「科学的に解釈する力をはぐくむ指導法の開発
−小学校第５学年 単元『てことつり合い』を通して−」
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研究主題「科学的に解釈する力をはぐくむ指導法の開発
−小学校第５学年 単元『てことつり合い』を通して−」
東京 都教職員研 修センター 研修部教育 経営課 八 王 子 市 立 長 池 小 学 校 教 諭 国 冨 尊
Ⅰ 研究のねらい
「 教育課程実 施状況調査 （平成 15 年 ）」におい て、意味付 けや関係付 けを伴う説 明活動に関 する 問題、実験 の途中経過 を考察する 問題等にお いて科学的 な思考力・ 表現力が十 分でない状 況が 報告されて いる。平成 18 年に実 施された
PISA調 査 か ら も 同 様 の 状 況 が 指 摘 さ れ て お り 、
「科 学的に解釈 する力や表 現する力の 育成」を目 指した授業 の改善が求 められてい る。
そ こで、本研 究では、探 究の過程に おける教師 の発問・指 示と児童の 話型の活用 について工 夫す ることによ り、児童に 科学的に解 釈する力を はぐくむ指 導法の開発 をねらいと した。
Ⅱ 研究の内容と方法 １ 基礎研究
(1) 「科学的に解釈する力」について
文部 科学省発行 の「小学校 理科・中学 校理科・高 等学校理科 指導資料（ 平成 17 年）」 や「幼 稚園・小学校・中学校・高等学校及び 特別支援学 校の学習指 導要領等の 改善につい て（平成 20 年１ 月）」を踏 まえ、本研 究における 科学的に解 釈する力を 「観察・実 験を探究的 に行う中で 、 自分 の予想や仮 説及びその 検証方法を 自分なりに まとめ、そ の観察や実 験の結果を 踏まえて 考察 する力」と 定義した。
(2) 小学校教員の意識から把握した指導上の課題
上越 教育大学が 実施した調 査（平成 18 年 ）では 70％以上の 小学校教員 が「児童に 観察や実 験の 考察をさせ るのが難し い」と感じ ているとい う結果が報 告されてお り、同調査 では、そ の 理由 を小学校教 員が、理科 の実験や指 導法に関す る知識や経 験が不足し ていること によると 考 察し ている。同 様の結果は 、東京学芸 大学実施の 調査（平成 15 年）か らも報告さ れており、児 童に 観察や実験 の結果を解 釈し、考察 させる指導 法の開発が 求められて いる。
(3) 児童の科学的な解釈をはぐくむ指導の工夫
理 科指導 に関 する文 献や 実践事 例の 分析か ら明 らかに した 、児童 のつ まずき の原 因を基に、
科学 的に解釈す る力をはぐ くむための 発問・指示 と話型につ いて整理し た。
① 児童の思考 を促す発問 ・指示（例 ）
発問 ・指示は、 児童の活動 を方向付け たり、思考 を促したり する働きが ある。発問 ・指 示 を工 夫すること で、児童の 探究的活動 が充実し、 科学的な解 釈をはぐく むことがで きる。
児童 の科学的な 解釈を促す 発問の工夫 は下記の通 りである。
ア 事象や現 象を比べ、 問題を見い ださせる発 問 「〜と 〜の違い（ 共通点）は 何ですか」
イ 根拠や要 因を見いだ させる発問 「〜は 、何が関係 するのでし ょうか」
ウ 実験結果 を予想との 関係で考察 させる発問 「予想 と比べて何 がいえます か」
② 表現を通し て思考を科 学的なもの とし、自然 の事物・現象の 解釈を 見直す話型 の活用（例 ） 児童 が記述する 活動は、自 らの考えを 書きとどめ るだけでな く、話型で 表現させる ことで、
児童 の思考が促 され、事物 ・現象に対 する自分の 解釈を見直 すことにつ ながる。
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②
ア 解決方法 を見通した 予想をもた せる話型 「〜すれ ば、〜にな る」
イ 実験の際 の条件を明 確にさせる 話型 「変える 条件は〜、 変えない条 件は〜」
ウ 実験結果 を予想との 関係で整理 し、考察さ せる話型 「結果は 、予想と同じ で（違って ） 〜、この ことから〜 といえる」
２ 研究仮説
以上 の基礎研究 に基づき研 究仮説を「 自然の事物 ・現象につ いて探究す る活動にお いて、 教 師が 児童の思考 を促すよう に工夫した 発問・指示 を行うとと もに、児童 が話型を活 用して、 探 究の 過程を表現 することに より、科学 的に解釈す る力をはぐ くむことが できる」と した。
３ 授業研究
(1) 単元設定の 理由
教 育課程実施 状況調査に おいて、て このつり合 いにおける 達成率が低 いと報告さ れている 。 この ことから「 てことつり 合い」を研 究の単元と して設定し た。
(2) 指導計画作成の視点
指導 の過程を以 下のア、イ、ウの場面 に分け、それぞれの場 面において 教師の工夫 した発問 ・ 指示 と児童が活 用する話型 を指導計画 に位置付け た。
ア 問題を見い だし、解決 方法の見通 しをもって 予想をまと める場面。
イ 変える条件 と変えない 条件を明確 にし、自分 なりに解決 方法をまと める場面。
ウ 実験結果を 整理し、予 想と観察・ 実験の結果 の一致、不 一致を明確 にすること で、根 拠 を明 確にして結 果を解釈し 、考察をま とめる場面 。
(3) 指導計画の実際
指導 計画作成の 視点を基に 、次のよう に指導計画 を作成した 。
表 １ 「 て こ と つ り 合 い 」 の 指 導 計 画 ＜ 全 11 時 間 ＞ （ 概 要 ）学 習 活 動 場
面 発 問 ・ 指 示 の 意 図 及 び 工 夫 話 型 の 意 図 及 び 話 型
○ 棒 を 使 っ て 重 い 砂 袋 を 動 か し て み る
(1･2/11)
○ て こ の 仕 組 み を 知 る
○ 棒 を ど の よ う に 使 え ば 、 小 さ な 力 で 持 ち 上 が る か 調 べ る 。
(3･4 / 11)
○ て こ を 使 っ た 道 具 を 調 べ る 。 (5/11)
ァ ァ ィ ゥ
◆小 さな力 で重 いものを動 かす仕 組 みに興 味 ・関 心 をもたせる
・棒 を 使 っ て 、砂 袋 の 乗 っ た い す を 指 一 本 で 動 か す に は ど う し た ら よ い の だ ろ う か
◆現 象 の要 因 に気 付 かせる
・ 試 し た 方 法 で 共 通 点 は 何 で す か
・ な い と 困 っ て し ま う 場 所 は ？
◆児 童 の考 え方 を揺 さぶり、問 題 をもたせる
・砂 袋 は 、指 一 本 で 動 か し た 方 法 で 持 ち 上 が る の だ ろ う か
◆問 題 を明 確 にし、方 法 の見 通 しをもたせる
【 問 題 】砂 袋 を で き る だ け 小 さ な 力 で 持 ち 上 げ る に は 、て こ を ど う 使 え ば よ い の だ ろ う か
◆解 決 方 法 の見 通 しをもたせる
・「 〜 す れ ば 、 小 さ な 力 で 砂 袋 が 持 ち 上 が る 」 を 使 っ て 予 想 を 考 え よ う
◆条 件 を明 確 にさせる
・予 想 を 確 か め る た め の 実 験 方 法 を 絵 や 図 を 入 れ て 書 こ う
◆結 果 を予 想 と関 係 付 けて整 理 させる
・ 実 験 の 結 果 は 、 予 想 と 比 べ て ど ん な こ と が い え ま す か
◆探 究 の過 程 で行 ったことを基 に、確 かな根 拠 をもって説 明 で きるようにする
・ 追 究 し て き た こ と を 、 記 録 文 に ま と め よ う
◆てこと実 生 活 との関 連 に気 付 かせる
・自 転 車 は 、て こ を 利 用 し て い る 場 所 が い く つ か あ り ま す ど こ に あ り ま す か
◆解 決 方 法 の見 通 しをもたせる
・ 〜 す れ ば 、 △ △ に な る
◆方 法 の見 通 しをもたせる
・ 〜 す れ ば 、 △ △ に な る
◆条 件 を明 確 にさせる
・ 変 え る 条 件 は 、 変 え な い 条 件 は
◆結 果 を予 想 との関 係 で整 理 させる
・ 結 果 は 、 予 想 と 同 じ で 〜 ／ 予 想 と ち が っ て 〜
◆ 探 究 の 過 程 で 学 ん だ こ と を 自 分 の 言 葉 に置 き換 えてまとめさせる
（ 記 録 文 の 話 型 は 、 表 ２ に 示 す ）
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③
○ 力 の 大 き さ を 、 お も り に 置 き 換 え る 。
○ て こ 実 験 器 を 使 っ て 、 お も り が つ り 合 う 時 の き ま り を 調 べ る 。
(6〜 10/11)
○ お も り を 傾 け る 働 き は
「 お も り の 重 さ 」×「 支 点 か ら の 距 離 」 に よ っ て 表 せ る こ と に 気 付 く 。 (11/11)
ァ ィ ゥ
◆てこを動 かす力 を数 量 的 にとらえさせる
・て こ を 手 で 押 す 時 の 小 さ い 力 と は 、ど の く ら い の 力 と い え る の で す か
◆ 児 童 の 考 え 方 を 揺 さ ぶ り 、 問 題 を も た せ る
・力 点 に 物 を つ り 下 げ て 、砂 袋 と つ り 合 わ せ る こ と は で き る の で し ょ う か
【 問 題 １ 】同 じ 重 さ の お も り を 左 右 ど こ に つ る す と 、つ り 合 う だ ろ う か
【 問 題 ２ 】重 さ が 違 う お も り を 左 右 ど こ に つ る す と 、つ り 合 う だ ろ う か
◆方 法 の見 通 しをもたせる
・「 〜 す れ ば 、 て ん び ん は つ り 合 う 」 を 使 っ て 予 想 を 考 え よ う
◆条 件 を明 確 にし、結 果 の見 通 しをもたせる
・予 想 を 確 か め る た め の 実 験 方 法 を 絵 や 図 を 入 れ て 書 こ う
◆結 果 を予 想 と関 係 付 けて整 理 させる
・ 実 験 の 結 果 は 、 予 想 と 比 べ て ど ん な こ と が い え ま す か
◆実 験 の結 果 を整 理 し、きまりを見 いださせる
・ 実 験 結 果 の 表 か ら 、 棒 を 左 や 右 に 傾 け る 働 き は 、 距 離 と 重 さ に ど の よ う な 関 係 が あ る と い え ま す か
◆探 究 の過 程 で行 ったことを基 に、確 かな根 拠 をもって説 明 で きるようにする
・ 追 究 し て き た こ と を 記 録 文 に ま と め よ う
◆方 法 の見 通 しをもたせる
・ 〜 す れ ば 、 △ △ に な る
◆条 件 を明 確 にさせる
・ 変 え る 条 件 は 、 変 え な い 条 件 は
◆結 果 を予 想 との関 係 で整 理 させる
・ 結 果 は 、 予 想 と 同 じ で 〜 ／ 予 想 と ち が っ て 〜
◆ 探 究 の 過 程 で 学 ん だ こ と を 自 分 の 言 葉 に置 き換 えてまとめさせる
（ 記 録 文 の 話 型 は 、 表 ２ に 示 す ）
Ⅲ 研究の結果と考察
１ 検証授業の結果
（検証 授業は、平成 19 年 11 月、所属 校第５学年 62 名で実 施）
(1) 児童の思考を促す発問・指示
砂 袋を小さな 力で持ち上 げる方法を 調べる活動 の「問題を もち予想を まとめる場 面」にお い て、 児童は、指 一本で砂袋 を動かすこ とができた 結果を、支 点と力点の 距離を意識 せずに図
1のよ うに表した 。この図か ら、てこの 使い方に誤 りがあるこ とを気付
ける よう「砂袋 は、この方 法で持ち上 がるか」と 発問を工夫 したとこ ろ、 てこの使い 方に着目さ せることに つながり、 児童は「て こをどの よう に使えばよ いか」を問 題として見 いだすこと ができた。
砂袋 を小さな力 で持ち上げ る方法を調 べる活動の「解決方法 をまとめる 場面」で 、 「 予想を 確 かめ るための実 験方法を絵 や図を入れ て書こう」 と指示した ことが、要 因に着目し て解決方 法 を考 えることに つながり、約 98%の児 童がてこの 仕組みを確 かめる解決 方法を考え られた。
てん びんがつり 合うきまり を調べる活 動の「結果 を踏まえ考 察する場面 」では 、 「 実験の結果 と 、予想を比べ てどのよう なことがい えるか」と発問した 。このことか ら、要因を 明らかにし 、 仮説 に立ち返っ て結果を解 釈すること につながり 、児童は「〜すると 」 「〜 すれば 」という表 現 を使 って「予想 と同じで、 支点から同 じ長さの所 におもりを つるすとつ り合った。 つり合う こ とは 、支点から の距離が関 係している といえる」 と考察する ことができ た。
(2) 表現を通して思考を科学的なものとし、自然の事物・現象の解釈を見直す話型の活用
「予 想をまとめ る場面」では 、 「 ○○す れば 、△△ になる」の話型 で考え を表現させ ることで、
解決 方法を見通 して予想を 考えること につながり 、 「力点の位 置を支点か ら遠くすれ ば、砂袋 は 小さ な力で持ち 上がる」と 支点と力点 、作用点の 位置関係に 着目して予 想がまとめ られた。
「 解 決 方 法 を ま と め る 場 面 」 に お い て 、「 変 え る 条 件 は 〜 、 変 え な い 条 件 は 〜 」 の 話 型 を 用 いて 表現させた ことで、制御 する条件 を考えるこ とにつなが り、調べる 条件とそろ える条件を 明確 にした検証 方法をまと めることが できた。
考察 をまとめる 場面では 、「（問題）は 、〜すれば よい」とい う話型を示 すことで、 問題に 即
図 1
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④
して 結果を解釈 し考察する ことにつな がり、 「重い 砂袋を小さ な力で持ち 上げるには 、支点か ら 作用 点までの距 離を短くし 、支点から 力点までの 距離を長く するとよい といえる」 と考察を 記 述で きた。また 、授業の最 後に「問題 →仮説→解 決方法と実 験結果→結 果から確か になった こ と→ 疑問や今後 、調べてみ たいこと」 の型
で、 学んだこと を説明する 記録文を書 かせ た。 その記録文 の例を表 2 に示す。１ 回目 から 記述例のよ うに書ける 児童は約半 数だ った が、繰り返 すことによ り約８割の 児童 が書 けるように なった。
この ことから、 繰り返し記 録文に取り 組 み、 話型を身に 付けること によって、 観察・
実験 の過程の表 現がより科 学的なもの とな り、 自然の事物 ・現象を科 学的に解釈 する 力が 高まったこ とが伺えた 。
２ 児童の意識調査からの考察
児 童の意識の 変容につい て、検証授 業前 と検 証授業後に 実施した理 科授業に対 する 意識 調査から分 析した。質 問項目の「 考え
るこ とが好きで ある」につ いて、とて もそう思う・そう思う と答えた児 童は、検証 授業前の 53％
から 検証授業後 では 69％と なり、質問 項目の「 結果から何が 分かるか考 えることが 好きだ」と 答え た児童は、 授業前の 53％ から検証 授業後では 74％となっ た。検証授 業は、探究 活動で児 童の 考えること に対する意 識を高める 効果があっ た。
この 意識調査の 結果から、 教師の工夫 した発問・ 指示と児童 が話型を活 用して表現 すること が、 児童が科学 的に解釈す るための思 考や表現を 促し、考え る楽しさや 探究活動を 充実させ る こと につながっ たことが伺 えた。
Ⅳ 今後の課題
１ 児童の変容 の要因を教 師の発問・ 指示の工夫 によるもの か、児童の 話型の工夫 によるも の かを 明確化し、 より効果的 な発問・指 示、話型の 在り方を追 究すること 。
２ 教師の発問 ・指示の工 夫と児童の 話型活用の 有効性を追 究し、他の 単元へも適 用できる よ う一 般化するこ と。
表 2 「 て こ と つ り 合 い 」 に お け る 児 童 の 記 録 文 の 例
（ 太 字 は 話 型 、 波 線 は 、 科 学 的 な 解 釈 に つ な が る 表 現 ）
て こ を 使 っ て 、 重 い も の を で き る だ け 小 さ な 力 で 持 ち 上 げ る に は 、 ど う す れ ば い い だ ろ う か ？
こ れ が 今 日 の 問 題 だ っ た 。 こ の 問 題 に つ い て 私 は 、
① 支 点 か ら 力 点 の 位 置 を 遠 く す れ ば 、 砂 袋 は 小 さ な 力 で 持 ち 上 が る 。
② 支 点 か ら 作 用 点 の 位 置 を 近 く す れ ば 、 砂 袋 は 小 さ な 力 で 持 ち 上 が る 。と 予 想 し た 。
こ の 予 想 を 確 か め る た め に 、（２） つ 実 験 し た 。 １ 点 目 は 、 支 点 か ら 力 点 の 位 置 だ け を 変 え 、 支 点 に 近 い 場 所 か ら 手 ご た え を 確 か め て み た 。そ の 結 果 、 予 想 と 同 じで 、 支 点 か ら 力 点 を 遠 く す る ほ ど 手 ご た え は 軽 く な り 、 指 一 本 と い う 小 さ な 力 で も 砂 袋 が 持 ち 上 が っ た 。
２ 点 目 は 、 支 点 か ら 作 用 点 の 位 置 だ け を 変 え 、 支 点 に 近 い 場 所 か ら 手 ご た え を 確 か め る と 、予 想 と 同 じ で、 作 用 点 が 支 点 に 近 い ほ ど 手 ご た え が 軽 く な り 、 小 さ な 力 で も 砂 袋 が 持 ち 上 が っ た 。
つ ま り 、て こ を 使 っ て 重 い も の を 小 さ な 力 で 持 ち 上 げ る に は 、 力 点 を で き る だ け 支 点 か ら 遠 く し 、 作 用 点 を で き る だ け 支 点 に 近 く す る と よ い と い え る 。
こ れ か ら 私 は 、 て こ を 使 っ て 重 い も の を 動 か し た り 、 自 分 の 周 り で て こ が ど の よ う に 使 わ れ て い る か 調 べ た り し た い 。
図 ２ 「 そ う 思 う 」「 と て も そ う 思 う 」 と 答 え た 児 童 の 割 合
実験の結果から、何が分かるか 考えることが好きだ
28 44
25
31
0%
20%
40%
60%
80%
100%
授業前 授業後
どちらか というと そう思う とてもそ う思う 53％
74％
考えることが好きだ
19
41 34
28
0%
20%
40%
60%
80%
100%
授業前 授業後
どちらか というと そう思う とてもそ う思う 53％
