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多様性と共通性の視点で生命現象を捉える理科教材の開発と実践

研究課題

研究課題/領域番号 19K03149
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分09080:科学教育関連
研究機関琉球大学

研究代表者

杉尾 幸司  琉球大学, 教育学研究科, 教授 (20433089)

研究分担者 齊藤 由紀子  琉球大学, 教育学部, 准教授 (30626106)
富永 篤  琉球大学, 教育学部, 准教授 (60452968)
福本 晃造  琉球大学, 教育学部, 准教授 (80549816)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 交付 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード生物多様性 / 理科教材 / 亜熱帯 / 自然環境 / 教材開発 / 身近な生物
研究開始時の研究の概要

亜熱帯地域と温帯地域に生息する身近な生物の比較を通して「生物の多様性(地域性)と共通性」を実感できる教材を開発する。教材開発にあたっては、異なる地域に生息する生物の「違いと共通性」について多面的な理解が可能となるように工夫し、授業実践に活用可能な内容とする。開発する教材は、身近な生物を題材に、生物の多様性について様々な視点から考えることが可能となるため、アクティブ・ラーニングなどの授業方法に適しており、教育現場での効果的な活用が期待される。

研究実績の概要

本研究は、亜熱帯地域と温帯地域に生息する身近な生物の比較を通して「生物の多様性(地域性)と共通性」を実感できる教材を開発し、授業実践による有効性の検証を行う事を目的に実施している。これまで、亜熱帯地域の身近な自然環境に対応した理科教材の研究開発が、十分に行われてこなかった理由の一つに、教材開発の基礎となる対象生物に関する情報の不足があげられるため、本研究では、対象となる生物の基礎的な生態調査とその結果を活用した教材開発に注力して実施している。本年度の動物の研究では、PCR-RFLPの手法を用いた琉球列島の両生類や家畜の種の同定を行う手法を高校の授業や課外活動で実践する教材づくりを行った。その他、教材の素材として活用するために、日本や琉球列島の動物の多様性、基礎生態に関する研究を実施している。また、植物については、身近な生物の季節性に関する生態的特性を明らかにするための観察に適している種を探索する目的で、沖縄島北部に位置する古宇利島に野生する維管束植物の調査を行った。その結果に加えてこれまでの現地調査により収集された標本、目視記録、画像記録および琉球大学教育学部植物標本室 (URO) 、同学理学部標本室 (RYU) ならびに国立科学博物館 (TNS) の所蔵標本に基づき古宇利島に野生することが確認できた維管束植物のデータをまとめ、植物目録を作成し報告した。開発した教材は、授業協力校において授業で使用し、その成果について検証する予定であるため、教材の質的評価方法を確立するため「一枚ポートフォリオ評価(OPPA)」を使用して、「学習前・後の本質的な問い」「学習履歴」「自己評価」の各項目についての質的検証方法について検討を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

動物の研究では、PCR-RFLPの手法を用いた琉球列島の両生類や家畜の種の同定を行う手法について高校の授業や課外活動で実践する教材の開発を行った。最終的には、作業時間の短縮化を念頭にいくつかの実験手順について比較検討を行い、DNA抽出から、PCR-RFLPの電気泳動像確認までを4-5時間程度で行うことのできる教材を開発した。また、高校において一部の工程を授業の中で全工程については課外活動で実践し、教材の効果について分析を行った。その他、基礎的な生態資料の収集のために、イボイモリの生活史研究、ハロウェルアマガエル幼生の表現型可塑性に関する研究、リュウキュウカジカガエルの発生段階図表作成、外来両生類の食性解析、両生類の多様性に関する研究、進化学的研究、沖縄島のミミズの多様性やシロアリの生態研究等を進めた。また、植物の研究では、沖縄島および周辺小島嶼に自生する植物の季節変化を捉えるため、これまでに実施してきた今帰仁村古宇利島の現地調査によって得られたデータをまとめた。その結果を踏まえ、今年度は、生物季節(フェノロジー)を把握するために必要と考えられる季節のデータを補うために追加の現地調査を行った。現地調査では出現した植物を目視により記録し、適宜標本を採集するとともに、出現種の形態や生育状況を撮影した。さらに、既収の標本調査も合わせて行い、植物相に関する調査データを補完した。これらの調査結果に現地調査による記録や文献の記述を加え、花期、果期、胞子期、落葉期など種ごとのフェノロジーを可能な限り推定し、種のリストとともにフェノロジーを登載した今帰仁村古宇利島の植物相として報告した。その他、教材の質的評価方法を確立するために、高校の探究活動等においても「一枚ポートフォリオ評価(OPPA)」を使用して生徒の認知レベルの変化について検証を進めている。

今後の研究の推進方策

動物に関する研究では、PCR-RFLPの手法を用いた動物の種の同定に関する教材開発とその実践や、リュウキュウカジカガエルの発生段階図表作成について、十分にデータが集積されたので、論文化を目指す。その他、沖縄の動物(シリケンイモリ、トカゲ類)の基礎生態に関する研究を行い、教材の基礎資料を蓄積するとともに、沖縄島のミミズの多様性研究などについては更なるデータの蓄積のために研究を進める。植物に関する研究については、本調査で得られた結果をもとに、沖縄でも季節変化に応じた開花→結実→落葉の観察が可能だと思われる種を選定して定点観察を実施し、年間を通した観察結果が得られる試料としての活用を検討する。また、教材化のための基礎資料としての利用も踏まえ、古宇利島以外の沖縄島周辺小島嶼についても四季を通じた調査データを蓄積する。その他、教材の評価については、質的研究手法について検討を進めると共に、探究活動等においても活用可能なより広範囲に使用できる方法等についても検討を進める。

報告書

(2件)
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書

研究成果

(22件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Diet of the American Bullfrog Lithobates catesbeianus Naturalized on Okinawajima, Ryukyu Archipelago, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Yasuyuki、Tominaga Atsushi
    • 雑誌名

      Current Herpetology

      巻: 40 ページ: 40-53

    • DOI

      10.5358/hsj.40.40

    • NAID

      130007992231

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and movement of the hybrid zone between two divergent lineages of the Japanese newt Cynops pyrrhogaster (Amphibia: Urodela) in Central Japan.2021

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, A., Matsui, M, Matsui, M.
    • 雑誌名

      Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 沖縄県の離島・へき地における自然教育のための基礎資料の充実XII: 今帰仁村古宇利島の植物相古宇利島の植物相2021

    • 著者名/発表者名
      大越光太郎・天野正晴・佐藤寛之・立石庸一・杉山巳次・富永篤・齊藤由紀子
    • 雑誌名

      琉球大学教育学部紀要

      巻: 98 ページ: 171-193

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 「問われる立場」から「問う立場」への変化を促す授業づくり-科学教育における「質問づくり」を取り入れたオンライン授業-2021

    • 著者名/発表者名
      宮国泰史・東江あやか・福本晃造・杉尾幸司
    • 雑誌名

      琉球大学教育学部紀要

      巻: 98 ページ: 47-58

    • NAID

      120007027729

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A New Species of Buergeria From the Southern Ryukyus and Northwestern Taiwan (Amphibia: Rhacophoridae)2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui Masafumi、Tominaga Atsushi
    • 雑誌名

      Current Herpetology

      巻: 39 ページ: 160-160

    • DOI

      10.5358/hsj.39.160

    • NAID

      130007890717

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct Species Status of a Microhyla from the Yaeyama Group of the Southern Ryukyus, Japan (Amphibia, Anura, Microhylidae)2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui Masafumi、Tominaga Atsushi
    • 雑誌名

      Current Herpetology

      巻: 39 ページ: 120-120

    • DOI

      10.5358/hsj.39.120

    • NAID

      130007890669

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アカハライモリの多様性と分化過程2020

    • 著者名/発表者名
      富永篤
    • 雑誌名

      Caudata

      巻: 4 ページ: 2-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Colony structure and caste distribution in living trees of the Ryukyu drywood termite, Neotermes sugioi (Blattodea: Kalotermitidae) in Okinawa Island2020

    • 著者名/発表者名
      Sugio Koji、Miyaguni Yasushi、Yoshimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Asia-Pacific Entomology

      巻: 23 ページ: 853-862

    • DOI

      10.1016/j.aspen.2020.07.013

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 探究的な学習課題としてのSDGs(持続可能な開発目標)に対する認識-高等学校での事例分析-2020

    • 著者名/発表者名
      杉尾幸司・宮国泰史
    • 雑誌名

      琉球大学大学院教育学研究科高度教職実践専攻紀要

      巻: 4 ページ: 85-95

    • NAID

      120006825921

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 幼稚園教諭にむけた自然体験活動に関するワークショップの実施報告2020

    • 著者名/発表者名
      中村元紀 ・宮国泰史 ・藤井晴彦 ・杉尾幸司
    • 雑誌名

      琉球大学教育学部紀要

      巻: 96 ページ: 13-19

    • NAID

      120006824697

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Relict distribution of Microhyla (Amphibia: Microhylidae) in the Ryukyu Archipelago: High diversity in East Asia maintained by insularization2019

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Atsushi、Matsui Masafumi、Shimoji Naoko、Khonsue Wichase、Wu Chi‐Shiun、Toda Mamoru、Eto Koshiro、Nishikawa Kanto、Ota Hidetoshi
    • 雑誌名

      Zoologica Scripta

      巻: 48 ページ: 440-453

    • DOI

      10.1111/zsc.12361

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 沖縄島に生息するウシガエルの食性2020

    • 著者名/発表者名
      富永篤・中村泰之
    • 学会等名
      日本爬虫両棲類学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 沖縄島北部における外来種シロアゴガエルの食性2020

    • 著者名/発表者名
      中村泰之・ 富永篤
    • 学会等名
      日本爬虫両棲類学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] イボイモリの頭骨における地理的変異2020

    • 著者名/発表者名
      尾﨑洸太朗 ・ 西川完途 ・ 松井正文・ 富永篤
    • 学会等名
      日本爬虫両棲類学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Relict distribution of Microhyla in the Ryukyu Archipelago: High diversity in East-Asia maintained by insularization2020

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, A., Matsui, M., Khonsue, W., Wu, CS
    • 学会等名
      Symposium "Biology of the Frog Family Microhylidae"9th World Congress of Herpetology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 野外におけるイボイモリの移動距離と成長2019

    • 著者名/発表者名
      富永篤・城間大輝・山本結沙・栗田一輝・千木良芳範
    • 学会等名
      日本爬虫両棲類学会 第58回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 琉球列島のヒメアマガエルの多様性と遺存的分布2019

    • 著者名/発表者名
      富永篤・松井正文
    • 学会等名
      日本動物学会 第90回 大阪大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 標識再捕獲法で得られたイボイモリの移動距離、行動圏に関する知見2019

    • 著者名/発表者名
      富永篤・城間大輝・山本結沙・栗田一輝・千木良芳範
    • 学会等名
      沖縄生物学会第56回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] イボイモリの変態後の成長について2019

    • 著者名/発表者名
      城間大輝・富永篤・山本結沙・栗田一輝・千木良芳範
    • 学会等名
      沖縄生物学会第56回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 危機的状況にある奄美・琉球の里地棲希少水生昆虫類に関する実効的な保全・生息地再生技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      荒谷 邦雄 ・苅部 治紀 ・北野 忠 ・富永 篤 ・冨坂 峰人
    • 学会等名
      日本昆虫学会第79回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 研究計画書の分析に基づく児童・生徒の研究概念の分類と発達経路2019

    • 著者名/発表者名
      宮国泰史, 福本晃造, 城間吉貴, 杉尾幸司, 古川 雅英
    • 学会等名
      日本科学教育学会第43 回年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 特盛山椒魚本2019

    • 著者名/発表者名
      富永篤(分担)
    • 総ページ数
      160
    • 出版者
      北九州魚部
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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