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理科教育における観察の機能に関する
実験的研究（第25報）一仮設形成に果す観察機能の役割（1）一
理科研究室 高 野 恒 雄
（昭和46年10月29日受理）
はどんな姿になるのか，また観察機能の内，どんなもの
§1研究の意味 がどのように効果的に働らくのかなどを明らかにしょう
（1） （2） と試みた。そこでまず仮説形成に果す観察機能の役割に 前々報および前報では・理科望翠における観察過程の 焦点をあてながら，観察過程の論理的分析を行なった。
論理構礁を分析するため，第22報でつくった記号による 本報では，仮説形成のうち，モデルの形成を研究対象に 観察過程の定式化の手法を，小学校4年教材「物の浮き し，あつかった教材は新教育課程の中学校3年「イオン
沈み」について行ない・それを学習効果に結びつけて考 のモデル形成」とした。この場合のモデルは，実体は目 察し・その観察過程の中で中心的な場面について実証的 に見えない微粒子のイオンであり，その点で実体とモデ
な検討をした。教材「物の浮き沈み」は前々報までに検 ルとの認識上の距離は相当大きいものである。このよう
討した教材にくらぺると，観察過程における実験操作の なモデルの形成過程において，どんな観察過程をたどる 多様性をもっている教材であること，しかも観察から法 のが望ましいのかを観察過程の定式化を通して研究して 則性の探究にいたる道筋の内容が豊かな典型的教材であ みたわけである。
ることなどの特色をもっているが，検討の結果大略つぎ
のようなことがわかった・ §2教材「イオン」における観察過程 教材「物の浮き沈み」についての5種の学習過程にお の論理構造
ける観察過程の定式をつくり比較したところ，そこにふ
くまれるプロトコル命題，等価次元，関係，概念，多角 教材「イオン」の指導内容の骨子は，学習指導要領に 的観察，変化の観察等の各要素の数に特徴的な性格があ つぎのように示されている。
らわれた。その結果，観察過程を支配する主な要素は， 中学校新指導要領（1969年改訂，1972年実施）（第1分 鍵概念をつかむ段階における各観察機能の豊富さ，鍵概 野）
念に関する実験操作における直接性，正確性，簡易臨な ア イオン
どであることを認め，さらに実証的に検討してみた。 ⑦ 電解質の水溶液は，電気エネルギーによって分 この場合の鍵概念「同体積の重さ」に関する実験操 解されること。
作，すなわち「同体積の水のあつかい方」についての小 （イ）電気分解などから，イオンのモデルが考えられ 学校4・5年生の調査から，操作の暗示陛，簡易臨正 ること。
確陸は，操作の案出に有力な効果を出す性格であり，操 （ウ）金属には，イオンになりやすいものと，なりに 作の直接陸は関係ないことがわかった。そしてこの場合 くいものとがあること。
の観察・思考の機能をギルフォードの知的能力σ購造モ ω 化学変化によって，電気エネルギーが得られる デルと対応させることができ，また市川亀久弥氏の創造 こと。
的思考に関する等価変換展開理論との対比から，創造的 ㈹ イオンは，水溶液のほか，気体や固体にも存在 思考の機能が本教材の問題場面にじゅうぶん働らいてい すること。
ることが認められた。 このうち，「イオンのモデル形成」に直接関係する項 本報においては，これまでの小学校教材における法則 目は⑦（イ）㈲の3項目であろう。新指導要領においては，
導出的な観察過程の研究に積重ねて，理科学習における 電気分解の現象をイオンのモデルによって解釈し，これ 仮説形式という重要な場面を選び，その場合の観察過程 を水溶液のほか，気体や固体にまで発展させる。ここに
14 茨城大学教育学部紀要 第21号 理科教育の現代化の傾向のあらわれを見ることができ P3⊂H
る。
ここで観察過程の論理構造の分析に使った資料は，新 （3）P、一．』L、P2」達＿P3⊂R 指導要領による教科書5種（A，B， C， D， D各方式と PH、o（1）⊂R
よぶ）である。また観察過程の論理構造を定式化するた
ﾟに使用する諸記号は，前報までと全く同じであるが， R⊂MHCI（a）
そのうち，本報に使った記号を示すと，つぎのようであ MHcl（a）cε．Mcuc1，，』垂＿MH，o（1）
る。 ⊂M（a）
事象：E，プロトコル命題：P，概念C，関係：R，モ fルM，多角的観察：Om，変化の観察：Ot，集中的観察
M（・）⊂C（電離）一一一一『｝一一 一山一
一一一
：Oc，等価次元：ε，条件：c
これらの記号を使って，観察過程の論理構造を定式化 （2）B方式における観察過程の定式 すると，つぎのようになる。 表2
一一一』 一一一一 一一一1電解質と非電解質
（1）A方式における観察過程の定式
¥1
（・）FN・C1（・） 曾悌⊂P・ff
（・）FHC1（・）？蹴⊂P・n
@ （onは電流が流れたとの意）
FPbC1・（・） ？⊂P・ff
ec蛇H22…（・）曾批⊂P・ff FN・・H（・）？拠⊂P・n Fc・H・・H（1） ？⊂P・ff
Fc・c1・（・）曾隅⊂P・n FCH・・c・・H（1）？魏⊂P・・
Fc・s・・（・）曾拠⊂P・n Fc・（・H》（・）？⊂P・ff
Fc・・H22・・（・）臼鵡⊂P・ff F馬・（1） ？⊂P・ff
（offは電流が流れなかったとの意） FN・α（・） ？⊂P・n
Fc・H・・H（・）曾処⊂P・ff
@ FFC・・H22q・（・）？肌⊂P・ff
@ Fc・s・・（・）曾m⊂P・ff
@ Pon⊂C（電解質という概念）
@ Poff⊂C（非電解質という概念）
i2）FHCI（・）㍗⊂P・・
FPbC1・（・） ？⊂P・n
ec・・H・・…（・）？⊂P・ff ec・H・・H（・） 曾㎜⊂P・ff eCH・・c・・H（・）？⊂P・n
ec・（・H）漁）？⊂P・n
o・・⊂C（電解質）
F＋極 曾c⊂RCI・9・・
Poff⊂C（非電解質）
F一極 曾c⊂P・H・gas
ec・c1・（・）曾召⊂P・n
e＋極 『σ⊂P、Cl2gas 亨
e一極 穿⊂P・c・
（・）FPbCし（・） 曾c⊂P・n
@ F一極 守⊂P・
@ F＋極 穿⊂P・
@ Pエ⊂H
P、⊂H P、⊂H
P、⊂H
高野：理科教育における観察の機能に関する実験的研究（第25号） 15 0
（3） F試験管⊂Poff Pon ⊂C（電解質）
F吸取紙⊂P・n Poff⊂C（非電解質）
Fろ紙 ⊂Pon （2）Fc・Cl・（・）守⊂P・n
Fビニル板 ⊂Pon， off F一極 ？⊂P・
Pon＿f蔓＿Poff⊂H −■皿τ｝一
F一極 ？⊂P・・
（4） P、。＝9豊＿P，⊂R F＋極 守⊂P・・
R⊂MPbC1，（a） P、⊂H、。・H，
MpbC1，（a）￡皇．MNaα（a）⊂M（a） P，⊂H、・・H、
M（・）⊂C電離 （3）Fc・c1・（・） ？⊂P・n MH20（1）』葦＿M（a）
F極 ？⊂P・
融解
@ FPbcl，（1）⊂PPbcl2（1）⊂RPbc1，（1）
@ ⊂MPb・1、（1）
F一極 ？⊂P・・
e＋極 黛⊂P・
固体 （4）R3⊂R
MPbcl2（s）＿望＿MNacl（s） P，＿鍍＿P、、⊂R、
Fglass（1）⊂Pglass（1）⊂Rglass（1） R』望＿R2⊂MCuCl2（a）
⊂Mglass（1）
Mcuc1，（aL￡i隻MHcl（a）
Mglass（s）一望＿Mglass（1）
MHC1（a）⊂RHcl（a）⊂Pon⊂FHC1（a）
気体 RCuα2 cεRHCI⊂M（a）
M（g）（一？εM（1）cεM（a）ρfM（s））
M（・）⊂C（電離）
Mcuc12（a）⊂Rcucl、（a）⊂Pcuc1、（a）
（3）C方式における観察過程の定式 ⊂Fc・Cl、（a）
表3 （5）FNac1（1）⊂PNacl（1）⊂RNac1（1）
（1）Fc・2H22・・（・）？⊂P・ff
FNacl（a）⊂PNacl（a）⊂RNacl（a）
FN・C1・（・） 曾冊⊂P・ff
FPbl2（1）⊂PPbl2（1）⊂RPbI2（1）
Fc・c1・（・） ？⊂P・ff eN・・H（・） 曾肌⊂P・ff ePbl・（・） ？⊂P・ff eH・・（1） ？⊂P・ff
Fc・・H・…（1）曾肌⊂P・ff ec・・H・（1）？⊂P・ff ec・H・c1・（1）曾飛⊂P・ff
qNacl（1）c量Rpbl，（1）⊂M（1）
Fc・H・・H（1）曾m⊂P・ff
RNac1（a）．』e Rcucl2（a）cε FHC1（a） 9肌⊂Pon RHC1（a）⊂M（a）
十
FCH・・c・・H（1）曾肌⊂P・・ M（1）＿CLM（a）⊂M
丁皿一｝
16 茨城大学教育学部紀要 第21号 ■
（4）D方式における観察過程の定式 MHCI（a）＿i至＿MCuCl2（a）⊂M（a）
表4 l M（a）⊂C電離 ・
0恥 1 「 一一一一一一一一
（1）Fc・s・・（・）↓⊂P・ff 『『
Fc・・H・・…（・）？⊂P・ff
（5）E方式における観察過程の定式 FNaOH（s） oτπ⊂Poff 表5
@ −一一一−闇．・一．一一一一一一一 一
↓
@ Fc・s・・（・）曾糀⊂P・n
奄eq・脇（・）曾肌⊂P・ff… FN・・H（・）a耽⊂P・n
@ FH・・（1） ￠⊂P・ff
「 一一翫 一』一… 匿『一『『r
i1）FH・・（1） 曾⊂P・ff
@ FN・・H（・）曾耽⊂P・n
@ FH・s・・（・）？⊂P・n
@ FHCI（・）？⊂P・n
Fc2H50H（1） ⊂Poff Fc・H・・H（1）曾肌⊂P・ff
FcH3．CooH（1） ⊂Pon Fc・・H22・・1（・）曾肌⊂P・ff 3 Fc2H、・OH（a） ⊂Poff FN・Cl（・）曾肌⊂P・・ … FCH3・coOH（a） ⊂Pon
1
I oon⊂C（亀解質）
FNaOH（a）＋H20 ⊂Pon h Pon⊂C（電解質）
戟@ Poff⊂C（非電解質）
i2）Fc・Cl・（・）曾c⊂P・n
@ F一極 曾σ⊂P・
Poff⊂C（非電解質） 1
i2）Fc・c』（・）？⊂P・n lF＋極 守⊂Rcし… l
e一極 ？⊂恥 i PHCl（a）⊂P、 1
P、⊂H i
PZnCl、（a）⊂P、 1
F〔c・（NH・）・〕・・ ¥c⊂P〔c・（NH・）・〕・・⊂H lPCuCl2（a）＿讐＿PHC1（a）．≦≧iL l F〔F・（cN）・〕・一 H⊂P〔F・（cN）・〕・一⊂H 1 トoz・Cl，（a）⊂RCl
（3） P1一望＿P〔cu（NH3）、〕2＋ cε Fc・（N・・）・（・）曾c⊂P・n
P〔Fe（CN）6〕3−⊂H eHq（・）守⊂P・n
F一極 守⊂P・cu
oc・so、（・）⊂P、
F一極曾り⊂P・ Pcu（No3）2（a）＿cεPcuso4（a）⊂Rcu
F＋極曾σ⊂P・ Po cε一PI≦一一Pc1⊂R十極
P，⊂H PH cε PPb ce−Pzn cε Pcu⊂
一一一一@ ｝
P3⊂H
o2＿鉾 P3⊂RHCI（a）
P一極 i3）Pf1・m・？Pf1・m・⊂Rfl・m・
RHCI（a）⊂MHC1（a） 1
Fピンポン球？⊂P球⊂R球
RCuCl2（a）ce＿RHC1（a） 1 ⊂Mc・CI，（・）1 Rflame＿cεR球⊂H
高野：理科教育における観察の機能に関する実験的研究（第25号） 17
事（4）FHC1ω？⊂P㎝ 、@まず第一に同じプロトコル命題PをとPの場合とP ｼの場合と区別した。⊂Pの場合はF⊂Pのように，
F＿極 α⊂PH ↓
プロトコル命題から，具体的な事象を予想し実際に観察
PH ce PCu⊂R一極 するときである。Mについても，⊂Mの場合は， F⊂P ｼR⊂Mの順序のように，事象の観察からえたプロトコ
1 Pα（Hcl）≦ε PCI（Cucし）⊂R＋極 ル命題がいくつかあり，それらから関係認識がなりた
イオン式とモデル ち，それを基礎としてモデルが形成される場合であり，
R一極＿9ξ一．R＋極⊂M（a） M⊂の場合は，いったん形成したモデルによって一つの ﾖ係を帰結し，それから予想される事象を考える場合で M（a）⊂MHCI（a）⊂RHCI（a）⊂Pon ある。
⊂FHCI（a） 以上に共通なことは，一つは具体的な事象からより一
M（a）⊂MCuCl2（a）⊂RCuCl，（a）⊂Pon
@ ⊂FCuc1，（a）
般的なプロトコル命題，関係，仮説，モデルへの方向で
?閨C上り坂の過程といえる。もう一つは一般的なもの ｩら具体的なものへのモデル，関係，プロトコル命題，
M（・）⊂C（電離） 事象という方向であり，下り坂の過程といえる。上り坂
一一 は帰納の過程であり，下り坂は演繹の過程ともいえる。
観察をふくむ学習過程は，帰納の過程と演繹の過程を共
§3各方式の観察過程の比較 有し，しかも両過程は交錯することがありうる。
第二にF⊂の数より⊂Pの数の方が多いことがある
〈1）観察過程における諸要素の集計とその解釈 のは，事実についての直接経験なしにプロトコル命題を これまでのべてきたへEq軌E各方式，計5種 生徒に与える場合があるからである。このことは特にE の観察過程の定式の中には，それぞれかなり多量のH 方式の場合にみられる。
瓦Cその他の要素がふくまれている。それで各方式の 第三にモデルをMとM（a）と区別したのは，Mは特 観察過程の比較を行なうために，ここで諸要素の集計を 定の化合物についてのイオンのモデルをさし，M（a）は してみると・表6のようになる・ 電解質の水溶液（aqueous solution）＿般についての
表6観察過程における諸要素の集計 イオンのモデルをさしている。したがって水溶液でなく ても，一般を意味する場合は，液体一般についてのイオ
要素学習斌 1 ンのモ弛はM（4）伽id），固体搬1。ついてのイ F⊂ 14 21 23 19 16 オンモデルはM（s）（solid），気体一般についてのイオン
⊂P 14 21 23 19 19 のモデルはM（9）（gas）と標示した。
⊂R 2 3 3 1 10 さて，表6の諸要素をさらに集約して，よりマクロの
⊂H 3 2 2 6 1 立場から集計してみたのが表7である。ここでは，すぺ
⊂C 3 3 3 3 3 ての部分部分の過程を帰納の過程と演繹の過程とにまと
⊂M 1 3 1 2 0 めて，その数を比較したのである。
⊂M（a） 1 1 3 1 1
表7各要素の集約
M（a）⊂ 1 1 2 1 3 r
M⊂ 0 0 2 0 2
［ ＼IABC「「
R⊂ 0 0 2 0 2 帰納の過程 38 54 58 51 50
PU 0 0 1 0 2 演繹の過程 1 1 8 8 11
⊂F 0 0 1 0 2 合 計 39 55 66 59 61
ε 琉 4 8 7 5 12 帰納と演繹の交錨 0 0 2 0 0
刮ｿ性の認謝 4 8 7 5 12 観察過程の論理構造の定式から諸要素を集計した表6 表7から解釈されることをまとめてみると，つぎのよ について，つぎのような補足をつけ加えなければならな うである゜
い。 帰納過程においては
18 茨城大学教育学部紀要第21号
①F⊂，⊂Pの数は方式によって差はあるが，特に大き 過程が来る。そしてつぎにH，→P32という演繹過程が来 な差とはいえない。 る。このような帰納過程と演繹過程の交錯は思考の望ま
②⊂Cはいずれの方式においても電解質，非電解質，電離i しい心理的経過として，ポヘンスキーがのぺている。イ の三つの概念を導く過程であり，数は同一の3である。 オンのモデル形成過程においては，A〜E方式をみても
③方式による差の大きな過程は⊂R，⊂H，⊂M，⊂M（a） この交錯過程は割りに少ないが，これこそ・モデル形成 である。 に有効に働らくのではないかと考えられるのである。
いずれも事象についての観察，その結果えられたプロ
@ §4 モデル形成に有効な観察過程トコル命題以後の抽象度の高い一般化の過程である。
①演繹過程においてはMa⊂， M⊂， R⊂，⊂Fのいずれ の仮説
の過程においても方式による差は大きく・それぞれの方 以上の観察過程の論理構造についての分析結果から，
式の個性はいちぢるしい。 「イオンの形成過程」に有効な観察過程はこうあるぺき このほかに解釈できる点は・ ではないかという観察過程の仮説をつぎのように立てて 帰納過程と演繹過程の交錯，つまり帰納過程が続いて， みた。
つぎに演繹過程があり，再び帰納過程が続くという状態 1．観察過程における事象Fおよびプロトコル命題 は・わずかに一方式においてみられるだけである・ Pの数は，第22〜24報と同様，原則的に多いほど仮
また・等価性の認識の数は方式によって，かなりのち 説H，特にモデルMの形成に有効であるのではない がいがあることがわかる。 だろうか。
ここで，モデル形成に有効な観察過程の仮説をたてる 2．FおよびPに続く⊂R（関係認識），⊂H（仮 前に，特π，帰納過程と演繹過程の交錯について，ボへ 説形成），⊂M（特定の化合物についてのモデル形
ンスキーの図式を利用して考えたい。ボへ冥スキー（J・ 成），⊂M（a）（化合物一般についてのモデル形
］M・Bochlenski）は・思考の運動方向をつぎのように図 成）の数は学習方式によって大きな差があるが，こ 式化している・ のような抽象度の高い一般化の過程は数多くたんね
T、 んになされるほどモデル形成に有効であるのではな
↑ いか。 3．同じP，R， H， M， M（a）でも帰納過程（例えば
F⊂P）と演繹過程（例えばP⊂F）がありうるが，
HI H2 H3
（4） 4．特に帰納過程と演繹過程との交錯過程が効果的で
図思考の心理的経過 あるのではないか。
ここでPはプロトコル命題（Protocol Sentence），す 5．帰納，演繹のいずれの過程においても等価性の認 なわち，事実・現象の観察結果の表現によって得られた 識は多いほど，効果的であるのではないか。
、 命題であり，Hは仮説（Hypothesis）を現わし， Tは 6．観察事象とモデルとの距離の近さは，近いほど効 理論（Theory）を現わす。矢印は思考の運動方向を示 果的であるのではないか。
す。
まず思考の運動はP、1およびP21からH、へ進む（事 文 献 象の観察・考察から仮説の形成）。それからH、からP32
（1） 高野恒雄：本研究（第23報）一観察過程の論理構造（2｝へ進む（検証）。そして同じことがP、2，P22， P32に関す
一本紀要，19（1969），99〜．
驍g2についてあてはまる。理論T、は仮説H、， H2か
（2） 同 上：本研究（第24報）一観察過程の論理構造と学
ら得られる。そしてT、からH3が導さ出され， H3か 習効果一，本紀要，20（1970），17〜．
ら検証するプロトコル命題であるところのP、3が導き出 （3） 同 上：本研究（第22報）一観察過程の論理構造一，
される。 本紀要，18（1968），193〜．
ここでPτ1・P21→H・という帰納過程のつぎにH・→P31 （4）ボヘンスキー著，国嶋訳，「現代の思考法一分析哲学入 という演繹過程が来て，再びP、2，P22→H2という帰納 門」，勤草勲房
高 野：理科教育における観察の機能に関する実験的研究（第25号） 19 Experimental Studies on the Function of Observation in Science Education． XXV
一Role of the function of observation in the formation of hypothesis（1）一 Tsuneo Takano
（Faculty of Eductaion， Ibaraki Uuiversity）
A恥8tract
The author has tried the signal formulation for the analysis of observation processes in the Iearning of the subjects Forrnation of Model for Ion． In this work he has obtained five sets of forrnulas respectively． All sets are based on new course of study for science subjects made by the ministry of education of Japan．
Through the comparison of the five sets it has been made clean what points are common and what points different．
The important factors in the process of formation of model are the abundant observation，
the abundant protocol sentence， recognizing the relation and the complex course of the inductive process and deductive process．
@ 廟
@ 、
