繁栄
三畳紀末までに絶滅

古生物の絶滅と繁栄に基づいて地質時代が区分されている。

ジュラ紀・白亜紀に繁栄
白亜紀末に絶滅4

アンモナイト 3D モデル教材作成

3．生徒配布用ワークシート（授業用プリント）の例

３つのアンモナイト類化石の観察

氏名

１．アンモナイト類化石の観察
ゴニアタイト、セラタイト、アンモナイトの３つの化石標本のスケッチ・模様・線の数・気づいたところ・疑問を書いてみよう。色々な角度から観察しよう。横から？上から？拡大？
ゴニアタイトセラタイト

アンモナイト２．アンモナイト類化石３つを比べて、わかることを書いてみよう。それらの生息していた時代にも注目しよう。

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