高等学校生物分野における探究心を高める授業の工夫－地球環境問題についての観察、実験を通して－
山口県立下松高等学校
１

教諭

玉野

智己

研究の意図
(1) 理科教育の課題
経済協力開発機構（OECD）が実施したPISA2003｢生徒の学習到達度調査｣や国際教育到達度評
価学会（IEA）によるTIMSS2003｢国際数学・理科教育動向調査｣にみられる国際学力調査の結果によると、我が国の児童生徒は理科の成績は上位であるが、理科の学習が大事だという意識が低く、学習に対する積極性が乏しいことが課題となっている。
ま た 、 平 成 17年 度 高 等 学 校 教 育 課 程 実 施 状 況 調 査（高等学校第３学年対象）の質問紙調査の中で「普段の生活や社会生活の中で役立つよう、該当教科（科目）を勉強したい」に対して、｢そう思う｣と｢どちらかといえばそう思う｣という肯定的な回答をした生徒の割合をみると、理科は他教科と比較して低い傾向にあり、特に、生物は各教科・科目の中で化学に次いで２番目に低い（図１）。このことから、高等学校生物の学習について、実生活の中で役立つという認識が低く、そのことが学習意欲の低下につながっていると考えられる。

実生活と関連した観察、実験を、授業に取り入れると効果的である。これらの観察、実験での印象的な事象との出会
いにより、自然に対する興味・関心が喚起され、知的好奇心の高まりを通して、更に探究心が高まってくる。探究心の高まりは、理科に対する学習意欲を高めるとともに、

課題の追究

高

探究心
課題の認識

知的好奇心
疑問の 発生
興味・関心
意識の 変容通常の理科授業

理科を学ぶことの重要性を生徒に認識させると考える（図２）。本研究では、探究心とは、知らないこと、理解学習に対する意欲

学習意欲

印象的な事象との出会 い(2) 探究心を高めることの重要性
理科を学ぶことの意義や有用性を認識させるためには、

図１

図２

探究心を高めることの重要性できないことを納得できるまで追究する気持ちととらえる 。
(3) 単元設定の理由
人間の活動による地球環境の変化は、地球環境問題として新聞やテレビ等で取り上げられる機会が多く、地球温暖化については、生徒自身も夏場の気温上昇等から実感している。地球環境問題に関する内容は、観察、実験を通して確かめることが難しいが、生徒のもっている既存の知識や概念を、五感を通して確かめることができれば、生徒の探究心を高めるには有効な単元であると考えた。
(4) 研究の仮説
理科に対する学習意欲を高め、重要性を認識させる授業の工夫を、次の３つの観点から考えた。
「発展性のある学習テーマ」「身近な教材」「印象的な体験」
そして、「３つの観点から工夫した観察、実験を授業に取り入れることにより、生徒の探究心を高めることができる」という仮説を立て、研究を進めた。
- 97 -

２

研究の内容(1) 学習テーマの設定
学習テーマを決定する際には、新たな疑問が生じ、様々な取組ができる
ように、発展性のある内容を学習テーマとして選んだ（表１）。また、授業後も継続して生徒が取り組めるように、各学習テーマの学習活動の中に、
プラスチックごみの分別や、アサガオ栽培による緑のカーテン作り（図３）
等、各学習テーマに沿った発展性のある学習活動を用意した。
(2) 身近な教材で印象的な体験を含む観察、実験の開発

図３

緑のカーテン

身近なものは、生徒には当たり前の存在で、そのままでは探究心を高めるものにはなりえない。そこで、これらを用いた印象的な体験ができる観察、実験を選び、今までの認識を覆すように工夫した。このことにより、身近なものに対する興味・関心が喚起され、日常生活の中に面白いものがあることに気付かせることができると考えた。
今回、開発した観察、実験では、消しゴムやラップの原料に含まれる塩
素原子を炎色反応で簡単に検出する方法（銅線を用いると緑色の炎色反応が観察される）（図４）や、身の回りに酵母菌が存在することを印象付け

図４

炎色反応

る干しブドウの発酵（図５）等、学校や家庭生活で用いる身近な素材を多く取り入れた。
(3) 授業実践における検証
所属校３年生の理系クラスの生物選択者 45 人を対象に、生物Ⅱの地球環境問題に関係する単元｢生態系とその保全｣において、学習テーマⅠ～
Ⅳを取り入れた７時間の単元指導計画（表２）を作成し、表３、表４、

図５

干しブドウの発酵

表５に示す学習指導例に従って授業を実施した。なお、授業は選択科目の関係から 34 人と 11
人の２クラスで行った。生徒は、理科総合Ｂは履修しておらず、この科目の中で扱う単元｢人間の活動と地球環境の変化｣については学習していない。
表１

生物Ⅱ「生態系の保全」において設定した学習テーマと学習活動

学習活動

演示実験

生徒実験

・生物由来の二酸化炭素の・温室効果ガスの影響測定

学習テーマ
Ⅰ 地球温暖化（二酸化炭素の影響）
教材・教具例
印象的な体験
Ⅱ 大気汚染発展性のある学習活動
・赤外線の性質確認
貝殻、卵殻、サンゴ砂
気体の発生、現象の数値化
・ｐＨの違いによる芽生え（酸性雨、光 化 学 ス モ ッ グ、野菜の栽培比較

ダイオキシンの発生）

・酸性雨の再現実験

エアーダスター(代替フロン)

赤外線通信、赤外線温度計

温度上昇の違い

ビデオ映像による見え方の違い

・ｐＨの違いによる植物色素 ・植物に及ぼす光化学スモッグのの観察

教材・教具例

車の排気ガス、清涼飲料水

アサガオ、重曹、クエン酸

印象的な体験

ｐＨによる色の変化

ｐＨによる色の変化

Ⅲ オゾン層の破壊

・身近な蛍光物質（紫外線の影響）

・簡単な紫外線測定

影響・ダイオキシンの発生源(図 4)・花粉の発芽に及ぼす短波

分子模型、ラップや消しゴム、
炎色反応の色・紫外線で見た花やチョウの姿

長紫外線の影響

教材・教具例

清涼飲料水、洗剤

身近な植物、海水、殺菌灯

モンシロチョウ、ビデオ映像

印象的な体験

蛍光作用をもつ物質の観察

花粉管の伸長差

ビデオ映像による見え方の違い

Ⅳ 地球温暖化とエ ネ ル ギー ・酵母菌の発酵による生成（バイオエタノール）物の確認

・酵母菌バイオリアクター

・酵 母 に よ る 様 々 な発酵現象(図 5)（酵母ビーズ）の作成

・バイオエタノールエンジンの始動

・アルコール発酵の条件

・緑のカーテンの紹介(図３)

教材・教具例

ＣＯ2 濃度計、アルコールチェッカー

ドライイースト、融雪剤

分子模型、干しブドウや黒豆

印象的な体験

現象の数値化酵母ビーズの動き

視覚的な理解、特異臭- 98 -

表２
時間

１

人口増加とエネル
ギーの大量消費

学習
項目

学習内容

単元の指導計画「生態系の保全」（全７時間）

２
表３

大気汚染
学習テーマⅡ 表 １

学習指導例１

学習活動におけるける具体の評価規準
関心・意欲・態度
思考・判断
観察・実験の技能・表現
知識・理解・人 口 の 増 加 と 自 然 環 ・人口の増加と自然 ・モデル実験を通して、 ・人 口 の 増 加 と エ境の変化に興味・関心
環境の変化につい二酸化炭素による温ネルギー消費のや知的好奇心をもち、 て考察する。
室効果を観察できる。
変化との関係を
主 体 的 に そ れ ら を 探 ・二酸化炭素等の大 ・二酸化炭素による温室
理解している。
究しようとする。
気汚染物質の排出効果を、ほかの気体と ・化 石 燃 料 の 使 用
量を少なくする方の比較から結果を予増加と二酸化炭法を考える。
測し、考える過程や結素の排出量の増果を的確に表現でき
加との関係を理る。
解している。
・光 化 学 ス モ ッ グ や 酸 ・人間の活動と光化 ・安全に気を付けて基本 ・光 化 学 ス モ ッ グ
性雨に興味・関心や知
学スモッグや酸性的な実験操作ができや酸性雨のしく的好奇心をもち、主体
雨との関連性を観る。
みや要因につい的にそれらを探究し察、実験を通して ・植物色素について実験て理解している。
ようとする。
考察する。
を行い、ｐＨによる色 ・ｐ Ｈ に よ り 花 の・観 察 、 実 験 に 興 味・ ・分析的、総合的にの変化を確かめるこ
色が変化する仕関心をもち、積極的に考察し、事実に基とができる。
組みを理解して取り組もうとする。
づいて科学的に判 ・実験結果を考察し、レいる。
断する。
ポートにまとめることができる。

３
表４

オゾン層の破壊
学習テーマⅢ 表 １

学習指導例２
学習指導例３表５

地球の温 暖化 と エ ネ ルギー
学習テーマⅠ・Ⅳ 表１

４
５

水質汚染

６

自然環境の開発と生態系

７

自然環境の保護

世界人口が増え続け、それに伴い、エネルギー消費量も増え続けている。地球上のエネルギー源は有限であり、生態系に悪影響を及ぼさないエネ
ルギーの開発が必要なことを理解する。
主要エネルギー源として使用されてきた化石燃料は、燃焼によって数々の大気汚
染物質を放出し、それらが化学変化を起こすことで、有害物質が生み出される危険性もあることを、植物への影響の観察を通して理解する。
オ ゾ ン 層 の 破 壊 の ・ オ ゾ ン 層 の 破 壊 に 興 ・紫外線が生物に及 ・安全に気を付けて基本 ・オ ゾ ン 層 の 破 壊
仕組みと現状を知り、 味・関心や知的好奇心
ぼす影響を、観察、 的 な 実 験 操 作 が で きのしくみや要因
紫外線が生物へ及ぼをもち、主体的にそれ実験を通して考察る。
を理解している。
す影響を調べるためらを探究しようとす
し、紫外線に対し ・顕微鏡の正しい操作が ・紫 外 線 の 性 質 をの実験を通して、それる。
て安全に生活するできる。
理解している。
を 防 止 す る た め に ・観 察 、 実 験 に 興 味・ためにはどのよう ・花粉管の発芽を調べる ・紫外線に対して我々ができることを関心をもち、積極的にに行動したらよい実験を行い、条件設定
安全に生活する
考える。
取り組もうとする。
か考える。
の比較から結果を予ためにはどのよ
オゾン層の形成に・人間の活動とオゾ
測し、考える過程や結うに行動したらついて学習し、生物のン層の破壊の関連
果を的確に表現でき
よいか理解を深
陸上進出と地球環境性を考察し、事実る。
め、知識を身に付との関係について考に基づいて科学的 ・実験結果を考察し、レけている。
え、陸上生活への適応に判断する。
ポートにまとめるこについて理解する。
とができる。
地 球 が 温 暖 化 す る ・温 暖 化 に 興 味 ・ 関 心 ・地球温暖化とエネ ・安全に気を付けて基本 ・地 球 温 暖 化 の 仕や知的好奇心をもち
原理と、大気中の二酸
ルギー問題の解決的な実験操作ができ組みや要因につ
主体的にそれらを探化炭素が増加を続け
法について、考察る。
いて理解してい究しようとする。
る原因を理解し、それする。
・酵母ビーズ作成実験をる。
ら の 増 加 防 止 対 策 を ・新 エ ネ ル ギ ー に つ い ・人間の活動と地球行い、発酵のしくみを ・赤 外 線 の 性 質 をバイオマスエネルて興味・関心をもち、 温暖化との関連性調べることができる。
理解している。
ギーの実験を通じて意欲的に学習しよう
について考察し、 ・実験結果を考察し、レ ・ア ル コ ー ル 発 酵
考える。
とする。
事実に基づいて科
ポートにまとめるこの過程を理解し・観 察 、 実 験 に 興 味・学的に判断する。
とができる。
ている。
関心をもち、積極的に取り組もうとする。
・い ろ い ろ な 水 質
自然浄化の仕組み、 ・水 質 汚 染 に 興 味 ・ 関 ・人間活動と水質汚
汚染のしくみや染との関係につい
富栄養化、生物濃縮の心や知的好奇心をも要因について理て科学的に考察す
現象、内分泌かく乱物
ち、主体的にそれらを解している。
る。
質について知り、水質探究しようとする。
汚染による生態系への影響について理解する。
開 発 に よ る 自 然 環 ・ 熱 帯 雨 林 の 保 護 に 興 ・開発による自然環
・開 発 に よ る 自 然境の破壊が、生態系に味・関心や知的好奇心
境の破壊が生態系
環境の破壊が生及ぼす影響について、 をもち、主体的にそれに及ぼす影響につ態系の及ぼす影
熱帯雨林の保護等をらを探究しようとす
いて考察する。
響について理解
通じて理解する。
る。
を深め、知識を身に付けている。
地 球 環 境 の 保 全 の ・地 球 環 境 の 保 全 に 関 ・地球環境を保全す
・地 球 環 境 の 保 全
意義を理解し、野生生
心や知的好奇心をもる意義について科の意義について物の保護等、その対策
ち、主体的にそれらを学的に考察する。
理解を深め、知識について考察する。
探究しようとする。 ・地球環境問題の解を身に付けてい決法について、考る。
察する。

- 99 -

表３

学習指導例１（大気汚染）

学習内容
・前時の学習内容を教科書で想起す
る。
(２分)

導入

15 分

展開

25 分

整理

10 分

予想される生徒の姿
・前時の内容を教科書で確認する。地球規模での人口の増加と化石燃料の大量消費の現状を確認する。
・ｐＨについて配布した資料プリント ・ｐＨについて知識を整理する。
で復習する。
興味・関心が生じる段階
・演示実験を通して、二酸化炭素が水・演示実験の各装置の役割を確認する。
に溶解しても酸性になることを確・ｐＨ試験紙の色の変化を確認する。
かめる。
・ガスの影響で液性が変わった理由を・演示実験を通して、酸性雨が発生す理解する。
る仕組みを確かめる。
（５分）
・車の排気ガスを用い、水に溶解させた酸性の液がコンクリートを溶解することを理解する。
・酸性雨が生じる仕組みを理解する。

・植物への酸性雨の影響を考えるため
知的好奇心が高まる段階に、事前に栽培していた芽生え野菜
・大気汚染の発生する仕組みに興味・関のｐＨの違いによる発芽の差を観心をもち、疑問が生じる。
察する。
（２分）
・清涼飲料水や食材等を例に植物色素（アントシアニン）について、身近 ・配布された資料と説明を聞いて、身近ななものであることを確認する。
植物色素について理解する。
（６分）≪生徒実験の開始≫
・アサガオから色素を抽出して、酸性や・植物色素をアサガオから抽出し、酸、アルカリ性の溶液を加えることで色のアルカリにより色が変わることを実
変化を観察し、その結果をレポートに的
験する。
（８分）
確に表現す
る。
品種：ｽｶｰﾚｯﾄｵﾊﾗ
・身 近 な 食 品
や洗剤の液
性を知る。
食酢
レモン
・説明を聞き、エキス
実験書に従
い安全に実験する。
・ｐＨにより花の色が変化する仕組みを理・ダイオキシン類について分子模型を解し、酸性雨の指標となることが分か使って理解を深める。
る。
・炎色反応で各種プラスチックに塩素 ・ダイオキシンに塩素が含まれているこが含まれていることを確かめる。
とを理解する。
（８分） ・塩素を含むプラスチックを燃焼させる
・大気中で酸素とともに太陽の紫外線とダイオキシンが発生する危険性があを受けると、光化学オキシダント
ることを理解する。
（オゾンや二酸化窒素などの酸化 ・化学で学習したヨウ化カリウムデンプ
力の強い物質を含む）ができること
ン紙の色が紫色に変化する現象で、酸を確かめる。
化力の強い物質が生じたことを理解す
・生じた物質の酸化力をヨウ化カリウ
る。
ムデンプン反応で確かめる。
（９分） ・化学の酸化・還元の学習内容を復習する。
・人間の活動と光化学スモッグや酸性雨との関連について、科学的に判断する。
探究心が高まる段階≪生徒実験の終了≫
・光化学スモッグや酸性雨の発生過程や影響に課題を見出し、それらについて自ら調べようとする。
・光化学スモッグの影響を指標植物で ・身近な地域について、光化学スモッグ観察する。
の発生現状を知る。
・配布資料の気象庁発表によるデータ
実社会で実践しようとする段階を用いて、山口県の現状を知る。
・課題を追究する過程で、個人や学校・本日、実験で用いたアサガオの種をでできる身近な実践について考え、
受け取る。
（５分）
実際に行動しようと思う。
・結果をまとめ、考察する。
・実験レポートを作成する。
・協力して後片付けをする。
・後片付けをする。
・次回の学習内容を確認する。
・自 己 評 価シ ート へ 記 入し 、提 出 す・自己評価シートに記入し、本時のまと
る。
（５分）
めをする。

- 100 -

教師の支援と配慮事項
・本文の内容を詳しく説明し、図や表を参照する場合は、画面に提示するなどの配慮をする。
・酸性やアルカリ性について食べ物を例に発問し、知識が整理されるように支援する。
・演示実験（ビーカーを使ったモデル
か、実際に捕集してきた排気ガスを用いた演示実験を状況に応じて実施する）は、後ろの生徒にも見やすい
ようにビデオの映像をモニターに投影する。
・測定機器や指示薬を用いることで変化をとらえやすいように支援する。
・プラスチックを燃やすので、教室の換気に注意する。
・栽培の条件設定を説明し、事前に栽培していたものを示す。
・生徒が知っている食品や製品を示すことで、植物色素を身近に感じることができるように支援する。

・机上の整理と使用する実験器具や試薬がそろっているか、確認することを指示する。
・実験書を用い手順を説明する。
・植物色素が手や服についた場合の注意点を徹底する。
・机間指導で生徒の実態把握をするとともに、実験操作等の質問に答える。
・酸やアルカリの溶液は、小さい容器に小分けしておく。色分け等で、はっきり区別がつくように配慮する。
・一億倍の分子模型を使用するので、大きさの感覚を実感するために地球と月、太陽の大きさに例えて説明する。
・分子模型は、元素ごとに色分けしておき、違いが分かりやすいように支援する。
・紫外線を用いるので、生徒が直接目で見たり、体に当てたりしないように注意する。場合によっては演示実験とする。
・オゾン層の形成過程にも触れ、次時の紫外線の影響についての学習につなぐ。

・配布資料により現状を説明することで身近な問題としてとらえることができるように支援する。
・家庭や地域で、大気汚染の指標植物として用いられているアサガオの品種を育てることで、自ら実践できるように支援する。
・レポートの記入方法を示す。
・廃液処理と、不燃物の分別を分かりやすく指示する。
・次時の持参物と集合場所を指示する。
・レポートの提出について指示をする。
（自己評価シートは授業後に点検する。）

表４

導入

学習内容
・前時の学習内容を教科書で
想起する。
(２分)
・オゾン層と紫外線について配布した資料プリントで学習する。
・フロン類とオゾンの反応を分子模型を使って理解を深
める。
(５分)

15 分

フロン 12
・紫外線を身近にとらえることができる様々な方法を知る。
・ブラックライトで身近な蛍光物質を観察する。 (８分)
・花粉の発芽と紫外線の影響の予測を立て板書する。
・花粉の発芽と紫外線の影響を調べる実験を実施する。
(25 分)

展開（実験と同時進行）
・各自でブラックライトを用いた観察と、紫外線の測定を行う。
ＤＮＡの模型

25 分

ＵＶチェックビーズ[植物の準備ができない場合]
・紫外線により発色する
ビーズを用いて、携帯電
話のビーズストラップ作りをする。
(25 分)≪生徒実験の終了≫
・実験結果をまとめ、板書する。
(２分)・紫外線写真を見る。

整理

♂
♀

10 分
モンシロチョウ
・紫外線対策を考える。
(２分)・実験レポートを作成する。
・後片付けをする。
・次 回 の 学 習 内 容 を 確 認 する。
・自己評価シートへ記入し、提出をする。
(６分)

学習指導例２（オゾン層の破壊）予想される生徒の姿
・前時の内容を教科書で確認する。
酸性雨や光化学スモッグの影響について確認する。
・資料により紫外線について知識を整理する。
興味・関心が生じる段階
・ダイオキシンの発生源として疑われるプ
ラスチック類の分子構造の中に塩素原子があることを確認する。
・目に見えない紫外線を身近な物品から確認する。
・紫外線の危険性と自分でできる対策について理解する。
・オ ゾ ン 層 が 破 壊 さ れ る 仕 組 み を 理 解 する。
知的好奇心が高まる段階
・オゾン層の破壊の仕組みと現状を知ることで、紫外線が生物に及ぼす影響に興味・関心をもち、疑問が生じる。
・注意や説明を聞き、対照実験の設定や、条件の違いによる結果を予測し、班で話し合う。
・実験書に従い、安全に実験する。
・実験に興味をもち、積極的に取り組む。
・プ レ パ ラ ー ト 作 成 等 、 実 験 の 基 本 操 作 をする。
・顕微鏡を正しく操作し、観察する。
・ミクロメーターを使い、花粉管の伸長を測定し、記録する。
・花粉管の伸長を調べる実験から、紫外線の影響を確認する。
・花粉管が伸長するまでの待ち時間に、積極的に観察する。
[植物の準備ができない場合]・物作りを通して、環境問題に対して関心を深める。
・ＤＮＡの模型をビーズで作り、分子構造を復習する。

教師の支援と配慮事項
・本文の内容を詳しく説明し、図や表を参照する場合は画面に提示するなどの配慮をする。
・一億倍の模型を使用するので、大きさの感覚を実感するために地球と月、太陽の大きさに例えて説明する。
・分子の説明は、後ろの生徒にも見やすい
ようにビデオの映像をテレビモニターに投影する。
・特定フロンに塩素が含まれていることを分からせるために、分子模型を用いて説明する。
・視覚的に変化がとらえられるように、測定機器や色が変化する商品を用いる。
・発光と蛍光の違いを説明する。
・紫 外 線 の 危 険 性 を 説 明 し 、 観 察 す る 場
合、直接見ないように指導するとともに、防御メガネの着用を指示する。

・話合いの結果を板書させ、ほかの班と比較できるようにする。
・机上の整理と使用する実験器具や試薬がそろっているか、確認することを指示する。
・顕 微 鏡 と マ イ ク ロ メ ー タ ー の 使 い 方 を簡単に復習する。
・紫外線(殺菌灯)照射は実験前に終える。
・紫外線が海水に吸収されることを知り、進化の道筋を考察できるように支援する。
・机間指導で生徒の実態把握をするとともに、実験操作等の質問に答える。
・ブラックライトの照射中は、安全の配慮するため、装置の近くに立つ。
[植物の準備ができない場合]
・植物の状態で、実験できない場合に備えて代替の内容を準備する。
・ビーズが小さいので注意する。
・ワイヤーやペンチでけがをしないよう
・人間の活動とオゾン層の破壊について科学に注意する。
的に判断し、それを防止するために我々が・ビーズの色の変化により、日常生活のできることを考える。
中で、紫外線に注意を払うことを実践
探究心が高まる段階できるように支援する。
・オゾン層の破壊と、紫外線が及ぼす生物
・前時の内容である光化学オキシダントのへの影響に課題を見出し、それらについ成因やオゾン層の形成について、オゾンて自ら調べようとする。
の発生と関連付ける。
・予測と結果を比較し、考察する。
・板書結果を見て、結果から考察できるように支援する。
・生物進化と紫外線の関係について考察する。 ・身近な植物やモンシロチョウの写真を示
し、可視光線と紫外線での花や雌雄の見え方の違いを視聴覚機器で示す。
実社会で実践しようとする段階
・紫 外 線 を 利 用 し て い る 生 物 に つ い て 触・課題を追求する過程で、個人や学校ででれ、陸上生活への適応を考えさせる。
きる身近な実践について考え、実際に行・紫外線の人体へ及ぼす影響に触れ、各自動しようと思う。
で対策を考えられるように支援する。
・レポートの記入方法を示す。
・実験レポートに結果や考察を記入し、本時・本時で、紫外線を照射された花粉は適切の内容を振り返る。
に廃棄され、自然界には残らないことを・結果をまとめ、考察したレポートを作成で強調し、突然変異等の遺伝子の変化が及きる。
ぼす危険性にも言及する。
・協力して後片付けをする。
・廃液処理と、不燃物の分別を分かりやすく指示する。
・自己評価シートに記入し、本時のまとめと・次 時 の 持 参 物 と 集 合 場 所 を 指 示 す る 。
する。
・レ ポ ー ト の 提 出 に つ い て 指 示 を す る 。
（自己評価シートは授業後に点検する。）- 101 -

表５

導入

15 分

学習内容
・前時の学習内容を教科書で
想起する。
(２分)
[単 元 指 導 計 画 第 １ 時 間の復習（表２）]・地球温暖化について、配布資料で復習する。
・温暖化モデル装置で気温上昇を確認する。
・赤外線（熱線）を理解する。
(７分)
・地球温暖化防止のため、化石燃料以外のエネルギー
資源を知る。
・バイオマス燃料について、配布した資料で概要を知る。
・バイオリアクターについて、教科書で復習する。
・干しブドウからの天然酵母の存在を確認する。
・アルコール発酵の過程について、分子模型を使って復
習する。
(６分)

学習指導例３（地球温暖化とエネルギー）

予想される生徒の姿
・前時の内容を教科書で確認する。
オゾン層の破壊のしくみと現状、生物への影響を確認する。
興味・関心が生じる段階[単元指導計画第１時間の内容（表２）]
・演示装置の役割を確認する。
・空気、代替フロン、ＣＯ ２ の温室効果を確認する。
・目に見えない赤外線をディジタルカメラの映像からとらえる。
・温暖化する原理から、化石燃料の大量使 用 が 温暖 化の 原 因 の一 つだ と 理解する。
・温暖化防止の方法をエネルギー源から考える。
・バイオリアクターを理解する。
・酵母菌は特別な生物ではなく、身近であることを理解する。
・グルコースとエタノールの分子模型の形から、感覚的にアルコール発酵を理解する。
知的好奇心が高まる段階
・地球が温暖化する原理と、温室効果ガスの増加防止対策に興味・関心をもち、疑問が生じる。

教師の支援と配慮事項
・図や表を参照する場合は、画面に提示するなどの配慮をする。
[単元指導計画第１時間の内容（表２）]・温暖化モデル説明をする。どの部品が地球環境の何に相当するか考えさせる。
・湿った空気とよく乾燥した空気の温室効果について触れ、水蒸気の影響を考えさせる。
・リモコンの発光部や赤外線ライトの光を肉眼とカメラの映像で比較する。
・赤外線写真を提示する。
・温室効果ガスの増加防止の必要性と対策を考えさせる。
・エタノールの特異臭等で発酵現象を確認させる。
・化学反応式を示し、アルコール発酵を確かめるためにはどうしたらよいか発
問する。
・生徒の発言を受けて、アルコール発酵の反応を、アルコールチェッカー、Ｃ Ｏ ２ 濃 度 計 を 用 い て分 か り や す く示
す。
・酵母菌の顕微鏡映像をテレビモニター
に映す。

ショ糖
≪生徒実験の開始≫
・酵母ビーズ作成とアルコー
ル発酵実験を実施する。
(25 分)
展開

25 分
酵母ビーズ
≪生徒実験の終了≫

・模型用のバイオエタノール
燃料を観察する。
・模型エンジンの始動を体験する。
(５分)
・「緑の カーテ ン」等 、他 校での取組や、山口県環境学
習推進センターの活動を
知る。
整理

10 分

水素自動車
・実験レポートを作成する。
・後片付けをする。
・次回の学習内容を確認する。
・自己評価シートへ記入し、提出をする。
(５分)

・説 明 を 聞 き 、 実 験 書 に 従 い 安 全 に 実 験 す る 。
・酵母ビーズ作成実験を行い、発酵の様子を観察し、その結果をレポートに記入する。
・新エネルギーについて関心をもち、実験に積極的に取り組む。
・地 球 温 暖 化 の し く み や 要 因 に つ い て 理 解し、実験を通して、エネルギー問題の重要性について確認する。
・人 間 の 活 動 と 地 球 温 暖 化 と の 関 連 に つ いて、科学的に判断する。
探究心が高まる段階
・地球温暖化やエネルギー問題の解決法について課題を見出し、自ら調べようとする。

・実験書に沿って酵母ビーズ作成とアルコール発酵実験の説明をする。
・机上の整理と実験用具の確認を指示す
る。
・酵母液や薬品を使うので、手や服についた場合の注意点を徹底する。
・注射針の取扱いに注意する。
・強くピストンを押すと針が注射器から外れるので注意する。
・お 湯 を 使 う の で 、 取 扱 い に 注 意 を 払う。
・机間指導を行い、生徒の実態把握をするとともに、実験操作等の質問に答える。

・バイオエタノールの実物を目にすることで、本時の実験内容が現実的であることを知る。

・バイオエタノール燃料を、臭い等で体感できるように支援する。
・エンジン音で印象付ける。
・始動が無理な場合はビデオ映像にする。

・エ ン ジ ン の 音 や プ ロ ペ ラ の 回 転 か ら 、 燃 料としての実感を得る。
・結果をまとめ考察したレポートを作成できる。
実社会で実践しようとする段階
・課題を追究する過程で、個人や学校でできる身近な実践について考え、実際に行動しようと思う。
・協力して後片付けをする。

模型飛行機用エンジン
・具体的な行動例を示し、温暖化対策が実践できるように支援する。
・レポートの提出について指示をする。
・廃液処理と、不燃物の分別を分かりやすく指示する。
・次時は講義室で実施することを伝える。

・自己評価シートに記入する。
（自己評価シートは授業後に点検する。）- 102 -

ア 地球環環境とエネルルギーに対する生徒の意識
識
授業実
実践に入る前前に本研究で取り扱う地球
球環境とエネネルギーに対する生
生徒の意識をを把握することを目的に、生物Ⅱ選択
択者45人を対象に、聴取り調査
査を実施した。その結果、71.1％が「地球環境関心がある」と回答し、各項目の中で一番高い値
値であった
問題に関
ことから
ら、生徒は地地球環境問題
題に強い興味
味、関心をももっていることが分分かった（図図６）。
今回学
学習テーマのの中で扱う「「酸性雨」、「オゾン層層の破壊」、「温室効効果ガス」にについては、知識としてよく定着して
ていること

図６

が分かる
る（図７）。また、地球球環境問題にかかわる情報源について、「テテレビやラジジオ」が75.66％と多く（図８）、番組の視聴状
況等によよって得ていいる情報にはは差があると考えられる。さらに、学校におおいても、選選択科目による履修状況の違いにより、得ている知識にには、生徒間間でかなりの差がある。これらのことから、よく知ってているつもりであっても断片的な知識であり、系統的に習得されてていないことが予想される。
エネル
ルギーと環境境の問題につついて、学習した科目を聞いたところ、｢地理理｣と回答しした生徒が733.5％と高く、理科については「化学」が122.2％、「生生物」は1.0％％ と低い値でであった（図
図９）。

図７

自らが
が取り組んででみたい学習習テーマにつついては、地
地球温暖化 とその防止策
策（46.7％ ）が最も多
多く、生徒徒の意識の高高さが表れてている。またた、電気自動動車やリサイ
イクル等の環環境にやさ しい技術の開発（244.4％）や太陽やバイオマ
マス等の新エエネルギー（24.4％）等
等の将来に向
向けての新ししい技術開発発にも興味味があることが分かった（図10）。

図９
９

図８

イ

図 10

授業の
の実際
学習指導例１「大気気汚染」では
は、１時間のの授業の中にに３種類の生
生徒実験を計計画した。そそのため、時時

余裕がなくなり、予定よりも実験内容
容を絞って実実施したこととから、もっ
っと別の実験
験試料も調べべ間的に余てみたいいという、生徒
徒の知的好奇奇心の高まり
りを更に伸ばばし、探究心心を生じさせせる段階までで到達させることがでできなかった。生徒が生じた様々な疑疑問に対してて、自ら調べべてみることとができるよように、演示示
実験や生
生徒実験の種
種類を減らすべべきであったた。
- 103 -

学習指導例２「オゾン層の破壊
壊」は、実験
験条件の設定定を工夫したた。花粉管のの伸長への紫紫外線の影響響める実験では、紫外線を直直接照射したたもの、間にに海水を通過過させて照射射したもの、蒸留水を通
通
を確かめ
過させて
て照射したもの、対照実験
験として紫外外線を照射ししないもののの４つの実験
験群を設定しした。今回の実験ではは、短波紫外線
線の光源として殺菌灯をを用いたが、目や皮膚にに直接触れる
ると危険でああるため、殺殺菌灯でのの照射が終了した標本を用用意し、実際
際に生徒の前
前では殺菌灯灯を点灯しななかった。反反面、このことから、生徒は紫外線が照射されれたという実実感をもてな
なかったかももしれない。
班で花粉管のの伸長の程度度について、各実験群のの間での順序
序を話し合わわ
まず、実験を始める前に、各班想を板書させた。次に、用用意した標本本について、実際に顕微微鏡で花粉管管の伸長の程程度を観察させ、予想
せ、各実実験群の間での順序を付け、結果を板板書させた。
。
紫外線を直接照射したものは、、花粉管がほほとんど伸長長していなかかった。またた、海水を通通過させたも対照実験と比比較して伸長に差がなく、蒸留水を通通過させたもものは、かな
なり劣る結果果となった。
のは、対海水を通通過させたものが、比較的的よく伸長ししたのは、海
海水に溶け込込んでいる物
物質によってて有害な紫外外線が吸収収されたためと推測され、オゾン層のの形成と生物
物進化の関係
係を考察する
ることができきた。
学習指指導例３「地球球の温暖化ととエネルギーー」は、酵母菌菌のアルコー
ール発酵を扱扱った。導入入の段階で、
アルコー
ール発酵が行われたことを確かめる方
方法についてて、化学反応応式から考ええさせ、生徒にに発問した。
指名されれた生徒は、既既習の学習事事項に基づいいて具体的なな方法を答ええた。この方方法についてて検証するたために、バイオマスエネ
ネルギーの実実験を行い、、このことかから更に地球球温暖化とエエネルギー問問題との関係
係
することへ発展させた。生
生徒は身近なな酵母菌の発発酵現象を題題材にして、喫緊の課題
題である地球球を考察す
環境問題
題の解決につながるような実験が考ええられることとに興味・関関心をもったたようであっった。
３つのの指導事例をを通して、生徒
徒は学習内容容に興味・関関心を示しなながら実験をを行ったが、多くの内容
容を実施ししたため、授業
業時間内に実
実験結果を基基に考察を深深め、実験レレポートにままとめることまではできなかった
た。そのため
め、実験レポートは授業の感想や意見見の記述ととともに後日提提出させた。
ウ

生徒の
の自己評価
授業後
後の自己評価として、各授授業の終了後
後に、右に示す
す観点Ⅰ～Ⅴの各２つの質問に対して、Ａ～Ｄのの４段階（[肯肯定的な意見
見]

Ａ：大
大変

そう思う
う、Ｂ：そ う思う、[否否定的な意見見]
Ｃ：あままりそう思わわない、Ｄ：ほとんどそそう思わないい）で評価させ、記号で回答させた。
。
また、観観点Ⅴの「探探究心」については、具体体的な内容もも記述させたた。３つの学習指導例につついて自己評
評価の観点Ⅰ～Ⅴの項目ごとにまとめて観点Ⅰ（関心・観
意欲・態度）「観察、実験のの内容に興味・関心をもった」「観察、実験にに意欲的に取り組むことができきた」
観点Ⅱ（思考・判観
判断）「得られた結果
果を解釈し、考考察することがでできた」「仮説を科学的的に判断し、結結論を導くことがができた」
観点Ⅲ（観察・実観実験の技能・表表現）「観察、実験やや片付けを安全
全に行うことがでできた」「実験結果をレポートにまとめることができきた」
観点Ⅳ（知識・観
理解）験の意味や、使用用した器具の原
原理が理解「観察、実験
できた」
がよく理解できたた」「学習内容が観点Ⅴ（探究心
観心）「更に詳しく 知りたくなった
た」
問や発見が生じたた」「新たな疑問

集計し、肯定的な意
意見「Ａ」と「Ｂ」の割合
合をグラフににして示したた（図11、図
図12、図13）。
に、３つの学
学習指導例の平均値を求めてグラフににまとめた（図14）。
さらに

図11

学習指導例１
１に対する
自己評価

図12

学習指導例２に
学
に対する
自
自己評価

- 104 -

図13

学
学習指導例３にに対する自己評価

自己評価シートの、観点Ⅰ（関心・意欲・態度）について、「観察、実験の内容に興味・関心をもった」、「観察、実験に意欲的に取り組むことができた」の２つの項目に対して、「Ａ：大変そう思う」と「Ｂ：そう思う」という肯定的な評価をした生徒が、実験１と実験２で100％、実験３
は97.5％であった。平均すると、99.2％が今回実施した地
球環境問題に関する観察、実験に興味・関心をもち、特に、「Ａ：大変そう思う」に限ってみると、実験１～３を平均

図14

学習指導例１～３に対する自己評価の平均

すると87.0％の生徒が自己評価し、ほとんどの生徒について、地球環境問題に対する興味・関心を高めることができたと考える。
観点Ⅱ（思考・判断）、観点Ⅲ（観察・実験の技能・表現）、観点Ⅳ（知識・理解）の各観点も肯定的な評価が90％を超えている。しかし、強い肯定的な意見であるＡの値が低くなっているのは、実験終了後、結果を基にレポートを作成する時間が十分ではなかったため、得られた知識を十分整理し、考察することができなかったことによると考えられる。
観点Ⅴ（探究心）について、「更に詳しく知りたくなった」、「新たな疑問や発見が生じた」の２つの項目には、肯定的な評価をした生徒が実験１で94.0％、実験２で93.0％、実験３で87.5％であった。
平均すると、91.5％の生徒が今回実施した学習内容に対して、新たな疑問や発見があり、更に詳しく知りたくなったと回答していた。このことより、生徒の中に探究心が芽生え、一定の効果があったことが分かる。しかし、強い肯定的な評価であるＡとした生徒は、平均すると53.3％であった。
本研究で特に注目した観点Ⅰ（関心・意欲・態度）と観点Ⅴ（探究心）を比較してみると、強い肯定的な評価であるＡの割合については、観点Ⅴ（探究心）の方が約３割（33.7％）低く、生徒の興味・関心を高めることはできたが、探究心までは大きく高めることができなかった。
探究心の高まりを表す具体的な記述内容には、実験内容に基づいて、他の事象等への応用に触れたものや、科学的な原理を追究するための実験を考えたもの等があった。生徒は、実験を通して感じ取った
気持ちの変容について、自分の言葉で率直に記述していた。以下にその記述の一部を示す。
【更に詳しく知りたくなった内容】[学習指導例１（大気汚染）]
・化学的にどうしてこのような反応が起きたのか、もっと詳しく調べたい。
・どのような身の回りの製品に、大気汚染の原因となる物質が含まれるか知りたい。
[学習指導例２（オゾン層の破壊）]
・ヒトが紫外線に当たり過ぎると起こす障害について詳しく知りたくなった。
・紫外線が生物以外のものに及ぼす影響としてはどのようなものがあるのだろう。
[学習指導例３（地球の温暖化とエネルギー）]・アルコール発酵の過程で基質であるグルコース量の減少を確かめる実験も実施したい。
・作り出された燃料は、どのくらいのエネルギーをもっているのか計測したい。
【新たな疑問や発見が生じた内容】[学習指導例１（大気汚染）]
・ごみの分別では、消しゴムの消しカスも不燃物であることを知らなかった。
・具体的に、ダイオキシンの毒性が身体や環境に及ぼす影響も調べてみたい。
[学習指導例２（オゾン層の破壊）]・進化して陸上生活に適応した結果、紫外線を浴びて逆に成長する植物はあるのか。
・太陽光に含まれる紫外線のエネルギーを取り出し、何か有効に使えないのか。
[学習指導例３（地球の温暖化とエネルギー）]・バイオマスでエタノールのほかに、環境に良い物質やエネルギー源を作られるのではないか。
・バイオエタノールのほかに生物を活用して、有用物質を生産できる技術があれば事例が知りたい。

- 105 -

エ

授業参
参観者の評価価
学習指指導例２と学
学習指導例３３を実施したた後に、授業
業参観者にアアンケート を実施した 。授業参観
観者は「生生徒の姿」とと「授業内容容」についてて、Ａ～Ｄのの４段階（[[肯定的な意
意見]Ａ：大 変そう思う
Ｂ：そう
う思う

[否定
定的な意見 ]Ｃ：あまりりそう思わなない

Ｄ：ほほとんどそ う思わない ）で評価した。項目
目ごとにまととめて集計しし、肯定的なな意見をグララフにした （図 15、図
図 16）。さら に、２つの学習指導
導例における
る評価の平均均値を求めててグラフにしした。
これら
らの結果から
ら、生徒の興興味・関心の 高さや、探 究心の高ま りに対する 肯定的な意
意見が 100％という高高い評価を得得た（図 17）。しかし、 １時間の授授業の中に様様々な実験 を取り入れ たため、時時
間配分にには課題が残残った。またた、授業後のの研究協議ででは、今回用用いた教材 ・教具の有 用性についても確認認できた。図図 18 は、特 に関心の高高かった測定定機器であるる。なお、学学習事例１にについては、回答数がが少なかったたため、省略
略した。

図15

学習指
指導例２に対すする授業参観者者アンケート結
結果

図17

図16

授業参観者
者アンケート結
結果の平均

学習指導例
例３に対する授授業参観者アン
ンケート結果図 18- 106 -

非接触赤外線線温度計とＣ Ｏ ２ 濃度計

オ

生徒の感想・意見の記述内容
授業後提出させた実験レポートには、結果や考察を記入する項目以外に授業に対する感想や意見を自由記述させた。その内容は、環境問題に対して問題意識をもち、「驚いた」、「面白かった」という感想に加え、ごみの分別や紫外線対策等、身近にできる実践に触れた内容が多かった。以下にその記述の一部を示す（実験レポート提出者のうち、87～93％の生徒が感想や授業に対する意見を自由に記述した）。
【今回の授業を受けての感想】[学習指導例１（大気汚染）]
・授業を受けてみて、様々な環境問題について、どのようにして起きているのか実際は、よく知らないのだと実感させられた。
・授業で、説明だけだとあまり関心がもてず、考えたりすることもあまりなかったが、実際に自分の目で見ると、とても理解しやすく興味がもてた。
[学習指導例２（オゾン層の破壊）]
・今回の実験では、予測を立てて実験したので、結果と比較できて面白かった（図19）。
・生命の進化が化学的な根拠があって行われているのだなと実感できた。
・実験する前に班で話し合って予想を立てたが、予想外の結果に驚いた。
[学習指導例３（地球の温暖化とエネルギー）]
・酵母菌の働きでアルコールができていることはすごいと思う。
・酵母ビーズが浮き上がって感動した。
・酵母菌がビーズのように丸くなって水の中にあるのがとても興味深かった。
【今回の授業を受けての意見】[学習指導例１（大気汚染）]
・商品の成分表示をよく見て、環境に対して負荷の少ないものを選択しようと思った。
・これからは、真剣にごみを分別し、環境問題についても意欲的に取り組みたいと思う。
・個人や家庭での、細かなごみ分別が環境改善につながっていくと思う。
[学習指導例２（オゾン層の破壊）]（図20）
・個人が紫外線についての正しい知識を得て、健康を守るための対策をする必要がある。
・生物進化と紫外線の関係を考えると、改めて生命の力はすごいと思う。
・生態系の平衡は、地球や生物の様々な仕組みで成り立っているのだと思った。
[学習指導例３（地球の温暖化とエネルギー）]
・地球温暖化を防止する手段はたくさんあると知った。
・生活様式をもう一度チェックして、温室効果ガスの排出量の削減に努めなければならない。

図19

結果予想を黒板に記入する生徒

図20

説明を熱心に聞く生徒

授業実践を行ってから約２か月後に、今回の授業実践で高まった学習意欲に応えるため、生徒から寄せられた疑問や意見について、話し合う機会をもった。また、十分な時間ではなかったが、将来の進路や、理科に対する思い、地球環境問題についての意見等を聞いた。その中で、観察や実験をすることが好きなので、もっと授業に取り入れてほしいという意見や、生物の勉強は自然や環境のために必要であると考えていることが分かった。
将来の希望進路や夢として、砂漠の緑化等、今回の研究で取り上げた地球環境問題と関係の深いものや、作物の品種改良や再生医療等、生物分野の学習内容と関連するものが挙がった。
- 107 -

(4) 考察
生徒の自己評価や授業参観者によるアンケート、授業後の研究協議及び授業を通して観察した生徒の変化から、生徒の興味・関心の高まりを認めることができた。そして、実験レポートの自由記述の内容や授業後の意見交換から、生徒の探究心が確かに芽生えたことを感じ取れた。このことにより、研究仮説に挙げた「発展性のある学習テーマ」、「身近な教材」、「印象的な体験」の３つの観点による工夫の効果があったのではないかと考える。

しかし、反省点として、大変多くの内容の実験を限られた授業時間の中で行ったため、生徒に考察させる十分な時間を与えることができなかったことが挙げられる。このことが原因となって、生徒の自己評価の結果からは、関心・意欲・態度の観点と比較して、探究心の観点について、強い肯定的な評価を得ることはできなかった。また、自己評価の項目や、質問の方法も再検討が必要であると考えている。
３

まとめと今後の課題(1) 研究のまとめ
理科は具体的な自然現象を学ぶものであるから、実際のものや現象を実感できる内容を授業の中に取り入れることが望ましい。今回の研究では、実生活と関連した観察、実験を授業に取り入れることにより、生徒の探究心を高めることを試みた。生徒の内面で育成されていく探究心の高まりは、すぐに具体的な行動として表れるものではないかもしれない。しかし、今回の観察、実験を通して芽生えた探究心を、生徒一人ひとりが大きく育て、日常生活の中で知らないこと、理解できないことに出会った場合、自ら試行し、実際に行動し、納得するまで追究する態度をもつこと
で、文化や教養の一つとして、生涯にわたって科学に対する興味・関心を広げていくものと考える。
また、将来に向けて持続可能な社会の構築が求められている社会背景からも、地球環境問題については、幅広い面から様々な教科を通じて学ぶ必要がある。理科についても環境問題を意識し、視聴覚教材や観察、実験を取り入れた授業を実施していかなければならないと考える。
(2) 今後の課題
今回の研究では、生徒の自己評価や記述内容を中心にして、探究心の高まりを評価する試みを行った。今後、長期間にわたり、生徒の様子を観察するとともに、観察、実験を効果的に授業に取り入れる工夫や、評価項目の見直し等をしていきたい。また、研究仮説にあげた３つの観点を意識した教材開発を進め、より実社会・実生活との関連を重視する内容を充実させたい。さらに、理科を学ぶことの意義や有用性を実感させる授業を実践していくことで、生徒の探究心を高めることができるように研究を継続したい。
【参考文献】
文部科学省、『国際数学・理科教育動向調査（TIMSS2003）の概要（国際教育到達度評価学会（IEA）実施）』、
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/gakuryoku-chousa/sonota/07032813/001/003.htm
文部科学省、『生徒の学習到達度調査（PISA)平成 15 年(2003 年)調査の概要（OECD(経済協力開発機構)実施）』、
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/gakuryoku-chousa/sonota/07032813/001/002.htm
国立教育政策研究所教育課程研究センター、『平成 17 年度高等学校教育課程実施状況調査』、
http://www.nier.go.jp/kaihatsu/katei_h17_h/index.htm
山口県環境学習推進センター、『環境学習のひろば』、http://eco.pref.yamaguchi.lg.jp/learning/index.php
文部省、『高等学校学習指導要領解説 理科編・理数編』、大日本図書、1999
田中隆莊ほか 22 名、『高等学校生物Ⅱ』、第一学習社、2005
吉里勝利 監修、『スクエア 最新図解生物』、第一学習社、2004
生物部会研究調査委員会、『生物実験ノート 2003 年度改訂版』、山口県高等学校教育研究会生物部会、2004
山口県高等学校教育研究会生物部会、『高等学校生物教育研究資料 第 18 号』、2004- 108 -