天文航法において数学の有用性を実感する理科や社会科に関連した総合的な単元の開発

• Project/Area Number: 20908020
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 教科教育学Ⅱ(理科系)
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 田中 克己 Kobe University, 発達科学部附属明石中学校, 教員
• Project Period (FY): 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥580,000 (Direct Cost: ¥580,000); Fiscal Year 2008: ¥580,000 (Direct Cost: ¥580,000)
• Keywords: 天文航法 / 緯度 / 数学

Research Abstract

数学あるいは科学に価値を感じ、興味を持つ生徒に育てたい。それが、科学的思考ができ、社会の不合理や不条理に気づき、社会を良くしていく力を有する社会人を育てることにつながると考え、数学が生活や社会で生きることを実感できる教材を開発しようとした。また、そこに生きている人の知恵のすばらしさ、ひいては人間の素晴らしさに気づかせられるのではないかと考えた。そこで、前回の研究を通して知った天文航法を中学生向けの学習単元として開発することを目指した。
まず、天文航法の基本となる、北極星や太陽を観測することによって船の現在地を知る方法について書籍等で調べた。また、地球の公転や自転、太陽や北極星との関係などの空間における図形の〓きや位置関係、さらに球面座標としての緯度・経度との関係に関する考察と理解が必要であるため、関連する社会科や理科の教師と情報交換を行い、何を学び何を学んでいないかを調査して、単元構成を考え、2,3年生を対象とする講座制の選択学習としで実践した。
他教科との情報交換では、緯度・経度については第1学年に社会科で学習するが、緯度は角度を表すものとしての学習はあまりなされていない。地球の公転と太陽の南中高度の関係は、第3学年に理科で学習する。しかし、ある緯度の地点での夏至、冬至における太陽の南中高度を求めること程度で、1年を通しての緯度と太陽の南中高度や赤緯との関係、特に、太陽の南中高度から緯度を求める考え方は学習しないことがわかった。これらを踏まえて単元を開発し、天文航法の基本は中学3年生での学習が適切であることがわかった。さらに、海事科学部の教員との連携によって、生徒たちは航海士が実際に使用する六分儀を使用して太陽の南中高度を測定することも体験でき、数学が実際に役立っていること及び人間の知恵の素晴らしさを感じられることがわかった。