BSCSにおける科学の本質の学習の特色　―進化と科学の本質を主題とした補助教材の分析―

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(1)Title. BSCSにおける科学の本質の学習の特色 ―進化と科学の本質を主題とした補助教材の分析―. Author(s). 高橋, 一将. Citation. 北海道教育大学紀要. 人文科学・社会科学編, 66(2): 89-98. Issue Date. 2016-02. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/7892. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) 北海道教育大学紀要（人文科学・社会科学編）第66巻第２号 Journal of Hokkaido University of Education（Humanities and Social Sciences）Vol. 66, No.2. 平成 28 年２月 February, 2016. BSCSにおける科学の本質の学習の特色 ― 進化と科学の本質を主題とした補助教材の分析 ―. 高橋一将北海道教育大学旭川校理科教育学研究室. The characteristics of teaching Nature of Science utilizing BSCS ― focusing on the analysis of support materials ―. TAKAHASHI Kazumasa Department of science education, Asahikawa campus, Hokkaido university of education. 概要本研究では，BSCSが開発した“The Nature of Science and the Study of Biological Evolution”（BSCS, 2005）を具体例として，進化を教える中で，どのように科学の本質に関する内容が教えられているのかを明らかにすることを目的とした。研究の結果，次の３点の科学の本質に関する指導の特色が明らかになった。１点目は，科学の本質のいくつかの側面が，科学史からの事例を用いて例証されていたことである。２点目は，科学の本質に関する内容を示した註釈を設けることで，学習内容と科学の本質に関する内容との関連が明確にされていたことである。３点目は，生徒に科学的探究を経験させ，その経験を内省させることによって，生徒の科学の本質の理解が図られていたことである。. はじめに. けられている（NGSS Lead States, 2013）。一方で，近年のわが国では「科学技術の智プロ. 諸外国では，児童・生徒・教師の科学の本質. ジェクト」が立ち上げられ，科学の本質は科学技. （Nature of Science）に対する認識の実態把握や. 術リテラシーを備えた日本人が理解すべき内容と. 教授方略の検討など，科学の本質について多岐に. して位置づけられている（北原ら, 2008）。加えて，. わたり研究がなされている（Lederman, 2007;. 一部の附属学校では科学の本質をカリキュラムに. Lederman & Lederman, 2014）。アメリカの“Next. 導入しようとする試みがなされており（山下ら，. Generation Science Standards”では，科学の本. 2014），わが国において科学の本質は今後ますま. 質はカリキュラムの重要な構成要素として位置づ. す重要な理科カリキュラムの構成要素となってい. 89.

(3) 高橋一将. くと考えられる。. 降，教師用参考書とする）を主として分析した。. わが国における科学の本質に関する先行研究では，児童・生徒の科学に対する認識の実態把握（鈴木，2008など）や米国を中心とした諸外国の科学. Ⅰ．BSCSの補助教材における科学の本質. カリキュラムにおける科学の本質の扱い（鈴木，. 補助教材の対象は，ハイスクールの生徒である。. 2009など）などが調査されてきた。また，わが国. 開発の背景には，“National Science Education. では，科学の本質と進化を関連付けて教える重要. Standards”（NRC, 1996）（以降，NSESとする）. 性が指摘されているものの（丹沢，2002；福井，. で示された科学の本質をハイスクールで具体化す. 2006），その具体案については十分に検討されて. ることが挙げられていた（BSCS, 2000）。. いるとは言い難い。. FlickとLederman（2006）は，NSESにおける. 進化と科学の本質を関連付けた指導についての. 科学の本質と科学的探究について以下のような捉. 先行研究として，高橋（2014）と高橋と磯﨑（2014）. え方を示している。. 1）. が挙げられる。高橋（2014）は，BSCS の青版. その用語（筆者註：探究）は， “National Science. では，科学の本質は教科書の最初の部分で伝統的. Education Standards”の文脈では３つの異なっ. に扱われてきたこと，その部分において進化論が. た意味を帯びている。……探究は，科学におい. 発展してく過程を題材に科学的理論の本質という. て新しい知識の発展を支える思考のさまざまな. べき内容が扱われていたことを明らかにした。高. 過程や方法を言及している。科学を行うことに. 橋と磯﨑（2014）は，BSCSのプログラムの分析. 加えて，探究はまた，科学者が知識を発展させ. において，本研究の対象である“The Nature of. るために用いる過程についての知識，すなわち. Science and the Study of Biological Evolution”. 科学の本質それ自体にも言及している。……最. （BSCS, 2005）も分析しており，各章の進化の扱. 後に，探究は，生徒に科学の伝統的な科目内容. われ方や，第１章と第２章における進化と科学の. を教えるために活用されうる教授アプローチと. 本質との関連を明らかにした。高橋と磯﨑（2014）. してみなされる。. の分析は，学習内容に焦点化されており，学習活. . （Flick & Lederman, 2006, pp. ix-x）. 動や教授方略は分析されていない。また，補助教. 上記の引用によれば，科学の本質に関する内容. 材で扱われる科学の本質の学習内容の全体像につ. には，科学的探究についての知識も含まれている。. いても明らかにされていない。. BSCSの教師用参考書（BSCS, 2009）では，科. 本研究では，BSCSが開発した進化と科学の本. 学の本質が何を指すかは明確に示されていない。. 質を中心的主題として扱う“The Nature of Science. しかしながら，科学的探究についての記述や科学. and the Study of Biological Evolution”（BSCS,. の本質に関する生徒の誤概念の記述からBSCSに. 2005）（以降，補助教材とする）を具体例として，. おける科学の本質を窺い知ることができる。本書. 進化を教える中で，どのように科学の本質に関す. では，科学的探究の本質と知る方法としての科学. る内容が教えられているのかを明らかにすること. を同義に扱い，「知る方法としての科学は，観察. を目的とした。具体的に，補助教材における科学. と実験からデータを収集し，証拠に基づいた結論. の本質に関する内容の全体像と教授方略について. を出し，自然界についての事物を説明しようとし. 明らかにした。. ている」（BSCS, 2009, p. 65）と述べている。こ. 本研究の方法は文献分析である。補助教材の生. の一連のプロセスは科学的探究と捉えることがで. 徒用の図書とBSCSのプログラムの概念的枠組み. き，BSCS（2009）における科学の本質が，科学. や教授方略などが論じられている“The Biology. 的探究についての知識も含んでいることが指摘で. Teacher’s handbook”の第４版（BSCS, 2009）（以. きる。また，BSCS（2009, pp. 43-46）では，先. 90.

(4) BSCSにおける科学の本質の学習の特色. 行研究から生徒の科学の本質に関する誤概念が挙. た。内容スタンダードＡの科学的探究の理解では，. げられており，それらは科学の方法，科学的な調. 科学的探究の対象や理由，科学的探究における技. 査における変数の本質，科学的な結論を導出する. 術と数学の使用，科学的説明が満たすべき基準，. 際の科学的な根拠の重要性，科学における先入観. 科学的探究の成果とコミュニケーションについて. の存在，科学（科学的探究）の限界などの科学的. 挙げられている。内容スタンダードＧは，人間の. 探究に関する誤概念であった。ただ，科学的用語. 営みとしての科学，科学的知識の本質，歴史的な. としてのモデル，理論，法則の意味に関する誤概. 見方から構成されている。人間の営みとしての科. 念も挙げられており，BSCS（2009）における科. 学では，科学者の倫理や社会的そして文化的な側. 学の本質は，科学的探究だけでなく，科学的知識. 面からの影響などが扱われ，科学的知識の本質で. の本質についても及んでいることが窺える。. は，知る方法としての科学の特徴，科学的説明と. 以上より，科学的探究についての知識も含め. なるための基準，科学的知識の暫定性が述べられ. て，BSCSの補助教材における科学の本質に関す. ている。歴史的な見方では，科学の歴史的な側面. る内容を分析した。. について列記されている。. NSESにおいて，前述した科学の本質に関する内容として「内容スタンダードＡ：探究としての科学」と，「内容スタンダードＧ：科学の歴史と本質」が指摘できる。補助教材の対象であるハイスクール段階の内容を一部抜粋して表１に示し. Ⅱ．BSCSの補助教材における科学の本質の教授方略 BSCSは，NRCの“How People Learn”と“Inquiry. 表１第９-12学年のNSESの内容スタンダードＡと内容スタンダードＧ内容スタンダードＡ：探究としての科学. 内容スタンダードＧ：科学の歴史と本質. 科学的探究についての理解 ◦科学者はたいてい，物理，生命，あるいは設計されたシステムがどのように機能しているかについて探究する。 ◦科学者は多種多様な理由のために研究を行う。 ◦科学者は，データの収集と操作を向上させるために技術を使う。 ◦数学は科学的探究に不可欠である。 ◦科学的説明は，たとえば以下のような基準を満たしていなければならない。提案された説明は，論理的一貫性がなければならない。証拠のルールに従わなければならない。問いと起こりうる修正に開かれていなければならない。過去と現在の科学的知識に基づいていなければならない。 ◦科学的探究の成果―新しい知識と方法―は，多様な研究と科学者間の公的なコミュニケーションから生まれてくる。. 人間の営みとしての科学 ◦個人とチームが科学的営みに貢献してきており，これからも貢献し続けていくだろう。 ◦科学者は倫理的習慣を持っている。 ◦科学者は，社会的，文化的そして個人的な信条と世界に対する見方に影響される。科学的知識の本質 ◦科学者が自然界について最良の説明を得ようと努力する際に，実証的基準，論理的主張，そして懐疑的態度を用いることによって，科学は他の知る方法や他の知識体系から区別される。 ◦科学的説明は明確な基準を満たさなければならない。 ◦すべての科学的なアイディアは実験と観察による承認に依存しているため，すべての科学的知識は，原則的に，新しい証拠が得られた場合に変化にさらされる。歴史的な見方 ◦歴史上，多様な文化が科学的知識と技術的発明に貢献してきた。 ◦たいていの場合，科学における変化は，現存の知識のわずかな修正として現れる。 ◦時々，科学と社会に重大で長期にわたる影響を及ぼす科学と技術の進歩がある。 ◦科学的説明の歴史的側面は，科学的知識が，たいていは前の知識に基づいているけれども，どのように時間とともに進歩していくのかを示している。. 出典：National Research Council. (1996). National science education standards, p. 176, pp. 200-204. National Academy Press. から抜粋して作成した。. 91.

(5) 高橋一将. and the Natural Science Education Standards”. 章における進化と科学の本質との関連は高橋と磯. を引用しながら生徒の学びと探究との関連と類似. 崎（2014）によって明らかにされている。本研究. を指摘し，探究に基づく教授によって，科学と疑. では，各章における科学の本質に関する内容を中. 似科学を区別したり，一人の人間として科学者を. 心に分析した。各章はいくつかの節（section）. 示したりする機会を提供できると主張している。. で構成されている。. そして，生徒は探究に取り組むことで，科学の本質を理解できることなどを指摘している（BSCS,. １）．第１章における科学の本質に関する内容. 2009, pp. 65-68）。. 第１章で科学の本質が扱われていた節とその主. Bybee（2002, pp. 32-34）では，科学的探究と. な内容を表３に示した。便宜上，各節に番号を付. 生徒の学びそしてBSCS 5E教授モデルの関連が. した。. 述べられている。探究とBSCS 5E教授モデルのよ. 節「１-１」では，裸眼での観察から現在の望. り明確な関連は，BSCSのスタッフであるWillson. 遠鏡での観察に至るまでのメシエ天体45に対する. らの研究（Wilson et la, 2010）において示された。. 解釈の歴史的変遷が示され，技術革新により収集. 彼らは，「BSCS 5Esと探究は同義語ではないけれ. された新たな証拠に基づいて新たな説明が提案さ. ども，前者は生徒の探究を促進する教授に向けた. れてきたことが述べられている。また，この天体. 取り組みに対して，強力な指針と支援を提供する. についての詩を読むことは「文化的そして美的意. 構成主義学習論に基づいた教授モデルとなってい. 味においてそれを『知る』こと」（BSCS, 2005, p.. る」（Wilson et al. 2010, p. 280）と述べている。. 10）であると述べ，科学が複数ある世界について. そして，彼らは，BSCS 5E教授モデルで生徒が行. 知る方法の１つとして説明されている。. うと期待される行動をもとに，探究と教授モデル. 節「１-２」では，知る方法としての科学の意. の対応を示している。. 味とその意味での進化生物学が説明されている。. 以上のことより，BSCSにおける科学の本質の. 知る方法の１つとして芸術家などが用いる方法が. 教授方略として，探究に基づく教授方略である. 紹介され，次に，科学の方法が「それ（筆者註：. BSCS 5E教授モデルを挙げることができる。. 科学）は，意見ではなく，検証可能な説明と証拠を拠り所としている。それは，非合理的で超自然. Ⅲ．章構成と各章の概要. 的な概念は扱わない」（BSCS, 2005, p. 10）と述べられている。そして，進化生物学は，歴史学の. 分析した補助教材（BSCS, 2005）は，表２で示. 性質と，実証的性質の両方を備えている科学であ. した６章より構成されている。. ることが説明されている。この節では，科学者による科学的探究の詳細なプロセスに加え，研究は. 表２章構成章. 章名. 新たな研究を生み出すこと，科学は多様な社会的，倫理的背景を持った科学者によって営まれている. １. 生命を知る方法. こと，科学者として共通する姿勢についても述べ. ２. チャールズ・ダーウィンと彼のアイディアの発展. られている。. ３. 進化の証拠. ４. 進化の遺伝学的根拠. ５. 起こっている最中の進化. 経験的な証拠に基づいている」，「科学的説明は，. ６. 進化の視点から見ると. 検証可能である」，「科学的説明は，変化に開かれ. 節「１-３」の中心的内容は，科学的説明の特徴である。その特徴は３点あり，「科学的説明は，. ている」（BSCS, 2005, pp. 12-14）である。各章における進化の扱われ方や，第１章と第２. 92. 節「１-４」では科学的用語が説明されている。.

(6) BSCSにおける科学の本質の学習の特色. “Teaching about evolution and the nature of. 究が新たな問いとそれに対する科学的研究を生む. science” （NAS, 1998）に従って，科学的理論な. こと，「科学は重要な問いへの答えを探す人々の. どの用語が定義されている。さらに，細菌論の成. 興味，情熱そして活力によって成長する」（BSCS,. り立ちと発展を例に科学的理論の意味について説. 2005, p. 18）ことが述べられている。. 明されている。細菌論が理論と呼ばれる理由が，「感染症に対するこの説明を理論と呼ぶことに. ２）．第２章における科学の本質に関する内容. よって，科学者は，それが実在する証拠に支持さ. 第２章では，章全体を通じて，ダーウィンが自. れ，科学のコミュニティーで広く認められている. 身の進化論を発展させていく過程が辿られてい. ということを示している」（BSCS, 2005, p. 16）. る。その中で，科学的理論が発展していく過程が. と述べられている。. 例証されている。章を通じて扱われているダー. 節「１-５」では，進化論が科学的理論と呼ば. ウィンの進化論の発展過程に関する主な学習内容. れる理由として，大量の証拠から支持されている. は表４のとおりである。便宜上，各節に番号を付. ことが挙げられている。節の最後には，科学的研. した。. 表３第１章で扱われている科学の本質に関する内容節番号. 節. 科学の本質に関する内容. １-１. Knowing the natural world. ◦星座の解釈の歴史的変遷を題材にした技術革新に伴う科学の進歩. １-２. ◦知る方法としての科学の本質 ◦科学としての進化 Science as a way of knowing ◦科学を営む科学者の背景の違いや彼らが取る科学の方法そして彼らに共通する性質. １-３. T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f ◦科学的説明の特徴 scientific explanation ◦科学的探究の本質. １-４. The meaning of the word “theory” in science. ◦科学的用語の意味. １-５. The search for answers leads to more questions. ◦科学的理論としての進化論 ◦科学的探究は新たな科学的探究を生むこと ◦科学は科学者の興味や情熱によって進展すること. 表４第２章におけるダーウィンの進化論の発展過程節番号. 節. 主な学習内容. ２-１. Charles Darwin: prepared for discovery. ビーグル号で航海前のダーウィンの大学生活の様子や種の起源に対する彼の考え. ２-２. The voyage of the Beagle. ビーグル号での航海中のダーウィンの様子や航海中に彼が収集した観察結果. ２-３. Darwin’s changing views. 彼が自身の種の起源に対する考えを変えた理由. ２-４. Artificial selection provides a ダーウィンが観察した人為選択の概要 clue to how species change. ２-５. Darwin and religion. 宗教に対するダーウィンの個人的見解と科学者としての見解. ２-６. How Darwin worked as a scientist. 科学者による論理的思考. ２-７. Darwin interprets the world differently. 生物は完璧な形質を備え不変であるという神学的見方と，ダーウィンの生物は不完全な形質を備え進化するという見方. ２-８. N a t u r a l e x p l a n a t i o n s f o r ダーウィンの進化論に至るまでの生物の多様性，共通性，適応に対す diversity, unity, and adaptation る説明の歴史的変遷. ２-９. Five key ideas of Darwin’s ダーウィンの進化論を構成する５つのアイディア theory of biological evolution. 93.

(7) 高橋一将. 節「２-１」では，ビーグル号の航海前のダーウィ. ・それらは，論理的でなければならない。この. ンは，神が種を創造したという神学的説明を支持. ことは，それらは矛盾するアイディアを含め. していたが，航海中に得た新たな観察結果によっ. ないことを意味している。. て自身の考えを変えたことについて述べられてい. ・それらは，科学のコミュニティーと公衆に明. る。その理由は，「彼は超自然的なプロセスで説. らかにされなければならず，批判的な批評に. 明することが困難であるが，自然的なプロセスに. 開かれていなければならない。. よってはうまく説明される観察を行ったため」. ・それらは，新しい証拠がそれらを不完全ない. （BSCS, 2005, p. 22）であった。続く節「２-２」. し不正確であることを示す場合，変更されな. と「２-３」では，ダーウィンが神学的説明を破. ければならない。. 棄するに至った具体的な観察結果と，新たな観察. ・それらは，自然的作用のはたらきによって世. 結果を説明できる考えとして「変化を伴う由来」. 界を説明しなければならない。. を提案したことが説明されている。. . 節「２-６」では，科学者による論理的思考が. 続いて，進化を支持する化石記録を含む７つの. 説明されている。そして，科学者に与える社会の. 側面からの証拠が説明されている。本章最後の節. 影響も示されている。. 「証拠の重み」では，科学的知識における証拠の. 節「２-８」では，ダーウィン以前の生物の多. 重要性が示されている。ビーグル号航海直後の. 様性と共通性そして適応に対する説明が歴史的変. ダーウィンの考えは３と６点目の基準を満たして. 遷に沿って紹介されている。ダーウィン以前の説. いたが，１と２点目に対して不十分であったこと，. 明の大部分が単なる憶測であったことに対して，. ダーウィン自身もこれを認識しており，その後20. 「それにひきかえ，ダーウィンは，彼の説明を支. 年間にわたり証拠を集め『種の起源』の出版に至っ. 持する証拠を持っていた。また，それらの初期の. たこと，彼の進化論は今もなお新たな証拠よって. 説明が不的確な予測を立てる一方で，ダーウィン. 支持されていることが述べられている。. （BSCS, 2005, p. 40）. の説明は科学者が自然界について観察するだろうことに対して正確な予測を立てた」（BSCS, 2005,. ４）．第４章における科学の本質に関する内容. p. 33）と説明されている。また，この節の終わ. 進化の遺伝学的基盤が扱われる本章では，科学. りには，ダーウィンが『種の起源』を出版したと. 的探究における数学の使用について扱われてい. きの社会の反応についても触れられている。. る。世代を通した集団の遺伝構成の予測と，遺伝子流動の効果の測定に数学が使われていることが. ３）．第３章における科学の本質に関する内容. 述べられている。. 第１章で学んだ内容を復習しながら，科学が自然作用を通して自然界を説明しようとしているこ. ５）．第５章における科学の本質に関する内容. と，科学的知識は証拠に基づいていなければなら. ダーウィンとウォレスは，結果から原因を探る. ないことが挙げられている。そして，科学的説明. 思考過程によって，証拠に基づいて自然選択を推. が満たさなければならない評価基準として，以下. 論したことが説明されている。現在では実験によ. の６点が挙げられている。. る証拠が得られるため，ガラパゴスのフィンチの. ・それら（筆者註：科学的説明）は，観察と実. 嘴を例に，原因から結果を予測し，収集したデー. 験によって集められた情報（データ）に支持. タをもとにその予測を検討することで進化論をテ. されていなければならない。. ストすることができると述べられている。. ・それらは，更なる観察と実験によって検証可能な予測を提案しなければならない。. 94.

(8) BSCSにおける科学の本質の学習の特色. ６）．第６章における科学の本質に関する内容. ７）．各章の註釈の内容と本文との関連. 第６章では，ヒトの進化が説明されている。科. 生徒用の図書の本文の脇には“Key Idea” （以. 学者が化石や分子レベルでの比較と形態をもとに. 降，註釈とする）が設けられ，進化に関する重要. ヒトの系統樹を構成したことや，人類の化石には. なアイディアとともに，科学の本質に関する内容. わずかな違いしかないために，科学者が同じ証拠. も示されている。各章の科学の本質に関する註釈. を用いても異なった説明をすることなどが指摘さ. を抜粋し，各註釈の内容とNSES（第９-12学年）. れている。これらのことから，科学的知識の暫定. の内容スタンダードＡとＧの記述，そして各註釈. 性が指摘されている。さらに，自然選択による二. が設けられている学習内容との関連を分析し，表. 足歩行の起源に対する仮説を紹介し，生徒に証拠. ５にまとめた。表中のNSESの記述のＡとＧは，. に基づいてこの仮説を評価させる場面もある。本. 内容スタンダードの種類を示している。. 章の最後では，「進化論は，証拠に基づいている. 科学の本質に関する註釈は，第１章（４つ）と. ため科学的である。……また，理論によって，我々. 第２章（３つ）に集中していた。５つの註釈は. は追加的な観察と実験によって検証され得る予測. NSESに準じた内容が用いれられ，２つはNSES. を立てることが可能となる」（BSCS, 2005, p.. には見られない内容であった。註釈の内容と本文. 120）とあり，科学的理論における証拠と予測の. の学習内容との関連より，科学の本質に関する内. 重要性が進化論を通じて説明されている。. 容は，必ずしも進化の内容と関連付けられているわけではないことが明らかになった。. 表５註釈の内容とNSESの記述及び学習内容との関連章. 註釈の内容. NSESの記述. 本文の学習内容. 「科学者はデータを集めるために技術に頼っている。新しいツールと技法は，科学的探究を導き，科学的Ａ：「科学的探究につな理解を前進させる新たな証拠を提供する。データメシエ天体45の観察と技術のいての理解」の内容をの精度は，そしてその結果としての調査の質は，科進歩の関係修正学者が活用する技術に依存している。」（BSCS, 2005, p. 9）１. 「科学は世界について知る１つの方法である。」スタンダードには見らメシエ天体45について知る方（BSCS, 2005, p. 10）れない法としての科学と詩の違い「科学は，検証可能な観察結果や論理的推論そしてＧ：「科学的知識の本批判的評価を用いて，他の知る方法と自身を区別し質」の内容を修正ている。」（BSCS, 2005, p. 12）. 知る方法としての科学の種類とその特徴. 「科学者にとって，理論は十分な根拠のある説明でスタンダードには見ら病気に関する細菌論の発展をある。」（BSCS, 2005, p. 15）れない題材とした科学的理論の意味. ２. 「すべての科学的アイディアは観察と実験に基づく立証によって決定するため，新しい証拠が得られたＧ：「科学的知識の本とき，すべての科学的知識は変化にさらされる。」質」の内容を修正（BSCS, 2005, p. 25）. ビーグル号での観察によって生じたダーウィンの種の起源に対する考えの変化. 「科学的説明は，明確な評価基準を満たさなければならない。それらは，証拠に一致し，正確な予測を提案しなければならない。また，それらは，論理的Ｇ：「科学的知識の本であり，批判に開かれ，方法と手順を報告し，そし質」の内容を修正て公表されなければならない。」（BSCS, 2005, p. 33）. ダーウィンに至るまでの生物の多様性と共通性そして適応に対する説明の変遷. 「科学的探究の結果を伝え擁護する際に，主張は論Ａ：「科学的探究につ『種の起源』の出版に対する理的であり，観察結果と調査そしてこれまでの知識いての理解」の内容を社会および科学のコミュニとの関連を示さなければならない。」（BSCS, 2005, p. 修正ティーの対応 36）. 95.

(9) 高橋一将. Ⅳ．進化に関する学習活動における科学の本質の指導. BSCS 5E教授モデルに基づいて構成されている。教授モデルの各段階の学習活動の概要を表７に示した。. 第３章の学習活動“From Landlubber to Leviathan:. Engageでは，クジラの特徴を魚類や哺乳類の. Exploring the Origin of Whales” （Bybee, 2006, pp.. 特徴との比較から学んでいく。この学習活動で学. 65-79）を具体例として分析した。分析では，学. ぶだろう内容として，科学的推論のプロセスにお. 習活動の目標と教授方略に着目した。. ける証拠の活用や，データ分析と仮説検証のスキル，クジラの起源と進化史が生徒に伝えられる。. １）．学習活動の目標. Explore-Explainでは，相同によってクジラの. 学習活動の目標はNSESに基づいていた。それ. 起源や進化を調べる学習活動が設けられている。. らを内容スタンダードごとに表６にまとめた。表. 生徒は，教師の提示する資料からクジラと哺乳類. より，この学習活動では，生物進化に関する概念. の相同器官を確認し，これらの器官やそれ以外の. の理解と同時に，科学の本質に関する内容の理解. 生徒の知る証拠から，クジラが哺乳類の祖先から. と科学的探究を行うための能力の育成が意図され. 進化したかどうかを検討する。この考えが正しい. ていることがわかる。. のであればどの様な化石が現れるかを予想し，教師の提示する資料で実際の化石記録を観察する。. ２）．学習活動の概要. この化石記録から，クジラの進化が漸次的かどう. この学習活動は，第３章で進化を支持する証拠. かを検討する。その後，宿題としてワークシート. として化石記録が説明された後に行われることが. を行う。ワークシートでは，クジラの祖先の由来. 意図されている。活動時間は，50分間の授業２時. に対する２つの仮説が扱われ，生徒は，どちらの. 限分と30分程度の宿題であり，学習活動は，. 仮説が妥当かをDNAの塩基配列や形態の比較に. 表６学習活動の目標スタンダード. Ａ. 内容科学的探究を行う科学的研究を導く問いと概念を同定する。ための能力代替的な説明とモデルを認識し，分析する。科学者は，データの収集と加工を向上させるために技術を使うことを理解する。新科学的探究についしい技術とツールは，探究を導く新たな証拠とデータ収集のための新たな方法を提ての理解示する。その結果，科学の進歩に貢献する。自然選択とその進化的帰結は，古代生命の化石記録と多様な生命体間に観察される著しい分子的類似に対して科学的説明を提供する。. Ｃ. 生物進化. 今日の地球上の植物，動物，微生物の多様な種は，共通の祖先からの由来で関係がある。生物学的分類は，生物間の関係性に基づいてなされる。生物は，それらの進化的関係性を反映した類似性に基づいて，グループあるいはサブグループからなる階層に分類される。. Ｇ. 科学的説明は，明確な基準を満たさなければならない。第一に，自然についての実験と観察による証拠に一致し，適切な場合，研究中のシステムについて正確な予測科学的知識の本質をしなければならない。すべての科学のアイディアは実験と観察による承認に依存しているため，原則的に，すべての科学的知識は新しい証拠が得られると変化にさらされる。. Bybee, R. W. (2006) Evolutionary Science and Society Activities for the Classroom, pp. 72-73. BSCS. を筆者が表にまとめた。. 96.

(10) BSCSにおける科学の本質の学習の特色. 表７学習活動の概要. のワークシートの問いに答える。これらの問いは，これまでの学習活動で学んだクジラの進化に関す. 段階. 学習活動の概要. Engage. クジラの特徴を魚類や哺乳類の特徴と比較する。この学習活動で学ぶだろう内容を確認する。. る内容を問うている。. Explore－ Explain. 化石記録からクジラの進化を辿るとともに，相同を利用して，DNAの塩基配列や形態の比較からクジラの起源や進化について調査する。. Ⅴ．考察. Elaborate. 分子レベルの相同関係を利用して，クジラと最も近縁な偶蹄目の現生種を同定する。クジラの起源についてのいくつかの問いに答える。. Evaluate. 評価用のワークシートの問いに答える。. けではなく，学習活動においても扱われていた。. 基づいて検討する。宿題で行ってきた結果を二人. 指導の特色として以下の３点を指摘することがで. 一組になって共有し，最終的には，どちらの仮説. きる。１点目の特色は，科学の本質のいくつかの. を支持するかをクラス全体で議論する。. 側面が科学史からの事例を用いて例証されていた. Elaborateでは，生徒は，クジラを含む６種類. ことである。補助教材の中心的主題が進化と科学. の偶蹄目の動物の遺伝子にある短鎖散在反復配列. の本質ではあるが，科学史から用いられる事例は. の種類と位置関係を比較し，これらの動物の系統. 進化に関する事例に限定されていなかった。例え. 樹を作成する。そして，クジラと最も近縁な偶蹄. ば，望遠鏡の進歩と天体の観察結果の関係や細菌. 目の動物を同定する。最後に，教師が用意したク. 論の発展などの事例も扱われていた。. ジラの起源についての問いに答える。. ２点目は，科学の本質に関する内容を示した註. この問いに答える場面が，科学の本質に関する. 釈を設けることで，本文で示されている学習内容. 指導の重要な場面となっていた。ここでは，「生. と科学の本質に関する内容との関連が明確にされ. 徒が思い出すべき重要なことは，科学の本質（科. ていた。１点目の指摘と同様に，科学の本質に関. 学は証拠に基づいている，検証可能な予測を生み. する註釈が付されている部分の学習内容は，進化. 出す，絶えず理解を改善する，そして技術を活用. に関する学習内容に限定されていなかった。. する）と，基本的な生物進化の概念（自然選択，. ３点目の特色は，生徒に科学的探究を経験させ，. 変化を伴う由来）である」（Bybee, 2006, p. 79）. その経験を内省させることによって，生徒の科学. と述べられている。ここで示されている問いのう. の本質の理解が図られていたことである。生徒の. ち科学の本質に関する問いには，「クジラの起源. 科学的探究の経験は，BSCS 5E教授モデルに基. に対する進化による説明は，どのように証拠と一. づいて設計された学習活動によって図られてい. 致するか？」，「進化による説明は，化石記録につ. た。学習活動において，生徒に学習活動に関する. いてどのような予測をするか？その予測は正確. 問いに答えさせ，これまでの学習活動の経験の中. か？」，「この活動は，科学的知識が新しい証拠の. から科学の本質に関する内容を内省させる機会が. 出現によって変化にさらされることをどのように. 設けられていた。これは，Duschl & Grandy. 示したか？」，「技術は，クジラの起源についての. （2013）が示したVersion １の科学の本質の指導. どのような新しい証拠を提示したか？」（BSCS,. に当てはまると考えられる。. BSCSの補助教材で扱われている科学の本質に関する内容は，大部分がNSESに準拠していたが，NSESにも見られない内容も扱われていた。科学の本質に関する学習内容は，教科書の本文だ BSCSの補助教材における科学の本質に関する. 2006）がある。これらは，Elaborateまでの生徒の学習活動の経験から答えられる内容である。 Evaluateでは，生徒は，教師が用意した評価用. 97.

(11) 高橋一将. おわりに. Flick, L. B. & Lerderman, N. G. (eds.). Scientific inquiry and nature of science implications for teaching, learning, and teacher education. Springer, pp. ix- xviii.. 本研究では，BSCSの進化と科学の本質を主題. 福井智紀．（2006）．「進化教育の歴史と展望～進化の教授. とした補助教材における科学の本質に関する学習. 価値と今後の進化教育のあり方～」．『理科教室』，49⑾,. 内容の全体像と教授方略について分析した。その結果から，我が国における科学の本質の指導に対して，次の２つの示唆を導出することができる。１点目は，学習内容において科学の本質に関する内容を科学史などの事例を用いて例証する場合は，特定の分野や領域に限定されず，強調したい科学の本質の側面に適した題材を選択することである。２点目は，科学の本質の指導において，学習内容の検討は当然のことながら，教授方略も十分に検討される必要があることである。. pp. 8-15. 北原和夫研究代表．（2008）．『21世紀の科学技術リテラシー像～豊かに生きるための智～プロジェクト総合報告書』．Retrieved October 8, 2013 from http://www.jst. go.jp/csc/science4All/minutes/index6.html Lederman, N. G. (2007). Chapter 28 Nature of Science: Past, Present, and Future. In Abell, S. K. and Lederman, N. G. (eds.). Handbook of Research on Science Education, Routledge, pp. 831-879. Lederman, N. G. and Lederman J. S. (2014). 30 Research on Teaching and Learning of Nature of Science. In Lederman N. G. and Abell, S. K. (eds.). Handbook of Research on Science Education Volume II, Routledge, pp. 600-620. National Research Council. (1996). National science. 註１）Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) は， 1958年にアメリカで設立された学術組織である。設立以来，ハイスクール（わが国の高等学校に相当）を主な対象に進化を重視した生物教育に関するプログラムを多数開発している。. education standards. National Academy Press, NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. The National Academies Press. 鈴木宏昭．（2008）．「中学生・高校生の“Nature of Science” に関する理解の比較研究」．『白鷗大学論集』，23⑴， pp. 51-64. 鈴木宏昭．（2009）．「米国の理科カリキュラムにおける “Nature of Science”の教授内容：学年進行による段階的変化に. 引用文献 BSCS. (2000). BSCS submits proposal for evolution unit. The Natural Selection, p. 15. BSCS. (2005). The Nature of Science and the Study of Biological Evolution, BSCS and NSTA press. BSCS. (2006). 6.6 Thinking Scientifically about the Origin of Whales. In Bybee, R. W. (2006). Evolutionary Science and Society Activities for the Classroom accompanying CD-ROM, BSCS. BSCS. (2009). The Biology Teacher’s Handbook (4th edition). NSTA press. Bybee, W. R. (2002). Scientific Inquiry, Student Learning, and the Science Curriculum. In Bybee W. G. (eds.). Learning Science and the Science of Learning. NSTA press, pp. 25-35. Bybee, R. W. (Ed.). (2006). Evolutionary Science and Society Activities for the Classroom, BSCS. Duschl, R. A. & Grandy, R. (2013). Two views about explicit teaching nature of science. Science & Education, 22, pp. 2109-2139. Flick, L. B. & Lerderman, N. G. (2006). Introduction, in. 98. 焦点を当てて」．『白鷗大学論集』，24⑴，pp. 175-190. 高橋一将．（2014）．『アメリカの生物教育における進化の指導に関する研究―BSCSの分析を中心にして―』．広島大学博士論文．高橋一将・磯﨑哲夫．（2014）．「BSCSにおける進化の学習の特色」．『理科教育学研究』，54⑶，pp. 369-381. 丹沢哲郎．（2002）．「『進化をなぜ学校理科で教えなければならないのか？』―アメリカにおける進化教育の歴史と現状から学ぶこと―」．『日本モンキーセンター年報』，pp. 66-68. Wilson et al. (2010). The relative effects and equity of inquiry-based and commonplace science teaching on students’ knowledge, reasoning, and argumentation. Journal of Research in Science Teaching, 47⑶, pp. 276-301. 山下雅文ら他25名．（2014）．「新しい科学観を取り入れた理科カリキュラムの開発の研究：『科学の本質』の視点に基づく小・中・高の理科カリキュラムの再構築」．『広島大学学部・附属学校共同研究紀要』，，pp. 8796.. （旭川校講師）.

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