多様な授業スタイルで科学的探究の礎となる知識・技能を培う

理科・数学・情報の融合型授業の実践
理科・数学・情報の教員が1年間を通して連携し，スパイラルに授業を行っています。
それぞれの授業は決して特別なことを教えているわけではありません。3教科の特徴を生かしつつも，ゆるやかな連携をすることで，生徒や教員の中に生まれる気づき，発見，
疑問も授業の構成要素とする新しい形のクロスカリキュラムを追究しています。

Super Science High School
お茶の水女子大学附属高等学校 SSH学校設定科目「課題研究基礎」

令和元年度文部科学省指定 スーパーサイエンスハイスクール

お茶の水女子大学附属高等学校
Ochanomizu University Senior High School課題研究基礎（1 年必修，2 単位） 年間指導計画

科 学 的 探 究 の 礎 となる
知 識・技 能を融 合 的・体 験 的 に身につける
特別講義 1

未来を創る
科学
P. 4

ポスター作成と発表

特別講義 2

図書館を
活用した
探究の技法

ワークショップ

体 験 的な学び ❶水質調査

放射性廃棄物の処分についてP.16- 17

P.14 - 15

P.5

三展開授業❶

三展開授業❷

数

グラフ●

大きい値・小さい値●

指数・対数②●

誤差・有効数字●

Excelでグラフを描く●

指数・対数①●

暖かさの指数

P. 8-94月

5月

P. 10 - 11

6月

7月

8月
振り返り（夏休み）

1つのテーマを軸に科目の異なる3名の教員が，それぞれの角度から，テーマに関連した内容の授業

科目横 断 的なを行います。教員が3週にわたって1回ずつ各クラスをまわる形で実施するため，
クラスごとに学習す

三 展 開 授業る順番が違うのも特徴の1つです。テーマを軸にした3つの学びが生徒の中で融合的に結びついていくことが期待されます。

9月

数学・物理・化学・生物・情報の5名の教員が，1年間を通して授業で取り扱うテーマを共有し連携しながら授業を進めています。1 学年全員を同じ授業時間に配置することで, 様々な授業形態に応じた活動単位での実施が可能となっています。

授業形態

活動単位

特別講義，
プレゼンテーション

1学年合同

科目横断的な三展開授業，
プレゼンテーション

クラス別

水質調査，
身のまわりの酸の定量実験，分野別課題研究

グループ活動プレゼン
テーション

特別講 義 4

プレゼン
デザイン論
特別講義 3

P.7

データサイエンス論

分野別課題研究

プレゼン
テーション

P.6

身のまわりの酸の定量実験

体 験 的な学び ❷三展 開 授 業 ❸データ●

データサイエンス入門●

ミクロメーターの使い方●

化学実験によるデータ取得

P. 12-13

10 月

11 月

P.18- 19

12 月

1月

●

化学分野

●

生物分野

●

物理・地学分野●

数学・情報分野

P.20 - 22

2月

3月

振り返り（冬休み）

特 別講義

外部（お茶の水女子大学を含む）
から，それぞれの分野のエキスパートを講師に迎えて講義・質疑応
答を行います。これから課題研究を進めていくために必要な思考や知識・技能（基本から発展的な
内容まで）
や
「現在」
そして
「未来」
に行われる研究や技術について講義していただいています。

特別講義 1

「未来を創る科学」
講師：東京大学 大学院総合文化研究科
教授 池上高志 先生

この授業で考えてもらいたいこと
この講義では，課題研究基礎の最初の特別講義であり，同時に課題研究を含めた学びの「ゴール地点」のようなものを考える機会としたいと考えています。
この
「ゴー
ル地点」
はもちろん明確なものではありません。
「考え続けていくこと」や「今あるシス
テムや思考を飛躍すること」
を，講師の池上先生のキャリアや研究の具体例を通して講義をしていただいています。池上先生にはこちらの講義方針を共有して，毎年の講義では最先端の研 究内容を多分に紹介していただいています。生徒には，「学問分野に捉われない学び方や，学問を融合する新たな学問の構築の必要性があり，今後の予期できない社会の変化に対応する考えを身につけるためのガイダンス」と伝えており，研究や学びに対してのイメージが一新されるような時間となればよいと考えています。
計画段階ではこの特別講義を高校1年生の最初に設定するには早い内容で，具体例も難しいものと考えていました。しかし今，科学技術の発展や社会情勢の変化が急速で，そして複数の要因が複雑に絡む時代になってきたことを踏まえると，
高校1年生の最初だからこそ知ってもらいたい内容だと感じています。

授業内容■学問を文系理系と分ける必要性はあるのか？-C. P. Snow「二つの文化」
から
日本の入試制度を発端として学問を文系・理系と分ける慣習がある。しかし，どちらの要素も必ず必要で，夏目漱石の『坊っちゃん』
をみんな知っているのと同じくらい自然の摂理である物理学の「熱力学第二法則」
を知ってほしい。物理学も「ことばをつくる」学問であり文系の要素もある。
大学での学びは普通に生活している中では考えつかないことを教えてくれる場・考える場であり，大学教員である科学者は新たなものを創り出すアーティストでもある。
■人工生命とは何か？ - 池上先生の研究から鳥をみて「飛行機」
をつくるのがAIだとしたら「鳥」
そのものを作ろうとするのが人工生命（ ALIFE ）である。飛行機は決まった時に目的地に向かって飛ばすけれど鳥は気まぐれで好きなときに飛ぶ。
そういうところに生命のエッセンスが眠っていないか。
アンドロイド「オルタ3」のオペラ演奏から見えてくるもの。最初から指揮者のアルゴリズムがあるわけではなく，演奏者（人）と指揮者（アンドロイド）の相互作用で指揮者として成立してくる。人と一緒になって初めて指揮者のアルゴリズムができる。このような事象がこれからたくさんあり，文系や理系の垣根と同様に境界が複雑な世界になる。
■池上先生のメッセージ
自身が主体的選択をする時に迷ったら，複雑な（エントロピーが高い）方を選んでほしい。
この選択はなかなか難しいが，選んだものが「良い」「悪い」
ではない。複雑な中から広い視野で
「文化」
や
「生命」
を見てほしい。

生徒の感 想から

以前母から「2つの道があったときは，より大変な方を選ぶと良い」と言われたことがあり，今回聞いたことと何となく似ている
気がしました。決まらない，答えがないことはムズムズすることではなくワクワクすることだと思いました。
今回の講義で紹介していただいた機械と人間の違いの話が興味深かったです。私の好きな星新一さんの文学の世界ではロボットと人間が共存する世界がよく描かれていますが，そんな世界がフィクションではないことを感じて少し怖くもなりました。

4

特別 講 義 2

「図書館を活用した探究の技法」
講師：お茶の水女子大学 附属図書館 職員の方々

この授業で考えてもらいたいこと
この講義では，
これから研究活動を行う上で重要な，先行文献の調査，論文やレポートの作成プロセスを学びます。論文やレポートの作成では，実験や考察も大事ですが，その準備として，現在世の中で未解決なことや問題となっていることを知るために，先行研究を読むことやデータベース
で検索するといった，情報の探索・入手のスキルが必要です。そして，実験や考察後の，論文やレポートの執筆時の参考文献の引用
ルール,さらに情報源ごとの特徴や情報の信憑性についても学ぶ必要があります。これらを生徒が実践的に学ぶため，大学附属図書館の職員の方を講師としてお招きして，説明していただいています。図書館の活用を通して探究の技法を実践的に学び，これからの活動に役立ててほしいと思います。

授業内容説明していただいたポイント▲

大学図書館が本の貸出を行っているだけではなく，「 知識生産型」の学びを支える場所であり，学習・教育・研究のための資料・情報の提供，
そして学びの空間の提供，
さらには人的サポートの提供をしていること。

▲

論文・レポートが，感想文や作文とは違って，根拠（先行研究や客観的なデータ）を元に自分の主張を述べたものであること。
▲

テレビやラジオ，Webといった速報的な側面を持つ情報や論文や専門書，統計・白書・年鑑といった専門的，記録的な側面を持つ情報など，様々なものがあることを意識してもらいつつ，それらの情報にどうやってアクセスするのか。

▲

CiNii Articlesや電子ジャーナル，電子資料，総務省統計局のe-Statのデータの利用方法について。
▲

情報源には，信頼度が異なることがあり，根拠として用いる際には，細心の注意が必要であること，
そして，著作権や引用ルールがあることを著作権法を通して紹介。
▲

参考文献のフォーマットは研究分野によって異なるが，最低限記載すべき項目については同じなので，その内容を確認。

生徒の感 想から情報の特徴に気を付けながら，検索サイトだけではなく，図書や公的資料などもっと正確な情報を取り入れられるようになっていきたい。
資料を上手く，正しく活用できるかは論文の質に直結するので確認しながら行うことが大切だ。
論文は作文とは違い，相手を説得（納得させる）必要があるため，客観的なデータを使って論理的に主張することが不可欠になる。
そのためには，集めた情報を批判的に分析して，情報を吟味することが重要である。

5

特別講義 3

「データサイエンス論」
講師：お茶の水女子大学 基幹研究院
教授 伊藤貴之 先生

自然科学系（理学部情報科学科）

この授業で考えてもらいたいこと
この講義は，数学Ⅰでの「データの分析」の学習を終えたタイミングに時期を設定しています。生徒は数学Ⅰで教科書をベースに，代表値（平均値，中央値，最頻値），四分位数，分散，標準偏差，相関係数の意味やその用い方を学習し，それらの値を求めることができるようになった上で，この講義に臨みます。講師の先生とも事前に打ち合わせを行い，生徒が何をどこまで学習しているのか共有した上で講義をお願いし，
これまで学んだ知識が，実際のデータ分析にどのようにつながっていくのか，具体的な研究事例について生徒がその場で考えられるよう，講義スタイルでありながらも体験的な要素を盛り込んだ講義をしていただいています。
机上の空論ではなく，実際のデータ分析をできる限り具体的に追う体験を通して，
データ分析に必要な見方や考え方を知り，その面白さだけでなく，難しさも実感することで，
データサイエンスに対する興味関心を高めたいと考えています。

授業の内容
データは理論，計算，実験とともに科学に関する４つの方法論の１つであり，
データサイエンスは「第４の科学」と言われています。この授業ではデータから様々な比較や分析ができることを，実例やクイズなどを織り交ぜながら話をします。
さらにデータサイエンスの典型的な手順（１ .データの収集・蓄積，2.プログラミング・統計処理，3. 興味深い現象の発見，4. 問題
解決）について説明し，具体的な例で実際にデータサイエンスを体験します。
ただし，
ここではグラフや散布図などは与え，手順２，
３，
４の部分に焦点をあて生徒と一緒に考えていきます。
課題

生徒の活動

コンビニの売上予想

回帰直線をひく

アパレル店の売上げに関係する要素を考える

複数の散布図を比較して考える

境界線を引こう判別分析（適合率・再現率を求める）

少し発展的な内容（回帰直線，適合率，再現率）
もポイントをしぼって扱い，生徒がもっている知識を活用しながら考えることができるよう課題を設定しています。その中で可視化の重要性や人が考えることの重要性も伝えていきます。
最後に，
データサイエンスを支える技術として，
ビッグデータや機械学習の重要性や，様々な分野でデータ関連の研究や業務がますます増え，
データサイエンスが活躍する場が広がっていることについて紹介し，生徒の興味関心を高めます。

生徒の感 想から

データサイエンスの授業がとても印象に残っている。なぜなら，多くのデータから散布図を作ったり，箱ヒゲ図にしたりして可視化することでデータがとてもわかりやすくなったし，相関関係を予測するのに役に立つことがわかり，今まではどう
活用すれば良いのか全く知らなかったけれど，
いろいろ知ることができた。
適合率や再現率の意味や回帰分析，
さらに数Ⅰで習った相関係数の活用法が分かり，課題研究で生かしたいと思った。

6

特別講義 4

「プレゼンデザイン論」
講師：筑波大学 図書館情報メディア系
助教 小野永貴 先生

この授業で考えてもらいたいこと
探究学習において，発表活動は不可欠です。
ここでは，研究者の情報発信活動について，
アカデミックプレゼンテーション（研究プレゼン）の心得を講義していただいています。
《講師の先生より》
どんな偉大な科学者でも，最初から一人で“ 正解 ” に辿りつくことはできません。自身が試みた調査や実験の成果を世に問い，議論や検証，改善・修正を繰り返し，少しずつ真実に近づいていこうとする営みが，研究です。
この第一歩としての研究プレゼンの意義や位置づけを理解して，作法や慣例を学んだうえで，場や形態に応じて適切な発表法を自ら設計できる主体性を得ることが，本講義の目的です。
プレゼンデザインと聞くと，スライドのレイアウトや配色等を想起する生徒が多いですが，本講義の主眼はそこではありません。研究プ
レゼンのデザインとは，「どうすれば自身の研究成果を正確に他者へ伝えられるか」ということを総合的に設計する行為です。
そのためには，「何のために発表するのか」という意識の転換を図り，「その目的達成にはどのような伝達手法が効果的か」という発想を促すことが必要だと考えています。
さらに，「良い発表を行うとどのような将来に繋がるのか」と未来を見据えることで，発展性ある探究活動への動機づけに資することも期待しています。

授業内容
まず，「研究においてプレゼンはなぜ大切か？」と問いかけ，科学研究の成果が市民に届くまでの流れを概観します。本や教科書に載る科学的知識はごく一部で，その手前には，学術雑誌への論文掲載や，学会・研究会での発表という段階があることを解説します。そして，学会プログラムの実例を見せ，膨大な数のプレゼンが毎年行われている事実を知ってもらいます。これを通し，プレゼンをすること・聞くことは，重要な研究プロセスの一環であるという認識を定着させています。
次に，民間企業や官公庁などで行われる多様なプレゼン形態と比較し，研究プ
レゼンの特性と目的を明らかにします。
そして，その目的を達するための良い研究プ
レゼンとは何か考え，「話の構成・発表資料・発表者」の3観点から設計の工夫を例示しています。具体的には，IMRADといった研究報告のセオリーから，口調・視線などの口頭発表技術まで含みます。一方，研究発表時の誇張や改竄などの問題事例を紹介し，発表倫理の啓発も図ります。
最後に，これらの知見を踏まえ，第一線の研究者によるプレゼン事例の動画を提示し，分析的に鑑賞します。さらに，質疑応答が盛り上がることは価値ある発表ができた証拠であると総括し，発表意欲を高めています。

生徒の感 想から講義をうける前は，
プレゼンデザインをスライドデザインだと思っていたけど，違うと聞いて衝撃だった。
今までプレゼンの目的は考えを伝えることだと考えていたが，考えを伝えて相手を動かすことまでを目的とすべきであると知った。
さらにそのためには大まかに分けて話の構成・資料・発表者という3つの要素で様々な工夫が必要だと分かった。
これから探究などで，研究する機会が増えていくが，他の人に伝わらなければ意味がない。研究は成果をあげることだけではなく，それを発信することが大切になることが分かった。

7

化学科目横 断 的な三 展 開 授 業 ❶

数

物理

数学

大きい値・小さい値

化学

【ねらい】

理科では，原子の大きさといった非常に小さい値から，物質を構成する原子の個数や天体間の距離といった非常に大きい

指数表記や適切な単位を用いて，大きい値や小さい値を正しく取り扱うことができる。

値まで，日常生活では目にすることもないような値も扱わなければいけません。単純な四則演算で求められるような問題であっ【授業の流れ】ても，数値が指数表記になった途端に立式ができない，計算間違いが増えてしまう生徒も多く見受けられます。この授業では，スケールを体感！

1977年に作られた教育映画「Powers of Ten」やWeb上で閲覧できる「Scale of the Universe 2」を紹介し，素粒子から宇宙まで，科学で扱われる事物・現象のスケールを体
感する

10
分

15
分

桁数が多い値をそのまま書き表すよりも指数表記を用いたほうが，かえって数値が扱いやすくなることを実感してもらいたいと考えています。指数の計算については，「指数・対数①」の授業指数による表記に任せ，
ここでは，指数表記に慣れることを目的としています。

大きい値や小さい値をA×10B（0<A<10）の形で表す。

また，大きい値・小さい値を扱いやすくするもうひとつの方法

単位の変換として，単位変換を紹介しています。普段何気なく使っているk（キロ）は1000倍，c（センチ）は1/100倍などの単位の接頭辞を理解し，単位を変換する。
まとまった数を1とするような単位を用いることで，数値が扱いやすくなることを理解する（例「mol」，「光年」など）

20
分

「単位」
にスポットライトを当て，改めて体系的に学習することで，数値を扱うときには常に単位を意識するようになってほしいと願いながら授業をしています。

※残りの時間は水質調査に関する事前説明

誤差・有効数字

物理【ねらい】

自然科学系の教員ならば必ず学習した内容である「誤差」「有
効数字」
を合わせて１年生の最初に学習します。この学習内容を① 誤差の種類と要因を理解する。
② 有効数字を理解し，意味のある数値を扱う感覚を養う。

見れば分かる通り，理科全般で必要な知識であり，実験などでは必ず考慮しなければいけないものです。しかし，この学習を生か【授業の流れ】
20
分
20
分

30
分

20
分

すタイミングはどうしても実験の慌ただしい最中や，問題演習で有効数字を考慮した計算がでてきたときなど，体系的に学ぶに

プチ実験・ノギスで身近なものを測定してみよう
ノギスを使って身近なものを測定して平均値を出すは不向きなタイミングになります。とはいえ，この内容をじっくり学習するには各科目で時間を要するのは少し気が引けるものです。

誤差とは何か？誤差の分類

誤差には「偶然誤差」と「系統誤差」の大きく２つに分類できることを例示とともに紹介，図等を用いて解説する。

指導するポイントとしては，少しでも体験的な学びができるよ
うにノギスを用いて実際に測定を行うこと，測定した値のばらつ

有効数字の必要性

きから「誤差」の概念を生徒自身が持ちそこから誤算への学び

中学校で学習した「温度計の目盛りの1/10まで読む」はなぜ言われるのかを丁寧に説明する。
有効数字の必要性とルールを解説する。

に結びつけること，中学校での体験を元に有効数字を理解してもらい，実際に計算をしてもらうなどして有効数字の重要性を

有効数字を考慮した計算練習

感じてもらうことの3点です。どうしても理屈っぽくなる部分です

有効数字の規則に従った計算を実践する。

が，できる限り体験的な事柄を中心とした授業にしています。

8

【概要】
最初の3展開の授業では，大きい値・小さい値，誤差と有効数字，指数・対数という「数」を正しく扱うための基本的な知識を学習します。理科や数学の授業の中から敢えてこの項目を取り出して授業することで，「 数」の扱いに対する生徒の意識を高めたいと考えています。

指数・対数①

数学【ねらい】

数学Ⅱで扱う指数の拡張（自然数から有理数へ）を，
この授
業では，自然数から整数への拡張に焦点をあてて説明します。

①整数の指数，対数の定義を知り，計算ができる。
②指数の「拡張」や対数の「定義」，「性質の証明など，計算を支える土台を構築する数学の世界を体験する。

自然数の指数における様子を観察し，０乗や負の指数をどのように定義するのがよいかを考察した上で「定義」します。さらに「指数法則」が成り立つことを具体的な数値を使って確かめ，【授業の流れ】
25分

20
分

自然な拡張になっていることも確認します。指数法則を用いた指数の拡張（自然数から整数へ）

計算は時間を多めにとり，生徒が「できる！」という感覚が得ら

指数が整数の場合について定義し，指数法則が成り立つことを具体的な値で確認する。

れるようにしています。対数を定義したあと，指数表記と対数表
記の言い換え練習を行い，性質を証明した上で対数の計算に指数法則を用いた計算練習

取り組みます。化学基礎で既出のpH についても話題に挙げて指数が整数の場合の基本的な計算練習と化学基礎の資料集に掲載されている指数で表された数の複雑な計算も扱う。

対数のイメージを持たせます。計算ができるようになることが第

15
分

対数の定義
p
「 a =M ⇔ loga M= p 」を理解する。

１目標ですが，形式的に計算ができることの背景にある数学の30分

対数の性質の証明と計算練習す。
ただし，対数の計算は、対数の性質をみながら計算してよい

世界を少しでも生徒が実感できる場にもしたいと考えていま

指数法則を利用して対数の性質を導く。

としています。

『担当教員による気づき』
理科教員
（物理）
：有効数字と誤差

ど，技術としての数学を扱うことを意識している。その一方で「定「大きい値や，小さい値，有効数字，誤差に焦点をあてて，１年生義」
することの意味や，「証明」の面白さに気付いたなど，振り返りの最初に扱うことは，
この後の課題研究だけでなく，教科の学習に書く生徒もおり，
理科と絡めて授業しているからこそ，数学のよにおいても重要であるように感じる。なかなか定着はしないが，さ，を実感できる場になる可能性もあると感じています。」

何度もやることが大切。」
理科教員
（化学）
：大きい値・小さい値「化学基礎の授業でも指数や対数がでてくるが，その時は天下り的な説明になりがち。この授業があることで，数学の先生が説明してくれるという安心感がある。単純な計算の仕方だけなら自分で教えることもできなくはないが，数学の教員がでてきて，教えるということが，大事なスパイスになっているようにも感じます。」
数学教員：指数・対数①「この授業では，多少厳密さにかけても，指数計算や対数計算な9

数学

科目横 断 的な三 展 開 授 業 ❷

グラフ

生物

指数・対数②数学

y）
指数・対数①で，指数を整数まで拡張したことを確認し，
（x，

【ねらい】

の表をつくりプロットした点をつなげグラフを手でかきます。有①グラフから，値の変化や特徴を考察する。
②指数・対数の活用を通してその有用性を実感する。

理数，実数まで拡張できることには触れる程度にとどめます。後半に常用対数を扱うため底は10にしています。グラフはかきにく【授業の流れ】いですが，生徒は変化のスピードを実感するようです。関数の変15分

指数関数のグラフをかく
y=a x についてa =10としてx に整数の値を入れて表を作成

10分

対数の定義（復習）20
分

対数関数のグラフをかく
y=10 xのグラフとy =log 10 x のグラフをかく。グラフの概形

20
分

対数の法則

25
分

対数関数の利用～地震のマグニチュード～

化とグラフの特徴の関係や，指数関数と対数関数のグラフが直線 y=x に関して線対称の位置にあることなども確認しながら，グ

し，グラフをかく。

ラフを用いて関数の変化を考察します。

対数の定義の確認

後半は，対数の応用例を問題を解く形で扱います。常用対数
表の見方や桁数の問題を紹介します。さらに，地震のマグニ
チュードを扱い，
ことばとしては身近であるが，感覚的に使ってや対称性について観察する。

いる値が，何を表している値なのか，指数，対数やそのグラフを性質の説明と計算練習

学習したことで深く理解できることを学びます。時間があれば，星の等級や音（オクターブ）についても触れ，指数と対数の有用

マグニチュードの値の意味を知る。

性を実感し，興味関心を高めます。

Excel でグラフをかこう

情報

【ねらい】

情報科の科目では，表計算ソフトウェアを使って，基本的な技
能の習得や，社会現象や自然現象をモデル化すること，
そしてシ① Excel で二次関数，指数関数，対数関数の定義域と値域の表を作成し，グラフがかける。
②自然現象のシミュレーションから，グラフがかける。

ミュレーションを行い，分析・考察することを行っています。しかし，数学の数式や関数のグラフをかくといったことはしません。そのため，本授業では，数学の数式や関数に焦点を当て，Excelを【授業の流れ】20分

グラフ作成の基本操作
2
Excel上で y = x, y = x の表とグラフを作成し，グラフのプロッ

45分

指数・対数のグラフ
y = 2 x, y =10 x, y =log 2 x , y =log 10 x のグラフを作成。
2つのグラフが 直線 y = x に関して対称であることを確認。

25
分

情報

使ってグラフをかくことを行いました。特に，3展開のうちの数学の授業で習った指数・対数関数について，Excel でグラフにする，1E-10といった指数表記を理解する，関数の表示に適したグ

トエリアの調整，マーカーの設定などの操作説明。

ラフレイアウトの選択や軸の書式設定の選択，そして片対数グラ
フや両対数グラフを作成することを学びます。
これにより，関数が曲線から直線になり，変数同士の関係性が可視化できます。

「対数関数と指数関数を片対数グラフにするとなぜ直線にするのか」を発展的な課題として紹介。

また，応用として，物理で習う半減期について，Excel でシミュ
レーションすることを行います。放射性同位体のExcelの適切な指数関数の利用～半減期～

セシウム137とセシウム134の原子核の残量について，数式モデルからシミュレーションして棒グラフを作成。

活用方法を学ぶ事で，来年度以降の課題研究で必要な分析ス
キルを身につけることができます。

10

【概要】
2つの方法でグラフをかき，グラフをかく上での留意点について考えます。また，関数（指数関数・対数関数）の変化をグラフから考察したり，「 暖かさの指数」
をもとに回帰直線をひいて，未来を予測するなど，
これまでとは一味違うグラフの活用法を学びます。

暖かさの指数

生物【ねらい】

生物基礎『植生の多様性と分布』の単元で扱う「暖かさの指数」
をもとに，本授業ではグラフの描き方とその活用事例につい① 手書きでグラフをかくことで，グラフ作成の基礎を習得する。
② 回帰直線式の活用事例を理解する。

て指導します。課題研究ではExcelなどの表計算ソフトを用いてグラフを作成し，コンテストや学会で発表することが多くありま【授業の流れ】10分す。一方，表計算ソフトで作成したグラフは機械的に処理されてしまい，
自然科学の観点から注意すべき点を見落としたグラフ

自然科学におけるグラフのかき方「軸の意味・単位を書く」「図の番号とタイトルを下に書く」
等，グラフ作成の基礎を確認する。

が，生徒の間で散見されます。そこで，本授業では手書きでグラ
フ作成を行い，注意すべき基本事項を習得させることをねらい

日本のバイオームと暖かさの指数
20
分

60
分

としています。

降水量が多い日本では，バイオームの分布が暖かさの指数とよく対応していることを指導する。
気象庁のデータを使って，暖かさの指数を算出する過程を指導する。

また，90分という短い授業の中でも，課題研究的な取り組みを実感できるよう，気象庁のウェブサイトにアクセスし，データを取得するという過程を設定しています。実際のデータは教科書

バイオームが変化する年代予測（実習）のように綺麗でないことを実感しつつ，それらをプロットして回担当地点で1900年から2020年まで，30年ごとに暖かさの指数を計算し，回帰直線式をもとにバイオームが変化する年代を予測する。

帰直線を作成し，
その回帰直線式を活用することで未来予測を行うといった一連の流れを体験できる授業としています。

『担当教員による気づき』
数学・情報「２つの授業で指数関数，対数関数のグラフについて扱っている。クラスによって学ぶ順番が違うため，順番に依存しないような授業づくりをしているが，説明が重なる部分も多い。そこが重生物要な部分でもあり，
どちらかの授業で気づきが得られればよい「他の２つの授業は，指数対数関数のグラフという，理論が先にし，科目のつながりを感じる機会にもなる。また，情報の授業である形でグラフをかいていく。これとは対照的に生物では，実際は，Excelで現れたグラフに対して数学的な知識を用いて吟味すのデータを用いて，手でグラフにしていく。軸のとり方や，幅の取る時間，数学の授業では，学んだことがグラフでどのように可視り方についても正解はなく自分で考えて設定するため，同じデー化されるのかを眺める時間をもう少しとりたいが，それもお互いタでもグラフの見え方，解釈も変わるということを実感し，課題でカバーしあっているようにも感じている。」

研究におけるグラフの活用について考えてほしい。」

3つの授業では，グラフのもととなっている数式についての理解を深めた上で，実際にそれをグラフにする技術を習得

生 徒の振り返り

し，最終的には今まで学んだことを生かしてデータをグラフにしたものから未来を予測するという発展的な内容まで取り扱い，とてもためになった。
グラフをより身近に感じられるようになった。身の回りの現象を自分でグラフに表し，そこから色々な発見ができるようになりたい。

11

情報科目横 断 的な三 展 開 授 業 ❸

データ

【ねらい】

近年の高度情報社会では，多種多様で大規模なデータ（ビッグデータ）が収集されています。
国や自治体，
企業がオープンデー① Excel を使って，データから散布図を作成する。
② データサイエンスの分析手法の一つである回帰について学び，その中で使用されている最小二乗法と勾配降下法について理解する。

タとして公開することもあり，
その分析と活用が求められています。
本授業では，企業の広告費とバナーのクリック回数のデータを例として，データサイエンスの手法の一つである機械学習の回帰について学びます。
また，それらの関係性を散布図でグラフ【授業の流れ】

35
分

35
分

化学

データサイエンス

情報

20
分

生物

化し，
さらに，Excel を用いて近似曲線の立式を行います。さら散布図の作成にその式を用いて，最適な変数を決定する方法の一つである最散布図を作るためのデータフォーマットの作成，散布図の作成方法について学ぶ。

小二乗法について説明し，Excelを活用して近似曲線の作成を体験します。

パラメータの予測と誤差の算出

データからパラメータを推測し，Excelで回帰直線を作成する。
どのようなパラメータが最もデータを近似するか試行錯誤する。

また，
コンピュータ上で最小二乗法を実現するための近似計算である勾配降下法についての説明を行い，どのようにしてコン

最小二乗法と勾配降下法

ピュータが近似曲線の変数を決定しているか，手を動かしなが最小二乗法の式について説明し，
良いパラメータを求めるための方法の一つである勾配降下法について，
簡単な二次関数を例に説明する。
また，
ソルバーを使った手法についても紹介する。

ら理解します。この授業を受けることで，
データサイエンスの解法について理論と実践の側面から学ぶ事ができます。

参考文献：立石賢吾，
やさしく学ぶ機械学習を理解するための数学のきほん，
マイナビ出版，
2017

ミクロメーターの使い方

生物

【ねらい】

生物基礎の顕微鏡観察で扱う「ミクロメーター」
をもとに，本
授業では様々な脊椎動物の赤血球の大きさを計測し，その生物①ミクロメーターを使って様々な脊椎動物の赤血球の大きさを計測する。
② 赤血球が小型化した生物学的な意義を考察する。

学的な意義について考察します。
顕微鏡の視野の中で対象物の大きさを計測する方法としてミクロメーターがあり，接眼ミクロメーター1目盛りの長さを求める【授業の流れ】
30
分

25
分

35
分

方法を指導します。授業を通して「なぜ対物ミクロメーターではミクロメーターの使い方

なく，接眼ミクロメーターによって対象物の大きさを計測する必顕微鏡へのミクロメーターの取り付け方，接眼ミクロメーターの1目盛りの長さを求める方法と視野の中での計測方法を指導する。

要があるのか」ということも考えさせ，ただ器具を使えるようになるだけでなく，器具そのものについても理解することに目が向くよう心がけています。

接眼ミクロメーター1目盛りの長さ（実習）

顕微鏡の各倍率における接眼ミクロメーター1目盛りの長さを求める。

また，今後の探究活動につながるよう，様々な脊椎動物の赤血球の大きさを計測し，自分のデータをもとに考察します。赤血球

様々な脊椎動物の赤血球の大きさ（実習）が小型であるほど体積に対する表面積の割合が大きくなり，効

魚類， 両生類， 爬虫類，鳥類， 哺乳類の血液の永久プ
レパラートを用いて，それぞれの赤血球の大きさを計測し，その違いについて考察する。

率的に酸素の受け渡しができるということに気づかせ，生物の進化について考察する楽しさを体験できる授業としています。

12

【概要】
データ分析を行う上で，まず，データを取得するということがどういうことか，実験，測定によるデータ収集を実際に体験します。さらに，自分で取得したデータを使った考察や，デー
タ分析における高度な技法についても学習し，課題研究への意欲を高めます。

化学実験によるデータ取得

化学

【ねらい】

炭酸カルシウムと塩酸の反応は中学校の「質量保存の法則」の単元でも扱われる題材ですが，高校では物質量を用いて化学実験から得られたデータをもとにグラフを作成して考察を行うことで，化学変化の量的関係を理解する。

変化の量的関係を考えることができるようになるので，
このタイミ
ングで時間をかけて実験と考察を行っています。また，直前の３【授業の流れ】展開「グラフ」の授業で，用意されたデータを使ってグラフのかき方を学習しているため，
ここでは自分たちで実験からデータを取【実験】化学変化の量的関係
45
分

25
分

20
分

濃度未知の塩酸30mLを正確にはかり取り，そこに炭酸カル
シウムを加えて十分に反応させ，反応前後の質量変化から発生した二酸化炭素の質量を求める。このとき，班によって使用する炭酸カルシウムの質量を変えて実験する。

得するところから始め，グラフを用いた考察を実践しています。グラフのタイトルの位置や近似直線の引き方などグラフ作成時の注意点もここで改めて確認しています。

データの共有・グラフ作成

化学的な定量実験では，少しの操作ミスが実験結果の大きな

黒板に各班の実験結果を書いてクラス全体で共有する。全体の実験結果をもとに，横軸に炭酸カルシウムの質量，縦軸に二酸化炭素の質量をとってグラフを作成する。

誤差につながることがあります。今回の実験では，考察をするた
めに班の結果がクラス全体で共有されるため，生徒たちは正確

塩酸の濃度を求めるに実験をしようと試料の体積や質量の測定をいつも以上に慎重グラフから，今回使用した塩酸と過不足なく反応した炭酸カルシウムの質量を求め，量的関係から塩酸のモル濃度を算出する。

に行っている様子が見受けられます。ひとつひとつの操作を精密に行う意識の定着もこの授業のねらいのひとつです。

『担当教員による気づき』
生物・化学

すが，簡単なもので「ここでは取得したデータから議論をすることに主眼を置いていあれば人間の手でます。中学校でも学習している基本的な化学・生物分野の実験行うこともできまから自分たちでデータを取得し，そのデータをもとに考察，共有，す。
それを実際に体議論するという一連の流れが１つの授業の中でできることが重験することで，コン要です。また簡易的な実験だからこそ，得られたデータに対して

ピュータ内部でどの生徒は自分のことばで語ることができ議論も活発になるように感ような計算が行われているのかを知ることができます。今後の活じています。」

動において何かツールを使う際にも，でてきた値やグラフが何を表しているのか，
どのように計算されているのかに目を向けられ情報るようになってほしいと考えています。

「このデータサイエンスの授業では，データ処理によってデータ

近年の生徒は，
コンピュータを使いこなす生徒が増えていると感を整形した後，グラフを描いたり，予測値を求めたりする際にコじています。ソフトウェア固有の操作方法について躓く部分も見ンピュータはどのように予測値を求めているのかというデータ分

受けられますが，教員が適切に指導することで，教員が普段思い析に焦点をあてています。コンピュータには，扱うのが得意な数付かない新しい表現方法などを展開するなど，教員にとっても良式がありその計算を高速に繰り返すことで予測値を求めていま

い刺激になります。」

13

特 別 講 義 &ワークショップ

高レベル放 射 性 廃 棄 物の処 分についてこの授業で考えてもらいたいこと
いまだ解決していない社会的問題について考えるために高レる」
ことをテーマとして，
ロールプレイによるワークショップを実

ベル放射性廃棄物処分の事例をもとにした授業を実施してい施しています。特別講義の知識をフルに活かしながら高レベルます。概要を知り，可能な限り科学的知見を得るために専門機

放射性廃棄物の理解を深めるとともに，多様な価値観を持つ関の方々による特別講義と，ワークショップを2回（90分×2回）

市民がいる中での課題解決の難しさを生徒同士の対話によっに分けて実施し，実際の社会で生じている課題に対して真摯にて実感してもらいます。
いくつかの社会課題は，現状での科学技術を用いることで解向き合う思考を養います。
最初の特別講義では，原子力発電環境整備機構（ NUMO ）決の方向性を定めることが可能な事柄もありますが，実際に解の方をお招きして，高レベル放射性廃棄物についてはもとより，決するためには不都合が生じることも多くあります。より良い社

世界や日本の原子力発電の現状や，様々な処分の仕方，処理会を創るために，考え続けることや対話をする大切さを理解し，場設置のための議論の進め方について客観的なデータを駆使さらなる科学技術の発展や法整備を促進できる大人になってして丁寧に説明していただいています。

ほしいと願っています。

次の授業の90分で「高レベル放射性廃棄物処理場を設置す

特別講義の内容
原子力発電環境整備機構（NUMO）の職員の方より・日本のエネルギーと原子力発電の状況，世界との比較
・高レベル放射性廃棄物の概要
高レベル放射性廃棄物って何?：放射性物質，放射線，半減期について
高レベル放射性廃棄物ってどこにどれだけあるの?：使用済み核燃料，一時保管について
高レベル放射性廃棄物はどうやって処分するの?：処分の方法の種類や制約について

・地層処分
地層処分場ってどんな施設?：規模や設置費用について
地層処分の安全性は?：人工バリアで使うベントナイトの実験，
日本の地学的特性について
地層処分はどのように進めるの?：事業プロセスの紹介，「科学的特性マップ」の紹介，現在進められている事例紹介

・他の国の状況：諸外国における地層処分事業の進捗
・NUMOの取組み紹介

14

【概要】
実際の社会課題の1つを取り上げて，現在どこまで科学的根拠を持って取り組んでいるかを理解します。それと同時に，科学的知見だけでは解決できない問題について生徒同士の対話を通して考えてもらいます。

ワークショップ【ねらい】

特に講義内容の理解や，論理的に説明するという技能を習得・向上してもらうために「ワーク1」
で，個人で考えたり少人数①特別講義の内容をより理解すること。
②さまざまな客観的情報（数値，グラフ，今まで学習した知識）をフルに活かしながら根拠を示して説明を行う
実践をすること。
③現実に直面している課題についてどのように解決していくべきかを考え続けること。

で話し合ったりする時間をしっかり取っています。またロールを設定することによって，ある程度考える方向性を統一すること，本人の意志や思考とは別のため根拠のある意見を伝えることに徹することができます。
「ワーク2」の反論パートでは議論が白熱することもあり，下の写真のようにそれぞれの立場の意見【ワークショップの流れ】

やそれに対する反論を記述した内容で黒板がぎっしりと埋めつくされます。

アイスブレイク：前回の特別講義の振り返り

この授業での教員の立ち位置は完全に議論のタイムキー

ワークショップ概要説明：

10分

パー・裏方に徹していることが特徴です。

ロール設定「今から，みなさんには科学的特性マップでの【好ましい特性が確認できる可能性が相対的に高い】かつ【輸送面でも好ましい】ある町の「住民」とその町の「地元政治家」のどちらかになってもらいます」前提として，
・「地元住民」は最終処分場設置に反対の立場
・「地元政治家」は最終処分場設置に賛成の立場をとることにします。

ワーク1-1：個人でまとめる

1人で前回の特別講義で配付されたデータなどを用いながら意見
をつくる。

35
分

ワーク1-2：情報共有

近くの「仲間」と自分が考えた意見について共有する。

ワーク1-3：意見主張（「地元住民」側）

根拠となるデータとともに，最終処分設置に反対の意見を述べる。

ワーク1-4：意見主張（「地元政治家」側）根拠となるデータとともに，最終処分設置に賛成の意見を述べる。

ワーク2-1：反論をまとめる

20
分

それぞれの意見を聞いて，反論を考える。
まずは「個人」でまとめた後，「仲間」で情報共有をする。

ワーク2-2：反論発表「地元住民」側から「地元政治家」側への反論を発表「地元政治家」側から「地元住民」側への反論を発表
ここで出た意見での再反論等を随時行う。

15分

クロージング：「なぜ意見が異なるのか」の検証
ロールを解いて，改めてこの課題について考えてみる。

生徒から出た意見・主張（上：地元政治家側，下：地元住民側）

15

①
び
学
な
的
験
体

水質調査
この授業のねらい
水は身のまわりのどこにでもあり，
我々の生活に欠かせない最も身近な物質の一つです。そのため，生活に関連した内容や環境問題等，多種多様なテーマの設定が可能です。実験自体はキットを用いた簡易的なものなので，正確性や実験の精密さは求めず「まずは実際にやってみる」
をモットーに活動しています。
テーマ設定から発表まで研究の一連の流れを体験する機会とし，その後の学習や活動への理解を促すことを目指して授業を行っています。

手順・流れ調査には株式会社共立理化学研究所のパックテスト®を使用
・水質調査の概要の説明

し，pH，COD，
アンモニウム〈アンモニウム態窒素〉，亜硝酸〈亜テーマ設定のポイント，キットの使用方法，

硝酸態窒素〉，残留塩素（遊離）の５種類のパックと標準色を印調査する項目，データの共有方法，

刷した紙をセットにして生徒に配布しています。キットを用いた水ポスター作成の注意点等

質調査では，
２つ以上のサンプルの比較から考察することが主と5月
テーマが決まったら
あらかじめ Google スプレッドシートで共有し，必要に応じてアドバイスをするなるため，科学的な研究において重要である対照実験の条件設

グループ活動・班ごとにテーマを設定

定を体験できる題材です。分析や考察をする際には，参考として
他班のデータも使用してよいことにしています。自分たちの班のデータと，他班のデータを比較することで新たな考えが生まれる
場合も多くあります。
この授業が始まった当初は，例年５月に実施している学年合

・各自で水サンプルを採取し，調査を実施

宿において，諏訪湖周辺の水質調査を行っていました。しかし，2020年度からは，新型コロナウイルス感染症の流行によって合・調査結果を Google スプレッドシートで共有
6月

結果の数値，サンプルの種類，採取場所，

宿が実施できなかったため，身のまわりにある水を対象とした調

日時，気温，天候等の情報を書き込む

査に切り替えて実施しています。
調査の成果は16：9サイズのスライド１枚にまとめたポスター

・結果の分析および考察を作成し，データで提出してもらい，
クラス全員のポスターを１つ・ポスター作成
個人活動のファイルに集約して生徒に配信しています。発表は，
ノートパソ
コンの画面に自分のポスターを表示して複数名で一緒に見ながら発表するスタイルで行っています。これにより，ポスターを全員分印刷する必要がなく，また，発表を聞けなかったポスターも自由

7月

・ポスター発表に見られるようになりました。２学次「課題研究Ⅰ」
では，
ポスター
発表の機会が多いため，
ここで一度全員がポスター作成と発表を経験することもこの授業の大切な役割の一つとなっています。

16

【概要】
簡易的な水質調査キットを活用して，調査およびポスター発表を行っています。グループで調査テーマを設定し，テーマに沿った水サンプルに対して調査を実施，グループ内で共有して得られたデータをもとに1人1枚ポスターを作成しています。

生徒作成ポスター例

砂利や布を使って実際に自分たちで作成したろ過装置の性能を調査

セッケンや洗剤が排水として流されたとき環境に及ぼす影響を調査

生き物が生息することによる水質の変化をカメやメダカを用いて調査

牛乳を水中の汚れに見立てて，アサリによる浄化作用を調査

発表会

生徒の振り返り４人組をつくり，１人ずつ順番に発表する形式で，発表時間を５「自分たちで実験し，結果を考察してポスターにまとめるという分，質疑応答を３分設定しています。前半後半でメンバーを変え経験はあまりなかったので新鮮だった」「同じ結果をもとにしてて２回発表する機会を設けています。発表を聞いたらコメントを書いるのにも関わらず，全く違う考察をしていたり，違うところに着いて，発表者へのフィードバックを行い，最後に自分の発表，他者眼していたりして面白かった」「（同班の人の発表を聞いて）自分の発表，
他者からのコメントをもとに振り返りを行っています。

には不足していた情報や発表時のスキルを加え，自分の発表を→１回目：一緒に調査をした班で発表

再構築してから，他班の人との発表に挑んだので，２回目はベス
トな発表ができた」「 対照実験をするときの条件を考えるところ

同じデータに対しても様々な考察ができることを知る時間→２回目：ランダムで組んだメンバーで発表

から結果を分析するところまで，難しく大変だったが，発表を聞いてくれた人から発想が面白いと言ってもらえてうれしかった」

内容を知らない人にもわかりやすく伝える時間

17

②
び
学
な
的
験
体

身のまわりの酸の定量実験
この授業のねらい
中和滴定のような精度をあげるために同じ操作を繰り返し行
う必要がある実験は，通常の授業では十分な時間を確保できず，簡略化せざるを得ない場合も多くあります。この授業では，３週（計６時間）にわたって実験する時間を確保しているため，生徒自ら失敗をしたり工夫をしたりしながら，より正確に定量する方法を模索することができます。また，得られた複数のデータをどのように分析・考察して発表するか，
ここまでの授業や特別講義で学習したことをフル活用する機会になります。

手順・流れ
科目

時数

化

2

２学期の後半（10～12月）
は，化学基礎の授業で学習した酸塩

講義：酸と塩基基や中和滴定に関する基本的な知識・技能を活かして，課題

酸塩基の定義，電離度，pH，

研 究 基 礎の授 業で探 究 的な活 動を行えるように授 業スケ

指示薬などについて学ぶ

化

2

化

1

化

本校では，
１学年で化学基礎（２単位）が設定されています。

内容

1

ジュールを調整しています。

講義：中和滴定

課題研究基礎としては，
まず５倍に希釈した食酢を水酸化ナ

中和の量的関係や滴定操作について学ぶ

トリウム水溶液で滴定する実験を行います。高い精度で結果が得られるように，「0.1 mLの範囲に３つのデータが含まれる」を実験：シュウ酸標準溶液の調製

目安に繰り返し操作を行うよう指示しています。次に，10種類

メスフラスコを用いて溶液を調製するの試料を用意し，その中からグループで好きなものを選び，
テー

実験：NaOH 水溶液の標定

マを決めて実験を行います。ここでは，試料の希釈倍率を決め調製した標準溶液で標定を行い，るところから自分たちで行うため，「少し滴下したらすぐ中和点に滴定操作を習得する

課

2

化

1

課

4

課

2

なってしまった！」「 今度はどれだけ入れても指示薬が変色しな

実験：食酢の定量

い！」など，試行錯誤しながら実験を進めています。

食酢中の酢酸の質量パーセント濃度を中和滴定で求める

講義：「食酢の定量」の解説
滴定値から質量パーセント濃度を算出する過程を確認する

実験：身のまわりの酸の定量グループで決めたテーマに沿って探究する

口頭発表会

化：化学基礎，課：課題研究基礎

18

【概要】
私たちの身のまわりには，飲料や調味料など酸を含む製品が多くあります。それらを題材としてグループでテーマを決め，中和滴定を用いて酸の定量をします。
得られた結果から考察
し，グループでの口頭発表を行っています。

実際の実験例
Teacher's voice

試料

2020年

テーマ例

レモン果汁／グレープ・ジュースで歯は溶けるのか？

フル ー ツジュー ス ／「コーラを飲むと歯が溶ける」という説を検証

コーラ／ 炭 酸 水 ／ 乳するために，様々なジュースに含まれる酸の酸 菌 飲 料 ／リンゴ 酢

定量を行った研究／ポン酢／トイレ用酸・のこすな！危険！

性洗剤／お酢ドリンク

酸性の食品を水道に流すと水質汚染の原因／梅干しになると考え，飲料や梅干に含まれるクエン

ジュース類や食品の試料リクエストが多くテーマも食や体に関するものが多かったです。1学期に行った水 質 調 査との 繋がりも見受けられました。

酸の量を測定した研究

Teacher's voice

試料
レモン果汁／レモン系
炭 酸 飲 料 ／ リン ゴ

2021年

テーマ例
・効率の良い酸の取り方
酢酸を含む調味料や飲料の酸度を調べて，ジュース／ 炭 酸 水 ／最も少ない量で酢酸の1日の摂取基準を満

乳 酸 菌 飲 料 ／リンゴ

たすものはどれかを調べた研究

酢／お酢ドリンク／ト・おいしく飲める酸の濃度

イレ用 酸 性 洗 剤 ／ ボ

食酢とお酢ドリンクの酸の量を比較して，薄ディソープ／入浴剤

めずにおいしく飲める酢酸の濃度はどの程度かを調べる研究発表会

酸味と酸の濃度には関係があるのか，
食品として食べられる酸の濃度はどの程度なのか，といった実生活に関連した疑問が見られました。問いが立てやすい分野で，課題研究の第一歩としては最適な機会だったと考えています。

生徒の振り返りグループごとにスライドを用いた口頭発表を行っています。発表「今まで研究をどのように進めていけばいいのかあやふやだっ

時間４分，
質疑応答３分として，クラスごとに全10グループが発表

たが，中和滴定の授業を通して研究の進め方や発表の仕方をします。初めての口頭発表ですが，直前に実施している「プレゼン知ることができた」「 物質量の計算を問題として解くのとは違っデザイン論」の特別講義で学習したことを活かして，
プレゼンの構て，『この値を出せばいいんじゃないか』『何倍に希釈したら一番成を考えたり，
わかりやすいスライドを作成したり，各グループの創

わかりやすいか』なとどいったところから自分たちで決めて考え

意工夫が見られる発表会です。
また，自分たちが発表をするだけでることができ，化学基礎の内容を深めながら興味をもって取りはなく, 他者の発表を聞く姿勢として，積極的に質問することが大組むことができた」「プレゼンデザイン論の講義を聞いたことで切であることも伝えています。質疑応答を行うことで発表者も聞い

滴定実験のスライドのつくり方や発表の仕方を工夫することがている人も理解が深まることを実感してほしいと思っています。

でき，講義のおかげでレベルアップできた」

19

分野別課題研究～2 年次課題研究Ⅰに向けてのプレ科学 的 探 究 活 動 ～【概要】
これまでの学習をふまえ，４分野（「化学」「生物」「物理・地学」「数学・情報」）に分かれてグループ別課題研究を行います。担当教員が各分野の手法や対象を限定した上で，生徒の希望をとり人数調整を行います。原則グループ活動（２
人～４人）
とし，
そこからどう切り込むかは生徒が考え，実験，検証，考察を３学期いっぱいかけて行います。最後は，各分野で全グループがプレゼンテーションを行い，そこで選ばれたグループが学年全体で発表します。

化学「滴定実験を用いた調査」

２学期に行っている中和滴定や，３学期に化学基礎の授業

つつも，科学的な考察ができる実験になるように，実験計画ので学習する酸化還元滴定を用いた実験を考案・実施していま段階で問題点の指摘やアドバイスをしています。それでも実験す。滴定という実験手法のみを指定し，具体的なテーマは班ごが思うようにいかないことも多々ありますが，研究成果をあげるとに生徒たち自身が決めるため，毎年様々なテーマが出てきまこと以上に，話し合いながら試行錯誤することから多くのことがす。中でも食品や化粧品などが「健康に良いか」，「肌に良いか」

学べると考えています。

といったテーマを挙げてくるグループが多く，身のまわりのものを科学的に考えることに関心が高いことが分かります。ただ，身テーマ例のまわりのものはたくさんの成分を含む混合物がほとんどで，実●頑固汚れはどれ ？？ケチャッ
プvsタバスコvsポン酢／●果実
内の部位による酸度と糖度の違い／●効率よくビタミンＣを摂
りたい！／●甘いみかんをつくる／●米のとぎ汁が与える水質
汚染への影響験結果の原因をつきとめにくかったり，「 健康に良い」
をどうやって客観的に評価するのかといった難しさがあったり，再現性や客観性が確保できない研究になりやすい題材でもあります。こちらから題材を提示することはせずに生徒の興味関心を尊重し

生物

滴定実験の様子「生命現象を定量的に考える」

中学校までの生物の学びから，生物というと「名称などの暗フィッシュが特定の色に滞在する時間が心理的な指標となりう

記中心」「 物理や化学と違って計算がなくて楽」と思っている生

ることに気づきます。そして，得られた結果が数値であることに徒が多く，実際に課題研究に取り組ませても自然科学として適

よって統計処理が可能となることや，その信頼性を保証するた切な研究にならない様子が散見されました。本授業では「生命め多くの測定が必要であることに気づかせるのも本授業のねら現象を定量的に考える」という取り組み方のみを固定し，研究いです。

テーマは各グループごとに決めています。生徒たちは生命現象に関連した問いを立て，数値を使って客観的にその問いに答え

テーマ例

るプロセスを経験することになります。たとえば，「ゼブラフィッ●ゼブラフィッシュの落ち着く色は？／●ゼブラフィッシュは音に敏感 ？？／●豆苗の再生速度について／●光の色と光合成／●いちごはyummy（いちごの色と糖度の関係）

シュの落ち着く色は ？」というテーマを設定した場合，落ち着きや不安の指標として何を数値化するのか，生徒によく考えさせるようにしています。計測可能な項目は距離・時間・回数など限られており，生 徒たちは先 行 研 究などを調べながら，ゼブラ

コケをすりつぶしている様子

20

3学期分野別課題研究

主な流れ（8回）

授業の流れ

物理・地学

教員の関わり1

グループ分け テーマ設定

計画

オリエンテーション

2

実験（データ収集）

3

実験（データ収集）

4

実験（データ分析）・考察

5

実験（データ分析）・考察

6

発表準備

アドバイス

7

分野別発表会

質疑応答の促進

8

全体発表会

全体講評

計画書等の確認
途中経過の聞き取り（プリントの提出や面談）
アドバイス「クレーターを作って分析してみよう」「流れを解析してみよう」

どちらのテーマも物理学観点から地球・惑星環境に結びつく

体はまるで小学生の砂場遊びや水遊びの延長のようなものでテーマで，「物を落とす」「 物を流す」のように単純な動作で結果

すが，生徒たちは真剣にデータを取得します。主要な因果関係が得られるのと同時に，最先端の研究でも未知な事象が多く，を見出す科学的な抽出力や，研究をストーリーとしてまとめ上

地球・惑星などスケールの大きい問題を取り扱う分野になりまげるユニークな発想力や思考力を育みたいと考えています。

す。単純な実験からいかに地球や惑星環境に模して，ある程度根拠のある実験設定にするか，発想力および実験制御をする技
能がポイントになります。最初はリアルに再現させたいために短テーマ例

期間では到底実験困難な設定をしたり，大規模な実験を組み●月の土を予測する／●海洋の原油流出事故の被害を食い止め
る／ ● 隕 石の入 射角とクレー
ターの形状／●鉄砲水 - 防災と予防 - ／●海に流れ込んだゴミがどのように影響するのか／●
ゼリー状の地面に隕石を落とす

立てようと試みますが，少し進めてみてすぐに無理難題と気づきます。そこからどこまでシンプルな実験にするか，
この実験からどのような現象の説明ができるか，測定値としてはどれを使うかを必死に考えて研究を組み立てていきます。再設計した実験自

数学・情報

河川氾濫の実験の様子「データサイエンス」「数学Ⅰ」
や「社会と情報」，「課題研究基礎」
で学んだデータサ

うに結果が出なかった」ということでも良しと考えています（最初イエンスの知識や技能を活用して，データを分析し何かを主からそうは伝えませんが）。結論から，仮説を再設定して分析す

張，提案する実践を行います。社会的課題や教育，スポーツ，音ることが大切であることや，なぜうまくいかなかったのか，
どうす

楽など生徒の興味関心に合わせてグループをつくり，
自分たちるとよかったか，など生徒自身が実感し考えることで，２年生ででテーマを決め，
ＰＰＤＡＣサイクルを軸に計画をたて研究を進の課題研究につなげていきたいと考えています。

めていきます。時間の制約なども考えて，
データについては一般
テーマ例

的に公開されているものを使うこととしています。
生徒は思うようなデータが見つからない，
グラフにしてみたが●日本全国学力総上げ計画／●経済の混乱における原因別・業種別の投資リスク分析／●
CHOCOLATE MARKETING／●
駅を考える～住み続けられる街づくりに向けて～／●心理と音 「CHOCOLATE MARKETING」の分野別発表
楽を探る
の様子

どのように分析すればよいのかわからない，
仮説通りにいかない＝失敗と思ってしまうなど，様々な問題に直面していきます。教員は，生徒が何をしたいのかを引き出しながら，必要最低限のアドバイスにとどめ，「仮説，計画を立てて分析を試みたが，思うよ21課題研究基礎 から課題研究Ⅰへ～ より興 味 関 心が高い探 究 活 動に向けて ～分野別課題研究生徒の振り返り分野別発表会のスライド（一部抜粋）

実験で，予想と違う結果が出たときは焦ることもありました。事前に用意された実験とは違って，実験が計画通りにいかない中で，自分

化学たちで解決策を考えなければならないという感覚を中和滴定の授業に引き続き感じ，班員と協力してワクワクドキドキしながら実験することができました。更に，実験の時にイチゴがカビてしまい，
カビが先端部分に集中していたことから，
カビと糖度の関係についても調べてみたいと思いました。

自分たちで課題を設定して仮説を立てながら実験をするというのが生まれて初めてで，とても面白かったです。私たちの班は仮説とは生物違った結果ばかりでてしまいましたが，そのたびにこんなことがいえるのではないかと考えました。調べたかった課題における問いについて答えを出す事は出来ませんでしたが，違う観点から問いについての答えを見いだす事が出来るのではないかという新たな仮説を立てる事が出来ました。

クレーターというテーマはありましたが，幅広い実験が可能で自由度も高く，自分たちで具体的に実験方法から吟味して行うことで，物 理・地 学

未知のものを追究する厳しさを痛感しました。また，今までの実験はなんとなく結果がわかっていて，方法もうまくいくように調節されているものばかりだったことがわかりました。やってみることで，初めてわかることや改善点が見えてきて試行錯誤の繰り返しであることを，身をもって実感しました。

学んだことが2つある。1つ目は研究することの面白さだ。データや統計をもとに，考えをめぐらせて研究していくというプロセスは決

数 学・情 報して簡単ではなかったが何かに気づく瞬間に出会えたときは嬉しかった。そして固定概念にとらわれないこと，情報同士をつなぎあわせていくことの大切さも実感できた。2つ目は発表のスキルだ。他
グループの発表を聞き，研究内容は勿論，発表の仕方についても新たなアプローチを見つけることができた。

2 年必修

課題研究Ⅰ

設定領域・分野「課題研究Ⅰ」
では，文系理系にとらわれない６領域８分野で，自らの関心に沿ってテーマをたて，1 年間かけて探究学習に取り組みます。この前段階として，分野や手法について教員側が予め枠を用意した中で分野別課題研究を行うことは，探究学習について
具体的に知るという意味においても重要であると考えています。

22

地球環境科学

生命科学

数理・情報科学

音楽学

色と形の科学文学

暮らしの化学

社会科学

評価

指導

～ 成果と課題を自ら見出せる生徒へ ～評価の内容
課題研究基礎は科学的探究に必要な知識・技能の基本を身につけることを目標としています。この目標に照らして，生徒同士や生徒自ら成果と課題に対して真摯に向き合えるような仕組みを整えるべく，ペーパーテスト，発表，振り返りを利用した評価を実施しています。

ペーパーテスト

発表（プレゼンテーション）

振り返り
最初の授業でクリアブックを一人 1 冊

科目横断的な三展開授業の内容につい発表会では，生徒同士でも評価を行い,ては，1学期末と2学期末の年２回のペー

フィードバックすることで評価する側・さ配布し, 授業プリントや実験の記録など

パーテストを実施し，知識の理解と習得れる側の双方の立場で気づきを得るこをまとめていきます。また，各学期末にを促すとともに生徒の理解度を確認してとができます。
1学期の「水質調査」
では，は, 学期全体を通して次のような振り返います。

よかった点についてコメントする形で行りを行っています。

主に，科目ごとに授業で扱った基本的ないますが，2，3学期は，「発表時間厳守」

内容をそれぞれ出題し，さらに大問 1 題

「グラフや表を用いる」「参考文献の書き分は知識をつなぎあわせて考える応用方」など少しずつ具体的な項目も提示し問題も出題しています。

ながら評価をしていきます。

授業や課題などを思い出しながら（授業ファイルの中身を見ながら）印象に残っている授業（課題）の内容や事項 , 自分の中での発見や新たな考え方・見方や
疑問 , 調べてみたいことなどを400字程
度で記入しましょう。

ペーパーテストは，知識の着実な定着を促すには最適であると同時に，点数として数値化されることで生徒の苦手意識が増幅する要素にもなり得ると感じています。そのため，発表活動や振り返りを行うことで成果を感じる機会も大切にしています。発表の評価では，回を重ねるごとに生徒同士のコメントも具体的な改善点を挙げるなど変化していきます。振り返りからは生徒の興味関心がどこにあるのか，どこに難しさを感じているのかも知ることができます。講義形式で得られた知識や技能を実験や発表で活用する経験やペーパーテストの結果から，学びに対する意欲の向上や自分の課題を見出し，課題研究Ⅰに繋がっていく
ことが期待されます。
「課題研究基礎」の過去のペーパーテストや，年間指導計画は「国立大学法人お茶の水女子大学附属学校園教材・論文データベース」に掲載されています。

https://kyozai-db.fz.ocha.ac.jp

1 年間を通しての生徒の振り返り●私は「理系科目はわからない」という意識が強く，また，研究もとても●探究することの面白さや奥深さを知った。自分を取り巻いている全て

ハードルの高いものだと思っていたけれど，一年間を通してその意識の物事について，答えが出ても出なくても，よく考えたり，考えたことが180度変わった。今では，自分の探究心に耳を傾けて，知りたいことを誰かと話したりすることは視野を広げ，新たな発見やつながりを見を全力で追いかけていきたいと思っている。

いだすために大切なことだと学んだ。

●数学，理科，情報の分野から学んだことで様々な切り口があることを●数学や化学などのいわゆる理系科目を中心とした授業でしたが，決学び，その知識を応用することができた。特に数学はどの分野にも関して理系分野だけで収まる内容ではなく，国語や社会などの教科に係していて，基礎からしっかり理解することで発展的な内容が考えら繋がるものや，
日常生活につながるものまであって，「 文系だから」「理れるようになると分かり，
その重要性を実感した。

系だから」というのは関係ないと実感しました。

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Physics

Biology

Mathematics

Chemistry
Earth Science

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