目に見えない事象を説明する仮説の設定能力の育成に関する研究

Research Project

Project/Area Number	25909019
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	稲敷市立根本小学校
Principal Investigator	小林和雄茨城県稲敷市立根本小学校, 教諭
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2014-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help	¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2013: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Keywords	仮説 / 仮説設定 / 粒子概念
Research Abstract	「粒子」に関わる学習では, 自ら想像した粒子モデルで, 自然 : 事象の説明をしたり, 仮説を立てるような授業実践が広く行われているが, 児童の素朴な粒子モデルによって説明した仮説の妥当性を, 実験よって検証することは難しい。児童なりの粒子モデルでも自然現象や観察した実験結果がうまく説明できることが多いため, モデル化することでかえって非科学的な児童の見方や考え方が強化されることもある。本研究では, 小学校の理科授業で活用できる動的な粒子モデルをシミュレーションソフトにより開発し, 小学校理科の「粒子」に関わる学習の初期の段階である4年「空気や水の性質」「水の三態変化」3年「物と重さ」において, 現代科学の見方に基づいて開発した粒子モデルを児童に提示し, 粒子の運動やその変化が目に見えない事象を粒子モデルなどによって説明する仮説の設定能力の育成にどのような効果があるのかを調査し, 以下のことを解明した。 ①仮説設定場面において, 力の作用やエネルギーや物質の性質や変化に注目させることは, 日常的な説明を科学的な説明に洗練するのに有効である。 ②仮説設定揚面における教師や仲間とのコミュニケーションによる仮説の類型化や対立点の焦点化は, 仮説の中の変数の同定や, 条件制御を意識した検証実験計画の立案を促進するのに有効である。 ③設定した仮説から演繹的に推論される実験結果の予想といった一連の仮説演繹的推論を, 学級全体で共有することは, 学習者による論理的で妥当な結論の導出を促進するのに有効である。 ④粒子モデルを自作の単純円によるアニメーション動画によって生徒に示すことは, 温度や圧力の変化による体積の変化の違いなどの空気や水の性質や, 水の状態変化, 水への溶解などに関わる現象について, 事象が生起する原因やしくみを科学的な概念を使用して考えたり説明することを促進するのに有効である。