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高校生の過去の生物進化史に対するイメージの学年変化

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(1)

上越教育大学研究紀要 第9巻 第3分冊 平成2年3月

Bun.Joetsu Univ.Educ.,Vol.9,Sect.3,March1990

高校生の過去の生物進化史に対するイメージの学年変化

西  川    純*

 (平成元年10月11日受理)

      要     旨

 進化は高校でρ生物・地学で初めて本格的に学習する。従って,生徒g巨視的時間概念は高 校3年間で変化することが考えられる。しかし,今後の進化に対するイメージは高校3年間で 全く変化していないことが明らかにされている。そこで,本所尭では高校生のもつ過去の進化 に対する時間イメージが高校3年間でどの様に変化するかを明らかにすることを目的とした。

得られたデータを学年別に分析することによって以下のことが明らかにされた。

 1.生命の誕生時期に関しての高校生の考えは,高等学校では変化していなかった。

 2.高校生は,古生代,中生代,新生代,有史時代の大きさの違いを理解していなかった。

  そして,そのことは高等学校では変化していなかった。

 以上の結果と,巨視的時間概念に関する先行研究から,高等学校では巨視的時間概念は全般 的に変化していないことが明らかにされた。

KEY WORDS

macroscopic time concept 巨視的時間概念 past evo1ution       過去の進化

high schoo1student  高校生

1.はじめに

 生物進化は理科の中心的な教材の一つである。しかし,その中で扱われる巨視的な時間は理 解しがたいことが明らかにされているi)。高校生を調査対象としたアメリカの研究によれば,

20%近くの生徒は,人間が恐竜を絶滅させたと考えていた2〕。言うまでもなく,恐竜は2億年過 去の中生代の生物である。一方,人間は150万年前の新生代第四期後期に出現した年物である。

人類出現時には恐竜は絶滅しており,人類が絶滅し毎るはずもない。しかし彼らは,中生代の 恐竜も新生代第四期後期の人類も,大昔という点で同じく分類していると考えら札る。我国の 高校生を調査対象とした最近の研究においても,同様のこ一とが報告されている。その研究によ れ…ま,高校生の多くが恐竜の出現時期と,マンモスめ出現時期をほぼ同じ時期と考えていた3〕。

マンモスの出現時期は新生代第四期前期の200万年前であり,恐竜とは全くことなった時期で

ある。しかし,一 謔フアィリカの高校生と同様に我国の高校生は,中生代の恐竜も新生代第四期

前期の÷ンモスも,大音という点で同じに分類していると考えられ一る。これらの調査結果は,

} 自然系教育講座

(2)

高校生が巨視的な過去を,先カンブリア,古生代,中生代,新生代という階層に,完全に分類 することが困難であることを示している。

 巨視的時間概念に関する他の調査によれば,生物の未来の進化や地殻変化の過去及び未来の イメージは高校3年間でほとんど変化していないことが明らかにされている4−5〕。しかし,先に 述べた生物の過去の進化に対するイメージに関しては,学年変化に対して分析はされていない。

もし過去の生物の進化に関しても学年変化がみられないならば,巨視的時間概念は全般的に高 校で変化していないことが明らかにされる。そこで,.本研究では先に実施した高校生の過去の 生物進化史に対する時間イメージを明らかにする調査の結果を,学年変化の面から新たに分析 する。その中で,高校における巨視的時間概念全体の学年変化を明らかにすることを目的とす

る。

2.方     法

 調査内容として,生物進化史の中から,代表的な以下の7つの事項を選んだ,古生代からは,

「無脊椎動物の出現」,「最初の陸上生物の出撃」を選んだ。中生代からは,「恐竜の出現」,「鳥 類の出現」を選んだ。新生代からは,「人類の出現」,「マンモスの出現」,「ほ乳類の出現」を選 んだ。なお,原始的なほ乳類の出現は中生代である。しかし,生徒の身近であり,そのため生 徒が普通に使う意味での「ほ乳類」の出現は,ほ乳類が繁栄し多様化する新生代の第三期をさ す。また,予備調査においても,生徒によって先に述べた中生代で出現した原始的なほ乳類を,

普通に使う意味での「ほ乳類」と考えていないことを確認した。以下の文章では以上の意味で

「ほ乳類」を使用する。

 最後に,有史のレベルの事項として「ピラミッドの建設」を選んだ。以上の8つの事項が,

各々どれだけの過去の事項であるかを回答させた。

 回答方法は,比較的多数の被験者に時間イメージを回答させるに有効な,コニヘンによって 開発されたラインバーテストを用いた6〕。この方法では,被験者に自分の出生時や結婚した日な

ど,特定の過去または未来の出来事を提示する。そして,被験者に,その出来事と現在までの 時間をどれぐらいにイメージするかを,長さによって回答させる。調査問題及び回答用紙を資 料として最後に添付した。自答時間は約10分程度与えた。また,回答に際しては,資料等は利 用させなかった。

 今回の調査の場合,調査対象の生徒の学習状況によって結果は左右される。しかし,各学校 によってカリキュラムは異なり,また,同じ教科を受けても担当理科教師にとってその取り扱 い方は変化する。従って,今回の調査で学習状況を考慮して,調査実施を計画することは非常 に困難である。そのため,今回の調査では「高校生の一般の理解」を明らかにすることを目的 とした。そのためには,学習状況に極端なバイアスを受けることを避けるために,今回の調査 では多くの学校の協力を得た。複数の学校の生徒を調査対象とすることによって,学習状況の 影響を相殺することをねらった。調査対象は,7つの全日制普遍科高等学校の協力を得た。各学 校には各学年1クラスの協力を得た。各学年に含まれる男女はいずれもほぼ同数。調査人数は,

1年生は296名,2年生は277名,3年生は253名の計826名である。

(3)

高校生の過去の生物進化史に対するイメージの学年変化 105

3.結果及ぴ考察

 (1)生物の出現時期

 高校生が考える,最初の生物の出現はどれくらいかを表1に示す。表の億年の欄は2億年,

7億年など億年で回答した生徒を分類した。なお,表中の上段の数字は実数であり,下段は無答 を除外した人数を分母とした百分率である。

表1 生徒のイメージする最初の出現時期

百億年 十億年

億年

千万年 百万年 十万年

万年

以 上 .以下

1年 10

3.5 30,8

89

35.3

102

9,3

27

4.8

14 23

8.O

24

8.3

2年 8 86 87 10 n 36 28

3.O 32.3 32.7 3.8 4,1 13,5 10.5

3年

2.1

5

28,2

67

34.5

82

5.9

14

5.O

12

12,2

29

12.2

29

全体 23 242 271 51 37 88 81

30,5 30.5 34,2 6.4 4.7 11.1 10,2

 最初の生物の出現は約35億年前とされており,正解は「10億年」となる。しかし,命回の調 査の正解者は30%前後である。一方,地球形成の時期を聞いた同種の調査では,正解の「十億 年」が約60%であった刊。生物の誕生時期は比較的不正確にしか理解されていなかった。さらに,

全ての学年において生命誕生が数百万年程度と考える生徒が20から30%もいた。

 以上の結果をカイ二乗検定を行なうと,カイ二乗値は15.2一で自由度12であるから,5%の危 険率で学年変化なしの帰無仮説は棄却されなかった。つまり,生物出現時期に関する誤った理 解は高校以前に形成されていた。そしてその理解は,高等学校で変化はみられなかった。

 (2〕生物の進化イメージ

 生物の出現を10,現在を0として10目盛に区切り,その目盛によって過去のイメージを投影 させた。方法で述べた通り今回の調査事項は,「鳥類の出現」 「無脊椎動物の出現」,「恐竜の 出現」,「マンモスの出現」,「陸上生物の出現」,「ピラミッドの建設」,「ほ乳類の出現」,「人類 の出現」の8つである。それぞれに関して,目盛で答えた桁数の結果を学年別に集計した結果

を表2から表9に示す。表中の数は実数であり,カッコの中は無答を除外し多人数を分母とし

た百分率である。また,結果よりカイ二乗値を算出した。

(4)

表2 鳥類の出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年

13(4.5%)

271(94.1%) 4(1.4%)

2年

26(9.9%)

228(86.7%) 9(3.4%)

3年

20(8.3%)

215(89.2%) 6(2.5%)

全体

59(7.4%)

714(90.2%) 19(2.4%)

カイ二乗値8.9,自由度4

 35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,中生代ジュラ紀の鳥類の出現はO.4目盛前と なる。しかし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は10%以下であった。圧倒 的多数は換算値3.5億年以上の「1桁の目盛」で回答していた。学年別に集計した妻よりカイ二 乗値を算出したが,5%の危険率では統計的に有意な学年変化はみられなかった。

表3 無脊椎動物の出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年

8(2.8%)

262(90.0%) 21(7.2%)

2年

1O(3.8%)

237(90.8%) 14(5.4%)

3年

15(6.2%)

219(90.9%)

7(2.9%)

全体

33(4.2%)

717(90.5%) 42(5.3%)

カイ二乗値8.6,自由度4・

35億年前の生命誕生をユO目盛に換算すると,古生代カンブリア紀の無脊椎動物の出現はユ.

7目盛前となる。圧倒的多数は正解の「1桁の目盛」で回答していた。しかし,学年別に集計し た表よりカイ二乗値を算出したが,5%の危険率では統計的に有意な学年変化はみられなかっ

た。

表4 恐竜の出現時期の回答(目盛)

ユ以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年

8(2.8%)

267(92,4%) 14(4.8%)

2年

14(5.3%)

239(89.8%) 13(4.9%)

3年

17(7.O%)

218(89.3%) 9(3.7%)

全体

39(4.9%)

724(90.6%) 36(4.5%)

カイ二乗値5.6,自由度4

35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,中生代三畳紀の恐竜の出現はO.6目盛前とな

る。しかし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は10%以下であった。圧倒的

多数は換算値3.5億年以上の「ユ桁の目.盛」で回答していた。学年別に集計した表よりカイ二乗

(5)

高校生の過去の生物進化史に対するイメージの学年変化 107

値を算出したが,5%の危険率では統計的に有意な学年変化はみられなかった。

表5 マンモスの出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年 19(6.5%) 267(91,8%) 5(117%)

2年 39(14,8%) 216(82.1%)

8(3.O%)

3年 28(11.6%) 210(86.8%)

4(1.7%)

全体 86(10.8%) 693(87,1%) 17(2.1%)

カイ二乗値12.O,自由度4

35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,新生代第四期前期のマンモスの出現は0.O06 目盛前となる。しかし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は10%前後であっ た。圧倒的多数は換算値3.5億年以上の「1桁の目盛」で回答していた。学年別に集計した表よ

りカイ二乗値を算出したところ,5%の危険率で統計的に有意な学年変化がみられた。

表6 陸上生物の出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 工桁以上の目盛

1年

11(3.8%)

262(90.7%) 16(5,5%)

2年 21(7.9%) 230(86,5%) 15(5,6%)

3年

18(7.4%)

213(87.3%) 13(5.3%)

全体 50(6.3%) 705(88.2%) 44(5.5%)

カイ二乗値4.7,自由度4

 35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,古生代シルル紀の陸上生物の出現は1.1目盛 前となる。圧倒的多数は正解の「1桁の目盛」で回答していた。しかし,学年別に集計した表よ

りカイ二乗値を算出したが,5%の危険率では統計的に有意な学年変化はみられなかった。

表7 ピラミッドの建設時期の回答(目盛)

1以下の目盛. 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年 92(32.4%) 188(66.2%) 4(114%)

2年

94(白5.6%)一

161(61.O%)

9(3.4%)

3年 87(36.O%) 152(62.8%)

3(1.2%)

全体 273(3416%) 501(63.4%) 16(2.0%)

カイ二乗値5.O,自由度4

(6)

 35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,ピラミッドの建設はO.OOO01目盛前とな一る。.し かし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は30%前後であった。60%の生徒は 換算値3.5億年以上の「1桁の目盛」そ回答していた。学年別に集計した表よりカイ二乗値を算

出したところ,5%の危険率では統計的に有意な学年変化がみられた。

表8 ほ乳類の出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年 54(18.8%) 233(80.9%)

1(O.3%)

2年 72(27.O%) 190(71.2%)

5(1.9%)

3年 62(25.4%) 181(74.2%)

1(O.4%)

全体 188(23.5%) 604(75.6%)

7(0.9%)

カイ二乗値10.9,自由度4

35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,新生代第三紀のほ乳類の出現は012目盛前と なる。しかし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は20%前後であった。70か ら80%の生徒は換算値3.5億年以上の「1桁の目盛」で回答していた。学年別に集計した表よ りカイ二乗値を算出したところ,5%の危険率では統計的に有意な学年変化がみられた。

表9 人類の出現時期の回答(目盛)

1以下の目盛 1桁の目盛 1桁以上の目盛

1年 71(24.5%) 214(73.8%)

5(1.7%)

2年 95(35.8%) 161(60.8%)

9(3,4%)

3年 73(30.2%) 164(67.8%)

5(2.1%)

全体 239(30.0%) 539(67,6%) 19(2.4%)

カイ二乗値11.2,自由度4

 35億年前の生命誕生を10目盛に換算すると,新生代第四紀後期の人類の出現は0,004目盛 前となる。しかし,正解である「1以下の目盛」で回答した生徒の割合は30%前後であった。

60から70%の生徒は換算値3,5億年以上の「1桁の目盛」で回答していた。学年別に集計した 表よりカイ二乗値を算出したところ,5%の危険率では統計的に有意な学年変化がみられた。

 学年変化に関して以上の結果をまとめると,5%の危険率で学年変化がみられるのは「マンモ スの出現」,「ほ乳類の出現」,「人問の出現」であった。しかし,その変化も1年から2年にか けて,「1以下の目盛」で回答する生徒が10%程度増加するにとどまる。そして,2年から3年 までは逆に幾分減少してしまっている。.

 生命誕生を10目盛と奉じたときi今回調査した8つの事項のうち「無脊椎動物の出現」と「陸 上生物の出現」以外はす午て,1以下の目盛で表現される過去である。しかし,今回の分析結果

によれば,そのいずれにおいても1桁の目盛で記述されると考える生徒が過半数であった。先

の分析でも述べたように,生徒は古生代,中生代,新生代,有史時代という枠組みをもってい

(7)

高校生の過去の生物進化史に対するイメージの学年変化 109

た3〕。しかし,それらの過去が全くことなる大きさの過去であることは理解していなかった。ま た,今回の分析によれば,その状況は高等学校3年間で変化してはいなかった。

4.結     論

 高校生の地殻変動に関する時間イメージに関する調査9},また,生物進化史に関する時間イメ ージに関する調査10−1I〕,また,今回の調査結果によって,理科における巨相的時間イメージは 高等学校では変化していないことが明らかにされた。高校生は古生代,中生代,新生代,有史 時代の時間の大きさの違いを理解してはいなかった。

 高等学校の理科必修である理科Iにおいては,生物進化史を扱う。そこでは,具体的な数字 で各々の時代がどれくらい過去であるかを示される。しかし,今回の調査結果によれば,それ による影響は約10%前後の生徒にしか現われなかった。ただ単に,7億年,2億年,200万年と いう年数を示されても,生徒にとってはとてつもない過去であることは理解できるが,それら の中でも大きさが異なることが理解することは困難であると思われる。

5.議     論

 生物進化を学ぶときその時間が教えられるが,その数字自体にはあまり意味が無いと思われ る6恐竜の出現が2億年前であろうと1億6千万年前であろうとそれほど重要でないと思われ る。重要なのは,古生代最後に起こった世界規模の造山活動とそれに伴う環境の激変がおこっ たこと。そしてそれによって,シダ植物から裸子植物へ植物相が変化した,その一連の環境を ともなった時期に恐竜は多様化しだということが重要であると思われる。したがって,恐竜の 出現がその中生代という一連の環境をともなった時代にあると理解しているのであるならば,

その中生代のどの時期であるということは二義的な問題であろう。

 歴史的にみれば地質年代は,そこから発掘される特徴的な化石によって定義される。そのた め,教科書は示準化石とその年代の記載に多くを費やしている。しかし,単なる定義を与えて

も,生徒には理解されないのは今回の調査でも明らかである。本来学校教育で与えなければい けないのは,古生代,中.生代,新生代とはいかなる環境をとも.なった時代であるのか,また,

その時代と現在との関連であろう。そのような学習を行なうことによって,生徒は巨視的時間 を階層的に理解されると思われる。

文     献

1)小林 学(研究代表):地層教材における児童の時間・空間概念の形成に関する実証的研  究,文部省科学研究C,1983

2)RENNER,JW,MARGARET,S,SHEFHERD,DL,WhyAreThereNoDmo−

 saurs in Okurahoma,8c6mce rmc加7,48(9),22−24.1981

(8)

3)西川 純:巨視的時間概念の研究,高校生の生物進化史に関する時間イメージ,日本理科  教育学会研究紀要,28(2),7−12.1987a

4)西川 純:巨視的時間概念の研究,高校生のもつ今後の進化に対する時間イメージ,科学  教育研究,11,158−162.1987b

5)西川 純1巨視的時間概念の研究,高校生の地殻変動に関する過去及び未来に対する時間  イメージ,地学教育,42,147−150.1989

6)COHEN,J.,HANSEL,C.E.M.&SYLVESTER,J.D.,1954,AnExperimental  Study of Comparative Judgements of Time.3〃助力mm〃〆Rツ。ゐ。王。醐,45,108.

 1954 7)前掲書5)

8)同上書 9)同上書 10)前掲書3)

11)前掲書4)

(9)

111

Comparative Stuty of Macroscopic Time Concept among Three Grades of High Schoo1Students.

Jm NIsmKAwA ABSTRACT

   Students study evo1ution really in high school;so that their image of evolution may change in the period. But former study showed that their images of−future evo1ution were not change in the period.The present study examined high schoo1students image ofpast evo1ution.The data of their images were compared among grades.Resu1ts showed that their image of past evolution is not change in high school,They did not mderstand difference in time1ength among Paleozonic Era,Mesozonic Era,Cenozonic Era and Recoded Era.These findings suggested that their incorrect images of evolution estab−

iished before high school.

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