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学校における理科の授業①座学

理科実験の授業時間短縮化と○：短い時間で大量に内容を伝えることができる。
×：印象に残りにくい。

理科指導力の育成②演示実験＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊③生徒実験

第１章 プロジェクトの概要など○：印象に残る。実験時間が短い。
×：受け身的な実験。
○：児童・生徒主体なので、印象絶大。
×：時間がかかる。危険性あり。失敗あり。

１．プロジェクトの概要
小・中・高校において実験が円滑化できるよう、マイクロスケール教材などを用いて教科書実験を工夫する。また、実験による授業の効率化について考察し、子どもの内容理解を十分に支援することができる方法を考える。

２．代表者および構成員
・代表者
松木竜馬 理科領域専攻 ３回生
・構成員
増田裕介 理科領域専攻 ３回生
山場理弘 理科領域専攻 ３回生
高辻舞華 理科領域専攻 ３回生

２．プロジェクトの動機
現在、子どもたちの理科離れが深刻化しているという事実はもはや言うまでもなく周知３．助言教員
中野 英之先生（理学科）の事実である。その中で、どのようにしたら理科が嫌いな子どもたちが理科を好きになってくれるだろうかを考えると、子どもが主体

第２章 内容や実施経過など的に参加できる実験を多く取り入れ、なぜ学

１．教科書内容の実験習するかをわかってもらうために日常と関係づけることが必要だろう。
しかし、実験にはおおきな問題がある。そここでは、教科書で習った内容のことが実際に見られるか、実験することで現象などを確かめた。

れは実験によって授業時間が多くかかってし（１）行った実験まうことだ。一時限 50 分授業で終了させる

・炎色反応

こと難しい実験もあるということと、実験を・中和滴定するよりも座学授業をした方が教科書の内容・水の電気分解を先に進める可能性が高いという事態が起こ・ダニエル電池りうるかもしれない。私達は今回の研究で実・ボルタ電池

験の短縮化や実験を取り入れることにより、・時計反応

子どもの実験慣れを促し、上記のデメリット・振動反応

etcを軽減させようと考えたのがきっかけだ。
（２）行った実験の例
ここでは炎色反応とダニエル電池の実験について紹介する。炎色反応とは金属の原子が含まれているものに火を近づけると、色が緑色や紫色など、金属の種類によって色が多様に変化する実験である。
この実験は、教科書では白金線に金属を含ませ行っているが、実際には白金は高価であるし、炎の色の変化も分かりにくい。
そこで、銅線や別の方法によって金属原子を燃やすことにした。

（ダニエル電池でプロペラを回す様子）

２．
「京都市科学の祭典」への出典
教科書の内容だけでなく、子どもの興味・関心をひくために、子どもでもできる実験を考えた。主な実験は「京都市科学の祭典（2012年 11 月 10 日、11 日）で発表した。
（高校教科書で紹介されている炎色反応）（１）行った実験
・BTB 溶液を使った酸・塩基の実験

このように、教科書の写真や説明通りでは・折らない紙飛行機の作り方

うまく実験が行えない場合が多々ある。子ど・びゅんびゅんごまによる色の合成

もたちに実験を演示・生徒実験する際に、効・いろいろな糸の糸電話率的に行える方法を考えた。

・糸電話による楽器の作成

ダニエル電池については、マイクロスケール実験を取り入れた。新学習指導要領より、ダニエル電池では中学校で本格的に学ぶようになった内容である。
実験方法としては、亜鉛版と銅板を水溶液に入れてプロペラを回すといった内容であるが、通常スケールの実験ではなく、マイクロスケール実験にすることで、簡単に実験の準備を終わらすことができる。器具を大量に購入すれば、班に１個ではなく、子ども２人に（科学の祭典における各教材の様子）１個当たるようにも手配が可能であるし、50分の授業で十分に終えることのできる実験であるといえる。

（２）科学の祭典について
科学の祭典とは、子どもたちの科学に関す

る興味や関心をひきつけ、理科を好きになっ化ナトリウムを誤って口に含みそうになる。
）てもらおうと京都市が取り組んでいる行事で、 が、マイクロスケール実験だと、短時間で京都市青少年科学センターで行われている。

できる。さらに、酸溶液の代わりにレモンを祭典に参加していた方々は老若男女さまざ用いたり、塩基溶液の代わりにせっけん水をまであったが、事故もなく安全に終えること用いたりすることで、安全化、円滑化を図るができた。私たちが行った実験のほとんどはことができた。この実験は炎色反応同様、そ見に来ていただいた方々自身が行える実験をのまま科学の祭典で用いたが、既習済みの中行った。

学生たちも初めての実験器具のためか、色の変化を楽しみながら実験をしていた。

第３章 結果や成果など
１．教科書内容の実験

・振動反応
時計反応よりさらに発展的な内容であるの（１）行った実験で演示実験でよいかもしれない。色の変化が・炎色反応

鮮やかな実験であるため、マイクロスケール白金線は高価であるため、安価な銅線で実による小さな実験ではなく、通常サイズの実験すると銅の炎（緑色）が出てしまうため、験を、時間をかけて行った。高校までで習う実験結果が分かりにくい上、小さい炎のため範囲ではないものの、現象自体は小学校で習非常に見にくい。

うヨウ素デンプン反応である。しかし化学平

そこで、下絵のように時計皿に金属とメタ衡の原理等も含んでいる実験であるので、指ノールを加えて実験すると結果が分かりやす

導の仕方によっては、どの学年の子どもにとく、簡単に行える。メタノールは有毒のためっても、興味をひくことのできる実験内容でエタノールに変えて行うとなおよい。エタノはないかと思う。

ールは安価ではないが、使う量は一つの炎につき 3ml であるため、それほどエタノールの両を消費しないで済む。

（振動反応の色の変化の様子）

２．
「京都市科学の祭典」への出典（自分たちで考えた炎色反応の様子）（１）行った実験
・BTB 溶液を使った酸・塩基の実験

・中和滴定
ホールピペットの操作が危険である（水酸大学の実験室で行った実験をそのまま科学の祭典で用いて行った。

(正解のクリップの位置)

中和滴定を簡略化して行った実験で色の変化がすぐに出やすい。最初にレモン水をはじ・びゅんびゅんごまによる色の合成

めとした酸性の水溶液、石鹸水をはじめとしコマに色を描いてもらって回すと、色同士たアルカリ性水溶液で BTB 溶液の色の変化が混ざり合うかのように変化する実験である。

を確認した後、前の実験を参考に「○色にす色の変化を楽しむというよりは、コマを回するには何を入れたらいいですか？」と発問す喜びを感じていたようだが、用意していたびることで、子どもたちはたくさん実験を行い、ゅんびゅんごま 200 個は２日間で全て消費す考えて発表していた。

るほどの人気であった。

また、ワークシートを用意して、書く作業幼児がよくこの作業をしていたが、すんなを取り入れることで、勉強の一環として実験

りとびゅんびゅんごまを回せる子はなかなかを行っているということを子どもに伝えた。

いなかった。しかし、回し方のコツを教えていくうちに回せるようになった子は何人もい・折らない紙飛行機の作り方た。

文字通り、折り紙を折らずに飛ばす方法を考えてもらう内容である。
クリップを２つ折り紙のどこかに挟むと飛ぶようになるのだが、みなさんは頭にひらめきましたか？
答えは折り紙の頂点にクリップを２個とも挟んで、クリップがある方を進行方向とし、ゆっくりとばすと折り紙は宙を舞う。
子どもたちは必死に試行錯誤しながら、飛行機がとぶように挑戦していたが、ヒントなしで正解にたどり着いたのは 30 人に１人程(色が混ざって見える様子)度の難解な探究実験となった。しかし、分からないながらも長時間考えている子どもたちの様子を見ると、楽しい実験であったように・いろいろな糸の糸電話思える。
実際にとばせるようになったときも、糸電話は普通、紙コップを糸で繋ぐが、金子どもたちは楽しそうに何度も折らない紙飛属線やばねで繋ぐことによって起こる変化を行機をとばしていた。

子どもたちは楽しんでいた。保護者の方々も糸電話の不思議について、かなり聞き入っていた。いろいろの糸電話では音で楽しんでもらうのはもちろんのことであったが、それ以外にも狙いを設けていた。それは糸電話を用いた音の伝わり方の探究である。
音の伝わる仕組みとしては空気の振動が理由なのだが、そのことを糸電話に実際に触れて調べてみた。集まっている年齢層を考えると探究学習は容易ではないと判断したために

糸を触った時の感触から糸の振動が原因であ（２）科学の祭典についてることを確かめ、コップの底を触った時の感

科学の祭典とは、子どもたちの科学に関す

触から底が振動していることを確かめてもらる興味や関心をひきつけ、理科を好きになっい空気の振動が原因というところまで探求してもらおうと京都市が取り組んでいる行事で、てもらった。また身近な振動ということで自京都市青少年科学センターで行われている祭

分たちののどに触れてのどの声帯も振動して典である。

いることを確認してもらった。

祭典に参加していた方々は老若男女さまざまであったが、事故もなく安全に終えること

糸と金属線では伝わる音が大きく異なるが、 ができた。私たちが行った実験のほとんどはバネ状の金属線を用いたときは、誰も予想つ見に来ていただいた方々自身が行える実験をかないような音がなるので、インパクトがと行った。てもあった。バネ状の金属線を用いた電話はエコーがかかって聞こえるために子どもの興味・関心はもちろん、一緒に来ていた保護者第４章 まとめや反省、今後の展望なども楽しめていた。糸電話は初めから作成され

１．教科書実験についてているのではなく、一から子どもたちだけで浅く広く行うことを目的としていたが、一作らせるなど、子ども主体で行った実験であつ一つの実験をじっくり行わないと、見えてる。

こない問題点などが多数存在するので、これからは今までの実験をもう一度行ったり、メンバーと話し合ったりして、内容を深めることを主としてやっていきたい。

２．教科書外の実験について
科学の祭典では、安全かつ大盛況で終えることができた。しかし、まだまだ改良の余地がある実験ばかりなので、今回の祭典での経験を生かし、来年もこのような場で実践経験(作製したばね状の金属線を用いた電話)を積んでいきたいと思う。また、京都や大阪での、青少年科学センターの実験ブースの様・糸電話による楽器の作成
糸電話の張りの強さ、糸の長さを調節することで音階をつくった楽器だったので厳密に子はよく観察できたが、近畿外の科学センターなどの様子は見学できていないので、時間があれば行ってみたいと思う。

は音階は適切ではないし、子どもたちに実際に演奏してもらったために糸が演奏中に切れることもあったが、見学者からのインパクトは絶大で京都新聞の記事にも載るほどになった。

３．その他
度々述べてきた「マイクロスケール実験」とは、本来の実験器具（ビーカーやピペット等）を使わず、小さな器具のみを用いて行い、試薬の量も 10 分の 1 以下で行う実験である。

マイクロスケール実験には以下のメリットが断できる能力のことである。そこで、マイクある。

ロスケール実験を子どもたち主体で行うこと

・実験操作の容易化によって、この科学的な力をより育んでいく・変化の比較がしやすい。

ことができればよいと思う。

・廃液が少なく、環境に優しい。
・実験時間の短縮化

マイクロスケール実験は理科実験の革命的教材である。これからもマイクロスケール実験を用いた教材開発を行い、学校現場などで特に今回の研究では、メリットである実験子どもたちに理科の楽しさを伝えることがで時間が短縮できる点を大いに活用した。科学きるよう、継続的に研究を行っていきたい。の祭典の際には、子どもたちに実験を見てもらうだけでなく、実際に実験を体験させるこ本プロジェクトの活動について、実験室でとができ、かつ実験時間が短いために、より研究し、その中でより優れたものを子どもた

多くの子どもたちが、私たちのブースに足をちに見せることができたのは、大きな収穫で運んでもらえた。

あった。しかし、実践を試したのは青少年科学センターに赴いて行ったもので、実際に大学に子どもたちを呼んで、みんなで実験を行うという企画を立てなかったが、私たち自身で発表機会を設けるような活動も取り入れてもよかったのではないかと感じる。

＜参考・引用文献＞
数研出版の教科書 （化学ⅠⅡ、物理ⅠⅡ）
マイクロスケール実験の器具（左上のピペットと右上のビーカー比較として置いている。
）
マイクロスケール実験は上記のようなメリットがたくさんあるが、目立ったデメリットは存在しない。しいて挙げるとしたら実験器具の使用方法がテストに出た際に、マイクロスケール実験中心に行っていたがために解答できない生徒が出てくることがあるかもしれないことである。
しかし私たちはテストで高得点をとってもらうために理科を教えるのではなく、科学的な力を養うためである。私たちが考える科学的な力とは、近年ニュースなどで取り上げられる原子力の問題や放射線の問題に対して、しっかりとした自分なりの意見をもって、判