高 等 学 校
平 成4年 度
教 育 研 究 員 研 究 報 告 書
科
理
東 京 都 教 育 委 員 会
平 成4年 度 教 育 研 究 員(理 科)名 簿
分 野 学 校 名 氏 名
都 立 羽 田 高 等 学 校 高 橋 幸 雄 物
都 立 練 馬 高 等 学 校 東 信 幸 理 都 立 羽 村 高 等 学 校 吉 岡 有 文
都 立 芝 商 業 高 等 学 校 玉 井 篤 化 都 立 多 摩 高 等 学 校 平 田 晴 厚 学 都 立 小 平 南 高 等 学 校 福 井 亘 都 立 小 金 井 工 業 高 等 学 校 中 川 一 人
都 立 石 神 井 高 等 学 校 佐 藤 良 徳 生 都 立 大 泉 北 高 等 学 校 町 田 敏 也
物 都 立=豊 島 高 等 学 校 榔 下 信
都 立 八 王 子 高 陵 高 等 学 校 岡 崎 弘 幸
地 都 立 大 森 高 等 学 校 内 記 昭 彦 学 都 立 北 多 摩 高 等 学 校 浅 井 嘉 平
担 当 教 育庁 指導 部 高等 学校教 育指導 課 指導主 事 三 輪 洋 次
身 近 な 事 象 を通 して,科 学 的 な見 方 ・考 え 方 を 養 い, 自然 の事 象 を探 究 す る 意欲 を 育 て る理 科 の 指 導
目 次
1皿皿 t25へ
主 題 設 定 の 理 由
探 究 す る意欲 を 育 て る理 科 の 指 導 とは
研 究 を進 め る上 で の留 意 点
研究内容
音の 原 理 を圧 力 の 視 点 か ら理 解 させ るた め の 指 導
水 の循 環 と生 活 と のか か わ りに つい て 理 解 を深 め る授 業 の 工夫
紅葉現象の教材化
日本 の 典型 的 な気 象 現 象 を題 材 と した 学 習 ソ7ト の作 成
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一1一
身 近 な 事 象 を通 して,科 学的 な 見 方 ・考 え 方 を養 い, 自然 の 事 象 を探 究す る意 欲 を育 て る理 科 の指 導
1主 題設 定 の 理 由
「自然 に対 す る関 心 を 高 め,観 察,実 験 な どを 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 の理 解 を 深 め,科 学 的 な 自然観 を 育 成 す る 」が 新 高 等 学 校 学 習 指導 要 領 の 理科 の 目標 で あ る。 この 目標 で は 探 究 活 動 を 重 視 し,探 究 の 過 程 を通 し て科 学 の 方法 を 身 に 付 け,科 学 的 な 自然 観 を養 うこ と と科学 技 術 の 進 歩 と人 間 生 活 の か か わ
りや,人 間 と 自然 との調 和 を 重 視 して い る こ とを 示 し て あ る。
今 日の 高 等学 校 理科 教 育 は,日 常 生活 か ら遊 離 した 印 象 を 与 え 生徒 の 理 科 離 れ とい う問 題 を起 こ し,盛 りだ くさん の知 識 を教 え 過 ぎ るた め に生 徒 は 受 け 身に な り,意 欲 的 に探 究 す る 心 が 育 ちに くい との 指 摘 が あ る。
そ の よ うな状 況 の 中 で,昨 年 度(平 成3年 度)の 教 育研 究 員 理 科 部 会 で は,「 興 味 ・関 心 を喚 起 す る事 象 か ら科 学 的 な 見 方 ・考 え方 を 育 て る理科 の 指導 」とい う主 題 を 設定 し,生 徒 が 興 味 ・関 心 を 持 つ事 象 に か か わ る観 祭,実 験 を継 続 的 に 授 業 に 取 り入 れ,興 味 。関 心 を 持 続 させ な が ら科 学 の 方法 を 身 に付 け させ科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 培 うこ とが,理 科 を 進 ん で
学 ば うとす る生 徒 を 育 成 す る こと にな る と考 え て研 究 を 行 った。
本研 究 で は 昨 年 の研 究 を踏 ま え て研 究 を行 った。 題 材 は,何 気 な く見 過 ご して い る身 近 な 事 象 の 中 か ら選 ぶ こ とに よ っ て生 徒 は題 材 に 親 しみや す くな り学 習意 欲 が 高 め られ る。 日常 生 活 の 中 に あ る身 近 な 事 象 を科 学 的 な 方 法 で 探 究 して い く中 で,新 たな発 見 をす る こ と もあ る。 その こ とが生 徒 に 学 ぷ楽 しさや 喜 び ・感 動 を与 え る こ とに な る。 生 徒 の持 って い る素 朴 な 自然 に 対 す る 認 識 を大 切 に し,そ れ を探 究 の 過 程 を通 して科 学 的 な認 識 へ と高 め る。 探 究 の過 程 を重 視 した学 習 の 中 で 科 学 の 方 法 を学 び科 学 的 な見 方 ・考 え方 を 身 に付 け る こ とに な る。 そ して,あ る事 象 を探 究 的 に学 習 す る こ とに よ っ て身 に付 い た科 学 的 な 見 方 ・考 え方 を 生 か して,自 ら進 ん で 他 の 自然 の事 象 を探 究 してみ よ う とい う意 欲 が わ い て くる。 この よ う に考 え て,上 記 の研 究主 題 を 設 定 し た。
皿 探 究 す る 意 欲 を 育 て る 理 科 の 指 導
研 究 主 題 「身 近 な 事 象 を 通 し て 科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 養 い,自 然 の 事 象 を 探 究 す る 意 欲 を 育 て る 理 科 の 指 導 」 に お い て,前 半 は 昨 年 度 の 教 育 研 究 員(理 科)で 研 究 し た 内 容 と 重 な る 内 容 で あ る こ と を 踏 ま え,今 年 度 は 後 半 の 「 自然 の 事 象 を探 究 す る 意 欲 を 育 て る 理 科 の 指 導 」に 重 点 を お い て 研 究 し た 。
「 ど う し た ら学 習 が 次 の 探 究 の 意 欲 に つ な が る か 」 に つ い て 検 討 し た 結 果,特 に 次 の2点 が 重 要 で あ る と 考 え た 。 第 一 に 身 近 で 親 し み や す い 題 材 を 選 ぶ こ と で あ る。 日 常 生 活 の 中 で 直 接 観 察,体 験 し て い る 事 象 で あ れ ば,親 しみ も あ り概 念 と し て 捉 え る こ と が 容 易 で あ っ て, 興 味 ・関 心 も 高 い し,得 ら れ た 科 学 的 な 認 識 を 日常 生 活 に 還 元 す る こ と も で き る。 第 二 に 科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 身 に 付 け させ る こ と で あ る 。 身 近 な 事 象 を 学 ぶ 中 で,学 ぶ こ と の 楽 し
さや 喜 び を 体 験 し,科 学 の 方 法 を 習 得 し,科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 身 に 付 け る こ と に よ って, 同 じ手 法 で 他 の 自然 現 象 を 次 々 と 探 究 して み よ う と い う意 欲 を 喚 起 す る こ とが で き る 。 ま た, 自然 の 事 象 の 奥 深 さ ・神 秘 性 の 一 部 を 解 明 す る こ と に よ っ て さ ら に 他 の 事 象 も 調 べ て 見 よ う と い う意 欲 が 高 ま る,と 考 え た 。
そ こ で,「 自然 の 事 象 を 探 究 す る 理 科 の 指 導 」 に 重 点 を 置 き な が ら,物 理,化 学,生 物, 地 学 の 分 野 で 次 の よ う な 研 究 を 行 っ た 。
物 理 で は 身 近 な 事 象 と し て 「音 」を 取 り上 げ た 。 音 を 圧 力 の 視 点 か ら理 解 さ せ る た め に, 圧 力 セ ン サ 回 路 を 製 作 し,音 を 多 面 的 に と ら え させ る 授 業 展 開 をす る こ とに よ って,科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 育 て,他 の 事 象 を 探 究 す る 意 欲 の 喚 起 に つ な け た 。
化 学 で は,身 近 な 題 材 と して 「水 」を取 り上 げ た 。 製 作 し た モ デ ル 等 を 便 っ て,実 験 室 内 で 実 際 に 水 処 理 を 行 い,水 循 環 と 生 活 の 関 わ り に つ い て 理 解 を 珠 め た 。 さ ら に,猿 境 保 全 の た め に 一 人 一 人 が ど の よ う な 生 活 を 送 れ ば 良 い か 考 え さ せ る 授 業 を 工 夫 し た 。 こ れ ら の 学 習 を 通 し て 科 学 的 な 見 方 。考 え 方 を 育 て,他 の 事 象 を 探 究 す る 意 欲 の 喚 起 に つ な げ た 。
生 物 で は,身 近 な 事 象 で あ り な が ら教 材 化 さ れ て い な か った 「紅 葉 」 に つ い て 取 り 上 け た 。 疑 問 を 自 ら解 決 す る 観 察 ・実 験 の 方 法 を 考 え,紅 葉 の 仕 組 み を 解 明 して い く授 業 を 通 し て,
自 然 の 事 象 に つ い て 興 味 ・関 心 を 高 め,他 の 事 象 も探 究 し て み よ う と す る 意 欲 に つ な げ た 。 地 学 で は,日 常 生 活 に 深 い 関 わ りを も つ 「気 象 」を 取 り上 げ,気 象 現 象 を パ ソ コ ンを 用 い て 立 体 的 に 捉 え る こ と が で き る 教 材 を 工 夫 し た 。 ま た,こ れ ら の 学 習 を 通 し て,他 の 自 然 現 象 を 探 究 す る 意 欲 の 喚 起 を 図 っ た。
こ れ ら の 内 容 に つ い て そ れ ぞ れ の 科 目で 授 業 実 践 を 行 い,指 導 内 容 ・方 法 の 改 善 を 図 っ た 。
一3一
皿 研 究 を 進 め る 上 で の 留 意 点
研 究 を 進 め る に 当 た っ て は,以 下 の 点 に 留 意 し た 。
1.生 徒 が 身 近 に 感 じ,無 理 な く探 究 で き る 事 象 を 題 材 に 選 ぶ
自然 の 事 象 の 中 に は,仕 組 み が 難 解 で あ る た め 学 習 す る題 材 と し て 適 当 で は な い も の が 少 な くな い 。 従 っ て 本 研 究 の 題 材 と し て は,生 徒 に と っ て 親 し み や す い 身 近 な 事 象 で あ り,ま た,そ の 仕 組 み が 分 か りや す く結 論 が 明 解 な 事 象 を ー〉こ と で,生 徒 に 負 担 が か か り過 ぎ な い よ う努 め た 。
2.学 習 の 意 欲 を喚 起 す る よ う な 動 機 づ け を 重 視 す る
学 習 す る 事 象 が 余 り に も 日 常 性 と 遊 離 し て い た り,抽 象 的 で あ った り しては学 習 意 欲 を 喚 起 す る こ と は 難 し い 。 学 習 の 動 機 づ け を 重 視 し,生 徒 一 人 一 人 に 学 習 す る こ と の 意 義 を 強 く感
じ させ る よ う に し た 。
3.探 究 の 過 程 を 重 視 して,科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 身 に 付 け さ せ る
す で に 生 徒 が 持 っ て い る 自 然 に つ い て の 認 識 は,事 象 を 科 学 的 に 捉 え た も の で は な い 場 合 が 多 い。 この よ う な 事 象 に 対 し て,適 切 な 探 究 の 過 程 を 踏 ま せ る こ と で,科 学 的 な 見 方 ・ 考 え 方 を 身 に 付 け ら れ る よ う に し た 。
4.自 然 の 事 象 を 多 面 的 に と らえ る こ と で,新 た な 発 見 を 導 く
自 然 の 事 象 は 様 々 な 面 で 多 様 性 と 共 通 性 と を 持 っ て い る が,生 徒 の 認 識 は,と も す る と 一 面 的 な も の に な り や す い 。 自 然 の 事 象 を 多 面 的 に捉 え る こ と で,生 徒 が 今 ま で に な か っ た 新 し い 発 見 を で き る よ う に し た 。
5.生 徒 一 人 一 人 が 主 体 的 に 学 習 で き る よ う配 慮 す る
生 徒 の 能 力 や 適 性 は 多 様 で あ り,同 じ事 象 を と って も,一 人 一 人 で 見 方 ・考 え 方 が 異 な る 。 こ の よ うな 生 徒 に 画 一 的 に 対 応 し て は,主 体 的 に 学 習 し よ う と す る 意 欲 の 育 成 は で き な い 。 こ の た め,生 徒 が 自 分 に 適 し た 内 容 を 選 択 し て 学 習 で き る よ うな 教 材 の 開 発 や ,主 体 的 に取 り組 め る探 究 の 過 程 を 踏 ませ る な ど,で き る 限 り生 徒 一 人 一 人 に 対 応 し て,生 徒 の 主 体 性 や 自主 性 を 伸 ば せ る よ う配 慮 し た 。
6.継 続 的 に 探 究 す る意 欲 を 育 て ら れ る よ う,発 展 的 な 課 題 を 用 意 す る 一 つ の 事 象 を 学 習 し た こ と で 生 徒 の 探 究 心 が 終 息 し て し ま う よ う で は
,次 の 探 究 の 意 欲 を 育 成 す る こ と は で き な い 。 探 究 の 過 程 を 通 し て 身 に 付 け た 科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 活 か す た め に も 探 究 心 を 持 続 さ せ る よ う な 発 展 的 な 課 題 を 用 意 し た 。
N研 究 内 容
1.音 の 原 理 を 圧 力 の 視 点 か ら理 解 させ るた め の 指 導 (1)は じめ に
音 は 空 気 中 を 伝 わ る縦 波 で あ る。 従 っ て,空 気 の 変 位 の 周 期 的 な 変 化 で も あ る し,圧 力 の 周 期 的 な 変 化 で も あ る が,一 般 に は 空 気 の 振 動 で あ る と の み 考 え ら れ が ち で あ る。 し か し, 耳 で 聴 く音 が 圧 力 の 周 期 的 な 変 化 で あ る と い う認 識 が な い と,共 鳴 状 態 の 気 柱 で は,圧 力 変 化 の 激 し い 場 所 と 空 気 の 変 位 の 変 化 の 大 き な 場 所 と が 異 な る た め,気 柱 の 内 部 で 音 が ど の よ
うに 聞 こ え る か を 正 し く説 明 す る こ と は で き な い。
そ こ で 生 徒 の 興 味 ・関 心 を 喚 起 す る こ と が で き る 身 近 な 事 象 と して,日 常 生 活 の 中 で 何 気 な く聴 い て い る 音 の 原 理 を 題 材 と し て 取 り 上 げ た 。 音 の 原 理 を 理 解 さ せ る た め に,圧 力 の 視 点 か ら 探 究 的 に 授 業 を 展 開 し て い き,科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 身 に 付 け させ,さ ら に 他 の 自 然 の 事 象 に 対 し て も,一 面 的 に で は な く,様hな 視 点 か ら 見 る こ と の 大 切 さ を 理 解 さ せ,自
ら探 究 す る 意 欲 を 培 う こ と を 目 指 し た 。
そ の た め に,圧 力 を 視 覚 的 に と ら え る 道 具 と し て 絶 対 圧 を 測 定 で き る 圧 力 セ ン サ 回 路 を 製 作 し,そ れ を 利 用 し て 音 の 現 象 を 圧 力 の 視 点 か ら 理 解 す る こ と が で き る 授 業 を 考 え た 。 これ は 物 理IA(1)光 と 音 イ 音 と耳,物 理IB(3)波 動 イ 音 波 の 指 導 に 用 い る こ とが で き る 。 {2}音 に つ い て の 生 徒 の 認 識
生 徒 が 音 を ど の よ うに 認 識 し て い る か に つ い て プ リテ ス トを 行 っ た 。 そ の 結 果 は 以 下 の よ う で あ っ た 。
生 徒 は,音 を 出 す も の と し て テ レ ビ ・ラ ジ オ カ セ ッ ト ・CDプ レー ヤ ー 等 の 音 響 製 品,ギ タ ー ・ピ ア ノ ・笛 等 の 楽 器,そ し て,喉,車 等 の 生 活 に 関 連 す る も の を あ げ た 。 この こ と に よ り音 は 常 に 生 徒 の 身 近 に あ る 現 象 で あ る こ と が わ か る。 ま た ・ 大 き な 音 で 窓 ガ ラ ス が 振 動 す る,太 鼓 を た た く と 膜 が 振 動 す る,声 を 出 す と き喉 が 振 動 す る と答 え,音 と空 気 の 振 動 と の 関 連 に つ い て 生 徒 は 体 験 的 に 認 識 し て い る こ と が 分 か っ た 。 音 は 何 が 振 動 し て 伝 わ る の か と の 問 に 対 し て は,ほ と ん ど の 生 徒 が 空 気 の 振 動 で あ る と 答 え た 。 こ の よ う に 生 徒 は 音 に つ い て 空 気 の 動 き の 面 か ら は ほ ぼ 理 解 で き て い る 。
次 に,圧 力 に つ い て の 認 識 を 調 べ る た め,プ ー ル の 中 に も ぐ る と き や,エ レベ ー タ ー な ど で 高 い と こ ろ に 上 っ て い く と き に 受 け る 耳 の 変 調 の 原 因 に つ い て 尋 ね た 。 そ れ に 対 し て,ほ と ん ど の 生 徒 が,水 圧,気 圧 が 変 化 す る た め で あ る と答 え,圧 力 に 関 し て 明 確 で は な い が 体 験 的 に 認 識 し て い る こ と が 分 か っ た 。
一5一
こ の よ う な 結 果 か ら,圧 力 セ ン サ を 用 い て,音 を 圧 力 の 視 点 か ら 理 解 さ せ る こ と が で き る と 考 え た 。
㈲ 圧 力 セ ン サ に つ い て ア 半 導 体 圧 力 セ ン サ
本 研 究 に 用 い た 圧 力 セ ン サ は 拡 散 型 半 導 体 圧 力 セ ン サ で あ る。 シ リ コ ン チ ッ プ 上 に4本 の 拡 散 抵 抗 を 配 置 し,チ ッ プ 面 に 加 わ る 圧 力 に 応 じ て 電 気 抵 抗 が 変 化 す る性 質(ピ エ ゾ 効 果) を 利 用 し て 圧 力 を 検 出 す る 素 子 で あ る。 こ の4本 の 拡 散 抵 抗 を ブ リ ッ ジ 接 続 し,定 電 流 を 流 し て,検 出 し た 圧 力 を 電 圧 で 出 力 さ せ る の が 一 般 的 な 使 用 方 法 で あ る。
圧 力 セ ン サ に は,そ の と き の 大 気 圧 と の 圧 力 差(ゲ ー ジ 圧),二 つ の 流 体 間 の 圧 力 差(差 圧),完 全 真 空 を 基 準 と し た 圧 力(絶 対 圧)を 測 定 す る 三 つ の 型 が あ る。
イ 音 の 測 定 と圧 力 セ ン サ
音 が 伝 わ る と き の 圧 力 の 変 化 は非 常 に 小 さ く,短 時 間 で も耐 え る こ と が で き な い 程 度 の 大 き な 音(120dB)で あ っ て も,わ ず か20Paで あ る。 通 常 の 会 話 程 度(60dB)に な る と さ ら に 小 さ く20漁 程 度 の 圧 力 変 化 と な る。 こ の 微 小 な 圧 力 変 化 を 測 定 で き る圧 力 セ ン サ と し て は 静 電 容 量 型 圧 力 セ ンサ が あ る が,応 答 速 度 が 遅 く音 に よ る 圧 力 変 化 を 測 定 す る こ と は 難 し
い 。 絶 対 圧 を 測 定 す る タ イ プ の 半 導 体 圧 力 セ ン サ は,微 小 な 圧 力 変 化 に 対 し て け わ ず
i.sma+isv
か な電 気 信 号 しか取 り 出す こ とが で きない が,周 波 数 応 答 性 は最 低 で も1kHz程 度 で あ り,音 の測 定 が 可能 で あ る。
ウ 測定 の た め の 回路
半 導 体 圧 力 セ ンサ を用 い て 圧 力 を 測 定 す る 回路 と して 図1‑1の よ うな差 動 増 幅 回 路 を用 い た。 この 回路 で は 任 意 の気 圧 で 出 力 をOVに 調 整 して圧 力 変 化 を 測定 す る こ とが で き る。 音 は非 常 に わ ず か な 圧 力 の 変 化 で あ るた め,抵 抗 器 は雑 音 の 発 生 の 少 な
い 金属 皮 膜 抵抗 を 用 い た。
工
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図1‑1差 動 増 幅 回 路
fv <..
図1‑2圧 力 セ ンサ 及 び増 幅 器 半 導体 圧 力 セ ンサ を授 業 で 使 用 す る上での留 意 点
① 音 波 に よ る圧 力 の 変 化 が 半導 体 圧 力 セ ンサ に よ る測 定 に十 分 な程 度 に 大 きい こ と。
② 音 を と らえ る上 で 圧 力変 化 が 重 要 な 意味 を持 つ現 象 で あ る こ と。
{4}音 の原 埋 を圧 力 の 視点 か ら理 解 させ るた め の授 業 を 展 開 す る上 で の 工 夫
半 導 体 圧 力 セ ンサ を用 い て音 の 原 理 を圧 力 の視 点 か ら理 解 させ るた め に 以 下 の よ うな工 夫 を した。
ア 共 鳴状 態 の気 柱 を教 材 に し圧 力 セ ンサ を使 用 す る 共 鳴 状 態 の気 柱 で は,定 常波 の 節(変 位 が 常 に ゼ ロ 即 ち空 気 の動 か な い部 分)で 最 も圧 力 の 変 化 が 大 き く,
定 常波 の腹(空 気 の 変位 の 変 化 の 最 も激 しい部 分)で 圧 力の 変 化 け ゼ ロに な って い る。 圧 力変 化 の 大 きな 節 の部 分 で最 も大 窒な 音 が 聞 こえ る。 しか し,生 徒 に気
ノ
柱 の ど こ で 大 窒 な 音 が 聞 こ え,ど こ で 音 が は と ん ど 聞 こ え な くな る か を 問 う と事 実 と 反 対 に 答 え る生 徒 が 多 い(図1‑3)。 こ の こ と か ら,共 鳴 状 態 の 気 柱 を 教 材 と し て 取 り上 げ,圧 力 セ ンサ に よ る 測 定 を 通 じ て, 音 を 圧 力 の 視 点 か ら 捉 え さ せ る こ と と した 。
イ 圧 力 を 測 定 し て い る こ と が 理 解 で き る 装 置 を 用 い る
音 は殆 ど 聞 こえ な い
・ ●畳
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音 が 大 き く聞 こ え る 図1‑3気 柱 の 共 鳴
圧 力 セ ンサ の 導 圧 管 へ
静 的 な 圧 力 が 測 定 で き る 半 導 体 圧 力 セ ンサ を 用 い て,生 徒 が す で に 持 っ て い る圧 力 に 関 す る知 識 を 生 か し な が ら,よ り
確 実 に 圧 力 の 視 点 か ら音 を 理 解 で 登 る よ うに 工 夫 す る こ と に し ノ
し た 。 圧 力 に つ い て の 認 識 の た め に,図1‑4の よ う な 装 置 図1‑4圧 力 を理 解 す る器 具 を 製 作 し,注 射 器 の ピ ス トン を 動 か す こ と で 起 こ る容 器 の 内
部 の 状 態 の 変 化 と オ シ ロ ス コー プ 上 で の 変 化 と の 対 応 を 見 せ る こ と に よ り 圧 力 を 直 観 的 に 理 解 で き る よ う に し た 。 ウ 閉 管 を 用 い る
生 徒 は 開 口 端 で の 反 射 を 直 観 的 に け 理 解 し 難 い も の で あ る。
従 っ て,気 柱 の 共 鳴 を 調 べ る に あ た っ て は 閉 管 を 使 用 す る こ と に し た。 これ に よ り 共 鳴 状 態 の 気 柱 と 音 波 の 定 常 波 と が 直 観 的 に 結 び つ くと 考 え た。
工 気 柱 共 鳴 管 の 内 部 の 空 気 の 動 き を 調 べ る た め の 紙 片
気 柱 共 鳴 管 の 内 部 で の 空 気 の 動 き を と ら え る た め,紙 片 を 図1‑5
E
膨
ぞ 漂 、
紙 片
/
y
/テ グス
/
̲7
閉 管 の 内 部 に 入 れ て 確 認 す る こ と に し た 。 と が で き る よ う に工 夫 レ た(図1‑5)。
低 周 波 発 振 器 低 周 波 増 幅 器 スピLカ ー
紙 片 の移 動 は テ グ ス で外部 か ら容 易 に操 作 す る こ
気柱共鳴管 オ シ ロ ス コ ー プ
増 幅 器 圧 力 セ ンサ
< 一
図1‑6 (5)授 業 展 開
以 下 に半 導 体 圧 力 セ ンサ を 用 い て音 を圧 力 の 視 点 か ら理 解 させ る1時 間 の授 業 展 開 を 示 す。
表1‑1学 習 指 導案
過 程 学 ■ 内 響 寮 験 の 僻 嵯 億 寿
導 入 共 鳴 に つ い て の 復 ■ 曳 柱 共 鳴 襲 置 魯 用 い て 共 鳴 し た と き の 音 の 定 常 波 に つ い て は 強 を 用 変 化 セ ー 定 の 掴 助 数 の 燭 合 に つ い て 示 す 。 い て 学 習 さ れ て い る
最 聞 一 定 の 療 動 数 の 音 に 対 し て 管 の 長 さ 閏 管 を 用 い て 装 置
を 変 化 さ せ る こ と に よ っ て 共 鳴 が 起 管 の 長 さ が 一 定 の 閉 管 に よ る 気 柱 で,開 低 眉 被 発 振 器 き た が,一 完 の 長 さ の 管 に 対 し て も. 口 酪 に ス ピ ー カ ー を 量 き,音 の 高 さ を 連 低 燭 設 増 幅 器 音 渡 の 餐 動 数 を 変 化 さ せ る こ と に よ 続 的 に 変 化 さ せ る こ と に よ り 共 鳴 ぷ 起 こ ス ピ ー カ ー
っ て 共 噛 が 起 こ る こ と を 理 僻 さ せ る. る こ と を 示 す.共 鳴 状 躯 で 閉 管 の 囲 口 郁 気 柱 共 鳴 管 を 手 で 覆 っ た り,ス ピ ー カ ー か ら 管 を 遼
ざ け た り し な が ら 気 柱 が 共 鴨 し て い る こ と を 明 確 に す る.
実 験 ① 気 柱 怯 共 鳴 斌iの ま ま 目 印 の ラ ベ ル,紙 片
閉 管 内 に い れ た 織 片 の 働 き か ら 管 内 閉 管 内 に 昂 り 下 げ ら れ た 紙 片 を 入 れ,移 紙 片 を 壇 り 付 け る 装 量 の 空 気 の 助 き を 視 覚 的 に 確Bさ せ る. 勘 さ せ,艇 片 が ど こ で 動 く か 確 認 さ せ る. ビ デ オ カ メ ラ.モ ニ タ ー
実 験 ② 気 柱 ほ 共 噛 賦 馨 の ま ま ビ ニ ル 管
閉 管 内 の 音 が ど の よ うw聞 こ え る か, ビ ニ ル 萱 の 一 蛸 を 閉 管 内 に 挿 λ し,値 端 (長 さ2皿 程 度) ビ ニ ル 管 を 閉 管 内 に 挿 入 し て 自 分 の を 自 分 の 耳 に あ て,挿 入 し た ビ ニ ル 管 の 目 印 の ラ ペ ル 耳 で 確 認 し,空 気 の 動 き の 激 し い と 瑞 を 閉 管 内 で 移 動 さ せ,ど こ で 音 が 大 き
こ ろ で は な く ほ と ん ど 動 か な い と こ く 闘 こ え る か 離2さ ぜ る.
ろ で 大 き く 聞 こ え る こ と を 確 認 す る.
実 験 ③ 注 射 讐 とEカ セ ン サ と を 接 続 し,圧 力 変 化 オ シ ロ ス コ ー プ
旺 力 セ ン サ に つ い て の 脱 明 に 応 じ て 圧 カ セ ン サ の 出 力 ぷ 変 化 す る こ と 圧 力 セ ン サ(■ 源 装 置) を オ シ ロ ス コ ー プ で 確 認 注 射 器,圧 力 測 定 用 容 器
実 験 ④ 気 柱 は 共 鳴 状 慧 の ま ま
閉 管 に 圧 力 セ ン サ を 入 れ,音 が 最 も 閉 管 に 圧 力 セ ン サ を 入 れ,圧 力 変 化 の 大 大 き く 聞 こ え る 位 口 で 圧 力 変 化 が 最 き い 楊 所 小 さ い 嚇 所 を 碗 睦 し,音 が 最 も 大 で あ る こ と を 確2さ せ る. 大 き く 聞 こ え た と こ ろ,ほ と ん ど 聞 こ え
な か っ た と こ ろ と の 対 応 を ■ ぺ る 。, ま ワ ー ク シ ー ト の 考 察
と 圧 力 変 化 の 大 き い 増 所 で 音 ガ 最 も め 大 き く 聞 こ え る こ と を 嘘 翼 さ せ る.
︑勲 講 .
㌦︑・讐鋸へ軋
き 輸 藩 ギ
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授 業 風 景
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授 業 風 景
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この授 業 を行 った結 果,生 徒 は紙 片 の動 く空 気 の 変 位 の 変 化 の大 きい と ころ で音 が 聞 こえ る と い う 予 想 に 反 し て,節 で 音 が 聞 こ え た と い う こ と に 驚 き,強 い 関 心 を 示 し た 。 ま た,圧 力 が オ シ ロ ス コ ー プ 上 で 直 接 表 示 さ れ る こ と に 興 味 を 示 し,耳 で 聞 こ え る位 置 は 圧 力 が 周 期 的 に 変 化 し て い る位 置 で あ る と 理 解 し た。
(6}音 を圧 力 の 視 点 か ら と らえ るた め のそ の他 の実 験 例 表1‑2
① 圧 力 セ ン サ と コ ン デ ン サ ・マ イ ク ロ フ ォ ン ・ ユ ニ ッ ト と を 一 緒 に 曳 柱 共 鳴 管 の 内 部 に 入 れ る こ と に よ り 圧 力 変 化 に っ い て は コ ン デ ン サ ・マ イ ク ロ フヅ ン ・ ユ ニ ッ ト、で も 圧 力 セ ン サ と 同 様 の 測 定 結 果 が 得 ら れ る こ と が わ か る 。(図1‑8)
② ダ イ ナ ミ ッ ク ・マ イ ク ロ フ ォ ン で は 空 気 の 変 位 の 変 化 を 捉 え て い る 。 空 気 の 変 位 の 変 化 と 圧 力 変 化 と は90'だ け 位 相 が ず れ て い る 。 コ ン デ ン サ ・ マ イ ク ロ フ ォ ン ・ユ ニ ッ ト と ダ イ ナ ミMfク ・マ イ ク ロ フ ォ ン と で 伝 播 す る 音 波 を 同 位 置 で 観 測 す る と 位 相 の ず れ が オ シ ロ ス コ ー プ 上 に 現 れ る 。(図1‑9)
③ ス ビ ー カ ー か ら パ ル ス 波 を 発 生 す る 装 量 を 用 い て,気 柱 共 鳴 管 の 内 部 を 伝 わ る 音 波 の 反 射 に つ い て 費 ぺ る と,空 気 の 変 位 の 変 化 で は 開 口 端 の と き.仙 が 伝 わ っ て く る と 反 射 波 も 山 で あ る 。 圧 力 変 化 で は 同 じ 開 ロ 縮 の と き,山 が 伝 わ っ て く る と 反 射 波 は 谷 で あ る こ と が わ か る。(図1‑10)'
④ 圧 力 セ ン サ で 直 接 音 声 の 波 形 を 見 る こ と は,円 錐 型 の 集 音 器 を 圧 力 セ ン サ の 導 圧 管 の 部 分 に 取 り 付 け る こ と に よ り 可 能 に な る.
図1‑8圧 力 セ ン サ 図1‑9コ ンデン サ マ と コ ン デ ン サ マ イ ク ロ イ ク ロフ ォ ンと タマ ナ ミック フ ォ ン に よ る 測 定 マイ クロフ ォ ン
図1‑10入 射 波 と反 射 波
(7}お わ り に
生 徒 が 音 を どの よ うに 認 識 し たか を,従 来 の 授業 展 開 と圧 力 を 視点 と した 授 業 展 開 で 授 業 を 行 って比 較 し,ま た圧 力 を 視 点 と し た 授 業 を 行 う前 と 後 とで 比 較 し た と こ ろ 表1‑3の
よ う に な っ た 。 圧 力 を 視 点 と し た 授 業 で は,音 を 圧 力 の 面 か ら 理 解 す る 生 徒 が 増 え て い る こ と が 分 か っ た 。 ま た,身 近 な 事 象 を 取 り上 げ る こ と に よ って,生 徒 は興 味 を 示 し,様 々 な 視 点 か ら考 え る こ と の 大 切 さ も 理 解 し た と考 え られ る 。
表1‑3
音 淋 聞 こえ るのは何 を捉 えて い るか らか 。 [圧 力 を視点 と た授集]
授梁前 授桑後 空気の振動的な動 き 81% 58%
圧力の変化 6% 88%
その他 S% 4%
[従来 の 葉]
空気の擬動的な動き 授桑後54%
圧 力 の壷化 o%
モの他 46%
(授 桑前 の状 況 につ いて は未 嘱 査)
圧 力 の 周 期 的 な 変 化 が 伝 わ っ て い る と い う視 点 か ら考 え れ ば,音 の 反 射,音 の 伝 達 に つ い て も,生 徒 は 空 気 の 変 位 と 圧 力 の 変 化 と を 対 比 さ せ な が ら 考 え る こ と が で き,よ り理 解 が 深 ま る こ と が 期 待 で き るo
一9一
2.水 の 循 環 と生 活 と の か か わ り に つ い て 理 解 を 深 め る授 業 の 工 夫
㈲ は じ め に
今 日,私 た ち の 生 活 を と り ま く 「水 の 問 題 」 は非 常 に 複 雑 で 多 岐 に わ た っ て い る 。 水 道 水 中 の ト リハ ロ メ タ ン,塩 素 臭 ・カ ビ 臭,洗 剤 と 富 栄 養 化,下 水 道,地 下 水 の 汚 染 等,地 域 や 時 代 の 変 遷 な ど に よ っ て も か か え る 問 題 は 大 き く異 な っ て い る 。 問 題 の 根 本 的 な 解 決 に は, 川,海,湖 の 本 来 の 状 態 や 自 浄 能 力 を 生 活 と の か か わ り の 中 で 最 大 限 維 持 す る 必 要 が あ り, そ の た め に は 図2‑1に 示 す よ うな 「水 の 循 環 」 と い う こ と を 常 に 考 え な が ら 対 応 す る こ と が 重 要 で あ る。
過 去 に お け る水 に 関 す る研 究例 を 調査 して み る と, 各 河 川 の水 質 調 査 や水 質 調 査法 の 改 良 等 で 非 常 に 深 い 研 究 が 見 られ た が,「 毎 日飲 ん で い る水 が ど こか ら ど うい う処 理 を され て蛇 口 まで きて,生 活 排 水 や 汚 水 が ど こで ど うい う処 理 を され てど こに 行 くの か 」とい う 基 本 的 な水 循 環 と生 活 との か か わ りに 関 す る研 究 は ほ
とん ど 見 られ な か った。
そ こで,教 室 内 に 浄水 処 理 施 設 と下 水 処 理 施 設 の モ デル を作 成 し,実 際 に河 川 の水 や 生活 排 水 の 処 理 を行 い,処 理 に と もな う水 質 変 化 を 簡 易 測 定 法 で 測 定 し た。
唾
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←﹂一
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図2‑1人 間 生 活 と水 の 循 環 そ し て,水 処 理 の 原 理 や水 環 境 の 現 状 に つ い て 学 習 し,生 活 の 中で 水 を 汚す こ とが 水 循 環 の 中 で どの よ うに 生 活 に 影響 を与 え るの か,自 分 た ちが 何 を す る ことが 水 環 境 を 良 くす る こ と に つ な が るの か に つ い て 理 解 を 深 め た。 また す べ て の 生 徒 が 自 分 自身 で 身の 回 りの 水 質 を 検 査 す る方法 を知 り,技 術 を 身 に 付 け る こ とで他 の 水 問 題 や環 境 問 題 に つ い て探 究 す る意 欲 を
育 て よ う と した。
また,本 研 究 は 化 学IAの 「⑤ 化 学 の応 用 と入 間 生 活,イ.環 境 の 保 全 」を 念 頭 に お い て進 め た。 化学 の研 究 が環 境 保 全 に ど の よ うに役 立 って い るか を 学 習 し,「 水 循 環 と生 活 との か か わ りに 」の 学 習 を通 して 自然 界 の 自浄能 力 に つ い て 学 ぶ こ と は,環 境 を 破 壊 す るの も守 る の も人 で あ る とい うこ と を理 解 させ,他 の環 境 問 題 に対 す る 関心 を 高 め る こ とに 発 展 して い
くこ とが期 待 で き る。
② 水 に つ い て の生 徒 の認 識
あ らか じめ,青 梅 市,小 金井 市,港 区 に あ る3つ の 高 校 で 選 択 方 式 に よ る ア ンケ ー ト調査
を 行 っ た 結 果,次 の よ う な こ と が 分 か っ た 。
「環 境 に つ い て ど ん な こ と を 学 習 し た い か 」 と い う質 問 に 対 し て,「 原 因,実 態,何 を す べ き か を 知 り た い 」 と い う 回 答 が 他 と比 較 し て 多 く,「 な る よ うに し か な ら な い 」と い う 回 答 は 予 想 を 下 回 り,生 徒 の 興 味 関 心 の 高
さ を 示 し た 。 ま た,「 浄 水 処 理 や 下 水 処 理 の 原 理 を 知 っ て い る か 」 と い う質 問 に 対 し て は,ほ と ん ど の 生 徒 が 知
ら ず,蛇 口 ま で ど の よ うに し て 水 が く る の か,排 水 口 か ら 流 し た 水 が ど うな る か に つ い て 学 習 す る こ と の 必 要 性 を 感 じ た 。
(3)浄 水 処 理 ・下 水 処 理 の 原 理 図 浄 水 場 の 工 程
河 川 水 の 浄 化 方 法 は 緩 速 ろ 過 法 と 急 速 ろ 過 法 に 大 別 で き る 。
緩 速 ろ 過 法 は 図2‑2に 示 し た よ う に 比 軟 的 きれ い な 原 水 を25㎝/h程 度 の 速 さ で ろ過 層 を 通 し,そ こ に 生 息 す る微 生 物 の 働 遠 に よ り 有 機 物 を 分 解 す る 方 法 で,良 好 な 水 が 得 られ る 。 し か し,原 水 が 汚 れ て い る 場 合 は,砂 ろ 過 層 が 目 詰 ま り を 起 こ し て し ま い 用 い る こ と が で き な い 。
急 速 ろ 過 法 は 図2‑3に 示 し た よ う に 比 較 的 汚 れ て い る 原 水 中 の 絢 り の 微 粒 子 を 薬 品(ポ リ 塩 化 ア ル ミニ ウ ム)を 用 い て ブ ロ ッ ク と し て 強 制 的 に 凝 集 沈 殿 させ た 後,ろ 過 層 を5n/h程 度 の 速 さ で 通 過 さ せ る方 法 で あ る。
{イ)下 水 処 埋 場 の 工 程
下 水 処 理 の 原 理 は 図2‑4に 示 し た よ う に, 汚 水 に 空 気 を 吹 き込 み(ば っ 気),バ ク テ リ ア
や 原 生 動 物(活 性 汚 泥)の 働 き に よ っ て 有 機 物 を 分解 す る 方 法 で あ る。
表2‑1
原 因 を知 りた い 33%
実 態 を知 り たい 36%
何 をす ぺ きか 知 り たい ..
な る よ う に しか な らな い 7%
関心 がない 13%
轡梅市 小金井市 港区
お い しい 23% 10% ..
ま ず い 25% 3?% 51%
浄水処 理 下水処理
知 って い る 18% 8%
知 らな い 87% 94%
一 一 一 一 一 一
河川→葛 緩速 → 塩
素→水配一一)家 等 池 庭
∋
ろ 注 池 等
よ … 過 入 一 へ
り 池 一 一
流 一
一入
図2‑2緩 速 ろ 過 法
一 一 一 一 一 一 一 一 一
謡→ 塩 凝
藩→ 素→集 一・う言→沈澱 →急速 塩索 →配水 →家庭
等よ 連 注入 麺在 J 並 過ろ 注λ 連 貧
り 一 入 形 池 一
流 一 成 一
入 池
一 一
図2‑3急 速 ろ過 法
{ 一 一 一 一 一 ㎜
下 枕 第 ば 箪 塩 河
水一 一a砂一→ 一 → つ・→ 二→ 素 → 川
流 池 沈 気 沈 穀 等
λ 0 殿 槽 殿 茸 へ
一 一池 一 池 一 放
} 一流
図2‑4下 水 処 理 の 原 理
一11一
(4実 験 装 置 の 開 発 ・工 夫 σう 緩 速 ろ 過 の モ デ ル 化
前 述 の よ うな 浄 水 場 の 原 理 を 実 験 室 内 に再 現 す る た め,下 図 の よ う な 装 置 を 開 発 ・工 夫 し た 。
① 作 成 材 料 は,IOQポ リタ ンク,水 槽,ロ ー ト,ガ ラ ス管 等 身 近 に あ る も の を 用 い た 。
② ろ 過 材 は 境 浄 水 場 よ り提 供 を 受 け,小 石 層 厚 さ60㎜(石 の 直 径50㎜)・ 砂 利 層30㎜(10
㎜)・ 小 砂 利 層40㎜(3㎜)・ 砂 層120㎜(o.s)の4層 と し た 。
③ ろ 過 層 が 全 体 で 厚 さ250㎜ し か と れ な い た め,新 た に 考 案 し た 「空 気 揚 水 筒 」を 用 い て, 16㎝/h程 度 の ろ 過 速 度 で 原 水 を 循 環 させ た 。 水 槽 中 は 常 に 酸 素 が 十 分 な状 態 と な り,砂 層 に 生 育 し て い る 微 生 物 の 働 廷 を よ り高 め る こ と が で き る。
空 気 揚 水筒
唐
一 」」晶
来 』̲一 水 摺 一衿
讐 羅 鞭 → ←
活 栓
エ ア ス トー ン EII (
一
.
㊥ 量
會
u O O
zア 誘
図2‑5緩 速 ろ 過 モ デ ル
こ の 装 置 を 用 い て 河 川 水 を 浄 化 処 理 し,水 質 の 経 時 変 化 を 求 め た と こ ろ,4時 間 でCODが 5ppmか ら2ppmに 減 少 し,ア ン モ ニ ア 性 窒 素 も2ppmか ら0.5ppmに 減 少 し た 。 (イ}急 速 ろ過 シ ス テ ム 中 の 凝 集 沈 殿
急 速 ろ 過 法 の 特 徴 で あ る,凝 集 現 象 を 実 験 室 内 で 再 現 す る た め,比 較 的 汚 れ て い る 水 に ポ リ塩 化 ア ル ミニ ウ ム(市 販 品 は 約10%)を 約10PPmの 濃 度 に な る よ う に 加 え 激 し く撹 拝 し,そ の 後 緩 や
か に か き 混 ぜ た 後 静 置 し た 。 約30秒 で ブ ロ ッ クが 形 成 し,1分 後 に は沈 殿 を 終 え たG
その 様 子を 図2‑sに 示 す 。
原 水30秒 後1分 後
図2‑6凝 集 沈殿 の 様 子
(ヴ 下 水 処 理 の モ デ ル 化
汚 水 原 水 に 活 性 汚 泥(共 に 北 多 摩 第 一 処 理 場 よ り 分 与)を 濃 度 が10%に な る よ う に 加 え, エ ア ポ ン プ を 用 い て ば っ気 処 理 を 行 っ た 。 こ の 装 置 を 用 い て 水 質 の 経 時 変 化 を 求 め た と こ ろ,
3時 間 でCODが40ppmか ら9ppmに 減 少 し た が,ア ンモ ニ ア性 窒 素 は20PPmか ら15PPmに し か 減 少 し な か っ た 。 こ の 実 験 に よ り,現 在 広 く 用 い られ て い る 活 性 汚 泥 法 で は ア ン モ ニ ア 性 窒 素 の 処 理 が 困 難 で あ る こ とが 確 か め ら れ た 。
磁 鮮 し
活 性 汚 泥 ば っ気 処 理
(活 性 汚 泥 や 汚 水 原 水 は近 くの 下 水 処 理 場 で 誰 で も 分け て も ら う ことが で きる) (5}授 業 展 開 の 例
開 発 ・工 夫 し た モデ ル を も と に授 業 の 流 れ を 考 え,学 習 指 導 案 を 作 成 し,実 践 した。 授 業 時 間 と し ては 実験 を 含 め て8時 間 を 想 定 して い る。(高 等学 校 学 習 指 導 要領 化 学IA
「㈲,イ.環 境 の 保 全 」)
表2‑2 時 間
導入
2
説 明
1
展開
3
まとめ
2
テ マ
① 水 に関 す る意 識 調 査
② 水 の 循環 と生 活
①汚れの指標
②簡易測定法
① 浄 水 処 理 の 原 理
② 緩 速 ろ過 の モ デ ル 実験
③ 急 速 ろ過 シ ス テ ム中 の 凝 集 作 用 の 実験
④ 下 水 処 理 の 原 理
⑤ 下 水 処 理 の モデ ル 実 験
① 生 活 が 水 循 環 に与 え る 影 響
② 自 分 た ちに で きる こと
③感想文
④ 探 究 活 動 へ の指 導
授 業 内 容
ア ン ケ ー ト
水 の 循 環 図,浄 水 場 ・処 理 場 の 位 置,今 ど ん な こ と が 問 題 に な っ て い る か
COD,'NH3‑N等 に つ い て の 説 明'
パ ッ ク テ ス トに つ い て 説 明 後,河 川 水 に 味 噌 汁 を 加 え て 水 質 変 化 を 調 べ さ せ る
緩 速 ろ 過 法(境 浄 水 場)と,急 速 ろ 過 法(金 町,東 村 山 浄 水 場)に つ い て そ の 違 い を ス ラ イ ドを 用 い て 説 明 製 作 し た モ デ ル 装 置 を 用 い て,経 過 時 間 毎 に 採 取(冷 蔵
保 存)し て お い た ろ 過 水 の 水 質 を 検 査 し グ ラ フ化 す る ポ リ塩 化 ア ル ミニ ウ ム(PAC)を 用 い て,原 水 中 の 濁
りの 主 成 分 で あ る コ ロ イ ド状 微 小 物 質 の 凝 集 実 験 を 行 う 下 水 処 理 の 原 理 を 北 多摩 第 一 処 理 場 お よ び 中川 処 理 場 の ス ライ ドを 用 い て説 明
下 水 処 理 場 よ り分 け て も ら った活 性 汚 泥 を用 い て,ば っ 気 処 理 を行 い,経 過 時 間 毎 のzk質 を検 査 しグ ラ フ化 す る 油 を 排 水 口 に 流 さ な い こ と や,水 切 り ネ ッ トを つ け る こ と な ど が 水 循 環 の 中 で ど の よ う な 意 味 を 持 つ の か 水 環 境 を よ くす る た め に は,ど ん な 方 法 が あ る か 題 「水 の 循 環 と生 活 との か か わ り 」
他 の環 境(酸 性 雨,大 気 汚染 等)に 対 す る調査 方法 の紹 介 水環 境 の 改 善 に は生 徒 一 人 一 人 が 水 の 汚 れ に関 心 を 持 ち,汚 れ の原 因 を 明 らか に し,何 らか の 対策 を 講 じる必 要 が あ る と考 え,測 定 法 に関 して① 測 定 操 作 が 簡 単 で あ る。 ② 短時 間で 結 果
一13一
が 得 ら れ る 。 ③ 持 ち 運 び が 容 易 で 現 地 で も 測 定 で き る,の3つ の 点 を 特 に 留 意 し た 。 そ して 多 少 高 価(1個100円)で は あ る が 公 定 比 色 法 と の 相 関 関 係 が よ い と い わ れ て い る パ ッ ク テ ス トを 水 質 検 査 法 と して 採 用 した 。 こ の よ うな 簡 易 測 定 法 を 採 用 す る こ と に よ り, 今 後,生 徒 が 自発 的 に 探 究 して い く意 欲 を 育 て る 一 つ の 援 助 に な る と考 え た 。
(6)指 導 の 結 果
学 習 が 生 徒 に 与 え た 影 響 を 知 る た め に,研 究 校 の う ち の1校 で 学 習 後(11月 実 施)に 学 習 前(9月 実 施)と 同 様 の ア ンケ ー ト調 査 を 行 っ た 結 果,次 の よ う な こ と が 分 か っ た 。
「 日常 生 活 で 実 行 し て い る こ と 」 に つ い て の 質 問 で は, ほ と ん ど の 項 目 で 割 合 が 増 加 し,「 特 に 何 も し て い な い 」 と 回 答 し た 生 徒 の 減 少 が 目立 っ た 。 これ は,自 分 も 何 か し な け れ ば と い う気 持 ちか ら 実 行 し 始 め た 生 徒 と これ か ら 実 行 し た い と い う生 徒 の 両 者 の 意 欲 の 反 映 と 思 わ れ る。
そ し て,「 環 境 に つ い て ど ん な こ と を 学 習 し た い か 」 と い う質 問 に 対 し て は 「原 因 を 知 り た い ・何 を す べ き か を 知 り た い 」 と い う回 答 が 増 加 し,「 な る よ う に し か な ら な い ・関 心 が な い 」 と い う回 答 は 減 少 し た 。 ま た,「酸 性 雨 に つ い て 調 べ た い 」 と い う回 答 も 大 き く増 加 し た 。
踊
こ れ は,水 の 循 環 と 生 活 と の か か わ り に つ い て の 学 習 が, 環 境 問 題 の 原 因 を さ ら に 深 く知 り た い と し、憶 欲 を 育 て,蜜
τ 自 分 が ど う行 動 し た ら よ い の か を 考 え る 大 き な き っか け 、㌧ ヂ
d
に な り,他 の環 境 問題 につ い て探 究 す る意 欲 を 育 て る こ
』
と に 結 び 付 い た こ と を 示 し て い る。
(7)お わ りに
表2‑3
学■繭 学■後
台所 の油の適正娼環 8% ie%
牛 乳パ ックの リサ イクル 13% 28%
何 もして いな い 32% 18%
原因 セ知 りたい 26% 56%
何 をすべ きか知 りたい 2工% 35%
な るようkし かならない 11% 8%
闘心が ない 18% 8%
酸性 爾 につ いて鷹べ たい 18% 28%
慶
鮭 げ
滋 一 凄 ,・麟 彪 く
嘱 馨̲露 授業風景
譲髄
,:i
今 回 の 研 究 を 進 め て い く過 程 で,研 究 員 自 身 が 水 の 循 境 と い う も の を 常 に 考 え な が ら生 活 す る よ う に な っ た 。 水 に 関 す る 様 々 な 問 題 は 相 互 に 関 連 し て い て,一 つ 一 つ を 単 独 に 解 決 す る こ と が 難 し い こ と も 分 か った 。 し か し,実 際 に 授 業 を 行 って み る と,生 徒 は 強 い 興 味 と 関 心 を 示 し た 。 これ は 水 と い う最 も 身 近 な 物 質 を 題 材 に し た こ と に 最 大 の 要 因 が あ る と 思 う。
そ し て,授 業 後 の 感 想 文 で 多 くの 生 徒 が 水 と 生 活 と の か か わ り に つ い て 理 解 を 深 め,日 常 生 活 を 見 つ め 直 し た り,水 環 境 に つ い て 考 え る よ う に な っ た の を 見 る と,こ の 研 究 を さ ら に 深 め て い く必 要 性 を 感 じ た 。
3.紅 葉 現 象 の 教 材 化 (1)は じ め に
紅 葉 は 季 節 の 変 化 を 繊 細 な 感 覚 で と ら え て き た 日本 の 伝 統 文 化 の 中 で,秋 の 象 徴 と し て 広 く親 し ま れ て い る 。 し か し,こ れ まで 小 学 校 低 学 年 で の 落 ち 葉 工 作 な ど の 他 は 教 材 と し て 扱 わ れ る こ と は ほ と ん ど な く,ま た 紅 葉 現 象 を 科 学 的 に と ら え た 内 容 が 教 科 書 に 掲 載 さ れ た こ と も な か っ た。
こ の 紅 葉 現 象 を 教 材 と し て 取 り上 げ,紅 葉 化 の 条 件 や 葉 の 内 部 変 化 を 調 べ る な ど新 た に 開 発 し た 実 験 を 行 う こ と で,科 学 的 な 見 方 ・考 え 方 を 養 い,科 学 的 に 探 究 す る 意 欲 を 育 て る こ と を 目 指 し,新 し い 授 業 の 展 開 を 考 え た 。 ま た,こ の 内 容 は新 学 習 指 導 要 領 で は 生 物IBの
「生 物 体 の 構 造 と機 能 に 関 す る探 究 学 習 」に お い て 取 り上 げ る と 効 果 的 と 思 わ れ る。
{2}紅 葉 に つ い て の 生 徒 の 認 識
都 内 の4つ の 高 校 で の 紅 葉 に 関 す る ア ン ケ ー ト調 査 の 結 果,次 の よ う な こ とが 分 か っ た 。 Q1で は,多 摩 地 区 の あ る 学 校 で は6割 の 生 徒 が 「 あ る 」 と回 答 し た が,23区 内 の3校 で は10〜15%と 低 く,地 域 に よ る差 が 大 き い こ とが 分 か っ た 。Q2で は,回 答 の あ っ た 植 物 名 は か な り 限 定 さ れ て お り,植 物 と 親 し む 機 会 が 乏 し い こ と を う か が わ せ る。Q3で は 外 的 条 件 の 変 化(季 節 ・気 温 ・湿 度 ・ 日照 量 の 変 化 等),生 理 的 変 化(色 素 ・葉 緑 体 ・栄 養 分 ・ 糖 分 等 の 変 化)な ど 多 様 な 指 摘 が あ った。Q4で は 色 の 違 い を あげ る者 が 圧 倒 的 に 多 いが,色 が違
う原 因 と し て も う少 し 掘 り 下 げ て,葉 緑 体(素)や 色 素 の 変 化 を あ げ た 者 は 少 数 で あ っ た 。 Q1紅 葉狩 りに行 った ことがあ りますか。Q2紅 葉 す る租物をあけ て くだ さい。
澗 圏あ 12
ない(72・%＼ ̲ノ 婁1
数
モ カ イ サ ツ ホ カ ク ヤ
ミ エ チ ク タ ブ キ リ ツ
ジ デ ヨ ラ ラ デ
ウ
図3‑1図3‑2植 物 の 種 類
Q3紅 葉 を 引 き起 こす 原 因 は何 だ と思 い ます か。Q4紅 葉 と緑 葉 で は側 が 違 う と思 い ます か 。
2215‑一
鼠 譲
一 一『 一「63人中の人数 その他
分の変化栄養分・糖
化葉緑体の変
量の変化日照量・光 因原3
一3図
6 3 人 i中
の 人 数
一15一
その他
度つや・新鮮
厚み・養分葉の形態・
葉緑体
光合成
季節
色 い違4一3図
