Junichi Kurihara

クリハラ ジュンイチ

栗原 淳一

栗原, 淳一

クリハラ, ジュンイチ

Shiraume Gakuen University & College Repository / 白梅学園大学 短期大学学術リポジトリ

6観察を補完するデジタルコンテンツを導入した理科の授業デザイン－小学校第６学年「月の満ち欠け」の学習を事例に－栗原　淳一１．問題の所在及び研究目的　理科の授業においては、科学的な原理・法則の理解や、観察・実験などを行って科学的に調べるスキルが重要視されてきている。現行の小学校学習指導要領解説理科編においては、理科の目標を「自然に親しみ、見通しをもって観察、実験などを行い、問題解決の能力と自然を愛する心情を育てるとともに、自然の事物・現象についての実感を伴った理解を図り、科学的な見方や考え方を養う」と明記している１）。中でも特に、「見通しをもって観察、実験など行うこと」が強調されており２）、科学的に調べるスキルの育成は重要である。　理科の授業は一般的に帰納的推論をたどらせる問題解決的な学習が展開されることが多い３）。その中で、子どもが観察・実験を通して科学的な法則や原理をスムーズに発見できるような方略が求められる。この方略として広く行われているものに、「仮説を立てる活動」を取り入れた仮説実験授業がある４）。観察・実験の結果を根拠をもって予想し仮説を立てることで、観察・実験の見通しをもたせることができるとともに、観察・実験の結果を考察する際に何が明らかになったかを捉えさせることができるなど、仮説実験授業の有効性が明らかにされている５）。　しかし、「どう予想・仮説を立てさせていくのか」、「子どもはどの程度予想・仮説を立てることができるのか」という、具体的な授業方略とその効果について明らかにした研究は数少ない。そこで、本研究では、理科の授業の問題解決的な学習過程における、「予想・仮説を立てる局面」の具体的な授業方略に着目した。　一方で、「教育の情報化に関する手引き」では、教科指導におけるＩＣＴ活用についての具体的な方法や場面が示され６）、授業におけるＩＣＴ活用が求められている。　特に理科においては、様々なデジタル教材が開発され、児童の学習意欲や理解の向上に有効であることが検証されている７）８）。また、 Web上には理科教育用のデジタルコンテンツを提供するサイトが多数あり、授業で活用できる環境が整っている。そして、これらを授業で活用することで、児童の学習への効果があることが多数報告されている９）10）。さらには、ＩＣＴの活用場面を紹介した書籍も多く出版されている11）12）。　これらは、事物・現象を提示するなど、資料提示としての活用であったり、アニメーション等による現象のシミュレーションで理解を図る活用方法であったりし、予想・仮説を立てる局面で子どもの思考を促すようなものはほとんど開発されていない。また同時に、その方略についても検討されてはいない。そこで本研究では、子どもが予想・仮説を立てる局面において、デジタルコンテンツを活用することで、子どもの思考を促すことができるかを調査することとした。　また、小学校理科の学習内容では、第６学年単元「月と太陽」は教員が指導しにくい単元であることが指摘されている。その要因には、 ①観察対象（月・太陽）を観察させにくいこと、 ②月の満ち欠けの原理をとらえさせにくいこと、 ③教材が整っていないこと、の３つがあると指摘されている13）。そこで本研究では、満ち欠けの原理をとらえさせる授業の「予想・仮説を立てる局面」で観察を補完するデジタルコンテンツを活用し、それが如何に子どもの思考を促し、学習内容の理解につながるかを調査するとともに、その授業デザインを検討する。白梅学園大学・短期大学情報教育研究　　　　2012,No.15,6－11.7２．観察を補完するデジタルコンテンツ　小学校第６学年単元「月と太陽」で行う観察対象は、月や太陽である。この観察は、時間や天候の制約を受けるため、対象を観察させにくい。本来、授業では子どもが観察した月や太陽の観察結果から考察していく授業をデザインするが、授業時間外の観察になったり、天候が悪く観察できなかったりするため、観察を補完するためにデジタルコンテンツが必要となる場合がある。本研究では、小学校第６学年単元「月と太陽」において、このような観察の補完を目的に開発されたデジタルコンテンツ（静止画）14）を活用する。しかし、本研究では、観察ができている場合でも、教師の授業方略の中にこうしたデジタルコンテンツを取り入れることの有効性を探る。　本研究において活用するデジタルコンテンツ（静止画）を、図１～３に示す。図１と図２は、それぞれ2009年７月25日と29日に撮影された日没前の月の静止画で、撮影日時、月の方位と形の情報を含んでいる。図３は、図１と図２をパノラマ写真上で合成した静止画である。この３つの静止画を、「月・太陽・観測者の位置関係によって月の満ち欠けが変わる」という仮説を導くために使用する。図３　2009年７月25日と29日（日没前）の月の方位と形図２　2009年７月29日（日没前）の月の方位と形図１　2009年７月25日の月の方位と形8３．研究の方法（１）調査対象及び調査時期　調査対象は、群馬県内の公立小学校第６学年の子ども（２学級78名）とした。　対象とする授業は、単元「月の形と太陽」（全５時間）における「月の満ち欠け」に関わる授業（１時間）で、2009年11月に行った。本単元の指導計画を表１に示す。（３）授業方略　本研究における授業方略を（a）～（h）に示す。ただし、統制群は（c）の過程を行わないもので、両群の違いは、（c）の過程の有無のみである。また、両群とも、同一の理科専科教員が授業を行った。 　（a）まず教師が、日没前に月を観察した結果（月の方位と形）と、その４日後の日没前に月を観察した結果（月の方位と形）を３名の子どもに発表させた。 　（b）指名されたそれぞれの子どもは、各自のノートに記述してある月の方位と形を発表し、教師は子どもの言葉を解釈して、その情報を黒板に文字と簡単な図で記述した。 　（c）ここで実験群では、教師が「違う日の月の見え方を見てみましょう」と子どもに伝えた後、図１・図２・図３を黒板に貼り付けたマグネットスクリーンにプロジェクタで順に投影し、その情報を読み上げた。図３については、その後、マグネットスクリーンに投影したままとした。 　（d）次に教師は、板書した月の方位と形の情報に注目させ、「月の形の見え方は何に関係するのだろうか」と問いかけ、子どもに予想・仮説を立てさせた（局面１）。 　（e）その後、子どもに予想・仮説を発表させ、それを整理し、「月の形の見え方は、月・太陽の位置に関係する」という仮説を板書した（局面２）。 　（f）そして次に、｢ボールと電灯を使用したモデル実験で、仮説を検証しよう」という課題を与えた。モデル実験における月と太陽のモデルには、それぞれボールと電灯を使用した。 　（g）子どもたちは電灯と自分の位置を変えずに、自分を軸にして回転させることで持っているボールの位置を少しずつ変え、電灯によって照らされたボールの見え方を調べた（仮説検証実験）。 　（h）次にその結果を考察し「月の形の見え方は、太陽と月の位置に関係する」という結論を導いた。（４）調査方法　子どもが予想・仮説を立てることができたかを調査するため、局面１と局面２において、質問紙表１　「月の形と太陽」指導計画（２）実験群と統制群の設定　調査対象とした２学級のうち１学級を「授業にデジタルコンテンツを導入する群」（実験群）とし、他方を「授業にデジタルコンテンツを導入しない群」（統制群）とした。　また、調査対象２群の等質性については、標準学力調査の結果を基に分散分析を行い、有意差がないことを確認した（F（1,76）＝0.12,ns）。9１（資料１）による調査を行った。質問紙１の設問は、問１の ①で「１回目の先生の指示があった時（局面１）、予想・仮説を立てることができたかを回答するもの」、 ②で「自分の仮説を記述するもの」とした。また、問２の ①で「２回目の先生の指示があった時（局面２）、予想・仮説を立てることができたかを回答するもの」、 ②で「自分の仮説を記述するもの」とした。　月の満ち欠けの理解を調査するため、授業前と授業直後に、質問紙２（資料２）による調査を実施した。質問紙２の設問は、問１「 ①太陽の位置と月の形から判断して適当な月の位置を選択肢から選び、 ②その選択理由を記述するもの」、問２「 ①太陽の位置と月の位置から判断して、適当な月の形を選択肢から選び、 ②その選択理由を記述するもの」とした。　ただし、授業前においては、設問１の ②、設問２の ②にある「学習したことをもとにして」という部分を削除して調査を実施した。４．結果と考察（１）質問紙１について　質問紙１の回答結果を表２に示す。ここでは局面ごとに、予想や仮説を立てることができた子どもの数と予想や仮説を立てられなかった子どもの数を示す。予想や仮説を立てることができた子どもであるかの判断は、問１の ①でア「できた」を選択し、かつ問１の ②で予想・仮説を記述できた子どもとした。その際、月の位置と満ち欠けの関係を述べる記述があることを、「記述できた」と判断する基準とした。　各群の局面１で予想・仮説を立てられた子どもと立てられなかった子どもの数を直接確率計算で比較すると、両側検定の結果、p=0.0059（p<.01）で、有意であった。また、各群の予想を立てられた子どもと立てられなかった子どもの数を直接確率計算で比較すると、両側検定の結果、P =0.0097（p<.01）で有意であった。　このことから、実験群の子どもは統制群の子どもより、予想・仮説を立てることができたと言える。また特に、局面１で予想・仮説を立てることができた子どもが多いことから、本授業方略で観察を補完するデジタルコンテンツ(静止画)を活用することは、子どもの思考を促し、予想・仮説を立てることに有効であったと言える。　デジタルコンテンツにより、教師は効率的に観察の補完ができたと同時に、子どもの観察を補完する情報が整理された状態で提示できたことで、子どもの思考が促されたことが示唆される。（２）質問紙２について　質問紙２の回答結果を表３、表４に示す。　表３において、授業前の実験群の正答者数は８名で、全体の18％が正答を選択した。また、授業前の統制群の正答者数は10名で、全体の26％が正答を選択した。しかし、授業前において、両群の正答選択理由（問１ ②の記述）は、生活経験を根拠としたものがほとんどであったが、その根拠が曖昧なものであった。このことから、授業前では、満ち欠けを見たことはあるが、月と太陽の位置関係と満ち欠けの関係についての知識・理解がほとんどない状況であったことがうかがえる。　表３において、実験群と統制群の授業後の子どもの正答者数と誤答者数を直接確率計算で比較すると、両側検定の結果、 p=0.0076（p<.01）で有意であった。また、表４において、実験群と統制群の授業後の子どもの正答者数と誤答者数を直接確率計算で比較すると、両側検定の結果、p=0.0296（p<.05）で有意であった。さらに、授業後における、両群の正答選択理由（問１の②、表２　予想・仮説を立てられた子どもと立てられなかった子どもの数10問２の②の記述）は、仮説検証実験から導出した月と太陽の位置関係と満ち欠けの関係を記述していた。このことから、実験群の子どもの方が、仮説検証実験から導出した月と太陽の位置関係と満ち欠けの関係を根拠に、正答を選択できたと言える。つまり、実験群の子どもの方が、仮説検証実験により、満ち欠けを月と太陽の位置関係と関連付けて理解できたと言える。５．研究のまとめと課題　質問紙１と質問紙２の結果の考察を総合すると、実験群の子どもの方が統制群の子どもより、予想・仮説を立てることができ、その仮説をもとに行った実験によって学習内容（月の満ち欠け）の理解が図れたと言える。したがって、本研究における授業方略、つまり、観察を補完するデジタルコンテンツを「予想・仮説を立てる局面」で活用することは、子どもの思考を促し、仮説検証実験による学習内容の理解を図る上で有効であると言える。本授業方略は、月の満ち欠けの学習において、デジタルコンテンツを取り入れた授業デザインの一つのモデルとして活用することができると考える。表３　質問紙２（問１の①）の回答数表４　質問紙２（問２の①）の回答数　ただ、今回「予想・仮説を立てる局面」で使用したデジタルコンテンツが、どの程度適切であったかについては検証できていない。別のコンテンツとの比較により、さらに有効な情報を示すことができるコンテンツを明らかにしていくことも必要であろう。また、本研究における「予想・仮説を立てる局面」では、一斉授業の形式を取り入れたが、この局面では子ども同士の交流を図った様々な学習形態も考えられる。こうした学習形態で子どもの学びを質的にとらえ、効果的なデジタルコンテンツの活用法を検討することも今後必要となる。11引用・参考文献１）文部科学省、「小学校学習指導要領解説理科編」、2008、pp.13-17.２）前掲書１）、pp.7-8.３）増田和明、益田裕充、「演繹的推論による授業づくりに関する研究」、臨床教科教育学研究第10巻第２号、2009、pp.85-92.４）板倉聖宣、上廻昭、「仮説実験授業入門」、明治図書出版、1965.５）板倉聖宣、渡辺慶二、「ものとその重さ」、国土社、1974.６）文部科学省、「教育の情報化に関する手引き」、http:/ /www.mext.go.jp/a_menu/shotou/zyouhou/1259413.htm、2010.７）澤田佳宏・川上紳一、「児童の学習意欲を高める小学校理科授業でのＩＣＴ活用研究－デジタルコンテンツの活用と児童とともに製作するコンテンツ－」、岐阜大学教育学部研究報告（自然科学）、34、2010、pp.81-86.８）栗原淳一、「小学校理科「月と太陽」の理解を深める指導の工夫-指導資料『「Moon & Sun」セット』の作成と活用を通して」、群馬県総合教育センター研究報告、241、2010、pp.1-10．９）柴田功・長郷智成、「「理科ねっとわーく」の活用に関する研究－実験・観察とデジタル教材の活用を融合した学習活動の推進に向けて－」、神奈川県立総合教育センター研究集録、26、2007、pp.11-16.10）柴一実・山崎敬人・中田晋介・小川麻貴、「小学校理科における学び文化の創造（９）－デジタル教材が子どもの昆虫理解に及ぼす影響に関する研究－」、広島大学学部・附属学校共同研究機構研究紀要、37、2009、pp.375-384.11）堀田龍也、野中陽一、「わかる・できる授業のための教室のＩＣＴ環境」、三省堂、2008.12）高橋純、堀田龍也、「すべての子どもがわかる授業づくり -教室でＩＣＴを使おう -」、高稜社書店、2009.13）前掲書８）14）前掲書８）（資料１）（資料２）（くりはら　じゅんいち　子ども学部）

A Science Teaching Design Using Digital Contents to Make the Observation More Effective : A Case Study of Teaching the Lunar Phase to Sixth Graders -

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