教 育 研 究 員 研 究 報 告 書

高等学校

平 成6年 度

教 育 研 究 員 研 究 報 告 書

理 科

東 京 都 教 育 委 員 会

平成6年 度

教 育 研 究 員 名 簿(理 科)

分 野 学 校 名 氏 名

物 都 立 赤 坂 高 等 学 校 中 川 浩

都 立 北 高 等 学 校 西 島 宏 和

理 都 立 南 多 摩 高 等 学 校 楠 元 孝 明

化 都 立 新 宿 山 吹 高 等 学 校 千 葉 吉 裕 都 立 昭 和 高 等 学 校 前 野 貴 美 子

学 都 立 神 代 高 等 学 校 下 田 光 一

都 立 田 柄 高 等 学 校 大 沢 啓 子 生 都 立 篠 崎 高 等 学 校 萩 原 紀 久 美

物 都 立 八 王 子 北 高 等 学 校 川 幡 理 都 立 瑞 穂 農 芸 高 等 学 校 榎 茂 喜

地 都 立 淵 江 高 等 学 校 那 賀 俊 明

都 立 富 士 森 高 等 学 校 宮 暗 高 一

学 都 立 山 崎 高 等 学 校 田 村 糸 子

担 当 教育庁指導部高等学校教育指 導課 指導主事 五十 嵐 靖則

興 味 ・関 心 を 喚 起 し,身 近 な 自 然 の 事 物 ・現 象 か ら,意 欲 的 に 追 究 す る 過 程 を 通 し て , 科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る 理 科 の 指 導

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主 題設定の理 由

目 次

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興 味 ・関 心 の 喚 起,科 学 的 な 思 考 力 と理 科 の 指 導

研 究 を 進 め る 上 で の 留 意 点

研究 内容

興 味 ・関 心 を 喚 起 し物 理 好 き な 生 徒 を 育 て る 実 験 の 工 夫

「燃 焼 と 爆 発 」 の 授 業 展 開 の 工 夫

種 子 の 発 芽 を 通 し た 「生 物 と環 境 に 関 す る 探 究 活 動 」 の 指 導 例

身 近 な 風 景 の 生 い 立 ち を 考 え る授 業 の 展 開

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興 味 ・関 心 を喚 起 し,身 近 な 自然 の事 物 ・ 現 象 か ら,意 欲 的 に追 究 す る過 程 を通 して, 科 学 的 な 思 考 力 を育 て る理 科 の指 導

1課 題 設 定 の理 由

平 成6年 度 よ り,新 し い 学 習 指 導 要 領 が 施 行 さ れ た 。 理 科 の 目標 と し て,「 自 然 に 対 す る 関 心 を 高 め,観 察,実 験 を 行 い,科 学 的 に 探 究 す る 能 力 と 態 度 を 育 て る と と も に,自 然 の 事 物 ・ 現 象 に つ い て,理 解 を 深 め,科 学 的 な 自 然 観 を 育 成 す る 。」 こ と が 掲 げ ら れ て い る 。

平 成5年 度 教 育 研 究 員 報 告 で は,従 来 の 理 科 教 育 の 指 導 方 法 を 反 省 し,そ の 上 に 立 っ て,理 科 離 れ に っ い て 考 察 し,興 味 ・関 心 を 引 き 出 す こ と を 中 心 と して,科 学 的 な 自 然 観 を 育 て る こ

と を 目 標 と し て い た 。

こ れ ら先 行 研 究 で は,興 味 ・関 心 と は 何 か,生 徒 自 ら が 興 味 ・関 心 を 持 っ よ う に す る に は ど う し た ら よ い の か,と い う点 に ふ れ た も の は 多 くな い 。 科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る に は,理 科 と し て ど の よ う に 捉 え,学 習 指 導 を 進 め れ ば よ い の だ ろ う か 。

本 研 究 で は,ま ず,ア ン ケ ー ト調 査 を 通 し て,理 科 離 れ と い わ れ て い る 現 象 に っ い て 考 察 を 行 っ た 。 そ の 結 果,観 察,実 験 を 通 して 自 然 に ふ れ る こ と に は意 欲 を 示 す も の の,追 究 し て い く過 程 で 操 作 ・作 業 が 長 く な っ た り,目 的 が 理 解 で き て い な い な ど の 理 由 か ら,理 科 の 学 習 に 興 味 を 失 う こ と が わ か っ た 。 ま た,興 味 ・関 心 と は 何 か に っ い て 議 論 を 重 ね,生 徒 が 本 来 持 っ

て い る 自 然 の 事 物 ・現 象 に 対 す る 興 味 ・関 心 を 引 き 出 す 教 材 の 工 夫 を 考 え た 。

さ ら に 生 徒 が 自 ら問 題 を 発 見 し,進 ん で 解 決 し て い こ う と す る姿 勢 を 持 て る よ う な 状 況 や 場 面 を 作 り 出 す こ と も重 要 で あ る と 考 え た 。

例 え ば,身 近 な 物 質,身 近 に 起 こ る 現 象,身 近 す ぎ て あ た り ま え の 事 と れ さ て い る 現 象,身 近 な 風 景 等 を 教 材 と して 取 り上 げ,ま た 本 質 的 で な い 過 程 に っ い て は パ ソ コ ン の 導 入 を 行 う な

ど の 工 夫 が あ げ ら れ る 。

同 様 に,科 学 的 な 思 考 力 と は,観 察 や 実 験 か ら得 ら れ た 事 実 に基 づ い て 段 階 を 踏 ん で 考 え る, 段 階 毎 に チ ェ ッ ク ・判 断 等 の 確 認 を し な が ら考 え て い く力 で あ る と認 識 し,生 徒 に 授 業 を 通 し て,い か に そ の 力 を 育 て て い け ば よ い の か と い う こ と に つ い て 研 究 を 行 っ た 。

以 上 述 べ た よ う に,理 科 教 育 に 求 め ら れ て い る指 導 に っ い て 研 究 を 行 う に 当 た り,我 々 は そ の 主 題 を 「興 味 ・関 心 を 喚 起 し,身 近 な 自 然 の 事 物 ・現 象 か ら,意 欲 的 に 追 究 す る過 程 を 通 し て,科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る 理 科 の 指 導 」 と設 定 した 。

ll興 味 ・関 心 の 喚 起,科 学 的 な 思 考 力 と理 科 の 指 導

理 科 教 育 に お い て は,自 然 の 事 物 ・現 象 に つ い て,観 察,実 験 を 通 して 科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る こ と が 大 き な 特 徴 で あ る 。 しか し,自 然 の 姿 は 複 雑 で あ り難 解 で あ る こ と が 少 な く な い 。 そ し て,考 え る 前 か ら消 極 的 な 姿 勢 に な っ て し ま う生 徒 も 多 い 。 そ こ で,ま ず 興 味 ・関 心 を 持 た せ ら れ な け れ ば,そ の 後 の 過 程 を た ど ら せ る こ と が で き な い 。研 究 を 進 め る に 当 た り 「興 味 ・ 関 心 を 喚 起 す る 」 た め に は ど う した ら よ い か,ま た,「 科 学 的 な 思 考 力 」 と は 何 か,そ れ を 育 て る た め に は ど う し た ら よ い の か,と い う こ と に っ い て 議 論 した 。

理 科 の 学 習 に お い て,「 興 味 ・関 心 を 喚 起 す る 」 と は 何 か 。

① お も し ろ そ うだ,② や っ て み よ う,③ も っ と知 り た い,

と い う3っ の 段 階 が あ る と 考 え た 。 「お も し ろ そ うだ 」 と は,教 材 に 対 す る 受 動 的 な 単 純 な 興 味 ・関 心 で あ る 。 「や っ て み よ う 」 と は,教 材 に 働 き か け る能 動 的 な意 欲 的 な 態 度 で あ る。 「も っ と知 り た い 」 と は,発 展 的 な 自 発 的 な 態 度 で あ る と捉 え た 。

ア ン ケ ー ト調 査 に よ れ ば,生 徒 は 理 科 が 好 き な 理 由 と して,観 察 や 実 験 が あ る こ と を あ げ て お り,① お も し ろ そ うだ の 段 階 で は 前 向 き な 姿 勢 が み られ る 。 しか しな が ら,② や っ て み よ う に 進 む 段 階 で 躊 躇 す る 生 徒 が い る 。

こ の こ と に っ い て,ま ず,「 興 味 ・関 心 を 引 く」 導 入 の 段 階 で,指 導 に 当 た り,生 徒 の 先 行 経 験 を 十 分 に 把 握,理 解 せ ず に 行 っ て い る の で は な い か,そ の た め に,関 心 を 持 た せ ら れ ず に い る の で は な い か,と い う こ と が 考 え られ た 。 指 導 計 画 を 立 て る 際 に,中 学 校 理 科 お よ び 他 教 科 と の 関 連 を 十 分 に 考 慮 す る 必 要 が あ る 。 教 材 の 選 択 に 当 た って は 生 徒 の レデ ィ ネ ス を 配 慮 し, 生 徒 に と っ て 身 近 な 現 象,生 徒 の 五 感 に 訴 え る よ う な 現 象,か っ 意 外 性 が あ り 印 象 に 残 る 現 象 を 取 り上 げ る な ら ば,興 味 ・関 心 を 引 き や す い 。

次 の 「や っ て み よ う 」 の 段 階 を,「 意 欲 的 に 追 究 す る」 こ と と 位 置 づ け た 。 そ こ に っ な げ て い く た め に は,教 材 の 提 示 の 仕 方,授 業 の 展 開,実 験 お よ び デ ー タ 処 理 の 方 法 等 の 工 夫 が 必 要 で あ る 。 ま た,そ の 際 の,指 導 面 で の 配 慮 と して,た だ 観 察 や 実 験 を 行 わ せ る だ け で は 不 十 分 で あ り,結 果 を 予 想 さ せ た り,生 徒 同 士 で 討 論 さ せ る こ と も必 要 で あ る 。 ま た,結 果 に っ い て 考 察 さ せ る 際 に も,新 た な 問 題 意 識 を 持 た せ た り,達 成 感 を 持 た せ る よ う な 指 導 を 行 う こ と に よ っ て,さ ら に 次 の 段 階 に 進 む こ と が 出 来 よ う 。 「も っ と知 り た い 」 の 段 階 で は,生 徒 一 人 一 人 の 能 力 ・適 性 を 重 視 し,生 徒 の 個 性 を 生 か した 指 導 を す る 。

「科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る」 と は,理 科 の 学 習 で は 「観 察 や 実 験 か ら得 られ た 事 実 に 基 づ い て,合 理 的 ・客 観 的 に 推 論 を す る力 を 育 て る」 こ と と考 え た 。 こ の 論 理 的 な 思 考,特 に 「も っ と 知 り た い 」 に 発 展 さ せ る よ う,知 的 な 満 足 感 や 達 成 感 を 持 た せ る等 の 指 導 の 工 夫 が 必 要 で あ る 。

こ れ ら一 連 の 流 れ を 十 分 に 考 慮 し た 教 材 を 工 夫 す る こ と に よ っ て,「 興 味 ・関 心 を 喚 起 す る 」 こ と が 出 来 る と考 え,理 科 の 指 導 を 研 究 す る こ と に し た 。

以 上 の こ と を 踏 ま え て,本 研 究 で は,物 理 ・化 学 ・生 物 ・地 学 の 各 分 野 で 興 味 ・関 心 を 喚 起 さ せ る よ う な 教 材 を 取 り上 げ,生 徒 が 意 欲 的 に 追 究 し,科 学 的 な 思 考 力 を 育 て ら れ る よ う な 指 導 計 画 を 作 成 した 。

物 理 で は,運 動 の 第2法 則 を 取 り上 げ,デ ー タ 処 理 に パ ソ コ ン を 用 い,煩 雑 な 計 算 に 要 す る 時 間 を 短 縮 し,結 果 を 検 討 す る時 間 を 充 実 さ せ る よ う指 導 計 画 を 工 夫 し た 。

化 学 で は,生 活 に 密 着 し た 現 象 と し て 「燃 焼 と 爆 発 」 を 取 り 上 げ,エ タ ノ ー ル や 都 市 ガ ス と い う身 近 な 物 質 を 用 い て 生 徒 の 興 味 ・関 心 を 高 あ,科 学 的 な 思 考 力 を 育 成 す る 授 業 展 開 を 工 夫

した 。

生 物 で は,種 子 の 発 芽 を 取 り上 げ た 。 誰 で も経 験 して い る種 蒔 き と い う 身 近 な 行 為 で は あ る が,光 の 有 無 や 波 長 な ど,高 校 生 物 の 知 識 を 動 員 し て 考 え さ せ る テ ー マ で あ る 。 今 回 は ,ゴ ボ ウ の 種 子 を フ ロ ッ ピ ー デ ィ ス ク ケ ー ス の 寒 天 培 地 に 蒔 く と い う実 験 を 開 発 し た 。

地 学 で は,ふ だ ん 見 な れ た 風 景 を 取 り上 げ る こ と に よ り生 徒 の 興 味 ・関 心 を 喚 起 し,野 外 観 察 を 通 して 確 認 し な が ら,郷 土 の 生 い 立 ち を 考 え て い く と い う授 業 の 展 開 を 試 み た 。 い ろ い ろ

な 風 景 に っ い て,さ ま ざ ま な 方 法 に よ る ア プ ロ ー チ を 工 夫 し た 。

皿 研 究 を進 め る上 で の留 意 点

上 記 の 点 を 踏 ま え,研 究 を 進 め る に 当 た っ て は,以 下 の 点 に 留 意 した 。 1.身 近 な 自 然 の 事 物 ・現 象 を 教 材 と して 取 り上 げ る 。

生 徒 の 先 行 経 験 を 十 分 考 え,特 に,中 学 校 理 科 と の 関 連 を 配 慮 し た も の と す る 。 ま た,生 徒 が 継 続 的 に 意 欲 を 持 て る 内 容 と す る た め に は,問 題 解 決 の で き る 内 容 で あ り,発 展 ・応 用

の 出 来 る も の に す る 。 身 近 な 事 物 ・現 象 の 中 に,意 外 性 の あ る も の な ど を 扱 う こ と に よ って , 印 象 に 残 る も の が 望 ま し い 。

2提 示 の 仕 方,指 導 の 方 法 を 工 夫 した も の と す る 。

教 材 が あ ま り に新 奇 ・複 雑 で あ る と,生 徒 は,困 惑 に ぶ っ か る こ と に な る 。 ま た,好 奇 心 を 通 り こ し て,恐 れ が 生 じ る こ と に な る で あ ろ う 。 生 徒 の レデ ィ ネ ス を 十 分 配 慮 した 提 示 の 仕 方 を 工 夫 す る 。

ま た,生 徒 に 予 想 を 立 て さ せ る,討 論 を さ せ る,な ど の 工 夫 に よ っ て,観 察,実 験 を す る だ け で 終 る こ と の 無 い よ う に 心 が け る 。

3生 徒 が 自 ら 進 ん で 学 習 に 取 り組 め る よ う に 配 慮 す る 。

科 学 的 な 思 考 力 を 育 て る と い う点 か ら,段 階 ご と に 自 分 で 確 認 で き,次 の 段 階 に 自 ら 進 ん で 取 り組 ん で 行 け る よ う な 展 開 を 工 夫 す る 。

知 的 な 満 足 感 や 達 成 感 を 持 た せ る 指 導 の 工 夫 を す る 。

W研 究 内容

Lω 興 味 ・関 心 を 喚 起 し物 理 好 き な 生 徒 を 育 て る 実 験 の 工 夫 は じ め に

昨 今,「 子 ど もた ち の理 科 離 れ」 が 問題 とな って い る。特 に 「物 理 嫌 い」 が 進 ん で い る と い わ れ て い る。 そ の 実状 を 知 る た め に研 究 員 の協 力 を得 て,各 都 立 高 校 で,理 科 の教 育 課 程 及 び生 徒 と理 科 担 当 教 員 へ の ア ンケ ー ト調 査 を実 施 した 。 そ の結 果 を分 析 し,「理 科 嫌 い」 や 「物 理 嫌 い」 の 要 因 に っ

いて 検 討 を加 え,理 科 や物 理 に対 して生 徒 が興 味 や関 心 を 引 くよ うに す る方 法 を 研 究 した 。

ア ンケ ー ト調 査 の 結 果 に よ る と,今 年 度 か ら実 施 され た新 教 育 課 程 に お い て,多 くの高 校 で は物 理 は必 修 科 目で は な く,選 択 科 目 に な って お り,今 年 度 の2,3年 生 に お い て も物 理 の 選 択 者 数 はか な り少 な い こ とが わ か っ た。 ま た,図1‑1,図1‑2の よ うに物 理 は理 科 の 中 で最 も嫌 わ れ て いて, そ の理 由 と して 「計 算 が あ る」 「公 式 が嫌 い」 「難 しい」 が あ げ られ て い る。

本 研 究 で は,生 徒 実 験 に お い て物 理 の煩 雑 な計 算 をパ ソ コ ンで処理 す るこ とに よ って,生 徒 の興 味 ・ 関 心 が物 理 の 内 容 その もの に 向 か うよ う工 夫 した 。「力 と運 動 」 の学 習 場 面 で,記 録 テ ー プ か ら加 速 度 を 求 め る作 業 を,パ ソ コ ンに行 わ せ て,生 徒 の負 担 を軽 減 さ せ,生 徒 の反 応 を観 察 す る こ とに した。

(2)ア ン ケ ー ト調 査 の 結 果

ア ンケ ー ト調 査 は,教 育 課 程 の調 査,生 徒 対 象 の ア ンケ ー ト調 査,理 科 担 当教 員 対 象 の ア ン ケ ー ト 調 査 の3種 類 か ら成 り,今 年 度 研 究 員 所 属 の都 立 高 校 で実 施 した 。紙 数 の都 合 上,こ こで は生 徒 対 象

ア ンケ ー ト調 査 の 結 果 の一 部 の み を示 す 。

高 校 で理 科 を 学 習 して きた2,3年 生 を 中心 に ア ンケ ー ト調 査 を実 施 し,975名 か ら回 答 を 得 た 。 図1‑1は,理 科 の科 目 の好 感 度 を5段 階(大 嫌 い ・嫌 い な方 ・ふ っ う ・好 き な方 ・大 好 き)に 分 け て 質 問 した結 果 で あ る 。理 科 全 般 に っ い て は,F大 嫌 い」 と 「嫌 いな方 」 を 合 わ せ て35%程 度 で あ る が,こ の数 字 か ら 「理 科 嫌 い」 が進 ん で い るか ど うか は,過 去 の デ ー タが な い の で何 と も いえ な い 。 ま た,嫌 い な理 由 と して は,「 計 算 が苦 手 」 「興 味 が な い 」 「難 しい」 と い っ た も の が 多 く,特 に 「計 算 」 に関 して は物 理 ・化 学 で の計 算 や公 式 が そ の 要 因 と考 え られ る。 一 方 で,理 科 が好 きな 理 由 と し て 「実 験 が楽 しい」 が 最 も多 くあ げ られ て い る。

理 科4科 目で の 相 対 的 な好 感 度 の調 査 結 果 は,図1‑2の よ う に物 理 が最 も嫌 い と答 え た生 徒 が 最 も多 く(38.7%),物 理 が 最 も好 き で あ る と答 え た の は か な り少 数(9.6%)で あ っ た。

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理科全」股 物理 化享 生勃 地学

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図1‑1科 目 ご との好 き嫌 い の割 合

化学 生物

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図1‑2理 科 の科 目 の好 感 度

更 に,物 理 に 対 す る好 感 度 は,図1‑1に よ る と 「大 嫌 い 」 と 「嫌 い な 方 」 を 合 わ せ る と 60%を 超 え て い る 。 こ の よ う に 物 理 が 嫌 わ れ る理 由 と して は,「 計 算 が 嫌 い 」 「わ か ら な い 」

「難 し い 」 な ど が あ げ られ て お り,「 理 科 嫌 い 」 の 理 由 と ほ ぼ 一 致 して い た 。

ま た,実 験 の 内 容 に っ い て の 質 問 に 対 して,興 味 の あ っ た 実 験 と して 「よ い 結 果 が 得 ら れ る も の 」 「五 感 に 訴 え る も の 」 「初 あ て の も の 」 が あ げ ら れ て お り,逆 に っ ま ら な か っ た 実 験 と して 「よ い結 果 が 得 られ な い も の 」 「デ ー タ の 処 理 が 面 倒 な も の 」 な ど が あ げ られ て い た 。

こ の よ う に 生 徒 は 実 験 に っ い て は 興 味 ・関 心 が あ る が,面 倒 な 計 算 や 考 え る こ と に は 消 極 的 で あ る こ と が わ か っ た 。 授 業 の 中 で は,お も し ろ い 実 験 だ け を 行 う わ け に は い か な い 。 特 に,物 理 実 験 で は デ ー タ を 処 理 す る の に か な り の 計 算 や 作 業 を し な け れ ば な ら な い も の も あ る 。 そ こ で,デ ー タ の 処 理 の 際 に パ ソ コ ン を 用 い て,処 理 の 簡 素 化 を 試 み る こ と に した 。 こ こ で は,特 に 生 徒 の 興 味 が 低 い 「力 と 運 動 」 の 分 野 の 実 験 に っ い て 研 究 を す る こ と に した 。 (3)授 業 の 展 開

ア 単 元 に つ い て

前 単 元 「運 動 の 記 述 」 で,運 動 を 記 述 す る 要 素 が 位 置,時 刻,速 度,加 速 度 で あ る こ と, 及 び こ れ らの 関 係 に っ い て 学 習 した 。 本 単 元 「力 と運 動 」 で は,運 動 の3法 則 を 中 心 に 学 習 す る 。 あ わ せ て,自 然 界 の い ろ い ろ な 力 に つ い て も3時 間 を か け て 簡 単 に 学 習 す る こ と

に し た 。

イ 指 導 計 画(全15時 間)

身 近 な 現 象 に っ い て の 探 究 の 過 程 に パ ソ コ ン に よ る デ ー タ処 理 を 取 り入 れ る等 工 夫 を し, 興 味 ・関 心 を 喚 起 し学 習 意 欲 を 持 続 で き る よ う に,表1‑1の よ う な15時 間 の 学 習 計 画 を 立 て た 。

表1‑1「 力 と運 動 」 指 導 計 画

学 習 事 項 時 間 留 意 点 等

一

① 力 力 の三要素 力 の表 し方 ¹ 力 の定 義,大 き さ,方 向,作 用 点,成 分 表 示 で は作 用 点 が表 示 で きな い こ と に注 意 す る。

② い ろ い ろ な 力 3 身近 な自然 の現 象や機 器に関係す る力,重 力 と万 有 引力

重力 万有 引力 張力 弾性力 浮力 の関 係 と クー ロ ンカ の大 き さ,極 地 方 で オ ー ロ ラ が 見 え る ク ー ロ ン カ ロ ー レ ン ッカ わ け,バ ネ 秤,コ ピ ー の 原 理 な ど に っ い て も ふ れ る 。

③ 力 の合 成 ・分 解 力 の っ り合 い ¹ ニ ュ ー ト ン秤 を 使 っ て 力 を 体 感 さ せ る 。 ベ ク ト ル,成 分

作用反作用(実 験) で作 図 して確 か め させ る。

④ 慣性 の法 則 実 態調査 ¹ 慣 性,運 動 の 法 則 に っ いて 事 前 調 査 をす る。

⑤ ドライ ラボ 導 入 1 パ ソ コ ン で 運 動 の 法 則 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 い ,操 作 に慣 れ るよ うに す る。

⑥ 重力加速度 を求 める(実 験) ¹ パ ソ コ ンで の記 録 テ ー プ の 自動 測 定 が マ ウ ス で き る よ う パ ソ コ ン活 用 の練 習,実 態 調 査 に練 習 させ る。

⑦ 力,質 量,加 速 度(実 験) ¹ 2kgの 力 学 台 車 に1N,2N,3N,4Nの 力 を 加 え て, 記 録 テ ー プ を取 る。加 え る力 を2Nに して力 学 台 車 を1㎏,

3kg,4㎏ と変 え て,記 録 テ ー プ を 取 り,5打 点 ご と に 区 切 り番 号 を っ け させ る。

⑧ 運動 の第2法 則 2 区 間 の長 さを マ ウス で 入 力 して 加 速 度 を求 め る 。 力 と質 記 録 テ ー プ の デ ー タ 処 理 を パ ソ コ ン で 量 と加 速 度 の表 を作 り,力 と加 速 度,質 量 と加 速 度 の グ ラ 行 い,運 動 の 第2法 則 を導 く フを書 き,成 り立 っ 関係 を求 め て1っ の関 係 式 に ま と め る

よ う に す る 。

⑨ 運動方程式 ¹ 運 動 方 程 式 の立 て方,解 き方 の手 順 を 理 解 させ る。

⑩ 運動 の第2法 則 の検証(実 験) ¹ 斜 面 で の力 学 台 車 の運 動 で 検証 させ る。

⑪ 摩擦力 ¹ 最 大 静 止 摩 擦 力,動 摩 擦 力 とそ の 大 小,摩 擦 係 数,抗 力

な ど に っ い て も ふ れ る 。

⑫ 摩擦係数 を求 め る(実 験) ¹ 摩 擦 角 か ら静 止 摩 擦 係 数 μを求 め,斜 面 を 滑 り落 ち る物 体 の加 速 度 か らの動 摩 擦 係 数 μ'を 求 め る よ うに す る。

次時 実態調査 慣 性 、運 動 の 法則 、パ ソ コ ン利 用 の 調 査

(4)実 験 の 授 業 展 開

ア 重 力 加 速 度 を 求 め る 実 験

こ の 実 験 は1学 期 に一 度 行 い,v‑tグ ラ フ を 作 り直 線 を 定 規 で 引 い て,手 作 業 で 重 力 加 速 度 を 求 あ て い る 。 今 回 は,後 の 実 験 の た め に パ ソ コ ンで 記 録 テ ー プ の 自 動 測 定 を す る

こ と に 習 熟 す る こ と を 目 的 と して 実 施 し た 。 生 徒 を パ ソ コ ン利 用 に親 しま せ,生 徒 に 興 味 ・ 関 心 を 喚 起 し,持 続 的 に学 習 し よ う と す る 意 欲 を 引 き 出 す こ と も で き た 。 こ の 際,生 徒 の パ ソ コ ン活 用 の 経 験 や 手 作 業 と の 比 較,今 後 の 利 用 に っ い て の 調 査 を 行 っ た 。

イ 運 動 の 第2法 則 を 導 く

力 学 台 車 に ゴ ム ひ も で 加 え る 力 と 力 学 台 車 の 質 量 を 変 え て 行 っ た 実 験 の 記 録 テ ー プ の 処 理 を パ ソ コ ン で 行 い,生 じ る加 速 度 を 求 あ る 。 デ ー タ の 数 が 多 い た あ に 従 来 手 作 業 で は 加 速 度 を 求 め る こ と に 多 大 な 時 間 を 費 や す の で,生 徒 が 興 味 ・関 心 を 失 い 学 習 意 欲 を な く し

や す か っ た 。 パ ソ コ ン を 活 用 して 能 率 良 く デ ー タ 処 理 を す る こ と に よ っ て,力 と 質 量 と 生 じ る加 速 度 の 関 係 を 考 察 し,運 動 の 第2法 則 を 導 く本 質 的 な 学 習 活 動 に 十 分 な 時 間 を 取 る こ と が で き た 。 ま た 授 業 中 に レポ ー トを 書 き上 げ る生 徒 も見 う け られ る よ う に な っ た 。 ウ 運 動 の 第2法 則 の 検 証 実 験

斜 面 上 に 力 学 台 車 を 置 き,力 学 台 車 に 働 く斜 面 方 向 の 力 を ニ ュ ー ト ン秤 で 測 定 し,力 学 台 車 に 生 じ る加 速 度 の 理 論 値 と,力 学 台 車 を 転 が した 時 の 記 録 テ ー プ の デ ー タ処 理 か ら 求 あ た 加 速 度 の 実 験 値 の 比 較 か ら運 動 の 第2法 則 の 検 証 を 行 っ た 。 パ ソ コ ン を 活 用 す る こ と に よ っ て,1時 間 の 授 業 の 中 で 実 験 か ら レポ ー トに ま と め る 作 業 ま で 行 う こ と が で き た 。 工 摩 擦 係 数 を 求 め る 実 験'

木 と鉄 と表 面 の 状 態 を 変 え た 斜 面 を 使 っ て 摩 擦 角 か ら静 止 摩 擦 係 数 を 求 あ る 。 動 摩 擦 係 数 は,鉄 の お も り を 斜 面 上 に 置 い て 滑 り落 ち る 時 の 記 録 テ ー プ を 取 り,パ ソ コ ンで デ ー タ 処 理 し て 加 速 度 を 計 算 して,運 動 方 程 式 か ら求 め た 。

(5)授 業 の 評 価

パ ソ コ ン を 使 っ た 「運 動 の 第2法 則 」 の 学 習 の 事 前 お よ び 事 後 テ ス トの 結 果 は表1‑2の よ う に な っ た 。 こ の 結 果 か ら,パ ソ コ ン を 活 用 し な か っ た 従 来 の 授 業 よ り も生 徒 の 興 味 ・関 心 は 高 ま っ た よ う に 思 え る 。 ま た,表1‑3か ら も わ か る よ う に,パ ソ コ ン を 活 用 す る こ と

に よ っ て 生 徒 は物 理 の 授 業 に 積 極 的 に 取 り組 む よ う な っ た 。

表1‑2「 運 動 の 法 則 」 の 事 前 ・事 後 テ ス トの 結 果

質 問 事 項

正解率[%]

事 前 事 後

コ ッ プ の 上 に ハ ガ キ を 置 き,そ の 上 の コ ッ プ の 中 心 に コ イ ン を 置 く 。

ハ ガ キ を 急 に 横 に 引 く と ど う な る と 思 い ま す か 。 50 89

2人 乗 り の ボ ー トで1人 が 休 憩 し て い る と き と2人 が 一 緒 に 漕 ぐ と き と

を 比 べ る と ど う で す か 。 32 89

表1‑3パ ソ コ ン に 関 す る ア ン ケ ー ト調 査 の 結 果

パ ソ コ ン を は じ あ て 使 っ た の は い つ で す か 。

中 学 校 で 使 っ た11%高 校 で 使 っ た45%使 っ た こ と が な い44%

パ ソ コ ン で 記 録 テ ー プ を 間 違 わ な い で 自 動 測 定 で き ま し た か 。

1回 目 で で き た56%2回 目 で で き た22%3回 目 で で き た11%

ま だ で き な い11%

パ ソ コ ンで デ ー タ処 理 を し た 方 が 手 作 業 で や る よ り 簡 単 で す か 。 簡 単 で あ る68%同 じ く ら い21%難 し い11%

一

今 後 も パ ソ コ ン を 使 い た い で す か 。 使 い た い94%使 い た く な い6%

醸 騨 降 、齢

攣

図1‑3パ ソ コ ンを 使 って 記 録 テ ー プ を 測 定 し て い る授 業 風 景 (6)実 験 装 置 に つ い て

授 業 で 使 用 し た 記 録 テ ー プ の 自 動 測 定 装 置 に つ い て 説 明 す る 。 こ の 装 置 は,マ ウ ス の 動 き か ら 記 録 テ ー プ 上 の 打 点 間 隔 を 測 定 し,パ ソ コ ン で 加 速 度 を 自 動 的 に 計 算 す る も の で あ る 。 パ ソ コ ン(PC‑9801系)と マ ウ ス だ け が あ れ ば よ く,大 変 経 済 的 で あ る 。

マ ウ ス が 実 際 に 動 い た 移 動 距 離 と デ ィ ス プ レ イ の 画 面 上 を 動 く マ ウ ス カ ー ソ ル の 移 動 距 離 の 問 に は,一 定 の 関 係 が あ る 。 マ ウ ス が 実 際 に 動 い た 距 離 は ミ ッ キ ー と い う単 位 で 表 さ れ る 。

1ミ ッ キ ー の 長 さ は,使 用 す る マ ウ ス の 性 能 に 依 存 す る 。NECの マ ウ ス は100カ ウ ン ト ・ マ ウ ス と 呼 ば れ,高 解 像 度 画 面 の 場 合,1ミ ッ キ ー が 約100分 の1イ ン チ(0 。25㎜)に 対 応

し て い る 。 一 般 にnカ ウ ン ト ・ マ ウ ス の1ミ ッ キ ー は

1ミ ・ キ ー‑tイ ン チ ー 響[㎜]①

に 対 応 し て い る 。 画 面 上 で マ ウ ス カ ー ソ ル を8ド ッ ト移 動 さ せ る た め に,実 際 の マ ウ ス を 何 ミ ッ キ ー 動 か す か を 表 す 比 を ミ ッ キ ー/ド ッ ト比 と 言 い,ソ フ ト ウ ェ ア 上 で 設 定 で き る 。MS‑DOSの 初 期 値 は,8ミ ッ キ ー/8

ド ッ ト で,こ の と き 画 面 上 のmド ッ ト は mド ・ ト ーm・ ・ キ ー 一 響 ・m[㎜]②

に 対 応 し て い る 。

実 際 に マ ウ ス で 長 さ を 測 定 す る に は,

図1‑4測 定 用 の マ ウ ス マ ウ ス の 机 上 で の 位 置 を 示 す 目 印 が 必 要 で あ る 。 我 々 は 図1‑4の よ う な+字 の 印 を 描 い た 透 明 な プ ラ ス チ ッ ク 板 を っ け た マ ウ ス を 製 作 し た 。 机 上 の2点A,B間 の 距 離 を 測 定 す る 場 合,ま ず,マ ウ ス の 目 印 をA点 に 合 わ せ て マ ウ ス を 左 ク リ ッ ク し て,そ の と き の マ ウ ス カ ー ソ ル の 位 置Pの 座 標(X。,Y。)を 取 得 す る 。 次 に, マ ウ ス を 持 ち 上 げ た り,ス リ ッ プ さ せ な い よ う に 移 動 さ せ て,マ ウ ス の 目 印 をB点 に 合 わ せ て 左 ク リ ッ ク し て,そ の と き の 画 面 上 の マ ウ ス カ ー ソ ル の 位 置Qの 座 標(X,Y)を 取 得 す

る 。 画 面 上 の2点P,Qの 距 離 は 三 平 方 の 定 理 よ り PQド ッ ト=》(X‑X。)2+(Y‑Y。)2③

と な る 。 し た が っ て,実 際 の2点A,Bの 距 離 は 式 ③ を 式 ② に 代 入 し て 次 式 を 得 る 。

AB[㎜]一 ・V(X‑X・)・+(Y‑Y・)・ × 響 ④

100カ ウ ン ト ・ マ ウ ス の 場 合,理 論 上 の 分 解 能 は0.25㎜ で あ る が,実 際 に は マ ウ ス の ス リ ッ プ な ど の 理 由 か ら,そ の 分 解 能 は お よ そ0.5㎜ 程 度 と 考 え ら れ る 。

こ の プ ロ グ ラ ム で は,N打 点 ご と の 距 離 を 次 々 と マ ウ ス で 測 定 し,そ の 打 点 間 隔 か ら そ の 打 点 間 の 平 均 の 速 さ を 自 動 的 に 計 算 し,そ れ ら の デ ー タ か ら 最 小 二 乗 法 に よ っ て,v‑tグ ラ フ の 直 線 の 式 を 得 て,加 速 度 を 求 め て い る 。

(7)お わ り に

ど ち ら か と い え ば 論 理 的 な 思 考 を 苦 手 と す る 生 徒 が 多 い 。 我 々 は,物 理 を 通 し て,生 徒 が 論 理 的 な 思 考 に 興 味 を 持 て る よ う に す る た め に,こ の 研 究 を 始 あ た 。

ア ン ケ ー ト調 査 の 結 果 に よ る と,生 徒 は 煩 雑 な 計 算 が 嫌 い な た あ に,物 理 に 興 味 が も て な い で い る よ う で あ る 。 そ こ で 我 々 は,物 理 実 験 に っ き も の の 煩 雑 な 計 算 を パ ソ コ ン に 行 わ せ て,で き る だ け 生 徒 の 関 心 を 物 理 そ の も の に 向 け さ せ よ う と 試 み た 。 事 前 お よ び 事 後 テ ス トの 結 果 に よ る と,生 徒 の 興 味 ・関 心 を 喚 起 す る こ と に 多 少 な り と も 成 功 し た よ う で あ る 。

我 々 の 試 み は,学 校 に 普 及 しっ っ あ る パ ソ コ ンの セ ッ トだ け を 使 っ た,大 変 に 経 済 的 な 試 み で あ る 。 パ ソ コ ン の ユ ニ ー ク な 活 用 例 と し て,先 生 方 の 参 考 に な れ ば 幸 い で あ る 。

今 後 は,物 理 好 き な 生 徒 を 育 て る 研 究 を 一 層 進 め,教 材 の 開 発 や 指 導 法 の 研 究 に 取 り組 ん で 行 き た い 。

2「 燃 焼 と 爆 発 」 の 授 業 展 開 の 工 夫 (1)は じめ に

生 徒 実 験 や 演 示 実 験,装 置,材 料,映 像 な ど 生 徒 を ひ き っ け る 教 材 が た く さ ん あ る に も か か わ らず 生 徒 の 理 科 嫌 い が 減 少 し た と い う話 は聞 か れ な い 。 そ れ ど こ ろ か,理 科 離 れ が 進 ん で い る と さ え 言 わ れ て い る。 この こ と は教 材 の み に よ っ て 生 徒 の 興 味 ・関 心 を 喚 起 す る こ と の む ず か し さ を物 語 っ て い る。 教 材 を お も し ろ い と思 っ て も,与 え られ た 教 材 以 外 へ 学 習 が 広 が らな い こ と が 多 く,意 欲 的 な学 習 活 動 を 誘 導 す る工 夫 が 必 要 と さ れ る 。 そ こ で,化 学 分 野 に お い て は従 来 の 研 究 に 多 く見 られ た興 味 ・関 心 を 喚 起 す る事 象 ・実 験 を 開 発 す る こ と に と ど ま らず,事 象 ・実 験 の 提 示 の 仕 方 や,生 徒 に よ る実 験 計 画,グ ル ー プ討 議,全 体 発 表,評 価 な どを 工 夫 す る こ と に よ っ

て,「 も っ と知 り た い」 と い う興 味 ・関 心 へ 生 徒 を導 く指 導 法 を 研 究 した 。

「燃 焼 と爆 発 」 は身 近 な 現 象 で あ るが,そ の原 理 に っ いて は十 分 理 解 して い な い こ とが 生 徒 の ア ンケ ー ト調 査 の 結 果 か ら わ か った 。「燃 焼 と爆 発 」 は 日常 生 活 で 大 い に 利 用 さ れ て お り,燃 料 の安 全 な 使 い方 に っ い て 考 え させ る こ と は 実 益 面 で も優 れ て い る こ とか ら,生 徒 の 発 展 的 な 学 習 を 促 す 教 材 と して 適 し た も の と思 わ れ る。 そ こ で,化 学IAの 「(1)自然 界 の 物 質 と そ の変 化 イ

空 気 」 の 中 の 「燃 焼 と爆 発 」 の 探 究 的 な 活 動 と して研 究 を 進 め る こ と に した 。 (2)生 徒 の 実 態

生 徒 は,成 長 の 過 程 に お け る経 験 を 通 して,多 くの学 習 を して お り,

日常 生 活 の 場 面 で も非 常 に た く さん の科 学 的 な 概 念 や 事 象 を 学 習 して き て い る 。 教 育 効 果 を 高 め る た あ に は 生 徒 の 中 で 概 念 が ど の よ う に構 成 さ れ て い る か,知 る必 要 が あ る。 そ こ で,本 研 究 で は 「爆 発 と燃 焼 」 の 学 習 に 先 立 ち,自 由 連 想 法 に よ り 「爆 発 」 に っ い て の 概 念 を 引 き出 し,指 導 目 標 及 び,指 導 方 法 を 立 て る の に 参 考 に し た 。

生 徒 か ら引 き 出 した 概 念 を 地 図 化 した の が 図2‑1で あ る。 この 図 よ り, 生 徒 は,雑 誌 や テ レビ,映 画 な どの 情 報 を媒 体 に視 覚 的 なイ メ ー ジを 中 心 に 概 念 を構 成 して い る こ とがわ か る。 そ の イ メ ー ジの 中 に は作 りご との現 像 も あ り,テ レビや映 画 の映 像技 術が高 まっ た こと に よ る フ ィ クシ ョンが生 徒 の 中 に科 学 概 念 と して 取 り込 まれ て い る こ

とも考 え られ る。

戦 争 ・兵器 核爆 発 原 子爆弾 水爆

ガ ス ボンベ 原 子力 ガ ス 水 素 花火 ガ ス漏 れ ダ イナ マイ ト 油

火 薬 引火

感情 的 こわ い 死 ん じや う

聴 覚 的

ド ー ン ドカ ー ン

悲鴫 キ ャ ー

テ レビ・漫画 ドリフの コ ン ト 芸術

岡本太 郎 ダ イナマ ン ァ クシ ョン映 面 頭

共通 ガ ス爆 発 煙 衝撃 突風

㊥ 馨

い か り爆発 お こっ た

図2‑1爆 発 に 対 す る イ メ ー ジ

ま た,「 爆 発 に よ っ て 起 こ る 現 象 」 に っ い て,多 く の イ メ ー ジ が 浮 か ぶ 一 方,「 爆 発 が 起 こ る原 因 」,「力 を 生 じ る原 因 」 な ど の 科 学 的 な 原 理 に 関 連 す る 項 目 や 「安 全 対 策 」 に 関 す る 項 目 が 非 常 に 少 な く,「 爆 発 」 が 印 象 深 い 現 象 で あ る 反 面,現 象 理 解 が な さ れ て い な い こ と が 伺 え る 。 生 徒 に と っ て 「爆 発 」 は身 近 な 現 象 で あ る 。 こ の こ と を 好 奇 心 の 糸 口 と して,そ の 現 象 を 科 学 的 に 分 析 解 明 さ せ る学 習 活 動 を 誘 発 で き る も の と考 え た 。 単 に 「楽 し い 」 「お も し ろ い 」 と 感 じ さ せ る 現 象 の 提 示 に と ど ま る こ と な く,「 よ り詳 し く 深 く 知 り た い 」 と い う 興 味 の 段 階 へ 生 徒 を 導 く こ と が で き る も の と期 待 した 。

科 学 技 術 の 発 展 し た 現 代 に あ っ て,生 徒 は 多 くの 科 学 に 関 す る情 報 を 否 応 な しに 与 え ら れ て い る 。 こ の よ う な 情 報 が 氾 濫 す る時 代 に あ っ て,自 ら の 力 に よ っ て そ の 正 誤 を 判 断 し,新

し い 事 実 や 法 則 性 を 見 い 出 す 意 欲 や 態 度 を 育 て る こ と は理 科 教 育 の 使 命 の 一 っ と思 わ れ る 。 (3)授 業 展 開 と 工 夫 点

学 習 の 目 的 を 理 解 し,「 や っ て み よ う 」 と い う気 持 ち を 引 き 起 こ す た め に,エ タ ノ ー ル や 都 市 ガ ス と い う 身 近 な 物 質 を 用 い,「 燃 焼 や 爆 発 」 と い う 生 活 に 密 着 し た 現 象 を 取 り上 げ た 。 授 業 で は,与 え られ た 課 題 を 解 決 す る た め に 生 徒 が 実 験 計 画 を 立 て 実 験 を 行 い,そ の 結 果 を

グ ル ー プ で 討 議 し,グ ル ー プ ご と の 発 表 に よ り ま と あ た 。 仮 説 を 設 定 し,仮 説 を 立 証 す る た め の 実 験 を 考 え,実 験 結 果 を 総 合 的,分 析 的 に 解 釈 して 新 し い事 象 や 法 則 性 を 見 っ け る と い う課 題 解 決 の 体 験 を 通 して 得 ら れ る 達 成 感 や 成 就 感 に よ っ て,意 欲 的 な 学 習 活 動 を 誘 発 し, 科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 育 て る 授 業 展 開 を 工 夫 し た 。 な お,自 分 自 身 の 学 習 態 度 を 客 観 的 に 見 っ あ,次 の 学 習 に 意 欲 的 に 取 り組 む よ う に,そ れ ぞ れ の 実 験 を 行 っ た 後 で,実 験 に 臨 ん だ 意 識 や 姿 勢,理 解 度 な ど を4段 階 評 価 の 自 己 評 価 表 を 記 入 さ せ る よ う に した 。

実 験1「 爆 発 す る ア ル コ ー ル 」 は,空 か ん の 中 に 入 れ た エ タ ノ ー ル を 爆 発 さ せ 紙 コ ッ プ を 飛 ば す 実 験 で あ る 。 紙 コ ッ プ を 勢 い よ く飛 ば す に は ど うす れ ば よ い か と い う課 題 を 与 え,グ ル ー プ ご と に 実 験 計 画 を 立 て,爆 発 す る 条 件 を 調 べ た 。 実 験 計 画 を 立 て る上 で,次 の 点 に 留 意 し て 指 導 し た 。.

ア ー 部 の 生 徒 の 考 え で 計 画 す る こ と が な い よ う に,グ ル ー プ で 活 発 な 意 見 交 換 が で き る よ う に,机 間 巡 視 を し な が ら助 言 した 。

イ ー っ の 条 件 を 調 べ る と き に は他 の 条 件 は 同 一 に して 実 験 を 行 い,ま た,な る べ く定 量 的 な 実 験 に な る よ う に 指 導 し た 。

ウ 紙 コ ッ プ を 勢 い よ く飛 ば す 実 験 を 演 示 して 到 達 目標 を 示 す こ と に よ り,生 徒 の 活 動 意 欲 を 高 め た 。

工 爆 発 の 条 件 と は 直 接 関 係 な い よ う な 実 験 で も,危 険 で な い 限 り はその ま ま実験 を 進 め, 自 ら の 考 え で 課 題 を 解 決 で き た と き の 充 実 感 を 体 験 で き る よ う に 配 慮 し た 。

実 験1か ら,爆 発 の 激 し さ は 気 体 の 濃 度 に 関 係 す る こ と が わ か る 。 そ こ で,実 験2「 都 市 ガ ス の 爆 発 」 で は,気 体 の 濃 度 に よ っ て 燃 焼 と 爆 発 の 違 い が 生 じ る こ と を 調 べ,爆 発 範 囲 の 存 在 を 確 認 す る の が 目 的 で あ る 。 グ ル ー プ ご と に 実 験 計 画 書 を 作 成 し,実 験 日 ま で に 提 出 さ せ た 。 そ の 際,次 の 点 に 留 意 して 指 導 した 。

オ 実 験 計 画 書 を 読 め ば 誰 で も実 験 で き る よ う な 具 体 的 な 計 画 書 が で き る ま で 書 き 直 す 指 導 を し た 。

力 実 験 の 安 全 性 が 十 分 に確 保 さ れ る よ う に 操 作 上 の 注 意 を 徹 底 し た 。

授 業 の 最 後 に,爆 発 事 故 の ビデ オ を 見 て 事 故 を 防 ぐ に は ど うす れ ば よ い か を 考 え,化 学 の 知 識 が 日常 生 活 に 生 か さ れ て い る こ と を 認 識 さ せ た 。

(4)実 験 の 概 要

実 験1「 爆 発 す る ア ル コ ー ル 」

〔目 的 〕 ア ル コ ー ル は,燃 焼 す る だ け で な く 爆 発 す る こ と が あ り ま す 。 激 し く爆 発 す る た め の 条 件 を,実 験 計 画 を 立 て て 調 べ て み よ う 。

〔準 備 〕(1)器 具 駒 込 ピ ペ ッ ト(1皿 の ガ ス マ ッ チ 空 か ん 紙 コ ッ プ (2)薬 品 工 タ ノ ー ル(C2H50H)

〔実 験 計 画 〕 空 か ん の 作 り 方 … … … 上 ぶ た を か ん 切 り で 切 取 り,本 体 の 下 部 に 直 径5〜6m の 穴 を 開 け て,点 火 口 に し ま す 。 穴 が 大 き す ぎ る と 紙 コ ッ プ は 飛 び ま せ ん 。

紙 コ ッ プ の 飛 ば し方 … 空 か ん に 工 タ ノ ー ル を 入 れ て,紙 コ ッ プ で ふ た を し ま す 。 か ん を 机 の 上 に 置 き,ガ ス マ ッ チ で 点 火 口 か ら 点 火 す る

と 紙 コ ッ プ は ロ ケ ッ ト の よ う に 飛 び ま す 。 (具 体 的 な 実 験 手 順 は 生 徒 が 考 え 記 入 す る)

実 験2「 都 市 ガ ス の 爆 発 」

〔目 的 〕 気 体 は 濃 度 に よ っ て,燃 焼 し た り爆 発 し た り し ま す 。 都 市 ガ ス が 酸 素 中 で 爆 発 す る 濃 度 を,実 験 計 画

を 立 て て 調 べ て み ま し ょ う 。

〔準 備 〕

(1)器 具 目 盛 り付 き試 験 管(5本) ス タ ン ド レギ ュ レ ー タ 付 き ゴ ム 管 ゴ ム 栓(Na1,5本)

必 要 な 器 具 →

② 薬 品 都 市 ガ ス(主 成 分 は メ タ ン)酸 素(小 型 の ガ ス ボ ンベ)

〔実 験 計 画 〕 都 市 ガ ス の 濃 度 を い ろ い ろ と変 え て,燃 焼 と爆 発 の 違 い を 調 べ て み ま し ょ う。 実 験 計 画 を 立 て て か ら実 験 を し,結 果 は わ か り や す い よ う に 表 に ま と め て くだ さ い。(図2‑

2に 実 験 計 画 書 を 示 し た)

まロ  

厘郵 匪 市 ガスの夜 司

旦994.iO,

〔1〕 図 的

編市 ガ スの 濃度 を いろ いろ と変 え て.煙 焼 と 燈亮 の遷 い を馴 べ て み まし̀う.

し コゆ ぼ

儲 呉9:9QS

.rrg;sf}1)ン ドレギ鱒 鵬 管

必要な器艮r‑⊥ ̲

〔2)藁品 郁市ガス{主戚分はメタン)酸 鷺(小饗のガスポンベ)

〔3)実 験計画

くま ねチ ほ ひ

①欄 認綴勲 耀 撫 鍛 蓼ため纏 鍛凝

② β1甥tt;Kヲン,46ノ,融 素6盛ノ の農台気搭っ試 験E7く る、

のnha;メ フノ 〆Okt'酸/OPte,・ze#の ぎtフ くる.

④ 融 に 貞フノi窺//編 和 齢 静 嬬 氏硬 管E7〈 る.

⑤laik{z・Cf/X・・/,蕨 案 ノゐ0,k廟 試 験 管 毛× る

鵡錦 撫 鰹 楳 雛,。 ・乏紳 て敵素脇ノ

旦99享年22月 ̲∠ZB2年 二L魑 ⊥ 班 記 入考

図2‑2実 験 計 画 書(実 験2)

図2‑3生 徒 の 実 験 風 景(実 験1) 図2‑4生 徒 の 実 験 風 景(実 験2)

(5)指 導 結 果 と 今 後 の 課 題

我 々 が 提 唱 す る3段 階 の 興 味 ・関 心 「教 材 に 対 す る単 純 な 興 味 ・関 心 」 「教 材 へ 働 き か け る興 味 ・関 心 」 「教 材 以 外 の 発 展 的 な 知 的 興 味 ・関 心 」 の ど の 段 階 ま で 生 徒 を 喚 起 す る こ と が で き た か を 調 べ る た め に ア ン ケ ー ト調 査 を 行 っ た 。 そ の 結 果 が 図2‑5で あ る 。 教 材 に 対

し,「 お も し ろ か っ た 」 と い う ポ ジ テ ィ ブ な 回 答 が 約85%,「 他 の 『爆 発 』 の 実 験 を や っ て み た い 」 と い う 回 答 が 約80%,「 『爆 発 』 に っ い て も っ と 知 り た い 」 と い う回 答 が 約75%を 占 め て お り,生 徒 の 興 味 ・関 心 が 極 め て 高 い こ と が わ か っ た 。 興 味 ・関 心 の 段 階 が 高 く な る に し た が っ て,ポ ジ テ ィ ブ な 回 答 が 減 少 して お り,知 的 な興 味 ・関 心 を 持 た せ る こ と の 難 し さ が わ か る 。 しか し,4分 の3の 生 徒 が 「知 り た い 」 と い う 自発 的 な興 味 ・関 心 を 抱 い て お り, 発 展 的 な 学 習 を 促 す こ と が で き た と考 え られ る 。

2回 の 実 験 を 含 む 授 業 を 終 了 した 後,生 徒 の 感 想 に は 以 下 の よ う な も の が あ っ た 。

・実 験 の 手 順 を 自分 た ち で 考 え る こ と に よ っ て ,実 験 に意 欲 的 に取 り組 め た と思 う。

・ガ ス の 濃 度 が 高 け れ ば 高 い ほ ど爆 発 しや す い か と 思 っ て い た が ,そ うで な い こ とが わ か っ た 。

・ガ ス 漏 れ に な っ て も点 火 源 と 濃 度 を 低 くす れ ば 恐 く な い と わ か って 安 心 し た 。 今 回 は な ん だ か 考 え さ せ られ た と い う か,け っ こ う 簡 単 に 爆 発 っ て 起 こ る ん だ な あ と 思 い ま し た 。

・爆 発 と い う と恐 ろ し い と か 危 険 だ と い う こ と ば か り想 像 す る け れ ど ,安 全 な使 い 方 を す れ ば,役 に 立 っ ん だ な と思 っ た 。

爆 発 と い う現 象 を 科 学 的 に と らえ,自 分 の計 画 し た 実 験 か ら爆 発 の 条 件 や 爆 発 範 囲 が 確 認 で き た と い う満 足 感 を 得 て い る こ と が 感 想 か ら伺 え る。 爆 発 を 身 近 に 起 こ り う る 現 象 と と らえ て お り,興 味 を 持 っ よ うに な っ た こ と も わ か る。 生 徒 が 創 意 工 夫 を しな が ら主 体 的 に 活 動 で き る よ う に考 え る 過 程 を 重 視 した指 導 に よ っ て,学 習 活 動 に対 す る高 い興 味 ・関 心 を 持 っ た と 思 わ れ る 。

ま た,夜 中,ガ ス 漏 れ に 気 が っ い た と い う 設 定 で,7っ の 行 動 を 提 示 し,ど ん な 行 動 を 優 先 す る か, 逆 に 絶 対 や っ て は い け な い 行 動 は 何 か を 順 位 づ け す る ゲ ー ム 的 な 評 価 を 授 業 前 後

で 実 施 し授 業 を 通 し て の 生 徒 の 変 容 を 調 べ た 。 提 示 した7っ の 行 動 は 「ガ ス コ ン

実験 の感想 は?

他の 「爆 発 」の実 験 を や って み たいか?

0 25 50 75

紫 撫 ・髪

100%

一

團 たいへ ん挽 しろ かっ た 圃 お も しろ か った 國 つ ま らなか った 図 とて もつ まらな かっ た 園 是非 や ってみ た い 図 や って もい い 医ヨや りた くな い 口 絶 対や りた くない

閣 も っと知 りた くな っ た 團 もう少 し知 りた い 翻 知 りた くな い

■ も う椰

図2‑5学 習 活動 に 対 す る興 味 関 心 の3段 階(N‑・162)

入数人数

人 匿圏1位 囲2位 脇3位 圏4位 懸5位[… ヨ6位 翻?位 5

40一

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図2‑6夜 中 に ガ ス 漏 れ 発 見!あ な た な ら,ど うす る?(N=41)

授業前授業後

る 。 こ れ は,授 業 を 通 して 電 気 に よ る点 火 源 の 存 在 で ガ ス 爆 発 が 起 こ り う る こ と を 知 り, ス が 充 満 し て い て も 点 火 源 が な け れ ば 安 全 と判 断 し た も の と考 え ら れ る 。 日常 生 活 の 場 面 で, 実 験 を 通 して 体 得 し た 知 識 を 日 常 生 活 の 場 面 に 利 用 し よ う と す る姿 勢 が 育 て ら れ た 。

ま た,各 実 験 終 了 後,生 徒 に 記 入 さ せ た 自 己 評 価 で 「協 力 し て 実 験 を す す め ら れ た か 」 と い う 問 に 対 し て,多 くの 生 徒 が 協 力 して 行 う こ と が で き た と 応 え て い る 。 本 研 究 は,の ぞ ま し い 集 団 活 動 を 通 して,生 徒 が 主 体 的 に 判 断 し行 動 す る こ と に よ っ て,問 題 を 適 切 に 解 決 し て い く と い う特 別 活 動 に 見 られ る 指 導 を 多 く取 り入 れ た 。 こ の 指 導 法 は,単 に 教 材 の 指 導 に と ど ま る こ と な く,の ぞ ま し い 集 団 活 動 の育 成 に もつ な が る も の と思 わ れ る 。

一 方 ,実 験2は 実 験1で 調 べ た爆 発 の条 件 を よ り定 量 的 に確 認 す る 目的 で 行 う内容 で あ る が,実 験1と2の 学 習 内 容 の 関 連 を 十 分 に理 解 して い な い 生 徒 も見 ら れ た 。 授 業 を1回 完 結 の ドラ マ の よ う に と ら え,学 習 に 継 続 性 が 持 て な い の で あ る 。 これ は,生 徒 が 学 習 の 目 的 や 実 験 で 何 を 調 べ る の か と い う 目 標 を 十 分 に 把 握 して い な い の が 原 因 の1っ と 考 え ら れ る 。 教 材 の 配 列 や 提 示 方 法,実 験 の 内 容 な ど に っ い て 検 討 を 加 え る 必 要 が あ る 。

(6>お わ り に

本 研 究 は,化 学IA「 自然 界 の 物 質 の 変 化 」 の 一 分 野 で,実 験 を 通 し て 興 味 ・関 心 を 喚 起 し,科 学 的 な 思 考 力 を 育 成 す る 授 業 展 開 の 工 夫 を 試 み,一 応 の 成 果 を 得 た 。 今 後 は 本 研 究 で 得 ら れ た 成 果 を 応 用 し}他 の 分 野 で も こ の よ う な 授 業 展 開 例 を 開 発 す る と と も に,興 味 ・関 心 の 継 続 を 図 る こ と に よ り,主 体 的 な 学 習 に つ な が る 指 導 法 の 研 究 を 続 け た い 。

ロ に 火 を っ け る 」 「ガ ス 会 社 に 連 絡 す る 」 「電 灯 を っ け る 」 「窓 を あ け る 」 「ガ ス 漏 れ の 原 因 を 探 る 」 「あ お い で ガ ス を 追 い 出 す 」 「換 気 扇 を 回 す 」 で あ る 。 な お, 絶 対 や っ て は い け な い 行 動 は7位 と し,複 数 っ け て も よ い こ と に し た 。 そ の 結 果 が 図2‑6で あ る 。 授 業 前 後 と も に,ほ ぼ 全 員 が 「ガ ス コ ン ロ に 火 を っ け る 」 に 7位 を っ け て い る が,授 業 前,「 ガ ス コ ン ロ に 火 を っ け る 」 以 外 の 行 動 を 絶 対 や っ て は い け な い 危 険 な 行 動 と し て7位 を っ け た 生 徒 は 多 く な い 。 し か し,授 業 後,

「電 灯 を っ け る 」 「換 気 扇 を 回 す 」 の2っ の 行 動 で7位 の 人 数 が 著 し く 増 加 し て い

ガ