他教科と連携して利用できる理科実験教材の開発とその実践

竹田淳一郎 早稲田大学高等学院

１.研究の目的
現在、中等教育での各教科の学習内容は文部科学省が定めた指導要領で決められている。しかし、複雑化、グローバル化が進む現代社会においては教科ごとの縦割り学習では問題解決をする上で不十分なことが多いため、各教科が横の連携をもって教育に取り組むことが有効であると考えた。例えば遺伝子組み換え食品、原発問題、先端技術を使った再生医療、防災教育などに取り組むためには理科のみの知識では不十分で、英語はもちろんのこと数学、社会、技術家庭科など多岐にわたる教科の知識が必要である。本研究では実験を行うという理科の特性を活かして、理科主導で他教科と連携して使用できる理科の実験教材の研究と開発を行い、これを授業や講習で実践することで、教育的効果を最大限高めることを目的とした。

２.他教科との連携の内容
2-1 技術科との連携
中学校の技術科では学習指導要領の改定に伴い、従来は「技術とものづくり」、「情報とコンピュータ」の２つの内容であった学習内容が、2008 年から「材料と加工に関する技術」、「エネルギー変換に関する技術」、「生物育成に関する技術」、「情報に関する技術」の４つの内容に整理された。この中の「生物育成に関する技術」では作物の栽培、動物の飼育、水産生物の栽培と３種類が例として取り上げられているが、生徒に実際に体験させるには環境整備に多大なコストがかかってしまう。また、中学校の理科では１年次に２分野（生物）の学習内容として植物があり、そこでは「植物の体のつくりと働き」として花や葉・茎・根のつくりと働きについて観察・学習することが求められているが、時間数の関係から植物の成長の様子をじっくり観察することは難しい。
そこで、技術科で育てた作物を理科２分野の授業で観察することができればベストであると考え、本校にある生物科が管理している６m×10m の畑を利用して、技術科と中学理科で連携して作物の栽培をすることを企画した。当初は４月に技術の授業で作物を栽培し、その作物を継続して理科２分野の授業で観察することを検討したが、どちらの科目も１年次に配当されているため、今年度は畑を技術科と理科で共同利用することを試みた。
春休み中に中学理科部でジャガイモを植えて、４，５月に理科２分野の授業で観察を行い、ジャガイモ収穫後の畑に技術の授業で大根の栽培を行った。
大根を選んだ理由は秋から栽培を開始して１月終わり頃には収穫でき、失敗が少ないからである。
生徒が畑を耕して畝を作っている様子（図１）と栽培中の大根の様子（図２）を示す。技術の授業
でも大根の根・茎・葉の違いや植物学的な分類などを考えさせることで、理科２分野で学習した内容を再確認させることができた。
また、畑の作物のように時期に左右されず、狭いスペースで使用できる教材としてシイタケ栽培キットを検討した。このシイタケ栽培キットは通信販売で 1300 円程度で販売されているシイタケ- 45 -の菌床であり、水を吸わせるだけで発芽を始め、10 日程度で収穫できる。短期間で時期を問わずに栽培できるために教材として利用価値は高いことが分かった。今後技術科との連携について検討していきたい。

図１

技術の授業での畑の畝づくりの様子

図３

図２ 栽培中の大根栽培開始から３日目

図４栽培開始から 10 日目（収穫可能）

2-2 英語科との連携
2-2-1 ネイティブ教員とチームティーチングで行う放課後理科実験講座の開発
本校では２年前からネイティブの教員と協力して放課後の実験講座を行っている。当初は化学実験の２講座だけであったが、昨年からは物理と生物の実験講座も行っている。今年も内容を改良して化学（硫黄の同素体）、生物（細胞の観察）、物理（ストローで橋を作り、グループごとに強度を競うブリッヂコンテスト）を各１講座ずつ実施した。図５、６は化学と生物の講座の様子である。

図５

硫黄の同素体の作成

図６- 46 -顕微鏡での細胞観察

具体的な内容は、実験に使用するプリントをすべて英語で作成し、生徒は辞書でわからない語句を調べ、解説を聞きながら実験をするスタイルとした。偶然であるが本校のネイティブ教員は大学時代の専門が生物学であるため、生物の実験講座はネイティブの教員主導で行い、化学と物理の実験では日本人教員が主導した。どの講座も参加対象を中学・高校生としたにもかかわらず中学生しか参加しなかったのは残念であったが、細胞小器官や実験器具の名前など既習の内容も英語で改めて学習することは生徒にとって良い体験となった。
2-2-2 高校３年生の化学の授業に英語を導入する取り組み
本校では高校３年生で自由選択科目として様々な教科から２単位の科目を２つ選ぶことができる。そのうちの有機化学の発展的内容を学習する化学１という講座を今年度担当したので、授業にどれくらい英語を導入できるかを研究した。
表１（日付（火曜5，6限）
14/14
2 1 4/21
3 学 4/28
期 5/5
45/12
高 5/195 分 5/26
6 子 6/2
7 化 6/9
8 学 6/16
96/23
106/30
9/8
11 2 9/15
学 9/22
12 期 9/29
1310/6
有 10/1314 機 10/20
15 化 10/27
学 11/316 応 11/10
17 用 11/17
1811/24
1912/1

化学１（毎週火曜日５，６限）の年間カリキュラム）（）

実験の英語導入の有無
有無
無機化学
金属イオン化合物の同定（高1，2の復習）
有無高分子化学概論
前回のまとめ、高分子化学導入
無無共重合
メタクリル酸メチルをベースとした共重合の体験
有
共重合の材料名を英語でこどもの日（祝日）
合成繊維
ナイロン6，6の合成、スライムの合成とその性質 有実験プリントを英語で作成
校外活動
イオン交換樹脂
イオン交換樹脂とカラムクロマトグラフィー
有無糖とデンプン
アミロース、アミロペクチンの違いと酵素反応
有無糖とデンプン続き
アルギン酸ナトリウムを用いたバイオリアクター
有実験プリントを英語で作成
アミノ酸、タンパク質タンパク質の変性、呈色反応
有無ゴム
ゴムの木とラテックス
有
無
英語と化学
海外の化学すごろくで学習する
無
海外の教材を使用
特別考査
副殻と電子軌道法
電子軌道法について大学院入試で演習を行う
無
無
国民の祝日
英語の動画を利用
有機機器分析
質量分析、IRスペクトル、NMRなどの説明
無C4H10Oの構造決定
有無脂肪族化合物の同定
学園祭の振り替え休日
有機反応メカニズム１
アセトアニリドの合成
有無マルコフニコフ則、SN2反応とSN1反応
有機反応メカニズム2
無無文化の日有機反応メカニズム３
アゾ染料とインジゴの合成
有無有機反応メカニズム４ベンゼン環の配向性と創薬化学
無 英語の合成スキームを使用
有機反応メカニズム５ アセチルサリチル酸とサリチル酸メチルの合成
有無まとめのテスト
英語の化学テスト。辞書、教科書など持込可。
無 SATを参考にしてテスト作成
授業のテーマ

内容

実験プリントを英語で作成する他に、10 回目には amazon.com で販売されていた高校生向けの化学をテーマにしたボードゲームを授業中に実施し、19 回目には SAT（Scholastic Assessment
Test 大学進学適性試験）をモデルにしたすべて英語の学期末試験を生徒に課した。
ボードゲーム（図７：コマやダイス、質問カードがセットになっていて、１セットで 30～40人のクラスで利用できる。価格は amazon.com で約 66 ドル＋国際便の送料約 4000 円である）では履修者 13 人を４グループに分けて２回戦を行った。ゲーム内容はダイスを振ってコマを進めながら質問カード（図８）に答えて正解の場合はポイントを獲得する形式で、ゴール時の獲得ポイント数で順位を決める（ゲーム内容はアレンジも可能）。質問自体は図８に示した通り難し
くはないが英語の化学用語は高３生にとっても難しく、辞書をひいたり教員に聞いたりしながらゲームを進めていた（図９）。
また、SAT をモデルにした英語の試験は、英語の単語力を問う必要は無いと考えたので、辞書を持ちこみ可とし、さらに暗記を重視しない自由選択の授業なので授業で使用したプリントや教- 47 -

科書ももちこみ可とした。図８の質問カードに似た記号選択式の問題で合計 25 問、平均点は 20.0点であった。

図７

ボードゲーム図８

質問カードの例

図９

生徒の様子（図７，８は amazon.com の『NewPath Learning Chemistry Review Curriculum MasteryGame, High School, Class Pack』の商品紹介ページを転載）
2-3 社会科との連携のための基礎研究
中学の地理ではフェアトレードについて学習しているので、フェアトレードのカカオ豆を取り扱っているお店から生のカカオ豆を購入してチョコレートをつくる講座を開催した。できたチョコレートは裏ごししていないために舌触りが良くなく、あまりおいしくはなかったが普段よく目にするものの製法を知ることができて生徒には好評であった。この講座は家庭科と連携できる可能性もあると考えている。
①②③④⑤⑥⑦⑧（①：発酵後の生カカオ豆 ②：カカオ豆を焙煎する ③：焙煎後に皮をむく ④：皮をむいた後の豆⑤：ミキサーで砕く ⑥：10 分後、油が出る ⑦：砂糖とカカオバターを加える ⑧：型に入れる）
図 10 カカオ豆からチョコレートができるまで

３.まとめと今後の展望
今回の研究で理科以外の様々な教科との連携について研究を進めてきたが、実際に他教科と連携するには教員同士が密に打ち合わせをする必要があり、この部分が一番大きな時間的制約となった。日
ごろから教科の枠を超えて教員同士が授業を見学するなど、コミュニケーションを密にとることが教科同士の横の連携をとるためには必要不可欠であることを再認識した。今後も研究を発展させて、特に英語と社会分野との連携を進めていきたい。なお、本研究は早稲田大学からも特定課題研究助成費（特定課題 B 課題番号 2015B-481）の助成を受けて行われた。ここに謝意を表す。
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