中学年の児童が見通しをもって観察、実験を行うための理科指導に関する研究－導入の工夫やワークシートの活用を通して－
防府市立新田小学校

１

教諭

兼廣

徹

研究の意図
(1) 研究の背景
PISA調査等の各種の調査から、日本の児童生徒については、思考力・判断力・表現力等に課題があることが明らかになり、中央教育審議会答申(平成20年１月)においては、これらの能力の育成を改善の基本的な方針の一つとして、学習指導要領改善の方向性が示された。小学校理科については、「見通しをもった観察・実験などを通して、問題解決の能力を育てる」 ＊１ ことを重要視するという方針が、改善の具体的事項の冒頭に述べられている。しかし、理科学習の初期段階である中学年児童においては、見通しをもって観察、実験を行わせることが難しいという実態が認められる。
(2) 研究テーマ設定の理由
中学年児童が見通しをもてない一因として、活動自体に没頭してしまうために、疑問に感じたことを調べるという目的をあまり意識せずに、観察、実験を行いがちであるということがあげられる。こうした中学年児童に観察、実験の見通しをもたせるためには、学習課題の設定において、児童が学習対象となる自然の事物や現象に出合ったときの関心や意欲を大切にし、そのときの気付きや考えを生かすことが重要である。それは、このことによって観察、実験の目
的が児童にとって必然性をもったものとなり、それが見通しをもつことにつながると考えたからである。
そこで、導入の活動から学習課題の設定までの過程で、次の２点に着目した。１点目は、導入の活動において、児童の問題解決への意欲を高めるとともに、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出すことである。２点目は、その気付きや考えを、児童の思考を途切れさせることなく学習課題へとつなげていくことである。そして、これら２点を達成するには、導入の活動を工夫することと、ワークシートの活用が有効であると考えた。
(3) 研究の仮説
以上のことから、本研究の仮説を、「中学年の理科学習において、導入の活動を工夫し、ワー
クシートを活用した指導を行うことで、児童が見通しをもって観察、実験を行うことができる」とし、授業実践を通して検証することとした。

２

研究の内容
(1) 原籍校児童の実態把握
観察、実験に対する関心・意欲や、これまでの理科学習における観察、実験の見通しに関する実態を把握するため、原籍校の中学年児童（第 ３ 学 年 の 児 童 73人 と 第 ４ 学 年 108人）に理科学習に関するアンケート調査を行った。
「観察、実験は好きか」という質問には、８割以上の児童が「好き」と答えており、関心や意欲が極 め て 高 いこ と が 分 か る（図 １）。しか し 、それに比べて、「観察、実験の方法を自分- 1 -で考えたか」、「予想をしてから観察、実験を行っ
観察、実験は好きかたか」という質問に対しては、「はい」と回答した児童の割合は５ 割以下になっている（図２）。

３年

そして、観察、実験の方法を考えなかったり、４年結果を予想しなかったりしたときの主な理由として、ほとんどの児童が、「何を調べるのかよ

0%

20%

40%

60%

80%

く分 から ない」、「 考え るの が難 しい」、「考え好き
好きても、どうせ間違っているから意味がない」な

好きではないどちらかといえば好き
どちらかといえば好き
好きではない図１
理科学習や観察、実験に対する関心や意欲どと回答しており、問題解決の見通しが十分に

図１ 観察、実験に対する関心や意欲

もてていない実態が確認された。
観察、実験の方法を自分で考えたか結果を予想してから観察、実験を行ったか

３年

３年

４年

４年
0%

20%
はい

40%
はい

どちらかといえばはい

60%

80%

100%

どちらかといえば好きではない
どちらかといえば好きではない

100%

どちらかといえばはいどちらかといえばいいえ

0%

20%

40%

どちらかといえばいいえ
はいいいえ

どちらかといえばはい
図２ 観察、実験の見通しに関する実態

60%
いいえ

80%

100%

どちらかといえばいいえ
いいえ(2) 導入の活動の工夫と活用したワークシートの実際
ア導入の活動を工夫する際の観点導入の活動においては、次の二つの観点から工夫した。
○興味・関心を喚起し、問題解決への意欲を高めることができるようにすること。
○活動での気付きの視点を焦点化し、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出せるよ
うにすること。
中学年児童に観察、実験の見通しをもたせるためには、その前提として、児童が「不思議だな」、「どうしてそうなったのだろう」という気持ちになり、「調べてみたい」と思えるような、
印象的な活動を経験させることが望ましい。また、学習課題の設定時に、導入の活動後の気付きや考えを生かすことができれば、児童は観察、実験の目的を意識することが容易になる。したがって、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出すことができるように、導入の活動において、気付きの視点を焦点化し、児童が学習課題に結び付く事象に必ず着目できるようにすることが必要である。すなわち、児童の意欲を高めることと、活動での気付きの視点を焦点化することの両方が達成できるような活動内容を仕組み、それを行うときの支援を周到に準備することで、単元の導入に最適な活動となるように工夫した。

イ

活用したワークシートの特長
導入の活動後から学習課題を設定するまでには、いくつかの思考の段階がある。もし、その間に児童の思考が途切れた場合、学習課題は、児童の問題解決の道筋から外れたものになってしまう。そこで、思考をつなげていく支援として、ワークシートを活用することを考えた。
児童が問題解決の過程をしっかりと歩むことができるように、本研究で活用したワークシー- 2 -トには、以下のような特長をもたせた。
○ 「気付き」、「原因の予想（仮説）」、「学習課題の設定」、「観察、実験の方法」の記述が、思考の流 れ に沿っ て視 覚 的に 分か りや すく 表現 でき る。
○ 「なぜ、そうなったのだろう」のような、思考をつなげていくための手助けとなる発問や、気付きや予想の表現を支援するための定型文が表記してある。
(3) 教師が「学習課題につながる気付き」にまとめることの必要性
活動後の気付きから、児童の思考を学習課題につなげていくまでの過程で、「原因の予想（仮説の設定）」をさせることは、学習課題を導き出す活動として大変重要である。
宮崎大学大学院教育学研究科教授の中山迅は、その著書の中で、「理科授業における問題解決
や探求においては、『問い（何が問題なのか）』の設定が鍵であり、『問い』は科学的に解決可能でなければならない」 ＊２ と述べている。その「問い」を、「学習課題」に置き換えて考えると、理科の問題解決的な学習を成立させるためには、各単元で学習する内容において、教師が、児童の疑問を引き出し、児童にとって科学的に解決可能であるかを的確に判断して、学習課題を設定させることが重要だということである。
しかし、学習課題へつながる「原因の予想」をさせるときに、いくつか留意しなければならない点がある。導入の活動で気付いたことの多くは、学習課題へつながりそうなものであっても、児童が、それをワークシートに記述するときや発表するときには、的確な表現になっていないことが多い。
また、気付きがいくつか出たとき、それらがほぼ同様な気付きであっても、表現が異なっていれば、同じような気付きだと考えられない児童もいる。中学年児童が、話合いなどを通して思考しながら、それらの気付きを的確な言葉で整理していくのは困難なことなのである。気付きを的確に整理しないまま、何についての原因を予想するのかを児童が明確に理解していない状態で、原因の予想をさせると、児童の予想はさらに拡散し、最後は教師が強引に学習課題へつなぐということになりかねない。したがって、活動後のいくつかの気付きを効率的に集約し、児童にとって、「どの事象についての原因を予想するのか」が明確になるように、教師が支援する必要がある。特に、理科学習の初期段階である中学年においては、大切な支援であると考える。
これらのことから、本研究では、児童に見通しをもたせる支援として、ワークシートの活用とともに、次の２点について留意した。
○児童がもつであろう疑問を予想し、最適な着地点（学習課題）を事前に考えておくこと。
○学習課題へと直接結び付く「原因の予想」を適切に行わせるために、導入の活動で、児童全員に、何についてどこまで気付かせておくかを明確に想定しておくこと。
２点目の、教師が想定した気付きこそが「学習課題につながる気付き」であり、児童の思考の流れをつなぐ鍵となる気付きである。
(4) 授業実践ア

第４学年「電気で遊ぼう(電気のはたらき)」での授業実践（ｱ）導入の活動の工夫
本単元では、「乾電池の数やつなぎ方を変えると、回路を流れる電流の強さが変わること
や、乾電池をつなぐ向きによって、電流の向きがかわること」を学習する。したがって、導入の段階で、「乾電池の数やつなぎ方等によって、電流の強さや向きがどのように変わるのか調べたい」という課題意識をもたせる必要がある。そこで、まず、電流の向きについて調
べる学習課題につなげるために、次のように導入の活動を工夫した（表１）
。
- 3 -

表１

導入の活動の内容と教師の支援（第４学年「電気で遊ぼう」）

活動の内容
・電動竹とんぼに乾電池１個をつなぎ、羽根を飛ばす。
（教師の演示後に、児童がグループで実際に活動する。）
教師の支援◎電気のはたらきによる、モーターの回転方向の違いに着目させるために・電動竹とんぼの羽根が飛ぶ仕組みは、竹とんぼと同じであ

電動竹とんぼることを説明しておく。
・気付きの視点が羽根の角度に向かないように、羽の角度はよく飛ぶように調整済みなので、変えないように指示しておく。
◎乾電池のつなぎ方によって羽根が飛んだり飛ばなかったりするという事象を確実に経験させるために・実験器具を配付するときは、回路から乾電池ホルダーを取り外しておく。
・グループの全員が１人ずつ、飛ばすことができるまで実験を行わせ、交代するときは乾電池ホルダーを取り外して次の人に渡すことを指示しておく。
・「乾電池のつなぎ方を変えると、飛び方はどうなるかな」のような声掛けをする。

導入の活動として行った電動竹とんぼの羽根を飛ばす実験によって、全員が大変興味をもち、活動への意欲が大いに高まっていた。また、気付きの視点を焦点化させるための支援により、乾電池の向きを変えると羽根が飛んだり飛ばなかったりすることに、ほとんどの児童が気付いていた。しかし、学習のねらいには直接結び付かない事象（「羽根が横に飛んだ」など）が起きたために、そのことに着目した児童が多数おり、事前に考えておいた支援だけでは視点を焦点化し切れなかった面もあった。
（ｲ）導入の活動での気付きから学習課題を設定するまでの授業展開（ワークシートの活用）
導入の活動から学習課題の設定までの授業展開について、ワークシート（図３）の流れに沿って以下に述べる。ワークシートの記述は、本研究の授業実践で実際に見られた児童の記述を集約したものである。
ａ

活動後の気付きをまとめるまで ＊図３①、②の部分①の欄は、導入の活動後に、個々の児童に記入させた。この段階で、すでに、導線をつなぎ替えることで乾電池の向きが変わり、飛んだり飛ばなかったりしたことに気付いているので、直ちにその原因を予想させることも考えられる。しかし、学習課題に確実につなげていくためには、全員の児童が、モーターの回る向きが変わっていることまで気付いていることが必要だと考え、教師の演示により、そのことを確認した。そして、「乾電池の向きを変えると、モーターの回る向きが変わり、飛んだり飛ばなかったりする」という一つの気付きにまとめ、乾電池の向きを変えると、モーターの回る向きが変わる原因を予想させることにし
た。
- 4 -

竹とんぼが、とぶひみつは何かな？

①

・導線をつなぎ替えたら、飛んだり飛ばなかったりした。 （ほぼ全員）
・乾電池をつなぐ向きを変えると、モーターの回る向きが変わるのは、電気の流れる向きが変わるから。

・羽根が横に飛んだ。（４割程度）
・導線をつなぎ替えたら、乾電池の＋と－が逆になった。 （２人）

（１人）と、モーターの回る向きが変
わり、羽根が飛んだり飛ばなかったりした。

・電動竹とんぼの回路の中に検流計をつなぐ。
・乾電池の向きを変えたときに、検流計の針の振れがどうなるかを見る。

・モーターが逆に回っていた。

② ・乾電池をつなぐ向きを変える④③

乾電池の向きを変えると、
本当に電気の流れる向きが変わるのか調べよう。

・用意する物
電動竹とんぼ乾電池
検流計

図３ ワークシートの記述（第４学年「電気で遊ぼう」）

ｂ

気付きを基に、その原因を予想するまで ＊図４
図４は、事象が起きた原因を予想する場面で児童に書かせたワークシートである。原因を予想するときは、できるだけ文章とモデル図の両方で表現するよう促した。モデル図は、事象を視覚的に表現するので、個々の児童が考えを表現しやすくする効果が期待できる。これまでの理科学習では、原因の予想をした経験が少なかったため、表現に戸惑う児童も多かったが、電流の向きを矢印で表現するとよいこと等を助言することで、どの児童も分かりやすく予想を表現することができた。

ｃ

予想から学習課題を設定するまで ＊図３③、④の部分
図４のワークシートを基に話し合った結果、「乾電池の向き

図４ モーターの向きが変わる原因を示したワークシート

を変えると、電 気の流れる向きが変わるから（モーターの回る向きが変わる）」という予想でまとまり、そこから設定された学習課題は、「乾電池の向きを変えると、本当に電気の流れる向きが変わるのか調べよう」である。電流の向きを調べることができる機器として検流計を紹介し、教科書に例示してある実験を参考に、準備するものを確認した。
（ｳ）児童の思考の流れと授業実践の考察
導入の活動を終えてから学習課題を設定するまでの児童の思考の流れと、学習課題を解決するために行った実験についてまとめると、表２のようになる。
設定した学習課題を解決するために行った実験に多くの児童が見通しをもって取り組んでお- 5 -り、導入の活動の工夫とワークシートの活用による効果が見て取れた。しかし、導入の活動での気付きの視点が十分に焦点化できなかったことや、ワークシートの使い方が分かりにくかったという問題点があった。そこで、導入の活動の工夫については、より綿密に児童の思考を想定しながら考え、ワークシートについては、形式等を分かりやすく改良することとした。改良後のものは、図５、図６に示している。
表２

児童の思考の流れと、学習課題を解決するための実験（第４学年「電気で遊ぼう」）

導入の活動後の主な気付き
学習課題につながる気付き・導線のつなぎ方で、乾電池の向きが変わり、羽根が飛んだり飛ばなかった
りした｡
・モーターの回る向きが変わると、羽根が飛んだり飛ばなかったりした。
乾電池をつなぐ向きを変えると、モーターの回る向きが変わり、羽根が飛んだり飛ばなかったりした｡
なぜ、乾電池の向きを変えると、モーターの回る向きが変わるのだろう。

原因 の予 想乾電池の向きを変えると、モーターの回り方が変わるのは、電気の流れる向きが変わるから。
乾電池の向きを変えると、本当に電気の流れる向きは変わるのか調べよう。

設定した
学習課題

電動竹とんぼ

検流計

と

スイッチ

学習課題を
解決するための実験

乾電池

イ

第３学年「かげ踏みマスターになろう(太陽とかげの動きを調べよう)」での授業実践
この授業実践では、理科の問題解決的な学習の経験が少ない第３学年が対象であることを踏まえ、ア の 実 践 で 課 題 と な っ た 「導入の活動での、気付きの視点をより確実に焦点化すること」と「使い方が分かりやすい、ワークシートの形式等を改良すること」について再考し、実践を行った。

（ｱ）導入の活動の工夫
この単元で学習する内容は、「 日 陰 は 太 陽 の 光 を 遮 る と で き 、 日 陰 の 位 置 は 太 陽 の 動 き に
よって変わること」である。したがって、日陰と太陽の関係について調べたいという課題意識をもたせる必要がある。そこで、表３のように導入の活動を工夫した。活動を始める前に、「かげ踏みマスターになろう」と投げ掛け、活動への関心や意欲を高めておいてから、遊びを始めた。かげ踏みマスターとは、「かげのでき方が予想できて、かげを踏まれない方法が分かって
いる、かげ踏み遊びの名人である」と児童に説明した。
活動後の授業実践で活用したワークシートを確認すると、多くの児童が日陰のでき方や向きに着目した気付きについて記述していた。かげ踏み遊びを行う際の最も効果的な支援は、遊ぶ様子を撮影したビデオ映像を、１回目、２回目と連続で見せたことである。この支援によって、初めは、ワークシートに気付きを記述できなかった児童も、１回目と２回目の日陰の向きを比較することで、日陰の向きの違いにすぐに気付くことができた。

- 6 -

表３

導入での活動の内容と教師の支援（第３学年「かげ踏みマスターになろう」）

活動の内容
・運動場でかげ踏み遊びをする。
教師の支援◎日陰のでき方や向きを意識しやすいように・「かげ踏みマスター」になるためのヒントとして、日陰のかげ踏み遊びの様子

でき方に気を付けておくとよいことを助言する。
・日陰がラインに対して垂直にできるような方向で、大きさを適切に設定したコートの中で、かげ踏み遊びをさせる。
◎時間による日陰の向きの違いに気付きやすくするために・１回目と２回目で日陰の向きが90度以上変わるように時刻を設定し、同じ日に２回遊ばせる。
・日陰の向きを後で確認できるように、遊ぶ様子を屋上からビデオカメラで撮影する。

（ｲ）導入の活動での気付きから学習課題を設定するまでの授業展開（ワークシートの活用）
導入の活動から学習課題を設定するまでの授業展開について、ワークシート（図５）の流れに沿って以下に述べる。ワークシートの記述は、本研究の授業実践で実際に出てきた児童の記述を集約したものである。

① ・１ 回目と２回目でかげの向きが違う。
（１８人）

・太陽の反対側にかげができる｡（３人）

・同じ時刻では、どの人もかげの向きが同じだ。

（予想した児童

かげの向きが違ったのは、太陽が動いたから。 のほぼ全員）

③

（４人）

・かげは体についてくる｡（２人）

太陽はどのように動くのか調べよう。
・動かないものを目安にして、太陽をしばらく観察する。
・太陽を安全に見ることができる道具を使う。

② ・１ 回目と２回目でかげの向きが違う。
・同じ時刻では、どの人もかげの向きが同じだ。
・太陽の反対側にかげができる｡④⑤

図５ ワークシートの記述（第３学年「かげ踏みマスターになろう」）

ａ

活動後の気付きをまとめるまで ＊図５①、②の部分
かげ踏みマスターの条件は「かげのでき方が予想でき、かげを踏まれない方法が分かるこ- 7 -と」とし、活動後の気付きの中で、どの気付きがマスターになることにつながる大切な気付きであるのかを考えさせた。そして、児童全体の気付きを、「１回目と２回目でかげの向きが違う」という、時間による日陰の向きの違いについての気付きに集約した。
ｂ

気付きを基に、その原因を予想するまで ＊図５③の部分
自分のかげができるのは、太陽が関係していることをどの児童も分かっていたが、原因の予想については、太陽との位置関係にまで気が付かなかったり、表現の仕方に戸惑ったりした児童が多く、予想できたのは４割程度であった。そのほとんどは「太陽が動いたから」という予想であった。

ｃ予想から学習課題を設定するまで ＊図５④、⑤の部分「太陽が動いたから」という予想については、自分では予想できなかった児童も理解できた様子であった。しかし、多くの児童が、実際に太陽はどのように動くのか分かっていなかったため、それを学習課題として設定した。調べるための観察方法については、考えやすかっ
たようで「動かないものを目安にして、太陽をしばらく観察する」、「自分は動かない」、「太陽を安全に見ることができる道具を使う」など、多数の考えが出てきた。観察の方法の詳細については、教科書を参考にしながら計画を立てた。

（ｳ）児童の思考の流れと授業実践の考察
導入の活動を終えてから学習課題を設定するまでの児童の思考の流れと、学習課題を解決するために行った観察についてまとめると、表４のようになる。
表４

児童の思考の流れと、学習課題を解決するための観察（第３学年「かげ踏みマスターになろう」）

導入の活動後の主な気付き・１回目と２回目でかげの向きが違う。
・ 太 陽 の 反 対 側 に か げ が で き る｡
・同じ時刻では、どの人もかげの向きが同じだ。

学習課題につながる気付き原因 の予 想となぜ、１回目と２回目で、かげの向きが違ったのだろう。

かげの向きが違うのは、太陽が動いたから。
方位磁針で方位を確認し、太陽の位置を１時間ごとに調べて、記録する。

設定した
学習課題

１回目と２回目で、かげの向きが違う。

太陽がどのように
動 く の か 調 べ よ う｡

学習課題を解決するための観察設定した学習課題を解決するための観察について、多くの児童が自分なりに方法を考え、適切に結果を記録して、太陽の動きについて考察していた。これらの児童の様子から、第３学年においても、導入の活動の工夫とワークシートの活用により、見通しをもって観察できていたことを見取ることができた。
ウ

第４学年「物の体積と温度」での授業実践
本単元の学習内容については、多くの実践事例から、「原因の予想」においていくつかの考えが出ることが想定できたので、児童の思考の流れを途切れさせることなく、いかに予想から学習
課題へとつなぐかを意識して、実践を行った。
- 8 -（ｱ）導入の活動の工夫
この単元では、「空気、水、金属を温めたり冷やしたりするとその体積が変化すること」を学習する。したがって、温度を変えることによって、体積がどのように変化するのか調べたいという課題意識をもたせる必要がある。そこで、表５のように導入の活動を工夫した。
表５

導入での活動の内容と教師の支援（第４学年「物の体積と温度」）

活動の内容
・ペットボトルを温めることにより、中の空気を膨張させて、飲み口に詰めた玉を飛ばす。
教師の支援◎温めたことが、玉が飛ぶ原因であることに気付きやすくするために・ペットボトルをつける水として、温度差のある２種類（ア：20℃、
イ：45℃）の水を用意する。
活動の様子◎玉が飛ぶ原因として、空気が関わったことを意識させ、空気に関する気付きに焦点化するために・ペットボトルの中に空気が入っていることを確認するために、水槽に逆さに入れたペッ
トボトルを水中で傾けて、空気の泡が出る様子を見せる。
・玉の詰め方によって飛び方が変わらないように、詰め方を統一し、明確に指示する。
◎気付かせたい事象を確実に繰り返し経験させるために・一度飛ばした直後は、既にペットボトルが温まっていて、中の空気が膨張しているため、玉が飛びにくくなる。そこで、ペットボトルを２本以上用意して、交互に使用させる。

玉を飛ばすという印象的な実験と、きめ細やかな支援によって、活動への意欲を高めるとともに、学習課題に直結する気付きをほぼ全員から引き出すことができた。また、本単元の前には、空気鉄砲を使った学習をしているので、外からの力を加えていないのに、温めただけで玉が飛ぶことを不思議に思 う児童が多かった。そのことにより、問題解決への意欲を高め、学習
課題の設定まで、意欲の高い状態を保つことができた。
（ｲ）導入の活動での気付きから学習課題を設定するまでの授業展開（ワークシートの活用）
導入の活動から学習課題を設定するまでの授業展開について、ワークシート（図６）の流れに沿って以下に述べる。ワークシートの記述は、授業実践で実際に出てきた児童の記述を集約したものである。
ａ

活動後の気付きをまとめるまで ＊図６①、②の部分①の、活動後に出てきたいくつかの気付きは、ほとんどが学習課題に直結するものだったので、これらの気付きを②にまとめ、原因の予想をしやすくした。このとき、児童に分かりやすい表現になるように言葉を補うなどの支援を行った。

ｂ

気付きを基に、その原因を予想するまで ＊図６③の部分原因を予想させると、多様な考えが出てきた。ここで、それぞれの予想を検証する実験を行わせるという授業展開も考えられるが、本研究では、明確な目的意識をもって行う実験に十分な時間を配当するという観点から、この段階で、いったん予想を絞り込むことにした。
- 9 -話合いだけでは絞り込めなかったので、教科書に例示してある実験を参考にして、教師がいくつかの演示実験を行い、「空気が増える」という予想に絞り込んだ。実際に行った演示
実験は、次の二つである。
演示実験１・飲み口に玉を詰めたペットボトルを、水槽の中に逆さに入れて、玉を飛ばす。
演示実験２
・マヨネーズの容器を少しへこませて、お湯につける。
さらに、空気の体積についての学習を生かし、「増える」という表現を、「体積が大きくなる」に改めた。
ｃ

予想から学習課題を設定するまで ＊図６④の部分
演示実験によって、温めると空気の体積が大きくなるということは 、 ほ ぼ分かったようであったが、「体積がどのくらい大きくなるのか調べたい」、「冷やすと体積は小さくなるのか」という、さらなる疑問を引き出し、温度による空気の体積変化をより詳しく調べるという学習課題へと導いた。

（ほぼ全員）

アの水では、玉が飛ばなかった。
（ほぼ全員）

・空気が上にいったから。
・空気が増えたから。
（４割程度）
・空気が水蒸気に変わったから。
（４割程度）（２割程度）（ほぼ全員）

イの水では、玉が飛
んだ。

演示実験２

①

イの水（45℃）は、温かかった。

演示実験１

アの水（20℃）は、冷たかった。

空気の体積が増えたから。

（ほぼ全員）

温度によって、空気の体積はどのように変わるのか調べよう。

②

③

④

・空気を温めたり、冷やしたりする。

ペットボトルを温めると、玉が飛んだ。

・用意するものお湯、 氷水図６ ワークシートの記述（第４学年「物の体積と温度」）（ｳ）児童の思考の流れと授業実践の考察
導入の活動を終えてから学習課題を設定するまでの児童の思考の流れと、学習課題を解決するために行った実験についてまとめると、表６のようになる。
原因の予想において、多くの予想を演示実験等によって絞り込み、学習課題を設定するのは、予定よりも多くの時間を要した。しかし、その間の児童の関心・意欲は高い状態を維持し、思考が途切れていないことを、活動中の児童の態度や行動から見取ることができた。
- 10 -

表６

児童の思考の流れと、学習課題を解決するための実験（第４学年「物の体積と温度」）

導入の活動後の主な気付き・アの水（20℃）は冷たかったが、イの水（45℃）は温かかった。
・アの水では飛ばなかったが、イの水では飛んだ。

学習課題につながる気付きペットボトルを温めたら、玉が飛んだ。
なぜ、ペットボトルを温めると玉が飛んだのだろう。
・空気が上にいったから。
・空気が水蒸気に変わったから。

・空気が増えたから。

原因の予 想演示実験２

演示実験１
演示実験によって絞り込まれた予想

設定した
学習課題

ガラス管内の水滴の位置に印を付ける。

ペットボトルを温めたら玉が飛んだのは、（ペットボトルの中 の ） 空 気 の 体 積 が 増 え た か ら｡

温度によって、空気の体積がどのように変化するのか調べよう｡と学習課題を解決するための実験

氷水

60℃～70℃の湯(5) 導入の活動の工夫による効果の分析
児童の、学習対象となる事物・現象への興味や関心を喚起し、活動への意欲を高めるために導入の活動を工夫することは、これまでの理科指導でも取り組まれてきた。しかし、本研究でねらったことは、意欲を高めるだけではなく、活動での気付きを学習課題へ確実に結び付けることである。したがって、活動の工夫による効果を、「問題解決への意欲を高める効果」と「学習課題につながる気付きや考えを引き出す効果」の２点から分析する。
ア

問題解決への意欲を高める効果
教師が、学習課題につながる気付きや考えを引き出そうと意識し過ぎるあまり、活動が制限され、児童にとって魅力のないものになってしまっては、単元導入の活動としての効果が薄くなる。そこで、遊びの要素を取り入れつつ、教科書に例示してある活動も参考にしながら、教材を自作したり、内容を工夫したりして研究のねらいに沿ったものとした。本研究の導入の活動は、どれも遊びの要素を含んでいるものである。また、活 動の中で 起き る事象は 、児童にとって未 知 のものであったり、 想 像 を 超 え た も の で あ ったりした

表７

授業実践後に行った、学習の振り返りシートの回答結果

質問に対して､「はい」又は「どちらかといえばはい」と答えた児童の割合ため、活動をする間の児童の表情は生き生きとし

第３学年 第４学年て 、意 欲的 に取 り組 む様 子が見 られた。 学習の 振り
返りシートにおいて、「楽しかったか」、「導入の活動で起きた現 象 は 不 思 議だったか」、「予 想 は 本 当 か調
べてみたいと思ったか」という、問題解決への意欲に関わる質問に対して、「はい」又は「どちらかといえ- 11 -

導入の活動は楽しかったか

100％

97％

導入の活動で起きた現象は不思議だったか88％

91％

予想は本当か調べてみたい
と思ったか

96％

94％

ばはい」と答えた児童は大変多く（表７）、児童の問題解決への意欲が高まっていたことが分かる。
イ

学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出す効果
導入の活動を工夫することで、児童の興味・関心を喚起し、学習への意欲を大いに高めることができたとしても、活動後に、単元の学習対象ではない事象に多くの児童が着目したり、活動に没頭して、学習のねらいに結び付く事象に気付かなかったりするようであれば、単元の導入に行う活動として、望ましいものとはいえない。そこで、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出すことができるように、導入の活動の内容から、活動後に出てきそうな気付き
や考えを想定し、効果的な支援を行った。
学習課題につながる気付きや考えを引き出す効果について、授業実践後に、ワークシートの記述や担任への聞取りから分析した。
第３学年の「太陽とかげの動きを調べよう」において、実際に児童がワークシートに記述していた気付きの総数の約８割が、学習課題につながる気付きであった。
第４学年の「電気のはたらき」においては、学習課題につながる気付きに関する記述が、約７割の児童のワークシートから見られた。「物の体積と温度」においても、ほぼ全員が学習課
題につながる気付きを記述していた。これらのことから、導入の活動の工夫により、学習課題につながる気付きを引き出せたことが確認できた。
以上３回の授業実践を通して、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出すための支援について、いくつかの共通点が見えてきた。それを大まかにまとめると、次の３点になる。
①二つの事象を比較させる。
②気付くための視点を示す。
③きめ細やかな設定・指示をする。
条件の異なる二つの事象に明確な違いが出るように導入の活動を工夫することで、児童は、必ずその違いに着目することができた。これは、小学校学習指導要領において、第３学年の問題解決の能力として取り上げられていることであり、本研究でも、その有効性が確かめられた。
①を中心にして、②と③の支援を行うことで、より確実に学習課題につながる気付きを引き出すことができた。

(6) ワークシートの活用による効果の分析
学習課題を設定するまでのワークシートの活用による効果については、学習状況の観察と担任の聞取り及び学習の振り返りシートから分析した。
第４学年の授業実践では、「電気のはたらき」、「ものの体積を調べよう」のどちらの単元も、導入の活動が「飛ばす」実験で、児童は飛ぶ場合と飛ばない場合の二つの事象を経験する。活動
後に気付いたことを発表し合い、どうやったら羽根や玉を飛ばすことができるのかが分かった時
点で、児童は問題が解決したという気持ちになり、思考が途切れてしまいそうになった。しかし、飛んだ原因についての予想をし、その予想を確かめるという学習課題へ結び付いていくことが、一枚のワークシートの中に視覚的に分かりやすく表現されていくので、児童の思考が途切れることなく、学習課題へつながったと考えている。
また、学習の振り返りシートの自由記述欄には、「電動竹とんぼの羽根が飛んだり飛ばなかったりした理由は分かったけど、乾電池の向きを変えたら、電流の向きが変わるのは本当だろうかと思った」、「玉が飛んだのは、空気（の体積）が増えたことが理由だったけど、まだ少し信じられないので、実験をしてくわしく調べたいと思った」などの感想が書かれていた。これらの感- 12 -

想からも、導入の活動における気付きが、学習課題にしっかりとつながっていることが読み取れる。
第３学年については、１回目のかげ踏み遊びのとき、コートのラインの外にかげが出る位置に立ったら踏まれないことが分かった時点で、かげ踏みマスターになったと思っていた児童が多かった。しかし、ワークシートを活用することで、かげ踏みマスターになるためには、さらに調べなければいけないことがあることを理解させ、児童の意識を学習課題へとつなぐことができた。
(7) 観察、実験の見通しをもたせる効果についての考察
導入の活動の工夫とワークシート活用による手だてを柱とした本研究において、児童に観察、実験の見通しをもたせる効果があったかを考察する。これについて、第４学年については、授業
実践前に行ったアンケート調査（図２）と、授業実践後に行った学習の振り返りシートの質問に対する回答結果の比較から考察した。図７に、アンケート結果を示す。その質問内容は、「観察、実験の方法を自分で考えたか」、「結果を予想してから観察、実験を行ったか」という観察、実験の見通しに関するものである。
まず、「観察、実験 の方法を自分で考えたか」という質問では、「はい」と答えた児童はあまり増えていないが、考えなかったという児童はかなり減っている。また、「予想をしてから観察、実験を行ったか」という質問では、「はい」又は「どちらかといえばはい」と答えた児童が大幅に増えていた。これらのことから、第４学年において、本研究の手だては、児童に観察、実験の見通しをもたせる効果があったといえる。
観察、実験の方法を自分で考えたか結果を予想してから観察、実験を行ったか

これまでの

これまでの

これまでの理科学習
理科学習

これまでの理科学習
理科学習

授業実践を行った

授業実践を行った単元の学習

授業実践を行った単元の学習

0%

授業実践を行った単元の学習
単元の学習

20%

はい

40%

はい

どちらかといえばはい

図７

60%

80%

100%

どちらかといえばいいえ
どちらかといえばはい

0%

20%

はい
どちらかといえばいいえ

いいえ

どちらかといえばはい

40%

60%

80%

100%

いいえ どちらかといえばいいえ
いいえ

観察、実験の見通しに関する質問に対する回答結果の比較（第４学年）

第３学年については、それまでに学習した単元が少なく、それらが飼育や栽培中心の単元であるため、授業実践前後の比較は行わず、学習状況の観察と担任への聞取り及び学習の振り返りシートの記述から、本研究の効果について考察した。
授業実践をした単元では、設定した学習課題を解決するために、観察の方法を自分なりに考えて、結果をしっかりと予想してから観察に取り組んだ児童が大変多く、結果の記録から考察までの活動も適切にできていたことが確認できた。さらに、学習の振り返りシートの質問において、「調べるためにはどんな観察をしたらよいかを自分で考えた」と回答した児童は約９割であった。これらのことから、第３学年においても、児童が観察の見通しをもてていたことが分かった。
また、学習の振り返りシートの自由記述欄には、どちらの学年においても、約３分の１の児童が、「かげ踏み遊びをして、太陽は動くのかということを観察して調べてみたくなった」、「玉を飛ばす実験で不思議に思ったことを調べたいと思った」、「今までは実験をして調べたいと思わなかったけど、今は、思うようになった」などと記述していた。本 研 究 の 手 だ て に よって、児童- 13 -

は、観察、実験を単に楽しむだけでなく、導入の活動で疑問に思っ た ことを調べるという目的意識をしっかりともって、観察、実験を行うことができたといえる。
３

研究のまとめと今後の課題(1) 研究のまとめ
本研究の授業実践の考察から、導入の活動の工夫やワークシートの活用による手だては、観察、実験の目的を明確にさせ、中学年児童に見通しをもって観察、実験を行わせるために効果的な支援であったといえる。これらの手だてを他の多くの単元に適用することで、中学年 児童の 問 題解 決 的 な理 科 学 習 が一 層 充 実す る と 考え る 。
また、授業実践を通して、理科学習の初期段階である中学年の理科指導においては、教師
が、活動後に出てきたいくつかの気付きを整理し、「学習課題につながる気付き」にまとめる
ことの必要性を再認識することができた。
(2) 今後の課題
本研究を通して明らかになった課題は、次の２点である。
１点は、気付きの視点を焦点化する支援が比較的少なくて済む導入の活動の開発である。
本研究の授業実践では、どの単元においても、気付きの視点を焦点化するための手だてとして、活動前に、細かく指示や説明を行う場合が多かった。この支援を減らすことができれば、活動時間を十分に確保することが可能となり、児童の関心・意欲を減退させてしまう心配もな
くなる。少ない支援で、学習課題につながる気付きや考えを確実に引き出せる導入の活動を考えていきたい。
もう１点は、ワークシートの汎用性をいかに向上させるかということについてである。ワーク
シートの汎用性については、研究当初から重視してきたが、児童の気付きや考えを学習課題につなげていく効果を高めるためには、単元の内容に対応して形式等を変えたワークシートの方がよい場合があった。しかし、汎用性を向上させることは、児童の問題解決過程の定着が容易になるという効果や、ワークシート作成による教師の負担が軽減するという利点がある。
したがって、どのような内容の単元でも使いやすい、より汎用性の高いワークシートの開発をめざしていきたい。

【引用文献】＊１

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＊２

猿田祐嗣・中山迅、『思考と表現を一体化させる理科授業』、東洋館出版、2011、ｐ24-25（答申）』、2008、ｐ89【参考文献】
・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

・文部科学省、『小学校理科の観察、実験の手引き』、2011
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/senseiouen/1304651.htm
・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
http://www.nier.go.jp/kaihatsu/tokutei_rika/
・科学技術振興機構、『小学校理科教育実態調査』、2011
http://rikashien.jst.go.jp/elementary/cpse_report_014.pdf
・板倉聖宣、『仮説実験授業のＡＢＣ』（改訂３版）、仮説社、1984
・鎌田潤一（やまぐち総合教育支援センター平成21年度長期研修教員研究報告書）、『実感を伴った理解を図る
理科の指導に関する研究』、2010- 14 -