中学校理科における科学的な原理や法則の理解を深めさせる指導方法の研究－協同的な学びを取り入れた「ものづくり」を通して－
宇部市立東岐波中学校
１

教諭

岸本晴快

研究の意図
(1) 研究の背景
中央教育審議会答申（平成20年１月）では、理科の学習の基盤となる自然体験、生活体験が乏しくなってきていることが課題としてあげられ、科学的な体験の充実のために「ものづくり」が重要視されている。このことを踏まえ、平成24年度から全面実施される「中学校学習指導要領」（平成20年）では、指導計画の作成と内容の取扱いにおいて、「原理や法則の理解を深めるためのものづくりを、各内容の特質に応じて適宜行うようにすること」 ＊１が追加された。このように、理科における学習のねらいを達成するために原理や法則の理解等を目的とした「ものづくり」を行い、科学的な体験の充実を図る必要がある。
(2) 「ものづくり」の現状と課題

ものづくり教育に関する教員の意識調査

これまで行われてきた「ものづくり」では、教科書に記載されている内容も含めて、与えられた設

ものづくりの楽しさ達成感

計図を基に指示どおりに作品を作らせ、楽しさや達成感を味わわせ知識・技能の活用ることがねらいになっているように感じられる。東京都教職員研修

思 考 力・ 判 断 力センターの「豊かな人間性と創造

0%

20%

60%

80%

100%

無回答

研究」では、ものづくり教育に対

図１「豊かな人間性と創造性を養うものづくり教育に関する研究」
東京都教職員研修センター（一部抜粋）

理科に対する生徒の意識われており、ものづくり教育のねらいとして、楽しさや達成感が重視され、教科等のねらいや内容はあまり重視しない

重視しない性を養うものづくり教育に関するする教員の意識調査（図１）が行やや重視する

40%

重視する

理科の勉強で、観察や実験をすることが好きですか。

理科の勉強で、ものをつくったり、道具を使ったりすることが好きですか。

あまり意識されていない現状が報告されている。

0%

また、国立教育政策研究所の「特定の課題に関する調査」（図２）

20%

40%

好きだ
どちらかといえば好きではない
その他

60%

80%

どちらかといえば好きだ
好きではない無回答

100%

理科の勉強で、観察や実験の結果をもとに考察したり、結論を出そうとしていますか。

から分かるように、中学生は、観察・実験や「ものづくり」等の活理科の勉強で、実験の結果が予想と異なったとき、その原因を調べようとしていますか。

動的な学習を好む反面、実験結果の考察やまとめを苦手としている。る。このため、設計図を与えて製作させる従来の「ものづくり」で0%20%40%

そうしているどちらかといえばそうしていない
その他

60%

80%

100%

どちらかといえばそうしている
そうしていない
無回答

図２ 「特定の課題に関する調査」国立教育政策研究所（一部抜粋）-1-は、生徒は作品を完成させることだけが学習の目的になっていることが多く、理解の深まりにはつながりにくかったと考えられる。つまり、これまでの「ものづくり」は、科学への興味付けや動機付けとしては効果があるが、単なる工作で終わっていたところがある。
中学校理科の学習で行う「ものづくり」は、科学的な原理や法則について実感を伴った理解を促すものとして効果的であり、今後、原理や法則の理解を深めさせることを重視して行う必要がある。
(3) 原理や法則の理解を深めさせる「ものづくり」
ア

指導計画の中への位置付け
原理や法則の理解を深めさせる「ものづくり」は、指導計画の中に明確に位置付け、学習内容の特質に応じて、導入、展開やまとめなどの際に実施することが必要であると考える。
本研究では、「ものづくり」を単元の最後に位置付けて、学習内容のまとめとして行い、学習した知識・技能を活用して、設計から製作までを行わせることを通して、科学的な原理や法則の理解を深めていくこととした。

イ

協同的な学びと「ものづくり」
本研究の「ものづくり」では、生徒が想像力や発想力を発揮しながら設計し、製作していく。しかし、設計の過程を一人で行うと一面的な考え方になりやすく、知識が不十分なために考えや発想が停滞したりすること等が予想される。そこで、多様な考え方に触れたり、新しい考えを協同で導き出したりすることができる協同的な学びを取り入れることにより、「ものづくり」による科学的な原理や法則の理解を深める効果を一層高めることができると考えた。
原籍校は、宇部市が平成20年度から取り組んでいる「学びの創造推進事業」の研究実践校として、「協同的な学びのある授業づくり」を研究主題として取り組んでいる。「学びの創造推進事業」とは、東京大学大学院佐藤学教授の「学びの共同体」理論を参考にしながら、学び合いのある授業づくりをめざした取組である。本研究においては、宇部市が取り組んでいる「学びの創造推進事業」を参考にして、協同的な学びを「小集団を活用して、互恵的な相互依存の関係を基にした学び合いにより、個の学びを高めることを目的とするもの」と捉えることとした。また、協同的な学びは、多様な情報収集や異なる視点からの検討ができるという効果だけでなく、チームワークや自発的に工夫や改善に取り組む態度を培うという面においても効果的な手法であると考える。

(4) 研究の仮説
以上のことから、協同的な学びを取り入れて、作り方を考えるところから「ものづくり」を行うことで、生徒は学習した科学的な原理や法則を活用し、考察を行いながら原理や法則の理解を深めていくことができると考え、研究の仮説を「日常生活や理科授業で得た知識・技能を活用して、協同的な学びを取り入れた『ものづくり』を行うことにより、科学的な原理や法則の理解を深めることができる」とし、研究を進めることとした。
２

研究の内容(1) 教材選定と教材提示の工夫
生徒が設計図を作成するためには、まず、「ものづくり」と原理や法則との関連に気付き、作り方を考えることができる状態にしなければならない。しかし、「ものづくり」の題材名を示しただけでは、中学生が作り方を考えることは難しい。そこで、教材の選定とともに、教材の提示方法を考えることとした。そして、生徒が「ものづくり」と原理や法則との関連に気付-2-

き、作り方を考えることができる方法として、次の二つの方法を考えた。
方法①…材料を示すことで、原理や法則の利用方法に気付かせる。
方法②…実物の仕組みを見せることで、原理や法則と結び付けて学び取らせる。
方法①では、授業の実験で用いた材料をそのまま示したり、原理や法則の利用に直結するような材料を示したりすることで、学習した原理や法則の利用方法をイメージできるようにした。また、
方法②では、実物を分解したり、写真を見て参考にしたりして、その仕組みを原理や法則と結び付けて学び取り、作り方を考えることができるようにした。これら二つの方法を教材の特徴や難易度、生徒の実態等を考慮し、適宜選択して用いることとした。
これらの提示方法によって効果的に「ものづくり」に取り組める教材を中学校理科の全学習内容について検討した。「ものづくり」教材は、第１分野を中心に多くあったが、効果的に「ものづくり」を進めるためには、教材の選定が大変重要である。例えば、万華鏡づくりでは、反射の法則を活用して図柄を考えることは難しい。授業で得た知識・技能のうち、特に原理や法則について、生徒が「ものづくり」との関連に気付き、作り方を考えることができる教材を選定した（表１）。
表１
分野

学年

単元
光と音

第１
学
年

力と圧力
物質のすがた
水溶液
状態変化

電流

第１分
野

第２
学
年

電流と磁界
物質の成り立ち化学変化
化学変化と物質の質量
運動の規則性第３学年

力学的エネルギー
エネルギー
水溶液とイオン
酸・アルカリとイオン

第２分
野

第 1学 年
第 2学 年
第 3学 年

学習内容と「ものづくり」教材の一覧
小単元

ものづくり教材

光の反射・屈折凸レンズの働き
音の性質
力の性質
圧力（水圧）
身の回りの物質とその 性質（含プラスチック）
気体の発生と性質
物質の溶解
溶解度と再結晶状態変化と熱物質の融点と沸点
回路と電流・電圧
電流・電圧と抵抗
電気とそのエネルギー (電力量､熱量)
静電気と電流(電 子)
電流がつくる磁界
磁界中の電流が受ける力
電磁誘導と発電（交流を含む）
物質の分解
原子・分子
化合
酸化と還元
化学変化と熱化学変化と質量の保存
質量変化の規則性
力のつり合い（力の合成・分解）運動の速さと向き
力と運動
仕事とエネルギー
力学的エネルギーの保存
様々なエネルギーとその変換
エネルギー資源水溶液の電気伝導性原子の成り立ちとイオン
化学変化と電池
酸・アルカリとイオン
中和と塩

ピ ン ホ ー ル カ メ ラ ､簡 易 カ メ ラ
万華鏡、光通信、天体望遠鏡、映写機
ガラス玉 顕微鏡 、 楽器(笛､ギター､太鼓)
ゴムで動く車浮沈子、ガリレオ温度計

研究テーマに合うものづくり教材
簡易カメラ
映写機
楽器
浮沈子
ガリレオ温度計

試験管の中の雪(塩化アンモニウムの再結 晶)
ミョウバンの結晶

電気くらげ、はく検電器、ライデンビン
エジソン電球、フランクリンモーター
スチロールカッター

はく検電器
フランクリンモーター

リニアモーター、ペットボトルモーター
クリップモーター､電流計､乾電池チェッカ ー
発電機、スピーカー、マイク、
分子・原子模型

クリップモーター
電流計、乾電池ﾁｪｯｶｰ
ス ピ ー カ ー ､マ イ ク

花火
携帯カイロ、簡易寒剤

簡易寒剤
携帯カイロ

ペットボトルロケット、ホバークラフト

ループコースター、栓抜き
逆立ちゴマ
圧縮発火器、発電装置、燃料電池

ル ープコースター

果物電池、備長炭電池、化学電池

化学電池

発電装置

紫キャベツ等の指示薬
葉脈標本、化石レプリカ
風向計、風速計、気圧計、湿度計
星座早見シート、太陽系モデル、日時計-3-日時計(2) 「ものづくり」のための支援
ア

３段階の「ものづくり」
これまで行われてきた「ものづくり」では、設計図どおり正確に作るため、原理や法則を考えないまま完成させていた。しかし、本研究における「ものづくり」は、作り方を考えるところから行うことにより、「ものづくり」の過程を通して、科学的な原理や法則の理解の深まりをねらうものである。
本研究では、「ものづくり」を「作り方を考える」、「設計する」、「製作する」という３段階で行い、原理や法則との関連において問題を解決しなければならない場面を作り出した。そのため、活用すべき原理や法則と「ものづくり」とを関連付けることで方向を示し、「作り方を考える」、「設計する」、「製作する」という流れで、確実に「ものづくり」を行わせていく必要がある。そこで、ワークシート（後述図４、図６）を活用することを考えた。ワークシート
で「ものづくり」の方向と流れを示すことで、活用すべき原理や法則と「ものづくり」との関連及び学習の展開に見通しがもてるようになり、生徒が取り組みやすくなる。
授業における教師の支援としては、前時の復習等によって導入段階で原理や法則との関連を意識付けることや、設計から製作の過程で原理や法則と関連付けて考えさせるための助言等を適宜行うことが欠かせない。

イ

協同的な学びによる支援
作り方を考えるところから「ものづくり」をすることは容易ではなく、想像力や発想力が必要となるため、生徒が単独で行うことは難しい。そこで、協同的な学びを取り入れることで、多様な考え方にふれたり、新しい考えを導き出したりすることができ、作り方を考えるところから「ものづくり」を行えるのではないかと考えた。
そこで、協同的な学びを活性化するための支援として、以下の四つの手だてを考えた。
○

一人ひとりの理解を深めるための一人一作品
個の学びに、より焦点を当て、理解が十分に深まるようにするために、一人が一作品を作るようにした。これにより、人任せにならず、一人ひとりが科学的な原理や法則を「ものづくり」を通して、具体的に体験することができるようにした。

○

話合いを活性化するための男女混合４人組
男女混合の４人一班のグループを作り、４人が話合いを行いやすい環境を作った。宇部市における学び合いでのグループ学習では、男女４人組で男女がたすき掛けになる座席の配置が基本である。このことで、自分の考えを補ったり発展させたりすることができるような活発な話合いが期待できる。

○

疑問や思考の整理のための「わからんメモ」
ワークシート上の右側に「わからんメモ」というメモ欄を作った（図４、図６）。この「わからんメモ」に自分の疑問を書くことで、分からないことを整理することができ、意見を言い出しにくい生徒が分からないことを友だちに協力してもらいながら解決していくことができるようにした。さらに、「わからんメモ」は、自分の疑問やその解決方法を記録することにより、自分の学びを振り返ることができるという機能ももっている。

○

ともに高まり合うための二段階の課題設定
クラスの全生徒が達成すべき基礎的な課題と、協同して知恵を出し合うことによって達成させるための発展的な課題の二段階の課題を設定した。
-4-これらの協同的な学びを活性化させる支援のうち、男女混合４人組と二段階の課題設定については、宇部市全体の取組として、市内全中学校で行われている。宇部市が取り組む学び合いにおける教師の基本的な役割は、「聴く－つなぐ－もどす」のキーワードで表される。本研究においても、疑問や困っていることの記録と生徒の表情やつぶやきから見取り（聴く）、生徒同士の考えをつなぎ（つなぐ）、その意見や考えをグループやクラス全体へもどす（もどす）という役割を教師が行った。
これらの支援を行うことで、協同的な学びが活性化され、新たな発想やイメージが広がり、多くの知識や視点からの検討ができるようになり、一人では難しいと思われる設計や製作も可能にすることをねらいとした。
(3) 仮説検証のための評価の視点
次の三つの視点で、生徒観察、ワークシート及び振り返りシートの分析を行い、仮説を検証することとした。
①

意欲的な取組
積極的に友だちと関わりながら、作品の完成に向けて意欲的な取組ができていたかという視点で分析した。学習意欲は確かな学力の重要な要素の一つである。特に「ものづくり」では重要な視点である。

②

実感を伴った理解
科学的な原理や法則を活用することによって、実感を伴った理解へと深まっていくことができたかという視点で分析した。本研究において、実感を伴った理解を「小学校学習指導要領解説理科編」（平成20年）の捉え方にならい、「具体的な体験を通して形づくられる理解」、「主体的な問題解決を通して得られる理解」、「実際の自然や生活との関係への認識を含む理解」という三つの側面から考えた。
③

新しい気付きや知識の整理、思考の深まり協同的な学びを実現することによる、新しい気付きや知識の整理、思考の深まりがあったかという視点で分析した。

(4) 授業実践１「乾電池チェッカーをつくろう！」ア

授業の概要
原籍校の第２学年（120人）を対象に行った授業実践の概要を以下に示す（表２）。
表２

授業実践１の概要

学年・単元

第２学年・電流がつくる磁界

ものづくり教材

乾電池チェッカー

理解を深めさせたい
原理や法則

電流の向きや強さによって、磁界の向きや強さが変わること関連に気付かせる方法 材料を示し、原理や法則の利用方法に気付かせる。（方法①）１

導入で市販の乾電池チェッカーを見せて、学習した原理や法則の復習を行うとともに、「ものづくり」への意欲付けを行った。

２

エナメル線や鉄くぎ、方位磁石を見せて、コイルと磁界をイメージさせ、作り方を考えさせた。【基礎的な課題】

学習の流れ

第１時

（協同的な学び）-5-◎原理や法則との関連に気付くように、困っている生徒の様子を見取り、周囲の生徒とつないだ。
３

設計図を作成させた。（協同的な学び）◎わからんメモを活用して疑問やつまずきを共有させ、協同的な学びを活性化させた。
◎原理や法則を意識させるために、設計図を作成した段階で活用した原理や法則を説明させた。
◎原理や法則との関連に気付くように周囲の生徒等につないだ。

４

各自の設計図に基づき、製作させた。（協同的な学び）◎活用した原理や法則をもう一度確認し意識付けを行って、製作に取り掛からせた。
◎生徒の様子や「わからんメモ」を見て、周囲の生徒等につないだ。

第２時
５より詳しい残量がわかる乾電池チェッカーに改良させた｡【発展的な 課題 】（協同的な学び）◎原理や法則との関連を意識させた。

６

振り返りシートで発表原稿を作成して、作品を実際に使用しながら発表させ、原理や法則の活用について振り返りを行わせた。
※

イ◎は教師の支援

授業の実際
教材の提示方法については、方法①（材料を示す方法）を用いて、コイルがつくる磁界の利用に気付くように、エナメル線や鉄くぎ、方位磁石を示して作り方を考えさせた（図３）。エナメル線と鉄くぎからコイルを作ることと、コイルによってできる磁界の向きを磁針の向きによって確認するということは、容易に導き出すことができていた。市販の乾電池チェッカーを分解しても、中学生が電気回路を解読することは難しいので、方法②（実物から学び取らせる方法）で行うことは適切ではない。
本単元で学習した原理や法則と「乾電池チェッカー」との関連に気付き、作り方を考えることができるように「ものづくり」の流れをワークシート（図４）を用いて示していった。
設計 図に つい て は、「も のづ くり 」まで の学習 で原理や法則を図に表して学習することが多かったため、作図に抵抗がある生徒は少なかった。磁界をつくる方
法を大きく分けると「まっすぐな導線」を用いる方法と「コイル」を用いる方法の２種類が見られた。また、方位磁石の位置や電流の向きについては、話合いが活-6-

図３ 乾電池チェッカー製作時の様子

発に行われ、電流がつくる磁界の内容について理解が深まっている様子が見られた（図４）。
製作時、配線のつなぎ方等の原理や法則とは関係のない技術的な問題もあったが、協同的な学びの中で解決していた。より詳しい残量を調べることができる乾電池チェッカーにするという発展的な課題では、電流が強くなれば磁界が強くなり、電流がつくる磁界の向きに磁針が大きく動くことを利用すればよいことは理解できていた。しかし、課題の解決策が複数あることやその実現が技術的に難しいことなどから、具体策が明確にならずに思考が停滞してしまった。
発表会では、作品を使いながら、原理や法則を説明しており、自分の作品を通して原理や法則を振り返ることができていた。一方で、他人の発表を聞く際には、原理や法則の活用という視点ではなく、作品の完成度の高さを視点にしている生徒もいた。

図４

乾電池チェッカー用ワークシート-7-

ウ

学習効果の評価
生徒の行動を観察したところ、乾電池チェッカーの設計図の作成において、電流の向きや磁界の向きを確認したりするなど、人任せにならず、一人ひとりが自分の作品を完成させるために、積極的に友だちに聞きながら製作に取り組む様子が見られた（図５）。
ワークシートや振り返りシートへの記述（表３）では、電流の強さと磁界の強さの関係についての記述が多く見られ、「ものづくり」の過程 で科 学 的 な原 理 や 法則 へ の 理解 が 主体 的な問 題解 決 を 通し て 得 られ た 理 解に な って いることがうかがえる。
「わ か ら んメ モ 」 への 記 述 （表 ３ ）を 分析
す ると 、 友 だち の 疑 問に 対 す る答 え のや りとり では 、 電 流の 向 き や強 さ と 磁界 の 向き や強さ につ い て 話合 い を 行い 、 新 しい 気 付き や知識 の整 理 、 思考 の 深 まり が あ った こ とが 見て図５取れた。
表３

乾電池チェッカー設計時の様子

乾電池チェッカーづくりにおける生徒の記述

原理や法則に関わるワークシートへの記述

振り返りシートの発表原稿の記述

・電流が強いと磁針が大きく振れる。

「わからんメモ」への記述

・電流が強いほど、磁針が磁 (疑)電池の向きはどちら向きで界の向きへ動くことを利用も関係がないの？

・上から下に流れる電流は、時計回りに磁界ができる(答)電 池 の 向 き が 逆 に な る と磁界の向きも逆になる。
・方位磁針のＮ極の向きが、ことを使って作った。

電流がつくる磁界の向きに ［友だちへの説明に使った図］

・磁針は、電流が強いときには、電流がつくる磁界した。

近いほど、電池の残量が多いことが分かる。の向きに、電流が弱いときには、北に傾く。

コイルがつくる磁界の向きと方位磁針の動きを説明している。
※(5) 授業実践２ア（疑）は生徒の疑問、（答）は疑問に対する他の生徒の答え。

内は、図の内容の説明。

「身近な物で電池をつくろう！」

授業の概要
原籍校の第３学年（160人）を対象に行った授業実践の概要を以下に示す（表４）。
表４

授業実践２の概要

学年・単元

第３学年・化学変化と電池

ものづくり教材

化学電池

理解を深めさせたい
原理や法則

電解質の水溶液に２種類の金属をふれさせると電池ができること関連に気付かせる方法 実物の仕組みを原理や法則と結び付けて学び取らせる。（方法②）-8-１ボルタ電池とレモン電池を演示して、意欲付けを行った。

２

ボルタ電池やレモン電池の仕組みから、電池の原理を学び取り、作り方を考えさせた。【基礎的な課題】（協同的な学び）◎原理や法則との関連に気付くように、困っている生徒の様子を見取り、周囲の生徒とつないだ。

第１時

３

設計図を作成させた。（協同的な学び）◎わからんメモやホワイトボードを活用して疑問やつまずきを共有させ、協同的な学びを活性化させた。
◎原理や法則を意識させる助言を行った。

４
学習の流れ起電力を大きくするための工夫をさせた。【発展的な課題】（協同的な学び）５

各自の設計図に基づき、製作させた。（協同的な学び）◎電池の原理を再度確認し、意識付けて製作に取り掛からせた。
◎起電力が小さいため、オルゴールが鳴らない場合、電池の原理を意識させるようにした。
◎生徒の様子や「わからんメモ」を見て、周囲の生徒等につないだ。

第２時
６

振り返りシートで発表原稿を作成させ、自分の作品を実際に使用しながら発表し、原理や法則の活用について振り返りを行わせた。
※

イ◎は教師の支援

授業の実際教材の提示方法については、方法②（実物から学び取らせる方法）を用いて、ボルタ電池や果物電池を見せて、その仕組みを原理や法則と結び付けて学び取らせ、作り方を考えさせる方法で行った。
ボルタ電池は、その構造が単純で分かりやすく、多くの生徒が水溶液に電極を立てる電池を思い付いていたため、原理を活用した電池を設計させる方向を示すのには効果があった。また、本研
究の化学電池作りでは、使用する材料の選択自体が、深めさせたい原理と密接な関係にあるため、方法①（材料を示す方法）で作り方を考えさせることは適切ではない。
ワークシート（図６）を活用することで、電池の原理の意識付けから材料の選択、設計へとスムーズに流れた。ここでは、ワークシートに記録した化学電池の原理や自分の考えによって、適宜学習の振り返りができていた。このことで、原理を活用しながら化学電池の設計が可能になっていた。
しかし、設計図の作図は、慣れていないこともあり、描くこと自体に多くの生徒が戸惑っていた。この戸惑いに対しては、教材提示装置を使い、数人の設計図を紹介する支援を行うことで解決することができた。前述したが、このことが協同的な学びにおける「聴く－つなぐ－もどす」という手法である。この後は、自宅にある金属製品の種類を考えながら、２種類の金属を選択し、設計していた。電解質の水溶液についても、グループ内でアイデアを共有しながら各自で選択していた。このときも、電流を通すか通さないかを判断基準として話合いが進み、電池の原理を意識していることがうかがえた。
また、発展的な課題である起電力を大きくするための方法は複数あるが、設計段階では、多くの生徒が一つの方法だけを設計図に取り入れていた。そして、製作段階になると、実物を操作す-9-

るために技術的な問題が存在していたり、解決策が複数あり、その選択に戸惑ったりしたため、思考が停滞していた。この様に多くの生徒の思考が停滞すると、協同的な学びにより発想を導き出すことが難しく、多くのグループの指導に一人の教師で対応するようになるため、思考を停滞させないための工夫が必要であると感じた。
作品の発表会では、原理や法則をどのように使って作ったかという点と自分なりに工夫した点の二つのポイントを押さえながら、実際に電池を使って説明させた。発表の中では、化学変化やイオンに関連付けて説明が行われていた。

図６化学電池用ワークシート- 10 -ウ

学習効果の評価
設 計 に お い て は 、 金 属 の イ オ ン 化 傾 向 に 関 わる
内 容を 友 だ ちに 積 極 的に 尋 ね てい た 。 今 回は 家庭に ある 物 を 材料 と し たの で ア イデ ア を 共 有し やす
か った よ う で、 生 徒 は積 極 的 に聞 き 合 い 、協 同でア イデ ア を 出し 合 い なが ら 、 設計 図 の 作 成に 取り組 んで い た 。製 作 で は、 友 だ ちと 材 料 を 共有 した
り、友だちの電池と自分の電池をつないだりして、電 圧を 大 き くす る 方 法を 試 み る等 、 積 極 的に 取り組んでいた。

図７

化学電池設計時の様子

生徒は電池を作る過程で、電極同士が触れると電流が流れないことを体験し、その理由を電子の流れで理解した。また、発展的な課題を達成するために、イオン化傾向まで考えていたことが、生徒の様子やワークシートと振り返りシートの記述（表５）から見取ることができた。
「わからんメモ」への記述（表５）には、金属の種類の判別などの初歩的な内容のやりとりもあったが、水溶液と金属が触れる表面積を広げる工夫などは、様々なアイデアを出し合っていることがわかり、協同的な学びにより新たな気付きや知識の整理、思考の深まりがあったことも見取れた。
表５

化学電池づくりにおける生徒の記述

原理や法則に関わる振り返りシートの「わからんメモ」への記述
ワークシートへの記述
発表原稿の 記述
・電極には、イオンになり ・電極をらせん状にして表面 (疑)アルミとくぎはどっちが＋極やすいものとなりにくい積を増やした。
で、どっ ちが－極なのか？
ものを使用した。
・電解質の水溶液は、リンゴ (答)アルミは－極で、くぎは＋極。
・＋極を鉄から、溶けにく酢と食塩水を使い、違いを (疑)どうすれば、電極の表面積をい銅に交換した。
調べた。
増やすことができる？
・直列につなぐことで電圧(答)水溶液の量を増やすと電極がを上げることができる。
触れる面積が増える。
※（疑）は生徒の疑問、（答）は疑問に対する他の生徒の答え(6) 研究の考察
ア

意欲的な取組
教材の提示方法を工夫してワークシートを活用したことと、協同的な学びにより、生徒は活動的な製作場面だけでなく、作り方を考えるところから完成まで意欲的に取り組んでいた。日頃は実験することのみにしか興味を示さない生徒も、自ら積極的に関わり、友だちのアイデアを見たり聞いたりしている姿がビデオ撮影した授業記録において確認されるなど、意欲的に取り組む様子を見ることができた。さらに、振り返りシートにおいても、90％近い生徒が意欲的に取り組むことができたと答えている。

イ

実感を伴った理解
ワークシートや振り返りシートへの記述を基に、深めさせたい原理や法則に関してキーワード分析すると、約80％の生徒にねらいとした原理や法則に関する用語を使って説明する記述が見られた。作り方から考えて製作する「ものづくり」を行うことによって、「ものづくり」の過程で、原理や法則を活用し、実感を伴った理解へと深まっていったと考えられる。
- 11 -

ウ

新しい気付きや知識の整理、思考の深まり
作品完成のために、疑問を明確にしながら、協同で解決していく様子が、ビデオ撮影した授業記録や「わからんメモ」への記述から分析できた。このことから、協同的な学びを取り入れ、四つの手だてによって活性化させたことにより、作品完成に向けて、新しい気付きや知識の整理、思考の深まりがあったと考えられる。

３

研究のまとめと今後の課題(1) 研究のまとめ設計から製作までを行う「ものづくり」によって、知識・技能の活用場面を作り出すことで、その単元で学習した科学的な原理や法則を「ものづくり」を通して体験し、その過程で生じる課題を主体的に解決していくことができた。つまり、実感を伴った理解の三つの側面うち、「具体的な体験を通して形づくられる理解」、「主体的な問題解決を通して得られる理解」の二つの側面から、既習の知識・技能を、実感を伴った理解へと深めさせることができたと考えられる。また、「実際の自然や生活との関係への認識」が可能な「ものづくり」の題材は多いため、その選定によっては、実感を伴った理解をより深めさせることができる。
協同的な学びを取り入れた効果として、一人では気付かなかったことに気付くことができ、協力して問題解決していく中で一人ひとりの学びを深めることができた。また、これまでの「ものづくり」では見られなかった原理や法則に関わる内容についての話合いが活発に行われており、原理や法則の利用に関して異なる視点からの検討を行い、原理や法則への理解も深まった。
さらに、生徒は活発な話合いを行い、他人の考えを取り入れつつ、自分の考えを再構築し、「ものづくり」に生かすなど、充実した言語活動が行われていた。協同的な学びを取り入れた「ものづくり」は、新学習指導要領のねらいの一つである、思考力・判断力・表現力等の育成にもつながる指導方法であったといえる。
(2) 今後の課題
今後の課題は、発展的な課題にどう取り組ませるかということである。協同的な学びを取り入れて、発想力や想像力を互いに補いながら「ものづくり」を行ったが、発展的な課題では、生徒の思考が停滞する場面が何度か見られた。その理由として考えられることは、発展的な課題においては、課題解決方法が複数想定され、その選択に戸惑ったり、その単元で学習した原理や法則以外の内容が存在していたりするなど、多くの要素が絡み合うため、何をどう考えたらいいのか分からなくなるということである。このような場面でも、生徒の思考が停滞しないように、考えるべき要素を明確にさせて、思考を段階的に行わせる支援について今後も研究を進めていきたい。

【引用文献】＊１ 文部科学省、『中学校学習指導要領』、2008、ｐ72【参考文献】
・中央教育審議会、『幼稚園、小学校、中学校、高等学校及び特別支援学校の学習指導要領の改善について（答申）』、2008
・文部科学省、『中学校学習指導要領』、2008
・文部科学省、『中学校学習指導要領解説 理科編』、大日本図書、2008
・文部科学省、『小学校学習指導要領解説 理科編』、大日本図書、2008
・佐藤雅彰・佐藤学、『公立学校の挑戦』、ぎょうせい、2003
・東京都教職員研修センター、『豊かな人間性と創造性を養うものづくり教育に関する研究』、2005
・国立教育政策研究所教育課程研究センター、『特定の課題に関する調査（理科）』、2007- 12 -