2015 Fiscal Year Research-status Report
認知科学的アプローチにより問題解決能力を育む高校物理カリキュラムの開発
| Project/Area Number |
15K00975
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University of Education |
|---|
Principal Investigator |
谷口 和成 京都教育大学, 教育学部, 准教授 (90319377)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村田 隆紀 京都教育大学, その他部局等, 名誉教授 (10027675)
笠 潤平 香川大学, 教育学部, 教授 (80452663)
内村 浩 京都工芸繊維大学, アドミッションセンター, 教授 (90379074)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 認知科学 / 物理教育 / 課題解決能力 / 科学的推論 / 教員研修 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，中等教育における現在の教育課題である「問題解決能力」を育成する方法として，その基本となる「科学的推論能力」に着目し，認知科学的アプローチを用いた物理授業により，その育成を目指すものである。
研究初年次にあたる本年度は，（1）国内外における先行研究事例の調査，（2）研究協力校における生徒の実態調査およびその結果に基づき，科学的推論能力の育成に着目した物理授業の予備的な実践検討を行った。以下にこれらの具体的な結果を述べる。
（1）については，現在の日本の高校物理授業において，この能力の育成に主眼をおいた実践例はないため，その参考とするため，はじめに義務教育段階において実践している全国の理科教育関係者に呼びかけて，公開の実践発表会および検討会を開催した。その結果，本研究を進める上で英国の「科学教育による認知促進(Cognitive Acceleration through Science Education: CASE)の手法が有効であることが確認されるとともに，実施におけるいくつかの課題が明らかになった。
（2）については，京都府内の公立高校の2年生を対象として調査，実践を行った結果，科学的推論に関する操作能力に着目した調査の結果，一部の生徒は「具体的操作期」にあることが明らかになった。そこで，それらの生徒の支援の方法として，CASEの手法に基づくアクティブ・ラーニング型の授業実践を行った。操作能力の発達は本質的に緩やかであるため，現在のところ明確な変容は確認されていないものの，本授業を受けた生徒の学習に対する姿勢および動機付けに好ましい変化が定量的，定性的に確認され，次年度以降の継続的な実践の意義と必要性が明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，当初の計画にしたがって，京都地域の高校・大学の物理教員の研究グループ「アドバンシング物理研究会」において，これまでに蓄積してきた「認知促進（Cognitive Acceleration: CA）の考え方を日本の義務教育課程において導入した研究成果および授業技術を互いに紹介した。その上で，高校物理における各単元の学習内容をCAの視点で分析し，学習目標を授業の軸としつつ，各単元（学習）の特徴に適した「科学的推論の形式（パターン）」の活用を促す授業を開発するという研究の意義と方向性を共通認識とすることができた。
次に，京都の高校生の科学的推論能力をはかるために，研究協力校において米国の「ローソンテスト」を実施するとともに，米国において同テストによる大規模調査を行っている，Lei Bao教授(オハイオ州立大学)を招聘し，ミニシンポジウムを開催した。そこでは，おもに科学的推論能力と物理概念の獲得状況との関連性について，両国の調査結果に基づく議論を行った。
さらに，研究協力校においてはローソンテスト結果を基に，英国のCASEプログラムを物理授業に組み込む取り組みを開始した。実施にあたっては，事前に大学にて協力校の教員(授業実施者)に対して研修を行い，授業の展開をはじめ，教材の貸し出しから実践中の疑問への対応に至るまで，可能なかぎりきめ細かな支援を試みた。
授業評価の方法については次年度以降の課題であるが，実施にあたっては大きな問題は生じていない。なお，ここでの成果は，次年度以降に実施を予定している「(仮)CASE教員研修講座」において有効に活用する予定である。
以上のように，科学的推論能力をはかる簡易テストの開発は遅れているものの，全体として研究の進捗は順調である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に基づき，次の４つの事項を中心に研究を推進する予定である。
(1)前年に引き続き，CA授業の高校物理カリキュラムへの導入にむけた授業研究を継続する。特に「推論パターン」の総合的・複合的な活用を必要とする探究活動プランを構築する。これにより，高校3年間を通して，段階的に，問題解決能力を育む物理カリキュラムの開発を目指す。
(2)高校生の科学的推論能力を評価する調査問題を開発する。日本の高校生に対応した「科学的推論能力を評価するテスト」を開発する。開発したテストは，協力校におけるCA授業の前後で試行し，生徒の推論能力の変容の指標となり得るか検証する。
(3)前年度の現場支援の成果に基づき，現職教員を対象とした「(仮)CASE教員研修講座」を開催する。可能な限り，実践的な体裁をとる。
(4)研修参加教員に対する支援のシステムを構築する。これに興味を持つ教員を広く受け入れ，研修外でも共同で授業プランを検討，構築する機会や実践における質問や疑問に答える場を提供する。また，Webページ(HP)を立ち上げ，掲示板やML等を介して，開発される授業プランや成果・課題等の情報を交換，共有する。
|
| Causes of Carryover |
科学的推論能力をはかる調査問題の開発において必要な物品費および調査分析用費用として見込んでいたが，まずは既存の調査問題を実施，検討し，その分析結果を参考に開発することに変更したため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に予定していた，科学的推論能力をはかる調査問題の開発において必要な物品費および調査分析用の費用として使用する予定である。
|
