理科教育におけるデータ解釈の機能とその阻害要因

著者

宮本 直樹

雑誌名

宮崎国際大学教育学部紀要 教育科学論集

号

1

ページ

36-46

発行年

2014-12

URL

http://id.nii.ac.jp/1106/00000458/

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理科教育におけるデータ解釈の機能とその阻害要因

宮本 直樹

【要約 】 本研 究で は， デー タ 解釈指 導法 の基 礎的 ・ 実践的 知見 を得 るた め ，科学 論に おけ るデ ータ解 釈の 機能 を踏 ま え， 理 科教 育に おけ る データ 解釈 の機 能と そ の阻害 要因 を明 らか にした 。そ の結 果， 理 科教育 にお ける デー タ 解釈の 機能 とは ，図 表 やグラ フの デー タか ら知識 を創 出し ，科 学 的探究 を繰 り返 す源 と なるこ と， さら に ， ミ スコン セプ ショ ン， 科学的 探究 の前 段階 の 軽視， 帰納 的推 論の 飛 躍とい った こと がデ ー タ解釈 の阻 害要 因と なるこ とが 明ら かと な った。 【キー ワー ド】 データ解釈，機能，阻害要因 １ 序 科学 的探 究に おい て ，デー タ解 釈は 主要 な 位置を 占め る。 それ は ，科学 的探 究の 成功 の鍵を 握り ，科 学的 探 究を 価 値付 ける から で ある（ 例え ば，Kuhn & Pearsall, 2000）。 また，Harlen（1999）は，生涯学習の視点から「証拠の発見や評価，解釈のスキルをと りわけ ，必 要と し， 学 習は学 校教 育（formal education）で終わるのではなく，生きて いる間 中，続く。」と 述べ，生涯，デー タ解 釈は重 要な 学習 スキ ル の1つであるとしてい る。PISA 2015 DRAFT SCIENCE FRANEWORKでは，科学的リテラシーに要求される 能力の1つとして「データと証拠の解釈を科学的に行う能力」を掲げ，（ OECD, 2013a： 9）「データの分析と解釈，そして適切な結論を書く。」（ OECD, 2013a：16）と明示 してい る。PISA 2012でも同様である（OECD, 2013b）。一方，TIMSS 2011のScience Frameworkの認知領域・応用において「情報の解釈：科学概念や原理を踏まえて関連の ある文 章， 表や グラ フ の情報 を解 釈す る。 」 ，認知 領域 ・推 論に お いて「 結論 を書 く： データ のパ ター ンを 見 つけ， デー タの 傾向 を 述べ， 要約 する ，デ ー タや与 えら れた 情報 （デー タ） を付 け加 え ，推定 する 。」 と示 さ れてい る （Mullis, Martin, Ruddock, O'Sullivan, & Preuschoff, 2009：82-87）。さらに，科学的探究では，生徒に期待する5 つの側 面の1つとして，「データの分析，解釈」が明記されている（Mullis, et al., 2009： 88-90）。このように，データ解釈は，理科教育において重視されているにもかかわらず， 日本の 児童 ・生 徒の デ ータ解 釈能 力は 十分 と は言え ない （例 えば ， 文部科 学省 ・国 立教 育政策 研究 所 ，2012a，2012b）。況してや，データ解釈能力を育成する指導法も十分に 確立さ れて いる わけ で はない 。 この よう な状 況下 で は，日 本の 児童 ・生 徒 のデー タ解 釈能 力の 育 成にと って 困難 にな

- 37 - ること は自 明で ある 。 従って ， デ ータ 解釈 に 関して 基礎 的・ 実践 的 知見を 得る こと は， 日本の 児童 ・生 徒の デ ータ解 釈能 力育 成す る ために 必要 不可 欠で あ る。 その デー タ解 釈に 関 する基 礎的 ・実 践的 研 究は僅 かに 存在 する だ けであ る。 例え ば， 宮本・大 髙（2012）は現代版プロセス・スキルの指導資料を分析 し，データ解釈指導法 の基礎 的知 見を 述べ て いる。さら に，宮本（2014a），宮本（2014b）では，仮説とデー タ解釈 の関 連に つい て の実践 的知 見を 述べ て いる。 とこ ろが ，上 述し た 研究は ， プ ロセ ス・ ス キルの デー タ解 釈か ら データ 解釈 指導 法の 基礎的 知見 や仮 説と デ ータ解 釈の 関連 につ い ての実 践的 知見 を論 じ ている もの の， 理科 教育に おけ るデ ータ 解 釈の機 能と その 阻害 要 因から デー タ解 釈指 導 法の基 礎的 ・実 践的 知見を 論じ てい るわ け ではな い。 そこ で， 本研 究で は ， デー タ解 釈指 導法 の 基礎的 ・実 践的 知見 を 得るた め， 科学 論に おける デー タ解 釈の 機 能を踏 まえ ， 理 科教 育 におけ るデ ータ 解釈 の 機能と その 阻害 要因 を明ら かに する 。 論の 手順 は， まず ， 理科教 育に 影響 を及 ぼ す科学 論に おけ るデ ー タ解釈 の機 能に つい て論じ ，次 に， 科学 論 におけ るデ ータ 解釈 の 機能を 踏ま えて ，理 科 教育に おけ るデ ータ 解釈の 機能 につ いて 論 じる。 さら に， この デ ータ解 釈の 機能 を阻 害 する要 因に つい て論 じる。 最後 に， まと め として ， デ ータ 解釈 指 導法の 基礎 的・ 実践 的 知見を 論じ る。 ２ 科 学 論 に お け る デ ー タ 解 釈 の 機 能 理科 教育 に影 響を 及 ぼす科 学論 に依 拠し ， データ 解釈 の機 能に つ いて論 じる 。科 学論 論者で あるZiman，Popper，Schwabの3人はそれぞれ解釈，換言すれば，データ解釈に ついて 次の よう に論 じ ている 。ま ず，Ziman（1985）は，「科学は，基本的に人間の知 覚能力 ，認 識能 力， 識 別能力 ，解 釈力 に依 存 してい る。 」「 科学 的 知識と いう もの は， もとも と法 則， モデ ル ，論理 学， 公式 ，仮 説 ，解釈 など とい う要 素 からな る多 次元 のネ ットワ ーク であ る。 」 と論じ てい る。 この よ うに， デー タ解 釈は ， 科学の 主軸 をな し， 図1 データ解釈までの過程

（出典 ：Bowen, G. M., Roth, W., M. (2005). Data and graph interpretation practices among preservice science teachers, Journal of Research in Science Teaching, 42(10), 1063-1088より転記。）

- 38 - 知識の 創出 に必 要な 機 能を有 して いる 。次 に ，Popper（2001）は，「観察およびそれ以 上に観 察言 明と 実験 結 果の言 明は ，つ ねに 観 察され た諸 事実 の解 釈 であり ，理 論の 光に 照らさ れた 解釈 であ る 。」と 論じ てい る。 こ のよう に， デー タ解 釈 は，観 察・ 実験 結果 の言明 と関 連し ，機 能 してい る。 さら に，Schwab（1962：14）は，「探究を通じて得 られた 知識 は， 単に 事 実の知 識で はな くて ， 解釈さ れた 事実 の知 識 である 。」 とし ，科 学的探 究で 生成 され た 知識は 解釈 が関 与し た ものと して いる 。ま た ，Schwab（1962： 74）は，「得られたデータはなぜ問題に対して適切であったのか，実際に得られたデー タがな ぜ求 めた デー タ とちが った のか ，デ ー タの解 釈が 正当 であ る のはな ぜか 。」 と科 学論文 作成 上で も，問 題，デ ータ ，解 釈間 の関 係を述 べて いる 。加 え て，Bowen and Roth はLatourの科学論1)_{に 依拠し てデ ータ ，表，グラフ ，デ ータ 解釈 ま での過 程を 図1のよう} に捉え ，「 物理 現象 は 連続的 な図 表・ グラ フ 等（inscription）を通じて変換される。こ の図表 ・グ ラフ 等（inscription）とは，地図，一覧表，表，合計，平均，グラフ，方程 式のよ うに 再表 現さ れ たもの の複 雑さ が順 序 立って 増加 する こと を 含んで いる 。」 と論 じてい る。図1より，科学において，データ解釈は，狭義的に図表やグラフのデータを読 み取り ，数 式を 表現 す る機能 を有 して いる と 言える 。小 ・中 学校 理 科にお いて 等式 を表 現する 機会 は少 ない が ，等式 を表 現す るま で の過程 がデ ータ 解釈 と 言えよ う。 こ れ ら を 踏ま え る と ， 科 学 論 に おけ る デ ー タ 解 釈 は ， 科学 に と っ て ， 主 要 な 位置 を 占 め る こ と は 無論 ， 異 議 を 唱 え る 余 地は な い が ， デ ー タ （ 観察 ・ 実 験 結 果 の 言 明 ）と 関 連 し ， 知 識 の 創出 に は 必 要 不 可 欠 な 機能 を 有 し て い る と 言 える 。 換 言 す れ ば ， 観 察・ 実 験 結 果 と し て のデ ー タ を 図 表 や グ ラ フに 変 換 し ， こ の 図 表 やグ ラ フ か ら 数 式 と い った 知 識 を創出 する 機能 を有 し ている 。 ３ 理 科 教 育 に おけ るデ ー タ 解 釈 の 機 能 科 学 論 に お け る デー タ 解 釈 の 機能 を 踏 ま え ， 理 科 教 育に お け る デ ー タ 解 釈 の機 能 に つ いて論 じる 。 降 旗 （1976）は，「探究学習では，具体的事象からデータを集めることがねらいでは な く ， デ ー タを こ え て そ の 背 後 に 横た わ っ て い る 法 則 や 抽象 概 念 を 認 識 さ せ る こと を め ざ す 。 観 察 した 事 象 や そ こ か ら 収 集さ れ た デ ー タ な ど の 情報 を ど う 解 釈 し ， ど う説 明 す るのか に指 導の 究極 の ねらい があ る。」と述 べ ている 。つま り ，広 義 的には 自然 現象 の解 釈 ， 換 言 す れば 科 学 的 探 究 ， そ の もの で あ る 。 こ の 科 学 的探 究 に お け る デ ー タ 解釈 を 端 的に表 現し た Schwab を紹介しておこう 2)_{。Schwab（1964：38-39）は，科学の方法を} 次の 7 つの段階（① 問題の形成，② 可能な解決のためのデータの収集，③ 問題の再形 成，④ 問題解決に必要なデータの決定，⑤ データを得るための実験計画，⑥ 実験の遂 行とそ こか らデ ータ の 獲得 ，⑦ データ解釈）に分けている。これは，探究におけるデー タ解釈 を探 究過 程の 終 着地点 と位 置付 けて い るよう に見 える 。し か し，Schwab（1964： 32-34）は，「問題の感受，仮説の形成，仮説の検証計画の作成，計画の実施，データか らの結 論の 記述 の 5 段階のうち，誤解を招き易いのは，最後のデータからの結論の記述 に 関 わ る 段 階で あ っ て ， あ た か も 『探 究 の 営 み が 終 わ っ た』 と か 『 真 理 を 得 た 』と い う

- 39 - 印 象 を 与 え やす い と い う の で あ る 。探 究 の 観 点 か ら み れ ば， 真 理 を 得 て 営 み は 終了 し た の で は な く ，一 時 的 な 停 滞 状 態 に すぎ な い 。 結 論 を 得 た とい う の は ， 単 に ， デ ータ 解 釈 に す ぎ な い 。つ ま り ， 再 び 異 な っ たデ ー タ を 選 び ， 異 な った 解 釈 を 加 え る な ら ば， つ ぎ の新た な問 題や 探究 に 突入す る。」と し，探究 におけ るデ ータ 解釈 は 探究の 最終 過程 では な く ， 新 た な疑 問 や 解 決 で き な か った こ と に 対 す る 指 針 とな る と し て い る 。 つ まり ， デ ー タ 解 釈 は ，次 の 新 た な 科 学 的 探 究を 遂 行 す る 機 能 を 有 して い る 。 こ れ に 相 応 する か の ように ，Roth・Roychoudhury（1993）は，12 歳の生徒を対象とし，14 ヶ月もの期間 に も お よ ぶ 探 究 授 業(open-inquiry laboratory)を行った。その結果，データ分析と解釈 す る ス キ ル は促 進 し た と 報 告 し て いる 。 換 言 す れ ば ， デ ータ 解 釈 は ， 次 の 新 た な科 学 的 探 究 の 遂 行 源と な る 機 能 を 有 す る 。そ の 結 果 ， デ ー タ 解 釈が 再 構 成 さ れ ， デ ー タ解 釈 が 促進し たと 言え るの で はない だろ うか 。 先 述 し た 科学 論 に お け る デ ー タ 解釈 の 機 能 を 踏 ま え れ ば， 理 科 教 育 に お け る デー タ 解 釈 の 機 能 と は， 図 表 や グ ラ フ の デ ータ か ら 知 識 を 創 出 し ，科 学 的 探 究 を 繰 り 返 す源 と な ると言 える であ ろう 。 とこ ろが ，こ のデ ー タ解釈 の機 能を 阻害 す る要因 が論 じら れて い る。 ４ デ ー タ 解 釈 の阻 害要 因 Champagne・Gunstone・Klopfer（1985）は，「物理学の授業を正式に受ける以前か ら ， 生 徒 は 現実 世 界 の 出 来 事 に 関 する 知 識 を も ち 合 わ せ てお り ， そ れ ら が 彼 ら を独 自 な 解釈へ と導 いて いる 。」，Strike・Posner（1985）は，「人があるコンセプションにコ ミ ッ ト す る のは ， そ れ が 経 験 を 解 釈し ， 問 題 を 解 く の に 役立 ち ， 場 合 に よ っ て は， 精 神 的ある いは 情緒 的欲 求 を満た すの を助 ける か らであ る 」，Johansson・Marton・Svensson （1985）は，「コンセプションとは，何かを見るときの一つの見方であり，個人とある 現 象 と の 間 の一 つ の 質 的 な 関 係 で ある 。 そ し て ， コ ン セ プシ ョ ン は 目 に 見 え る もの で は な く て ， 反 省に よ っ て 主 題 化 さ れ ない か ぎ り 口 に 出 さ れ ず， 暗 示 さ れ た り ， あ るい は 仮 定 さ れ た り する に 留 ま る も の で あ る。 こ の 意 味 に お い て ，コ ン セ プ シ ョ ン は 単 に解 釈 の カテゴ リー であ り，私た ちはそ れに よっ て私 た ちの身 の回 りの 世界 を 理解す るの であ る。」 と述べ るよ うに 児童・生徒の 既有 知識 やミ ス コンセ プシ ョン と解 釈 の関係 を示 して いる 。 こ の 児 童 ・ 生徒 が 授 業 で 表 出 す る 既有 の 知 識 や ミ ス コ ン セプ シ ョ ン は ， 誤 っ た 思考 に 児 童 ・ 生 徒 を 導く 場 合 が あ り ， ま た ，児 童 が 日 常 生 活 の 中 で獲 得 し た コ ン セ プ シ ョン が ， 正 規 の 科 学 的概 念 の 理 解 を 困 難 に する こ と が あ る と 指 摘 され て い る （ 米 国 学 術 研究 推 進 会 議 ，2004：248）。さらに，児童・生徒のコンセプションは系統的ではなく断片的で あ り ， 教 師 や科 学 者 が 望 ん で い る よう な 首 尾 一 貫 し た 理 論を 形 成 で き な い 。 そ して ， 児 童 は 統 合 さ れた 理 論 を も っ て い る 訳で は な く ， 「 ミ ニ 理 論」 の 集 ま り を も っ て いる だ け であ り（Hodoson，1998），児童・生徒の自然科学についての知識の多くが，教師が苦 労 し て 教 え た 内 容 よ り も ， 児 童 自 身 の 思 考 に よ り 導 か れ る こ と が 多 く （Freyberg・ Osborne，1985），子どもなりの理論や自然科学について，児童・生徒にとって都合よ く 解 釈 さ れ るこ と が 多 い 。 ま た ， 「ミ ス コ ン セ プ シ ョ ン が問 題 解 決 を 阻 害 す る 重要 な 要

- 40 - 因とな って いる 。」と 大髙（1992）が指摘するように，問題解決や探究過程においてミ ス コ ン セ プ ショ ン は 探 究 的 な 学 習 にお け る デ ー タ 解 釈 の 阻害 要 因 と な り ， 児 童 ・生 徒 が 見 通 し や 目 的意 識 を も っ て 観 察 ・ 実験 を 行 っ て も ， 教 師 が望 む よ う な 理 解 （ 正 規の 科 学 概念の 形成 ）を 得る こ とがで きな い状 況を つ くり出 して いる 。こ れ に関し て，宮本（2011） は，小 学校 第5学年の児童を対象とした振り子実験において，データ解釈時にミスコンセ プ シ ョ ン が 表 出 し ， 正 規 の デ ー タ 解 釈 が 阻 害 さ れ た こ と を 報 告 し て い る 。 ま た ， Shepardson（1999）は，小学校4年生を対象とし，電気回路の接続による電球点灯に関 す る 子 ど も の実 験 予 測 ， 検 証 過 程 を調 査 し た 。 そ の 結 果 ，「 知 識 の 再 構 築 ， 概 念変 容 の 重 要 な 側 面 は ， 子 ど も た ち の 理 解 の 特 性 と ， デ ー タ 解 釈 の た め の 枠 組 み （Framework） の 理 解 と の 結び つ き 方 に よ る 。 」 「挑 戦 す る 子 ど も の 理 解の 程 度 は ， デ ー タ 解 釈に 対 す る 枠 組 み （Framework）の特異性，一貫性，統一性に依存している。 」と述べている。 つ ま り ， デ ータ 解 釈 は 子 ど も た ち がも つ 一 貫 性 や 統 一 性 のあ る 枠 組 み に 依 存 す るた め ， こ の 枠 組 み が 科 学 的 に 正 規 な 見 方 （aspect）でなければ，誤ったデータ解釈をしてしま う 。 さ ら に ，Schwab（1962：49，70）は「主題に関するデータやデータ解釈は個々の 概 念 化 に よ って 異 な っ て い る 」 「 デー タ に 関 し て は 解 釈 の上 で 選 択 可 能 の 余 地 があ る 」 と い う よ う に科 学 の 研 究 内 容 に よ って 解 釈 の 仕 方 が 変 化 し， 多 様 な 解 釈 が な さ れる こ と も 指 摘 し て いる 。 同 様 に 児 童 ・ 生 徒が 行 う 科 学 的 探 究 に おい て も 多 様 な デ ー タ 解釈 が さ れ ， 教 師 の ねら い と す る デ ー タ 解 釈に そ ぐ わ な い 場 合 も 生じ る 。 ま た ， 「 既 有 知識 に 基 づ い て 新 し い知 識 の 獲 得 が な さ れ るこ と を 仮 定 す る 『 構 成主 義 学 習 論 』 で は ， 教師 は 新 し い 知 識 を 直接 的 に 教 え る べ き で はな く ， 生 徒 た ち 自 身 で知 識 を 構 成 さ せ る べ きで あ る という 誤概 念」（米 国 学術研 究推 進会 議，2004：11）を教師に生じさせるため，科学的 で な い デ ー タ解 釈 を 引 き 起 こ す 可 能性 が あ る 。 こ の よ う に構 成 主 義 学 習 論 の 立 場か ら す る と ， 児 童 ・生 徒 任 せ に な り ， 多 様で 科 学 的 で な い 解 釈 がな さ れ る 場 合 が あ り ，多 様 な 解 釈 が 正 規 の科 学 的 な 解 釈 を 阻 害 する 側 面 を も ち 合 わ せ てい る 。 よ っ て ， 児 童 ・生 徒 の ミ ス コ ン セ プシ ョ ン ， ミ ニ 理 論 ， 解釈 の 枠 組 み ， 解 釈 の 多様 性 を 意 識 さ せ ， こ れら を 取 り除く こと がデ ータ 解 釈指導 には 必要 であ ろ う。 一方 で， 小学 校学 習 指導要 領（ 文部 科学 省 ，2008a）では，「見通しをもって」，中 学校学 習指 導要 領（ 文 部科学 省，2008b）では，「目的意識をもって」という文言が明 記され ，観 察・ 実験 を 遂行す るた め， 探究 可 能な問 い， 仮説 設定 ， 観察・ 実験 の検 証法 の考案 ，結 果の 予想 と いった 前段 階を 重視 し ている 。こ の前 段階 を 重視す るこ とに よっ て，観 察・実験 が理 論負 荷的に なり ，観 察・実験 後のデ ータ 解釈 を促 進 する効 果が ある 。 このこ とに つい てHanson（2000a）は，「解釈と呼ばれているもの，すなわち〈として 見る〉 こと と〈 こと を 見る〉 こと が， 〈見 る 〉とい う概 念そ のも の の中に 組み 込ま れて いるか らで ある 。そ う でない 場合 ，例 えば ， 研究活 動に おい ては ， 解釈と は わ れわ れが 視覚状 況に もち こま ね ばなら ぬ何 もの なの か である 。」 と理 論負 荷 的な解 釈に つい て述 べてい る。 この こと か ら，「 解釈 」は 観察 ・ 実験と 密接 な関 係が あ る。そ れに もか かわ らず， 多く の授 業は ， 理論負 荷的 な観 察・ 実 験では ない こと が多 い 。その 一因 は， 教科 書に見 られ るレ シピ 的 な観察・ 実験 手順 の記 述によ るた めで ある 。岩間（2000）は「高

- 41 - 等学校 で使 用さ れて い る教科 書の 多く は ，『探 究活動 』を掲 載し てい るにも かか わら ず， 一般に 課題 の提 示だ け ではな く， 目的 ，準 備 ，方法 ，結 果， 考察 な どの項 目が まと めら れてお り， 中で も実 験 の準備 や 方 法は 詳細 に 記され てい る。 生徒 に とって ，探 究活 動が 制限さ れる だけ でな く ，生徒 の思 考も 制限 す る可能 性が 高く ，創 造 的な探 究活 動を 保証 してい ない 。」 と教 科 書が解 説書 ，料 理本 の レシピ 的な 存在 にな っ ている こと を指 摘し ている 。小 ・中 学校 の 教科書 も同 様に 科学 的 な探究 学習 の手 順が 示 されて おり ，児 童・ 生徒主 体の 探究 活動 は 保証さ れて いる とは 言 い難い 。ま た， 探究 の 前段階 につ いて ，小 林（2007）は「中学生の探究的な学習の前段階の仮説設定能力が低い」ことを，綱川（ 2006） は「理 科教 師は 実験 ・ 観察前 に予 想を 行わ せ ている が， 生徒 は予 想 を行う こと に困 難を 感じ， 予想 を立 てる こ とがで きず ，『 予想 』 場面の 活動 が十 分達 成 されて いな い。 」こ とを指 摘し てい る。 科 学的探 究の 前段 階が こ のよう な状 態で は， 観 察・実 験後 のデ ータ 解釈は ，前 段階 から 大 きな影 響を 受け る。 つ まり， 「見 通し 」や 「 目的意 識」 をも つこ とがで きな いま ま科 学 的探究 が進 み， デー タ 解釈を 行っ てし まう 。 換言す れば ，科 学的 な探究 学習 の前 段階 の 軽視は デー タ解 釈を 低 次にし てし まう 。こ れ に関し て， 十分 な仮 説設定 を行 わな いた め か，Kanari・Millar（2004）は，「多くの生徒はデータ解釈にか なり困 難を もっ てい た 。その 理由 は， 生徒 は 証拠に 反し ても 最初 に 立てた 仮説 にこ だわ る傾向 を示 すか らで あ る。」 と述 べて いる 。 また ，吉 本（1967：34）は，理科教育の立場から「帰納的方法も非常に多く用いられ るが， その 場合 にも 個 々のい くつ かの 事実 か ら一般 化す ると きの 段 階には 必ず 飛躍 があ る。」 と指 摘し ，デ ー タから 一般 的法 則や き まりの 導出 まで には 飛 躍が存 在す ると 述べ ている 。つま り，帰納 的推論 の飛 躍3)_{が ある と論じ てい る 。こ れに ついて ，例え ば，小学} 校第6学年の梃子の釣り合いの数式表現導出では，梃子が釣り合った状態の時の右と左 の 腕の長 さと おも りの 重 さを表 に記 入す る。 そ の後， 右と 左， それ ぞ れ腕の 長さ とお もり の重さ を掛 けた もの が 等しく なる 数式 を導 く が，こ の過 程に おい て データ （測 定値 ）と 釣り合 いの 数式 表現 と の間に 帰納 的な 飛躍 が 生じ， デー タ解 釈を 困 難にし てい る現 状が あると 推察 でき る 。吉 本（1967：50）は「帰納的思考は最後の一般法則提出の段階にお いて必 ず仮 説的 飛躍 を 行う。 すな わち 帰納 の 基にな るの は個 々の 有 限個の 事実 であ り， その有 限個 の事 実に 共 通に成 り立 つ法 則を 推 定し， 見い だし て， そ れまで の経 験の 範囲 をこえ た普 遍的 法則 へ と変化 させ るか ら で ， この普 遍化 され た法 則 は一般 には 無限 個の 個々の 事実 を記 述す る ことに なる から であ る 。した がっ て帰 納さ れ た法則 や記 述は この 場合仮 説的 性格 をも つ 。そし てそ の仮 説が 成 り立つ か否 かは ，演 繹 ・検証 の手 続き を経 て，必 要な ら修 正さ れ なけれ ばな らな い。 」 と指摘 し， 一般 化し た ものが 仮説 的側 面を もって いる ため ，こ の 仮説が 帰納 的推 論の 飛 躍の一 因に もな ると 言 える。 科学 論に おい て，Hanson（1992）は「帰納とは，理論を出発点として，それがどの程度事実と合う かを調 べる こと であ る 。帰納 はい かな る着 想 をも創 造す るこ とは あ り得な い。 そ れ は演 繹と同 じで ある 。科 学 上の着 想は すべ てア ブ ダクシ ョン の道 をた ど って現 れる 。ア ブダ クショ ンは ，事 実の 検 討と， 事実 を説 明す る 理論の 構築 とか らな る 。もし われ われ が事 物を理 解で きる と言 う なら， それ はそ んな 風 でしか あり えな い， と いうの がア ブダ クシ

- 42 - ョンの 唯一 の正 当化 法 である 。演 繹は ，何 か がそう あら ねば なら な い，と 証明 する もの であり ，帰 納は ，何 も のかが 実際 にそ う機 能 すると いう こと を示 す もので あり ，ア ブダ クショ ンは ，何 かが そ うある 可能 性が ある ， という こと を提 示す る もので ある に過 ぎな い。」と 指摘し ，村上 （1980）は「帰納主義が，現実の科学の歴史の推移に適用できな いばか りで なく ，科 学 の研究 に携 わる 人び と が直面 する 現場 で実 際 に起こ って いる こと にも適 用で きな いこ と は，明 らか であ る。」 ，さら に，村 上（2002）は，「一般に，科 学の方 法論 を論 ずる と き，科 学が 『経 験』 と いう形 容詞 付き で， つ まり『 経験 科学 』と いう語 で呼 ばれ るこ と からも 判る よう に， 経 験的現 象か ら帰 納さ れ た体系 であ る， とい う前提 から 出発 する こ とが多 い。 理論 が， 単 なる経 験の 帰納 であ る と考え るほ どナ イー ヴでな いに して も， た とえば ，仮 説演 繹の よ うに， 仮説 を全 面に 押 し出す よう な考 え方 であっ ても ，現 象の 客 観性と 一般 性は 前提 と されて いる よう に思 わ れる。 そし て， こう した一 般的 な考 え方 が ，ベー コン 以来 の『 実 験哲学 』の 方法 論を ， 下敷き にし てい るこ とは，明ら かで ある 。」という よう に述 べて い ること から ，科 学で も 帰納は 懐疑 を含 み， 問題点 を抱 えて いる 。 そのた め科 学論 の思 想 を強く 受け る理 科教 育 におい ても ，帰 納的 推論は デー タ解 釈に 影 響を及 ぼし てい ると 推 測でき る。 まと める と ，帰納 的推 論の 飛躍 はデー タ解 釈を 困難 に してし まう 。加え て ，デ ータ導 出か らデ ータ 解 釈する 際 ，つ まり ， 帰納的 に一 般化 する 際 の条件 ，統 計， 確 率 が 考慮さ れて いな いこ と に関し ても 問題 があ ると言 える 。Hanson（2000b）はデータから帰納的に法則やきまりを一般化する際，こ の一般 化し た法 則や き まりが どの ぐら いの 確 率（統 計的 に） で起 こ りえる のか とい う議 論をす る場 がな いこ と を指摘 して いる 。小 ・ 中学生 に統 計的 意味 を 含む法 則や きま りを 導くこ とは 困難 であ る が，梃 子の 数式 表現 や オーム の法 則が 成り 立 つ際， 条件 を踏 まえ ること が重 要で ある 。 例えば ，梃 子の 数式 表 現では ，梃 子の 腕が 均 質な棒 であ るこ と， オーム の法 則で は， 熱 の影響 を受 ける 際の オ ームの 法則 の適 用範 囲 の限界 ，内 部抵 抗等 である 。鷹野・ 堀（1999）の研究では，太さの不均一な棒を用いた天秤の支点の位置を 問う問 題を 出し ，小 学 校4年生，国立大学工学部及び教育学部 1年生に実施した。この結 果から ，工 学部 の生 徒 がモー メン トの 理解 が できて いな い状 況は ， 条件で ある 「太 さの 不均一 な棒 」を 踏ま え た授業 が当 時十 分に 行 われて いな かっ たこ と に起因 する と論 じて いる。 この こと から ， 帰納的 に一 般化 する 際 ，適用 範囲 の限 界等 の 条件を 考慮 させ デー タを指 導す るこ とも 必 要であ る。 これ を克 服 する指 導と して ，太 さ が不均 一な 棒を 使用 した小 熊（2005）の実践や2次元てこを開発・使用した小池・小松田・鴨下・永沼・高 津戸（2014）の実践が挙げられる。 総括 する と， デー タ 解釈の 阻害 要因 とし て ，ミス コン セプ ショ ン ・子ど もの 理論 の存 在や多 様性 がデ ータ 解 釈時に 表出 して しま う こと， 科学 的探 究の 前 段階の 軽視 はデ ータ 解釈を 低次 にし てし ま うこと ，帰納 的推 論の 飛躍は デー タ解 釈を 困 難にし てし まう こと ， が明ら かと なっ た。

- 43 - ５ 結 語 本研 究で は， デー タ 解釈指 導法 の基 礎的 ・ 実践的 知見 を得 るた め ，科学 論に おけ るデ ータ解 釈の 機能 を踏 ま え， 理 科教 育に おけ る データ 解釈 の機 能と そ の阻害 要因 を 明 らか にした 。そ の結 果， 理 科教育 にお ける デー タ 解釈の 機能 とは ，図 表 やグラ フの デー タか ら知識 を創 出し ，科 学 的探究 を繰 り返 す源 と なるこ と， ミス コン セ プショ ン， 科学 的探 究の前 段階 の軽 視， 帰 納的推 論の 飛躍 とい っ たこと がデ ータ 解釈 の 阻害要 因と なる こと が明ら かと なっ た。 以上 を踏 まえ ，デ ー タ解釈 指導 法の 基礎 的 ・実践 的知 見と して ， 科学的 探究 時に 上述 したデ ータ 解釈 の機 能 と阻害 要因 を教 師が 踏 まえて 指導 を行 うこ と が， 日 本の 児童 ・生 徒のデ ータ 解釈 能力 育 成する ため に 求 めら れ る。 さら に， デー タ解 釈 指導法 を確 立す るた め に基礎 的・ 実践 的知 見 を蓄積 する 必要 があ る。 附 記 本論 文は ，平 成19年度筑波大学大学院修士課程教育研究科提出の修士論文「小学校理 科にお ける 児童 の探 究 能力の 育成 に関 する 研 究 ─データ解釈に着目して─」の一部を大 幅に加 筆， 修正 した も のであ る。 註 1) Latour の科学論は，「ブルーノ，川﨑勝・高田紀代志訳（1999）『科学が作られてい るとき —人類学的考察— 』産業図書.」が詳しい。 2) 「石﨑 友規（2012）「 シュワブの探究学習論 における安定的探究(Stable Enquiry) の特質 」『 日本 科学 教 育学会 研究 会研 究報 告 』， 第 26 巻，5 号，11-14.」を参照し た。 3) 帰納的推論の飛躍とは，一般に有限個の観察データでわかったと思われることがらを， 何の根 拠も なく 無限 個 の事例 に拡 張し てあ て はめる ，そ の理 論的 な 飛躍の こと であ る。 「村上 陽一 郎（2005）『新しい科学論』講談社，43.」 引 用 文 献 米国学 術研 究推 進会 議 ，森敏 昭・ 秋田 喜代 美 監訳（2004）『授業を変える─認知心理学 のさら なる 挑戦 』北 大 路書房.

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