Revising Experiments with Unsatisfactory Results in the Science Textbook and Sharing the New Methods with Foreign Researchers

• Project/Area Number: 15H02910
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Science education
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Yamashita Shuichi 千葉大学, 教育学部, 教授 (10272296)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 徹也 千葉大学, 教育学部, 教授 (00224519) ; 大和 政秀 千葉大学, 教育学部, 准教授 (00571788) ; 林 英子 千葉大学, 教育学部, 准教授 (40218590)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 観察・実験 / 理科 / 改善例 / 定比例の法則 / 体細胞分裂 / 月の満ち欠け / 小・中学校理科 / 解決策 / 海外への発信 / 理科教育 / 授業改善 / 海外発信

Outline of Final Research Achievements

This study was performed was to identify experiments with unsatisfactory results in science textbooks. In addition, revised experiments that can obtain satisfactory results are proposed. A questionnaire survey was performed among junior high school teachers regarding which of the 88 experiments found in the standard textbook can likely yield results that are similar to those presented in the standard textbook.
The questionnaire indicated that the most difficult experiments were those regarding oxidation of metals. We invented a new procedure for this experiment to improve the introduction of the law of definite proportions. The next most difficult of experiments was to observe cell division. We have developed a new method to observe cell division that is easier to conduct for teachers and students.
We have also developed new methods to experiments with unsatisfactory results such as moon phases, and shared the methods with foreign science education researchers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

理科の観察・実験で工夫しても教科書通りの結果が得られないものが存在し，児童・生徒の観察・実験結果を生かしたまとめができず，理科教員たちを悩ませている状況を鑑み，現職理科教員を対象にした質問紙調査およびインタビューにより，教科書の結果と矛盾してしまう観察・実験を特定した。そして，教科書の結果と矛盾しなくなるように，教科内容専門の研究分担者や海外共同研究者とともに「定比例の法則」や「細胞分裂」などの観察・実験の解決策を開発し，実際の理科授業でその有効性を実証して，その知見を広く国内外で共有した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] UBC(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of British Columbia(Canada)
• [Int'l Joint Research] Carl von Ossietzky University(Germany)
• [Int'l Joint Research] Changhua University of Education(Taiwan)
• [Int'l Joint Research] NIE(Singapore)
• [Int'l Joint Research] University of Bremen, Germany(Germany)
• [Journal Article] UBC新渡戸紀念庭園での台湾大学院生向け博物館教育プログラムの開発と試行 (2019)
  • Author(s): 山下修一, David Anderson
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 67 Pages: 41-49
  • NAID: 120006633186
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 教育のグローバル化に対応した留学生受入れプログラムの開発と評価―ASEAN交換留学生から見たTWINCLEプログラムでの学び― (2018)
  • Author(s): 野村 純, 大和政秀, 米田千恵, 芳賀瑞希, 谷恭子, 藤田剛志, 加藤徹也, 山下修一, 大嶌竜午, 辻耕治, 林英子
  • Journal Title: 科学教育研究 Volume: 42(2) Pages: 112-119
  • NAID: 130007404272
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ASEAN留学生のレポートから見るツインクルプログラムにおけるASEAN留学生への教育活動内容の変容 (2018)
  • Author(s): 芳賀瑞希, 野村純, 谷恭子, 山野芳昭, 大嶌竜午, サプト アシャディアント, 馬場智子, 飯塚正明, 伊藤葉子, 梅田克樹, 加藤徹也, 小宮山伴与志, 下永田修二, 白川 健, 杉田克生, 髙木啓, 辻耕治, 土田雄一 , 林 英子, 藤田剛志, ホーンベヴァリー, 山下修一, 大和政秀, 米田千恵
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 66(2) Pages: 133-137
  • NAID: 120006482711
  • Open Access
• [Journal Article] Development and Evaluation of Science Lessons Using a Plant Factory and Leveraging the STEM Model (2018)
  • Author(s): Shuichi Yamashita and Masato Miyashima
  • Journal Title: In Finlayson, O.E., McLoughlin, E., Erduran, S., & Childs, P. (Eds.), Electronic Proceedings of the ESERA 2017 Conference. Research, Practice and Collaboration in Science Education, Volume: ESERA 2017 Pages: 148-156
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 理科デジタル教科書のニーズと可能性―指導主事へのアンケート・授業視察・インタビュー調査から (2018)
  • Author(s): 山下修一・鳩貝太郎・大辻永・後藤顕一・松原憲治・松原静郎
  • Journal Title: 東京理科大学教職教育研究 Volume: 3 Pages: 47-59
  • NAID: 40022275033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] コア知識を用いたコミュニケーション活動 (2018)
  • Author(s): 山下 修一
  • Journal Title: 科学技術教育 Volume: 229 Pages: 5-7
• [Journal Article] 強磁場印加下における均一沈殿法による水酸アパタイトの合成 (2018)
  • Author(s): 林英子・勝又靖博
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 66（2） Pages: 353-357
  • NAID: 120006482742
  • Open Access
• [Journal Article] 中学校理科で教科書通りの結果が得られない観察・実験の特定とその改善例―「体細胞分裂の観察」を例にして (2017)
  • Author(s): 山下修一・柏熊泰之
  • Journal Title: 日本教育大学協会研究年報 Volume: 35 Pages: 15-23
  • NAID: 40021179511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] mprovement and Evaluation of Copper Oxidation Experimental Procedure for the Introduction of the Law of Definite Proportion (2017)
  • Author(s): Shuichi Yamashita, Yasuyuki Kashiwaguma, Hideko Hayashi, Verena Pietzner
  • Journal Title: Science Education International Volume: 28(2) Pages: 125-131
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 小学校第5学年「植物の結実」での知識の活用力を育成する授業開発 (2017)
  • Author(s): 渡部悠介・山下修一
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 66(1) Pages: 255-260
  • NAID: 120006482668
  • Open Access
• [Journal Article] 植物および動物のはたらきを養分の移り変わりから一貫した説明をするための授業開発 (2017)
  • Author(s): 佐久間祐太・山下修一
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 66(1) Pages: 369-377
  • NAID: 120006482683
  • Open Access
• [Journal Article] STEMの枠組みを生かした人工心臓弁開発についての理科授業の開発と評価 (2017)
  • Author(s): 山下修一・野村恵伍
  • Journal Title: 東京理科大学教職教育研究 Volume: 2 Pages: 65-76
  • NAID: 40022274851
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of a Science Lesson in Singapore Based on Research Findings in Science Education: Through Improvement of Lesson Plans, PowerPoint Slides, Teaching Materials and Worksheets (2017)
  • Author(s): 山下修一・Jennifer YEO・湯地涼介・中村祐樹・山田実加・成松 泉・平野祐希子・Lim Tong YANG・Lim Chia HWEE・野村 純・大嶌竜午・馬場智子・林 英子
  • Journal Title: Journal of Science Education in Japan Volume: 41 Issue: 2 Pages: 96-106
  • DOI: 10.14935/jssej.41.96
  • NAID: 130005775838
  • ISSN: 0386-4553, 2188-5338
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Analysis of the Effects of a Science Teacher Internship Abroad on University Students (2017)
  • Author(s): 野村純, 吉田恭子, 山野芳昭, 山下修一, 鶴岡義彦, 藤田剛志, 小宮山伴与志, 大嶌竜午, アシャディアント サプト, 馬場智子, 飯塚正明, 板倉嘉哉, 加藤徹也, 木下龍, 下永田修二, 白川健, 杉田克生, 高木啓, 辻耕治, 林英子, ホーン ベヴァリー, 大和政秀, 米田千恵
  • Journal Title: Journal of Science Education in Japan Volume: 41 Issue: 2 Pages: 141-149
  • DOI: 10.14935/jssej.41.141
  • NAID: 130005775734
  • ISSN: 0386-4553, 2188-5338
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 擬人化・脚色による身近な物理現象への注視 (2017)
  • Author(s): 加藤徹也
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 66(1) Pages: 415-422
  • Open Access
• [Journal Article] モデルと他者との対話を通じて月と金星の満ち欠けを理解させる授業の開発と評価 (2017)
  • Author(s): 柴田道世，山下修一
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 65 Pages: 15-20
  • NAID: 120006375932
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] イオン液体についての教材開発とその実施 (2017)
  • Author(s): 林英子，重永達彦
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 65 Pages: 431-439
  • NAID: 120006375980
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 単純な物理現象に対する誤った論理の正当化に関する考察 (2017)
  • Author(s): 加藤徹也
  • Journal Title: 千葉大学教育学部研究紀要 Volume: 65 Pages: 416-426
  • NAID: 120006375978
  • Open Access
• [Journal Article] How Should Fourth Grade Students Express and Explain Their Thoughts about How Water Is Heated?. (2016)
  • Author(s): Yamashita, S., & Yeo, J
  • Journal Title: Journal of science education in Japan Volume: 40(1) Pages: 12-20
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 理科教員を目指す大学生の野草観察に対する自信 (2016)
  • Author(s): 山下修一，斎木健一，木村美咲
  • Journal Title: 科学教育研究 Volume: 40（3） Pages: 302-308
  • NAID: 130005420388
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] シンガポールの教育課程と理科の学習活動の特色 (2016)
  • Author(s): 大嶌竜午，山下修一
  • Journal Title: 理科の教育 Volume: 65（771） Pages: 36-41
• [Journal Article] 中学校での月の満ち欠けの説明における小学校の学習の影響と改善モデルの開発 (2016)
  • Author(s): 山下修一 ・伊藤英樹・柴田道世
  • Journal Title: 科学教育研究 Volume: 39（４） Pages: 347-358
  • NAID: 130005129226
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 現場の授業改善に資する理科授業研究－公開授業研究会へ向けての2年間の取り組みを例にして (2015)
  • Author(s): 山下修一・勝田紀仁
  • Journal Title: 理科教育学研究 Volume: 56 Pages: 93-103
  • NAID: 130005102480
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 遠隔理科教育国際セミナー (2018)
  • Author(s): David Anderson，畑中敏伸，山下修一
  • Organizer: 理科教育学会関東支部大会(宇都宮大学)
• [Presentation] 有限要素法シミュレーションを用いた物理実験の導入教育 (2018)
  • Author(s): 加藤徹也
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] シミュレーション画像を用いた物理法則の発見的導入 (2018)
  • Author(s): 加藤徹也
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] DEVELOPMENT AND EVALUATION OF SCIENCE LESSONS USING A PLANT FACTORY AND LEVERAGING THE STEM MODEL (2017)
  • Author(s): Shuichi YAMASHITA and Masato MIYASHIM
  • Organizer: ESERA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] STEMの枠組みを生かした人工心臓弁についての理科授業開発 (2017)
  • Author(s): 山下修一・野村恵伍
  • Organizer: 日本科学教育学会
• [Presentation] 理科の「深い学び」の実現に向けて (2017)
  • Author(s): 山下修一
  • Organizer: 日本理科教育学会
  • Invited
• [Presentation] 日常生活に生きる理科の知識（2）透明とは何か？実験教材の開発と実施 (2017)
  • Author(s): 林 英子
  • Organizer: 日本理科教育学会
• [Presentation] シクロヘキサンの固相間転移の高感度示差走査熱量計による測定 (2017)
  • Author(s): 石毛真実・林英子
  • Organizer: 日本熱測定学会
• [Presentation] Developing an Improved Model of Moon Phases for Secondary-level Science (2016)
  • Author(s): Shuichi YAMASHITA, Hideki ITOU
  • Organizer: 2016EASE
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] How can we encourage students to be consistent in their explanations? (2016)
  • Author(s): Yukiko Hirano, Shuichi YAMASHITA,
  • Organizer: 2016EASE
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of static electricity using Fly Stick (2016)
  • Author(s): Noriyuki Nishiyama,Shuichi YAMASHITA
  • Organizer: 2016EASE
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a Wildflower Identification site (2016)
  • Author(s): Ken'ichi Saiki, Nobuya Hayashi, Fumi Nakanishi, Shuichi YAMASHITA
  • Organizer: 2016EASE
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2016-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 金星の満ち欠けについてのモデル教材を用いた授業の改善点 (2016)
  • Author(s): 伊藤英樹・山下修一
  • Organizer: 日本理科教育学会第66回全国大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2016-08-02
• [Presentation] 力の誤った考えを軽減する教材と指導 (2016)
  • Author(s): 柏熊泰之，山下修一
  • Organizer: 日本理科教育学会第66回全国大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2016-08-02
• [Presentation] 機溶媒を用いた金属ナトリウムの電解析出教材の作成 (2016)
  • Author(s): 重永達彦，林英子
  • Organizer: 日本理科教育学会第66回全国大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2016-08-02
• [Presentation] Developing New Model of Moon Phases (2015)
  • Author(s): Shuichi YAMASHITA,, Masaaki OKUDA
  • Organizer: 2015 International Conference of the East-Asian Association for Science Education
  • Place of Presentation: 北京師範大学（中国・ 北京）
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Introduction of experiments using Gas Detector Tube system (2015)
  • Author(s): Masaaki OKUDA, Shuichi YAMASHITA
  • Organizer: 2015 International Conference of the East-Asian Association for Science Education
  • Place of Presentation: 北京師範大学（中国・ 北京）
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of experimental teaching and learning aids, experimental equipments and experimental Activities (2015)
  • Author(s): Ken'ichi Saiki, Nobuya Hayashi, Fumi Nakanishi, Shuichi YAMASHITA
  • Organizer: 2015 International Conference of the East-Asian Association for Science Education
  • Place of Presentation: 北京師範大学（中国・ 北京）
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Overcoming the Belief in a Relationship between the Earth’s Rotation and Moon Phases (2015)
  • Author(s): Shuichi YAMASHITA, Hideki ITOU, Michiyo SIBATA
  • Organizer: 11th Conference of the European Science Education Research Association
  • Place of Presentation: Messukeskus Helsinki, Expo and Convention Centre（Finland，Helsinki）
  • Year and Date: 2015-08-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 雲の発生についての大学生の認識調査 (2015)
  • Author(s): 伊藤英樹・山下修一
  • Organizer: 日本科学教育学会第39回年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県・山形市）
  • Year and Date: 2015-08-21
• [Presentation] 中学校での月の満ち欠けの説明における小学校の学習の影響と改善モデルの開発 (2015)
  • Author(s): 山下修一・伊藤英樹・柴田道世
  • Organizer: 日本科学教育学会第39回年会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県・山形市）
  • Year and Date: 2015-08-21
• [Presentation] 雲の発生についての一貫した説明を促す授業法の開発 (2015)
  • Author(s): 伊藤英樹・山下修一
  • Organizer: 日本理科教育学会第65回全国大会
  • Place of Presentation: 京都教育大学（京都府・京都市 ）
  • Year and Date: 2015-08-01
• [Presentation] 中学校での月の満ち欠けの説明における小学校の学習の影響 (2015)
  • Author(s): 山下修一
  • Organizer: 日本理科教育学会第65回全国大会
  • Place of Presentation: 京都教育大学（京都府・京都市 ）
  • Year and Date: 2015-08-01
• [Book] はじめて学ぶ教科教育 (2018)
  • Author(s): 大高泉編著 山下修一pp.105-116分担執筆
  • Total Pages: 214
  • Publisher: ミネルヴァ書房
  • ISBN: 9784623083671
• [Book] 理科教育基礎論研究 (2017)
  • Author(s): 大高泉編著 山下修一ほか21名
  • Total Pages: 367
  • Publisher: 協同出版
  • ISBN: 4319002970
• [Funded Workshop] 理科教育国際セミナー (2017)