2020 Fiscal Year Research-status Report

校種を超えた数学科と理科を総合する教材開発と教師教育の実証的研究

Research Project

Project/Area Number	19K03145
Research Institution	Naruto University of Education
Principal Investigator	金児正史鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (00706963)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	土田理鹿児島大学, 法文教育学域教育学系, 教授 (10217325) 後藤顕一東洋大学, 食環境科学部, 教授 (50549368) 佐伯昭彦鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (60167418) 川上貴宇都宮大学, 教育学部, 講師 (90709552)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	数学科と理科を総合する教育 / 教員研修 / 教材開発
Outline of Annual Research Achievements	研究代表者らによる教師教育実践とその研究から，数学科と理科では，用語の共有化や指導内容の調和的な順序攻勢が積極的に考慮されておらず，児童生徒の総合的な数理的運用能力に限界があると考えている。本研究では，校種や教科を超えた数学と理科の教師を対象とする定期的案勉強会を通して，学習内容を相互理解することの重要性が明らかとなってきている。そこで本研究では，数学と理科の総合的な理解力を持つための教師の資質能力向上の方策を探究している。 2020年度も，2019年度に研究代表者らが確認した本研究の目的と研究方法は変更していない。本研究が休日に行ってきた教員研修には限界もあるため，これまで行ってきた休日を利用した教員研修については，2020年度に見直し，オンラインによる実施の模索をした。また，講習会を開いて集中的な教員研修を行う方策についても検討した。一方で，数学科と理科を総合する教材開発や授業実践については，研究発表と論文投稿を行った。日本科学教育学会姫路大会(2020年)にて，「単振り子の等時性公式を題材とした理数探究の指導」を口頭発表し，単振り子の等時性の公式を導き出す過程を数学の考察も加え，理数探究の題材としての可能性を論考した。また，物理でも着目されているオイラー数を題材として，数学教育学会誌vol61，No.1,2 (pp.17-31)にて，「オイラーの多面体定理を帰納的にとらえる指導の実証的研究」が採択された。この論文では，平面図形から球と同相な閉曲面までの指導にには有用な方向性が見出せたことを述べるとともに，浮き輪のように1穴の閉曲面（トーラス）のオイラー数を，学習者が考察できるようにするためにようには課題も見出すことができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究代表者らによる数学科と理科を総合する先行研究によれば，多くの学習単元について，小学校から高等学校に渡って，関連して指導されていることが明らかになっている。例えば単振り子の等時性に関連する学習は，小学校5年理科，高等学校物理，数学Ⅲ，あるいは楕円関数の理解も必要なほどである。それでも本研究では，おもに高等学校までに行う学習指導に焦点をあてた上で，高等学校物理で単振り子の等時性を指導する段階では，生徒が各学習段階で何を学んできているのか承知した教員が指導するのが好ましいと考えている。そこで本研究では，単振り子の指導にあたって，数学科や理科の知識を総合した指導のあり方について，提言することができた。一方で，オンラインや集中的な講義形式による，数学科と理科を総合するための教員研修のあり方については，構想はできたものの，具体的に実践する段階には至らなかった。この点は，反省して次年度に実施することにしていく。上記のように，本研究は概ね順調に進展することができた。しかしながら，2020年度はコロナ禍の影響で，学会発表もオンラインで行うことで，他者からの貴重な意見や議論を深めることが十分できなかった。同様に，研究代表者らによる議論の場面でも，オンラインによる，あるいはメールによる議論にとどまることになってしまい，十分に深められなかった部分がある。こうした点に改善の余地がある。来年度以降の本研究の進捗に向けて，工夫していきたいと考えている。
Strategy for Future Research Activity	本研究の現在までの進捗状況にも述べたように，今後は単振り子の等時性を題材にした学習指導計画を活用して授業実践をするとともに，これを題材とした教員研修の方策を，具体的に立案し，研修を実施していく。一方，化学反応の反応速度を題材とした数学科と理科を総合する教材と授業を開発し，その内容を学会で発表するとともに，この題材を利用した教員研修も具体的に立案・実施していく。尚，これらの教員研修の立案・実施にあたっては，学習者が主体的に学ぶための教育実践を意識化して，教師がどのような支援をするような授業を行っていけばいいのか，明確にできるようにする。
Causes of Carryover	2021年度に新学習指導要領に準拠した中学校の数学科と理科の教科書が発刊される。その購入費用として，次年度使用額を捻出した。検定教科書の購入が可能になる5月末から購入予定である。購入後は，研究分担者には郵送して，情報を共有できるようにする。 2020年に開催予定だったICME14（International Congress on Mathematical Education　14）(上海開催i)が，コロナ禍の影響で2021年に延期になったため，その参加費用等も充当する。