2023 Fiscal Year Research-status Report

中学校理科におけるグラフ解釈を促進させるための学習支援システムの構築

Research Project

Project/Area Number	23K02366
Research Institution	Nara University of Education
Principal Investigator	石井俊行奈良教育大学, 理科教育講座, 教授 (50636446)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Keywords	ものの温まり方 / ものの温度と体積 / 関連付け / カリキュラム・マネジメント / イオン / 中和反応 / カードゲーム / 類推
Outline of Annual Research Achievements	小学4年の児童に熱対流が起こる理由を理解させるには，小学4年の単元「ものの温度と体積」と小学4年の単元「ものの温まり方」との関係付けを促進させるための水風船・水の冷却の演示実験，及びソーラーバルーンのビデオ視聴の導入は有効かを検証した．その結果，「ものの温度と体積」と「ものの温まり方」の2単元を関係付けるための水風船・水の冷却の演示実験，及びソーラーバルーンのビデオ視聴を行った児童（実験群）は，それらの指導を行わない通常の授業を受けた児童(統制群)に比べ，水や空気が温められたとき，及び「熱対流で温められた水や空気が上方に移動する理由」でも，「体積が大きくなる」「（周りの水や空気より）軽くなる」を共に言及した児童数は有意に多かった．このことから，同一教科(理科)でかつ同一学年(第4学年)の単元である「ものの温度と体積」と「ものの温まり方」を関係付けるカリキュラム・マネジメントが必要である．「中和反応における水溶液中に含まれるイオンの数（水素イオンの数，塩化物イオンの数，ナトリウムイオンの数，及び水酸化物イオンの数）」を解決させる際に，先行してその内容に類似した「カードゲーム」を中学３年の生徒に行うことの効果を検証した．その結果，両面カードゲームを使うことでイオンの数の増減について理解できる生徒が多いことが明らかになった．このことから，「1つの事象で複数のグラフを考える」理科問題に対しても，教師はその内容に類似した内容（本研究ではカードゲーム）を積極的に取り上げていくべきである．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason コロナ禍により外部の人間が学校現場に入ることが難しく，当初の予定より研究が進まなかった．
Strategy for Future Research Activity	前回の科研の申請では，つまずきについて特定してきた．本科研の目的は，グラフに特化した形でのつまずきについて解明することにある．しかし，概念形成なくしてグラフの解釈について検討することはかなり無理のあることがわかってきた．現在中和におけるイオンの数の変化のグラフの理解について実験を実施したが，あまりきれいな結果は得られなかった．イオンのグラフを認識させるには，概念形成がまず必要なので，研究の方向性を少し変えていくことを現在検討中である．一方で，電気回路における電気抵抗の数とその概念形成について、研究の方向性が見えてきたので，そのことについて研究を進めていきたい．
Causes of Carryover	残った1150円は，来年度使用したいと思います．