実践活動の分析結果

本節 では 、事 例 の具 体的 なプ ロセ スを 示す 。事 例 で生 じた 主な イベ ン トを 表5-2に 表し た。これ に沿 って 、具体 的 な活 動の 詳細 を記 述 し、次 に、

具体 的プ ロセ スの 簡 単な まと めを 提示 する 。

3 詳 細 は 第 一 章 の 「 研 究 の 方 法 」 を 参 照 の こ と 。

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表 5-2 事 例の 科学 技術 コ ミュ ニ ケー ショ ン活 動の 関 連事 項

段 階 日 程 主 な イ ベ ン ト 主 な 内 容

準 備 段 階1

2011年 3月

- 依 頼

A小 学 校 か ら 授 業 実 施 の 依 頼 5月 - ミ ー テ ィ ン グ 企 画 ア イ デ ア の 提 案

6月 - 依 頼 B小 学 校 か ら 授 業 実 施 の 依 頼 8月 1日 ミ ー テ ィ ン グ 企 画 の 決 定 ・ 予 備 実 験 の 実 施

3日 ミ ー テ ィ ン グ 企 画 書 の 提 案 ・ 予 備 実 験 の 実 施 22日 ミ ー テ ィ ン グ 説 明 方 法 に つ い て の 議 論

24日 ミ ー テ ィ ン グ 「 ま と め プ リ ン ト 」 の 提 案 29日 ミ ー テ ィ ン グ 講 師 の 決 定 ・ 試 薬 準 備 29日 グ ル ー プ

イ ン タ ビ ュ ー

31日 ミ ー テ ィ ン グ 試 薬 ・ 資 料 準 備 9月 5日 ミ ー テ ィ ン グ 発 表 内 容 の 確 認 実 践

段 階1

5日 出 張 授 業

（A小 学 校 ） 授 業 の 実 施 反 省

段 階1

5日 反 省 会

授 業 の 反 省

準 備 段 階2

7日 ミ ー テ ィ ン グ 試 薬 準 備 ・ 発 表 の 修 正 12日 ミ ー テ ィ ン グ 発 表 内 容 の 確 認

実 践 段 階2

12日 出 張 授 業

（B 小 学 校 ） 授 業 の 実 施 反 省

段 階2

12日 反 省 会 授 業 の 反 省 10月 12日 グ ル ー プ

イ ン タ ビ ュ ー 11月 14日 イ ン タ ビ ュ ー

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(1) 準 備 段階 (1-1) 立 案

立教 大学 理科 工房 で は毎年 5 月頃 にな ると 、今年 度に どん な 企画 を す るの か、案 を出 し合 うこ とに な っ てい た。こ の話 し合 いの 際 、学生 A3が 吸熱 実験 の企 画を 提 案し た。こ れ は試 薬を 混ぜ て吸 熱 反応 を観 察し よう とい う内 容で あっ た 。

この 企画 を考 える の には 、次 の よ うな 背景 があ った 。学 生 A3 は 、2009 年（ 学生 A3 の 一年 次） に、 子 供 が 親 と一 緒に 岩絵 の 具を 作る と い う企 画を 手伝 った こと が あっ た。そ の とき の参 加者 の反 応 につ いて 次の よう に述 べて いる 。

ア ン ケ ー ト を と る と 、親 は 、綺 麗 な 色 が 出 て 、昔 の 人 は 綺 麗 な 色 を 使 っ て い て び っ く り し ま し た 、と か 見 た目 に つ い て 言 う ん で す ね 。で も 子 供 の 方 は 、見 た 目 よ り は 、指 先 の 感 覚 に つ い て 言 う ん で す ね 。ざ ら ざ ら し て い た 、と か 、塗 っ た 時 お も し ろ か っ た と か 。そ う い う 感 触 に つ い て 言 っ た の で 、だ か ら 子 供 の 記 憶 に 残 る の は 視 覚 よ り も 触 覚 な の か な と 思 っ て 。（ イ ン タ ビ ュ ー9月 11 日 ）

上記 のよ うに 学生 A3 は 、 子供 は 視 覚 より 触覚 の方 が 記憶 に残 るの で はな いか と考 えた 。この 仮 説に 基 づき 、学生 A3は 2009 年に「 ホッ カイ ロを 作ろ う」と いう 企画 を作 っ た 。小 学校 でホ ッ カイ ロを 手作 りし たと ころ 、小 学生 た ちは「熱 くな る 」とい う現 象を 面白 が った とい う。これ を踏 まえ 、今度 は 混 ぜる と冷 た く なる とい う実 験を 企 画し よう と考 えた 。 これ につ いて 学生 A3 は 次の よう に述 べて いる 。

そ う い う 経 緯 も あ っ て 、ホ ッ カ イ ロ をつ く ろ う に し た ん で す よ 。案 の 定 、 実 験 を や る と 、 わ あ 熱 く な っ た と か 大 騒 ぎ で す ね 。【 中 略 】 熱 く な る と い う の を 作 っ た の で 、今 度 は 冷 た く な る を や っ た ら い い ん じ ゃ な い ？ と い う 単 純 な 理 由 で す 。熱 く なる の は や っ た ん だ か ら 、冷 た く な る の を 。（ イ ン タ ビ ュ ー9 月 11日 ）

学 生 A3 は ミー ティ ング で 他の 学 生ら にイ ンタ ーネ ッ トで 見つ けた 吸 熱反 応の 実験 方法 の 紹介 ペー ジを 印刷 して 配布 し た 。そし て 、持 参 した レモ ン汁 と重 曹を そ の場 で混 ぜあ わせ 、吸 熱 反応 がお きて いる こ と を示 し た⁴。

その 後、 この 企画 は しば らく 進展 を見 せな かっ た。6 月に ほ かの 企 画

4 学 生 A3 へ の イ ン タ ビ ュ ー(2011年 11 月 14日)に 基 づ く 。

前 提 の 省 察 ： 子 供 の 記 憶 に 残 る に は 触 覚 が 良 い と 言 う 仮 説

立 案 の 根 拠 ： 発 熱 実 験 が 好 評 の た め 吸 熱 実 験 を 考 案

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をす る予 定が あり 、 その 準備 に専 念し てい たた めで あ る。

一方 で、 学生 A3 は 以前 出張 授業 をし たこ との ある A 小学 校 の X3 先 生と 、B小 学校 の Y3 先 生 から 、 それ ぞれ 別の 機会 に メー ルを 受け 取っ た。 立教 理科 工房 で 何か の授 業を して ほし いと いう 内 容で あっ た。 日 程の 相談 をし た結 果 、9 月 6 日 に A 小学 校 、12 日 に B 小学 校 で授 業 を 行う こと が決 まっ た 。そ れぞ れの 小学 校の 教 員 は、 実 験内 容に 関し て 特に 要望 は出 さな か った とい う⁵。

吸熱 実験 の 企 画が 実 際に 動き 出し たのは 8 月で あっ た 。8 月 1 日 の ミ ーテ ィン グで 9 月 に 吸熱 実験 の企 画を 実施 する こと が きま ると 、学 生 B3と学 生 C3 が 予備 実 験を 行い 、 レモ ン汁 より もク エ ン酸 と重 曹の ほ うが 扱い やす く、 か つ手 で感 じら れる 程度 に冷 たく な るこ とを 確認 し た。 また 、最 適な 実 験の 条件 （試 薬の 種類 、量 など ） を割 り出 した 。 実験 後、 学生 C3 は市 販の 急 冷パ ック を購 入し 、何 が 入っ てい るの かを 確認 した 。

二人 はそ の後 、吸 熱 反応 がな ぜ起 きる のか 原理 を調 べ 、理 論 的 な 計 算を 行っ た。 また 、 イン ター ネッ ト等 で調 べた 結果 、 市販 の「 ヒヤ ロ ン」 では 尿素 が使 わ れて いる こと 、チ オ硫 酸ナ トリ ウ ムで も吸 熱反 応 の実 験が でき るこ と を発 見し た。 学生 B3 は原 理や 計算 結果 を もと に、

簡単 な企 画書 を作 成 した 。企 画書 には 目的 、想 定さ れ る企 画の 流れ 、 実験 内容 、実 験の 原 理が 掲載 され た。 この なか で、 目 的と 流れ は次 の よう に記 載さ れて い る。

○ 目 的

・ 楽 し ん で も ら う

・ 誘 導 形 式 の 問 題 に 答 え て も ら う こ と で 、 そ の 現 象 に つ い て 無 理 な く 考 察 を 行 っ て も ら う

○ 想 定 さ れ る 企 画 の 流 れ

・ 導 入

・ 実 験 の 説 明 （2分 ）

・ 実 験

・ 考 察 （ ワ ー ク シ ー ト ）

・ 原 理 の 説 明 ＆ ワ ー ク シ ー ト の 答 え 合 わ せ

（8月 3日 企 画 書 よ り 抜 粋 ）

5 学 生 A3 へ の イ ン タ ビ ュ ー(2011年 11 月 14日)に 基 づ く 。

目 的 の 言 語 化 ： 楽 し ん で も ら う こ と 、 考 察 し て も ら う こ と

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上記 で掲 載さ れた 目 的は 、今 まで の企 画 と 同じ であ っ た 。 学生 たち はグ ルー プイ ンタ ビ ュー で 今 回の 授業 の公 式の 目的 を 聞か れ、 次の よ うに 述べ てい る。

学 生 C3「 単 純 に 遊 ん で も ら お う 、 楽 し ん で も ら お う と い う の が 第 一 で 。【 中 略 】 つ い で に ち ょ っ と し た 仕 組 み を 」

学 生B3「 ホ ッ カ イ ロ と 対 応 さ せ て 、 考 察 を 行 っ て も ら お う か な と 最 初 は 考 え て い ま し て 。 ま あ ち ょ っ と 無 理 そ う で す ね 。 楽 し ん で も ら う の が 一 番 で 、 で も 原 理 は 理 解 し て も ら い た い 」

学 生 C3「 毎 回 そ う だ よ ね 」

（ グ ル ー プ イ ン タ ビ ュ ー8月 29日 ）

同様 に 企 画の 流れ も 今ま での 企画 と同 じで あっ た。 こ のよ うに 、企 画 書は 調べ た結 果と こ れま での 慣例 に従 って 学生 B3と C3 に よっ て作 成 され た。

(1-2) 表 現方 法の 検 討

8 月 3 日の ミー ティ ング で は、 ま ず学生 B3 が 予備 実験 を行 っ たこ と を ほ かの 学生 ら に 報 告し た。 その 後、 尿素 やチ オ硫 酸 ナト リウ ム を 水 に溶 かし た際 の吸 熱 反応 と、 クエ ン酸 と重 曹を 水で と かし た際 の吸 熱 反応 が起 きる 原理 を 説明 し、 この 二つ の実 験を 行い た いと 提案 した 。 学 生 B3によ ると 、吸 熱す る 原理 は次 のよ うに なっ て いる 。

まず 尿素 やチ オ硫 酸 ナト リウ ムが 吸熱 する のは 、こ れ らの 結晶 の分 子間 力が 高く 、水 に 溶か すと きに 結合 を切 るの にエ ネ ルギ ーを 使う た め、 吸熱 する とい う 。吸 熱反 応が 進む のは 、エ ント ロ ピー 的に 有利 な ため であ る。

また 、ク エン 酸と 重 層の 反応 では 、二 つの 物質 を水 と 混ぜ ると 中 和 して 炭酸 がで きる 。 この 炭酸 が分 解し 、二 酸化 炭素 と なっ て遊 離す る 際に 吸熱 がお きる 。 中和 反応 は発 熱反 応で ある もの の 、二 酸化 炭素 が 遊離 する 反応 は吸 熱 反応 であ り、 発熱 量よ り吸 熱量 の ほう が大 きい た め、 全体 とし て吸 熱 する とい う。 なぜ 吸熱 反応 が進 む かと いう と、 炭 酸が 水和 する と、 水 分子 が水 素結 合 し て 秩 序立 った 構 造で 炭酸 に集 ま るた め、 炭酸 イオ ン はエ ント ロピ ーが 低い 。そ こで エ ント ロピ ーの 高 いほ うに 移行 する た めに 、二 酸化 炭素 を遊 離す る反 応 が進 む。 その 結 果、 吸熱 が進 むの だ とい う。

ミー ティ ング では こ の機 構の 理解 をメ ンバ ー間 で共 有 した 。 学生 B3 によ ると 、説 明が 難 しい 理由 は、 二種 類の 吸熱 機構 が 異な るこ と と 、

目 的 の 理 由 ： 毎 回 楽 し ん で も ら う こ と が 目 標 で 、 理 解 も し て ほ し い

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エン トロ ピー の概 念 がか かわ るた めで ある とい う。 二 つの 原理 をど の よう に小 学生 に理 解 して もら うの かを 議論 した もの の 、8 月 3 日 に は 決 まら なか った 。

8 月 22日に も ミー ティ ング が行 わ れた 。最 初に 、学 生 C3 が 吸 熱反 応 の原 理を 説明 し、 参 加し た学 生ら 全員 で理 解を 共有 し た。 そし て 、 出 張授 業で は、 尿素 の 実験 をし た後 に、 クエ ン酸 と重 曹 を使 った 実験 を する こと が決 めら れ た。 ここ から は、 この 二つ の実 験 の 原 理を いか に わか りや すく 説明 す るか とい うこ とが ミー ティ ング の 議題 とな った 。

ミー ティ ング では 、 次の よう な議 論が みら れた 。

学 生 D3は「 エ ネ ル ギ ー だ し 、形 を 変 え て 消 え た り 現 れ た り す る ん だ よ っ て 。使 え る エ ネ ル ギ ー の 総 量 は 決 ま っ て い て 、弾 き 飛 ば す の に 何 パ ー セ ン ト と か 。エ ネ ル ギ ー が い ろ ん な 形 に な る の は 、電 池 と モ ー タ ー で 説 明 で き る で し ょ う ？ 例 え ば の 話 。電 池 で モ ー タ ー 回 し て 運 動 に な る し 、電 池 で パ ソ コ ン も 熱 く な る 」と 提 案 し た 。学 生 B3は 、あ ま り 乗 り 気 で は な い 様 子 で 、「 あ ん ま り 話 が あ ち こ ち 行 く の は 絶 対 混 乱 す る け ど ね 」 と 答 え た 。

学 生 D3が「 も っ と リ ッ チ な ビ ジ ュ ア ル 表 現 が し た い で す よ ね 。動 画 表 示 で サ ー モ グ ラ フ ィ ー の 図 で す 、と か 」と 話 し た 。学 生 B3 は「Flash

【Adobe社 が 開 発 す る 動 画 等 の ソ フ ト ウ ェ ア 】で 無 理 や り ご ま か す と い う 手 が あ る け ど 」と 答 え た 。学 生 D3が「 で っ ち あ げ の H2O と CO2

を 用 意 し て 、離 れ る と ほ ら 温 度 が 下 が っ た よ 、と か 」と 話 す と 、学 生 F3が 「 腑 に 落 ち な い 」 と 答 え た 。

（ 上 記 い ず れ も フ ィ ー ル ド ノ ー ツ 8月 22 日 ）

上記 のよ うな 多数 の アイ デア が出 され て検 討さ れた も のの 、科学 的 に 不適 切で ある 場合 や 、わか り にく いと いう こと で却 下 され た。途中 、学 生C3が エネ ルギ ー を通 貨に 喩え る方 法を 提案 する と、その メタ フ ァに 、 メン バー が同 意し た 。そ のと きの 会話 は次 のよ うな 内 容で あっ た。

学 生B3 が「 エ ネ ル ギ ー を 通 貨 み た い に 扱 っ て み る と か 。通 貨 は 日 銀 が 刷 ら な け れ ば 保 存 さ れ る し 」と 提 案 し た 。そ れ を 受 け て 学 生 C3が

「 熱 と い う 通 貨 が あ っ て 、 水 分 子 が あ っ て 、 尿 素 結 晶 が い る 。【 水 分 子 が 】 こ の 尿 素 く ん ひ と り ち ょ う だ い っ て い っ て 、【 通 貨 を 】 あ げ て も っ て く る 。今 の よ く ね ？ 割 と す っ き り し た よ ね 」と 話 し た 。学 生 D3 が「 通 貨 を 払 う と 仕 事 し て く れ る と い う の は わ り と い い 」と 反 応 し た 。

（ フ ィ ー ル ド ノ ー ツ 8月 22日 ）

説 明 法 の 提 案 ： エ ネ ル ギ ー 変 換 の 説 明 を す る

内 容 の 省 察 ： 混 乱 す る

説 明 法 の 提 案 ： 絵 で ご ま か す

内 容 の 省 察 ： 腑 に 落 ち な い

説 明 法 の 提 案 ： 通 貨 に 喩 え る

内 容 の 省 察 ： 通 貨 の 喩 え は 良 い

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