理科/環境教育助成

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日産科学振興財団

理科／環境教育助成 成果報告書
回次：第５回

助成期間： 平成２０年１１月１日～平成２１年１０月３１日 （期間 １年間）

テーマ：

食糧と競合しないバイオ燃料を用いた環境教育の教材開発と実践

氏

藤井 道彦

名：

所 属：

静岡大学教育学部

登録番号：０８２４６

１．課題の主旨

中学生に対する環境教育として、技術・家庭科の技術分野において、身近に地球温暖化対策を行うことができる教材開発を行い、それを用いた体験的な授業実践を行う。本実践では、デｨーゼル車の燃料として用いられているデｨーゼル燃料に着目し、実際に自分たちの手で ナタネ・ヒマワリ・ゴマ・ダイズを栽培して搾油することにより、近年注目されているバイオ燃料を、太陽エネルギーを用いて作物を栽培することにより自ら作り出す体験をする。さらに、近年、バイオ燃料と食糧との競合による食料価格の高騰が問題となっているため、本研究では食糧と競合しないバイオ燃料について考えさせる。また、自分たちで栽培した作物を搾油して油を得る体験を行い、搾油効率について考えさせる。そして、温暖化対策として有効な、化石燃料の燃焼による温室効果ガスの排出を削減する体験を行うとともに、排気ガス中に含まれる黒煙や窒素酸化物など健康に悪影響を及ぼす物質の排出削減効果も体験することができる。そして、搾油した油を利用して燃焼させお湯を沸かしたり、エンジンを動かしたりして、バイオマスエネルギーを利用する体験をすることで、学習指導要領の改訂により求められている、中学校技術科における生物育成の学習からエネルギー変換の学習までを融合的に含み、また、食糧と競合することのない、環境教育に関する幅広いものづくり教材として有効な融合教材の開発と実践を行うことを目的としている。
２．準備

本研究は、バイオマス燃料を用いた環境教育の実践について、以下の 3 つの内容によって構成されている。
１）中学生を対象としたナタネ・ヒマワリ・ゴマ・ダイズの栽培を通したバイオマスエネルギーの体験学習の教材化
２）中学生を対象としたナタネ・ヒマワリ・ゴマ・ダイズの搾油を通したバイオマスエネルギーの体験学習の教材化
３）中学生を対象としたナタネ・ヒマワリ・ゴマ・ダイズから搾油した油の利用によるバイオマスエネルギーの体験学
習の教材化
３．指導方法中学生を対象とした環境教育として、地球温暖化対策の一つとして注目されているバイオマスエネルギーを扱い、バイオ燃料を用いた環境教育の実践のための教材を開発すべく、ナタネ・ヒマワリ・ゴマ・ダイズを栽培しての教材開発を行い、それに基づいて、附属中学校の技術科の時間において、体験的な環境教育の授業実践を行った。
また、ナタネなどの種子から搾油することにより、バイオマスエネルギーをとりだす体験を行い、エネルギーと食糧との競合や搾油効率について考えさせた。また、搾油により得られた油を実際にバイオマスエネルギー-1-

として利用してお湯を沸かしたり、エンジンを動作させたりすることにより、バイオマスエネルギーについて体験的に学習することができ、また、学習指導要領の改訂により求められている、中学校技術科における生物育成からエネルギー変換まで幅広く含んだ環境教育の融合教材の開発を行った。
４．実践内容１） 参加者
附属中学校において平成 20 年度は 2 年生、平成 21 年度は 1 年生の各 1 クラス 40 名計 80 名を対象とした。
２）授業実践 1
目標

バイオマスエネルギー ～ナタネ油の燃焼実験～
ナタネがバイオマスエネルギーになることを知る。

現在地球全体で問題になっている温暖化は、主として化石燃料の燃焼によって引き起こされていること、化石燃料の消費を減らし地球温暖化を抑制することのできる方法として、バイオマスエネルギーの利用がある、バイオマスエネルギーのひとつにナタネ油があることを紹介した。そして、市販のナタネ油と自分たちが栽培したナタネから搾油した油を比較し、江戸時代には行灯などの燃料として使われていたことにもふれ、自分たちが栽培したナタネから搾油した油が、実際にバイオマスエネルギーとして利用できることを、搾油した油でお湯を沸かす体験を通して、バイオマスエネルギーを体験的に学習する授業実践を行った。
３）授業実践 2
目標

バイオマスエネルギーについて知る～ナタネを移植する～

ナタネの移植を行う「地球では様々な環境問題が起きていますが、どのようなことがあげられますか。」との問いかけから始め、環境にやさしいエネルギーについて考えさせ、バイオマスエネルギーの特徴を説明し、学習の動機付けを行った。そして、油がとれる代表的な作物であるナタネを各自がプランターに移植して、自分たちでバイオマスエネルギーを得ることのできる栽培体験を行った。
４）授業実践３ バイオマスエネルギー ～ナタネの収穫～
目標 ナタネがバイオマスエネルギーになることを知る。ナタネの収穫を行う。
なぜ、ナタネを育ててきたのかを再度説明して、ナタネからバイオマスエネルギーが得られることを確認した。また、トウモロコシなどでは主食となる食糧との競合が問題となっていることなど、バイオ燃料の課題についても説明した。そして、日当たりや堆肥の区ごとに、ハサミを用いた収穫体験を行った。また、莢以外の茎は廃棄物ではなく、堆肥化することで利用可能なことも説明し、堆肥作りによる資源の循環についての体験学習も行った。
５．成果・効果バイオマスエネルギーについての教材化を行い、中学校において実践授業を行った結果、授業後のアンケートから、環境問題やバイオマスエネルギーに関する興味・関心が高まったようであった。ナタネ
油の燃焼実験の生徒の感想として、「自分たちの搾油したナタネ油が燃え、燃料として使える」と実感し、喜びを感じていた。また、この「バイオマスエネルギー」の教材を通じて、「これからはもっと環境問題に目を配ろう」、「この技術を他の人にも教えたい」など、大変有意義だとする感想が多々見受けられることができた。
-2-中学校における授業実践により、子どもたちはナタネの栽培・搾油・バイオマスエネルギーとしての利用を体験したことで、自分たちの栽培したナタネから搾油することができ、それが燃焼できることを実感することができ、「ナタネがバイオマスエネルギーになることを知る」という目標が達成できたものと考えられる。
ナタネによるバイオマスエネルギーによる教材化を実践する場合、ナタネの栽培から始めることにより、環境について考える環境学習と、ナタネを育てるための技術、搾油の技術と複数の学習の要素が見られる。
実践授業を受けた生徒たちは、「今日授業で知ったことを家で話してみよう」、「ナタネを家で育てようかな」、「家の花壇でわたしもやろうかな」など、学習で学んだことを家庭でも行おうとしていることが感じられた。そして、生徒たちの環境問題に対する意識が変わり、「エネルギーを無駄にしてはいけない」、「使うのは簡単だけど、作るのは大変」など、日ごろの生活を見直そうという意見も見受けることができた。

６．所感

バイオマスエネルギーを用いた環境教育の教材開発を行い、中学生を対象として授業実践を行うことができた。バイオマスエネルギーについての体験的な授業実践を通して、中学生の環境問題に対する興味・関心が高まり、バイオマスエネルギーや地球環境問題についての理解を深めることができたものと考えられる。
また、バイオマスエネルギーを活用した環境教育の教材化を行いにより、作物を栽培し、搾油し、燃焼させてバイオマスエネルギーをえることにより、中学校の技術科において、「生物育成に関する技術」と「エネルギー変換に関する技術」の領域を複合的に学習することのできる環境教育の有効な教材であると考えられる。
７．今後の課題や発展性について
バイオマスエネルギーを得ることのできる作物のうち、ナタネは秋から冬に播種し、収穫は翌年で年度がかわる
ため、扱い方が今後の課題である。また、技術の授業においては効率についての学習も重要であるが、鳥害や脱粒の影響もあり、あまり多くの収穫量が得られなかった。効率を高めるためにも、より多くの収穫量を得ることが課題である。また、搾油においても、教材化による簡易な方法によっても、より搾油効率を高めることが課題である。エンジンを用いたバイオ燃料の利用においては、教師実験にとどまらない体験学習が課題である。
８．発表論文、投稿記事、メディアなどの掲載記事
口頭発表
１．八木佑樹・藤井道彦・西ヶ谷浩志・石原清治：ナタネによるバイオマスエネルギーの教材化に関する研究，
第 26 回日本産業技術教育学会東海支部大会，三重大学，2008 年 12 月，第 26 回日本産業技術教育学会東海支部大会講演論文集，pp.99-102 （2008）
２．藤井道彦・八木佑樹・西ヶ谷浩志・石原清治：ナタネによるバイオマスエネルギーの教材化に関する研究，
日本産業技術教育学会第 52 回全国大会，新潟大学，2009 年 8 月，日本産業技術教育学会第 52 回全国大会講演要旨集，p.51 （2009）
３．八木佑樹・藤井道彦・西ヶ谷浩志：バイオマスエネルギーを活用した環境教育に関する研究，第 27 回日本産業技術教育学会東海支部大会，静岡大学 2009 年 12 月 発表予定-3-【教材制作方法】
・実施内容が教材開発の場合、ここから１～２ページ使って、教材の制作方法を記載願います・実施内容が教材開発でない場合、このページ以降を削除願います

環境教育授業案
１

日時・場所 平成２１年３月１６日（月） 第２校時

２

学

３

本時の題材

バイオマスエネルギー ～ナタネ油の燃焼実験～

４

本時の目標

ナタネがバイオマスエネルギーになることを知る。
（知識・理解）級

２年 B 組

ナタネの燃焼実験を行う。
５

授業過程
生徒と教師の活動

評価と支援時間（●：支援○：評価）「今回の授業では油の燃焼実験を行いま ●市販のナタネ油と搾油した油を比較す。
」

し生徒に気づいたことをワークシート １０分

市販のナタネ油と前回搾った油の比較を に記入させる。
行う。
「ナタネ油がエネルギーになることを証 ●江戸時代には行灯などの燃料として明しよう」

使われていた。
２０分

実験① 各班に缶カップ・芯を１個ずつ配る。 ●準備するもの② 燃焼させる。

・缶カップ １０個 ・アルミホイル③ 水の入った缶カップ②を配布する。

・缶カップ②１０個④ 液体の回収ペットボトルへ漏斗を使 ・麻で作った芯 １０個
い回収・チャッカマン ４個

まとめさまざまな油の紹介○生徒に当てさせる。
○ワークシートに記入してもらう
ここまでの学習のおさらい○本時の感想・感じたことの記入。

-4-２０分環境教育授業案
１

日時・場所 平成２１年６月１５日（月） 第２校時

２

学

３

本時の題材

バイオマスエネルギー ～ナタネの収穫～

４

本時の目標

ナタネがバイオマスエネルギーになることを知る。
（知識・理解）級

１年 C 組（40 人）

ナタネの収穫を行う。
５

授業過程
生徒と教師の活動

評価と支援時間（●：支援○：評価）

本時の説明●なぜ、ナタネを育ててきたのかを再「今日はナタネの収穫を行います」

度、説明する。
（確認）→・バイオ（ディーゼル）燃料

５分

・食糧との競合の観点から説明する●区画の説明（黒板で説明する）
プランター栽培の収穫についてプランターの収穫方法についての説明 ５分

畑へ移動
収穫作業
「区ごとに収穫を行います」●区により日当たり、施肥量が違うた
め、各区の収量を出すことを説明。

① はさみで茎の上部を切り取る。

●実演する。

② 区に置かれているペールに切り取っ ●適宜歩いて指導する。
たものを入れる。
③ 必要のない茎を堆肥置き場へ運ぶ。

３０分●土をよく落とすこと。
●茎は堆肥になる。

④ 区ごとにペールに入れたものをブル ●乾燥させないと日持ちが悪くなる。
ーシートへ運ぶ。

かびてしまう。

まとめ「今日の収穫についてのワークシートを ○本時の感想、バイオマスエネルギー １０記入してください」

に関する興味・関心について-5-分