観察、実験の結果を科学的に考察していく児童を育てる理科学習指導－グループボードを活用した振り返りを通して－
教育指導部教科教育班

長期派遣研修員（福津市立福間小学校教諭）

古賀政晴

１ 研究主題についての説明(1) 研究主題の意味
ア 主題について「考察する」とは、一連の問題解決過程において、実証性、再現性、客観性の条件を満たしながら、観察、実験の結果と問題との整合性を図り、それらと既習の知識を結び付けて性質や規則性を見いだすことである。
「科学的に考察していく」とは、探究の過程において明確な目的意識をもち、一連の問題解決過程で身に付けた内容と問題解決の過程をたどるという考え方を使いながら、実証性、再現性、客観性の条件を満たす自然の事物・現象の性質や規則性を見いだすことである。この中の「内容を使いながら」とは、問題に対する結論を見いだすために、観察、実験の結果だけでなく、既習で身に付けた学習内容を加えて考察することである。また、「考え方を使いながら」とは、身に付けた一連の問題解決過程で自ら学習を進めたり、実験結果と予想の一致・不一致から観察、実験の視点や、観察、実験の条件制御を見直したりして、自ら問題に対する結論を見いだすことである。
「観察、実験の結果を科学的に考察していく児童」とは、自然の事物・現象についての疑問から見いだした問題に対して自ら探究し、観察、実験の結果から導き出した自他の考察を比較・検討する中で、既習内容と新たに身に付けた内容を結び付けたり、自分の問題解決過程を見直したりして、科学的な条件を満たしながら自然の事物・現象の性質や規則性を見いだす児童のことである。
本研究が目指す児童を次の三つの姿で捉える。
○ 探究の過程で身に付けた内容と問題解決過程を辿るという考え方を使いながら、自分で性質や規則性を捉えることができる児童【知識・技能】○ 自他の考察を比較・検討し、既習内容と新たに身に付けた内容を図や絵、言葉で付加・修正しながら結び付けることができる児童【思考・判断・表現】○ 探究の過程を自分で調整したり、粘り強く他者と関わったりしながら問題解決しようとする児童【主体的に学習に取り組む態度】
イ 副題について「振り返り」とは、自他の考察を基に結論を見いだす過程において、結論を導き出した考察、考察する上で根拠とした実験結果、問題と結論の整合性を見直し、自分の達成度を把握したり、改善点を明らかにしたりすることである。そのために、自他の考察を基に結論を見いだす過程を、「比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）」と「比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）」の二段階で設定する（図１）。
「振り返り」を行うことで、身に付けた内容や考え方をメタ認知し、次の探究の方向性も見いだすことができる。なお、この「振り返り」は観
図１ 振り返り察、実験の結果から自分の考察を見いだした後に位置付ける。
「グループボードを活用した振り返り」とは、４人程度のグループで観察、実験の視点を時系列で出し合い、結果から結論に至るまでの根拠や理由を比較・検討しながら、問題との整合性を図ることで、問題解決につながる根拠や理由が焦点化され、自分の考察の達成度や改善点を明らかに- 1 -していくことである。このことは、結論につながる観察、実験結果の再現性、問題と結論との論理的なつながりという客観性を満たすことにつながる。さらに、「グループボードを活用した振り返り」を行うことで、根拠や理由が焦点化され、自分の考察の達成度や改善点が明らかになり、自分の考察を見直す方向性を明らかにすることができる。
(2) 主題設定の理由
平成 30 年度全国学力・学習状況調査では、「より妥当な考えをつくりだすために、実験結果を分析して考察し、その内容を記述すること」に該当する問題の正答率は 20.2％となっており、大きな課題とされている。この原因としては、自然の事物・現象の疑問から見いだした問題に対して自ら探究し、観察、実験の結果から導き出した自他の考察を比較・検討する中で、実験の結果だけでなく、身に付けた学習内容と結び付けて考察したり、一連の問題解決過程で自ら学習を進めたりしていなかったことで、知識が個別的なものになっているからだと考えられる。また、私のこれまでの実践では、事象提示から見いだした問題に対して、「早く観察、実験をしたい」という観察、実験に限定した意欲や、結果だけを見て根拠や理由を考えず、問題と結び付けたり、疑問を解決せず納得しないまま結論を見いだしたりしていた児童が多かった。このことは、問題に対する明確な目的意識をもっていないことと、問題と結論との整合性について意識していないことが原因であると考える。
そこで、観察、実験の結果から自分で考察し、グループボードで自他の考察を可視化しながら、自分の考察を見直すことで、再考察することができ、身に付けた学習内容と結び付けた性質や規則性を見いだすことにつながり、科学的に考図２ 研究構想図察していくことができる児童を育てることになると考え、本主題を設定した。
２ 研究の目標
小学校理科学習において、観察、実験の結果を科学的に考察していく児童を育てるためにグループボードを活用した振り返りの有効性を明らかにする（図２）。
３ 研究の仮説
小学校理科学習指導において、グループボードを活用
図３ グループボード例した振り返りを行えば、観察、実験の結果を科学的に考察していく児童を育てることができるだろう。その際、以下の二点の工夫を行う。
○ グループボードと学習ノートのつなぎ方○ 教材化
４ 研究の具体的構想(1) グループボードと学習ノートのつなぎ方
グループボード（図３）と学習ノートをつなぐこと
で、自分の考察の達成度や改善点といった見直す方向性を基に、自分の考察を再構成することができる。自分の考察を再構成するために右側にグループボードを
図４ 学習ノート活用して明らかになった観察、実験の視点や結果、実験方法を付加する。さらに、左側には、右側に付加したものを基に、問題と結論との整合性を図る。
そのために、図４のような学習ノートの構成を行う。
- 2 -(2) 教材化
児童自ら探究を進めることができるように、次の三点から教材化する。
○○○

本質性：自然の事物・現象のきまりとして性質や規則性など捉えるべき内容が含まれているもの
課題性：既習内容とのずれや不十分さによって、解決したいという思いをもち、次の方向性がもてるもの
協働性：他者と関わり合うことで、疑問や課題を見いだしたり、問題を解決したりすることができるもの

５ 研究の実際(1) 実証授業の学年及び単元(2) 単元目標

Ａ市立Ｂ小学校第６学年Ｃ組

40 名

単元「水溶液の性質」○

水溶液の性質や働きについて、液性、溶けているもの、溶かした金属や水溶液から取り出したものに着目して見いだすことができる。
【知識・技能】○ 水溶液の性質や働きについて、観察、実験の結果から考察したことを他者と比較・検討する
ことで、液性、気体が溶けているものがあること、金属を変化させるものがあることを結び付けることができる。
【思考・判断・表現】○ 水溶液を見分けるために、試行錯誤しながら問題解決しようとすることができる。
【主体的に学習に取り組む態度】(3) 単元計画（総時間 12 時間）
次配時

一②「水溶液の性質や働きの違い」について学習問題を設定する。

二③

水溶液は、三つの性質（酸性・アルカリ性・中性）に分けることができることを捉える。【探究①】三②②①四②

ねらい

水溶液は、液性と気体が溶けているものを結び付けると見分けることにつながることを捉える。【探究②】
水溶液は、液性と気体が溶けているもの、金属を変化させるものを結び付けると見分けることにつながることを捉える。【探究③】(4) 指導の実際と考察
ア 第一次 学習問題を設定する（１、２／12 時）
第一次では、水溶液を見分けるために、液性、溶けているもの、金属を変化させるものがあることといった水溶液の性質や働きに着目して学習問題を設定することをねらいとした。そのために、本質性、課題性、協働性のある水溶液名の分からない五つの水溶液を提示した（図５）。
児童たちは、既習内容や生活経験から、五つの水溶液を「見た目」や「におい」で見分けようとした。しかし、「二つの水溶液は見分けられそうだが、残りの三つはにおいもなく、無色透明で見た目からも見分けられない」という考えをもった。そこで、解決方法につ
図５ 水溶液名のラベルがない五つの水溶液
いて全体で交流し、「五年生のときに、水を蒸発させたら溶けていたものが出てきたから、今回も蒸発させて溶けているものを出したら見分けられる」という既習内容、「何かを分けるときは、まず仲間分けすることが多いから、水溶液も仲間分けしたら良い」「水溶液には金属を溶かすものがあると聞いたことがある」という考え方や生活経験から、解決して- 3 -いく方法を見いだした。その後、どれから調べるかグループで交流し、①「液性」②「溶けているもの」③「金属を溶かすか」の順番で調べていくことを決めた。これらのことから、既習の方法を使って水溶液の特徴を調べていくと見分けられるという方向性を見いだし、「それぞれの水よう液の特ちょうを調べながら、水よう液を見分けよう」という学習問題を設定した。
これらのことは、「既習内容や生活経験を生かし、自分で問題解決の方向性を見いだした」という明確な目的意識をもって問題解決していこうとする姿だと考える。
イ 第二次 水溶液には酸性、アルカリ性、中性のものがあること（３～５／12 時）【探究①】
第二次では、水溶液は三つの液性で分けることができるという性質を見いだすことをねらいとした。
そのために、「既習内容、生活経験を基に液性を調べた実験の視点や実験方法、結果を比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）」と「液性について見いだした内容と問題との整合性を比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）」で振り返りを行った。
比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）において、Ａ児は「水溶液Ａは、赤色のリトマス紙が青に少し変わり、青色には色の変化がなかったから、アルカリ性だと思う」という実験結果をグループボードに記述した。同じグループの他の児童は、水溶液Ａを中性と判断していたため、グループの中で実験結果のずれが生じ、再実験を行うこととなった。その結果、「リトマス紙の色は、赤と青の両方とも変化していない」ということを確認することができた。他のグループの児童たちも、実験の視点や実験
図６ 実験結果に着目した比較・検討する段階
方法、結果の比較・検討を行い、自分の考察を見直す方向性を見いだしていた。Ａ児は比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）において、グループボードを活用した振り返りで明らかになった再現性のある実験結果を基に、再実験した結果を学習ノートに付け加え、問題に対する考察を再度行い、「見た目だけでは分けられなかった水溶液も、リトマス紙の色の変化から、五つの水溶液を酸性、アルカリ性、中性の三つに分けることができる」という結論を見いだしていた（図６）。
これらのことは、既習内容と実験結果から身に付けた内容とを結び付けたこと、また、問題解決の過程をたどるという考え方を使いながら自分で性質を捉えた姿だと考える。また、リトマス紙の色の変化のずれを基に自他の考察を比べ、再実験していることは、粘り強く他者と関わりながら問題解決しようとする姿だと考える。
ウ 第三次 水溶液には気体が溶けているものがあること（６～９／12 時）【探究②】
第三次では、既習内容である液性と結び付けて、水溶液には気体が溶けているものがあることを見いだすことをねらいとした。そのために、「気体が溶けているものがあることを調べた実験の視点や実験方法、結果を比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）」と「気体が溶けているものについて見いだした内容と問題との整合性を比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）」で振り返りを行った。
比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）において、Ａ児は、「水溶液Ｂに、石灰水を入れると白く濁る」という実験結果を基に、「水溶液Ｂには、二酸化炭素が溶けている」という結論をグループボードに記述した。その際、同じグループのＢ児は、「本当に二酸化炭素は、水に溶けるのか証明しないと分からない」と実験結果と結論との整合性について疑問をもった。そこで、このグループでは、ペットボトルに水と二酸化炭素を入れて振るという検証実験を行った。ペットボトルがへこんだ様子から、- 4 -「水溶液Ｂには、やっぱり二酸化炭素が溶けている」という実験結果と結論との整合を図った。
Ａ児は、比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）において、グループボードを活用した振り返りで明らかになった再現性、客観性のある実験結果、水に溶けにくい気体である酸素と窒素の演示実験を基に再実験した結果と、「二酸化炭素は水に溶けやすく、酸素と窒素は溶けにくい」という水と気体との関係をノートに付け加え、問題に対する考察を再度行った。その結果、「酸図７ 結論と問題の整合性に着目した比較・検討する段階
性の水溶液の中でも、二酸化炭素が溶けているものもある」と、既習内容を結び付けて結論を見いだした。しかし、酸性の水溶液Ｅとアルカリ性の水溶液Ｃには、何の気体が溶けているかという疑問が残り、この二つの水溶液の特徴が分からないことから、「金属を溶かすかどうか調べると特徴が分かるのではないか」という次の方向性を見いだした（図７）。
これらのことは、既習内容と新たに身に付けた内容を結び付けた姿だと考える。また、自ら実験方法を考え、実践していることは、探究の過程を自分で調整している姿だと考える。
エ 第四次 水溶液には、金属を変化させるものがあること（10～12／12 時）【探究③】第四次では、水溶液を見分けるために、（鉄）（アルミ）
既習の液性の性質と第三次の水溶液の性質を結び付けて、金属を変化させるものがあることを見いだすことをねらいとした。そのために、「金属を溶かす性質について調べた実験の視点や実験方法、結果を比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）」と「金属を溶かすものについて見いだした内容と問題との整合性を比較・検討する段階Ⅱ（自分で再考察）」で振り返りを行った。また、「溶かす前後の見た目を捉
図８ 水溶液に溶かして蒸発させた粉えやすく、再実験しやすいように、水溶液に鉄やアルミを溶かして蒸発させた粉」と「水溶液に溶かす金属として、鉄・アルミ・銅の三種類」を教材とした（図８）。
前時で酸性の水溶液に鉄とアルミを溶かした実験を行った。その結果を基にした比較・検討する段階Ⅰ（自他の考察）において、Ａ児のグループでは、それぞれが着目していた実験の視点「あわ」「色の変化」「粉の様子」をグループボードの中心に書き、実験結果について交流した。その結果、どの視点から見た変化も、前時で金属を溶かしたときと違うことから、「酸性の水溶液Ｅは、鉄やアルミを溶かす」という結論を見いだした。しかし、「酸性だけが金属を溶かすのか」「他の金属は溶かさないのか」という、問題と結論との整合性に関する疑問が出た。そして、グループボードに「アルカリ性、中性」という液性、「銅」という金属をさらに追究したいキーワードとして出した。そこで、アルカリ性、中性の水溶液も含め、三種類の金属を入れて溶かす演示実験を行った。その実験を踏まえた比較・- 5 -検討する段階Ⅱ（自分で再考察）において、Ａ児は、「液性によって金属を溶かすものもあり、銅はどの液性の水溶液にも溶けない」と、グループで見いだしたキーワードを基に、既習内容と実験結果を使って、水溶液の見分け方に関する結論を見いだした（図９）。
これらのことは、既習内容や問題解決の過程をたどるという考え方を使いながら、科学的な条件を満たし図９ 実験の視点に着目した比較・検討する段階た性質や規則性を見いだしている姿だと考える。また、既習内容や生活経験も含めながら、次はこれを調べたらよいという方向性も見いだしながら問題解決している姿だと考える。
(5) 全体考察
ア 探究の過程で身に付けた内容と問題解決過程を辿るという考え方を使いながら、自分で性質や規則性を捉えることができる児童
水溶液を見分けるために、観察、実験の結果から導き出した新しく身に付けた内容と既習内容を結び付けたり、「液性」「溶けているもの」「金属を溶かす」の順番で調べていくと見分けることができるという探究の過程を意識したりしながら、水溶液の性質や規則性を捉えることができた児童は 73％であった。これは、グループボードと学習ノートをつなぎ、自分の問題解決の視点を明確にしながら探究していったことが有効に働いたからだと判断する。また、実証Ⅰにおける学習の中で身に付けた探究の過程を実証Ⅱでも活用し、問題解決の過程をたどるという考え方を使いながら学習を進めていったことも有効に働いたと判断する。
イ 自他の考察を比較・検討し、既習内容と新たに身に付けた内容を図や絵、言葉で付加・修正しながら結び付けることができる児童
グループボードに自他の考察を出し合い、比較・検討し、実験の結果と問題との整合性について判断することができていた児童は 95％であった。これは、グループボードで実験の視点を可視化し、問題との整合性を図りながら、明らかになった実験の視点や結果、実験方法を自分の考察に付加したことが有効に働いたからだと判断する。
ウ 探究の過程を自分で調整したり、粘り強く他者と関わったりしながら問題解決しようとする児童
グループボードと学習ノートをつなぐことで、自分の考察を再構成したことと、児童自ら探究を進めることができるような教材化を図ったことで、次の方向性を見つけることができていた。これは、導入段階で単元のゴールを設定し、解決するための方法や見通しをもつという明確な目的意識をもつことで、試行錯誤しながら自分で問題解決していこうとすることに有効であったと判断する。
６ 研究の成果と今後の課題(1) 研究の成果○ 考察していく中で振り返りを行ったことは、自分の考察を他者の考察と比較・検討し、問題との整合性を図りながら科学的な結論を見いだしていく上で有効に働いた。
○ グループボードの活用は、自他の結論に至る結果や理由を可視化しながら、達成度や改善点を基に見直したことで、自分の考察を再構成する上で有効に働いた。
(2) 今後の課題○ さらに自分から考察していくことができるようにするために、グループボードの使い方を自分で調整できるような仕組みを検討する必要がある。
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