数理横断的な課題解決学習の数学科における実践的研究～津波到達時間を題材として～

• 研究課題/領域番号: 20H00895
• 研究種目: 奨励研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 1210:科学教育関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 今野 雅典 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教諭
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 –
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 440千円 (直接経費: 440千円); 2020年度: 440千円 (直接経費: 440千円)
• キーワード: 区分求積法 / 実験 / 合科 / 協働学習 / 教室実験 / 教科横断

研究開始時の研究の概要

次期高等学校学習指導要領では数学的活動が引き続き重視されており, 日常の事象や社会の事象などを数理的に捉えることが位置づけられている. また「数理横断的なテーマに徹底的に向き合い考え抜く力を育成」するために「理数探究」等の科目が新設された.
本研究では, 津波の到達時間を題材に数学を活用する教材を開発する. これは日常の問題解決場面を数理的に捉えさせ, 物理や地学とのクロスカリキュラムにより数理横断的なテーマを生徒に考えさせる授業実践である. また, 問題解決の道具として数学を利用するだけでなく, 生徒の活動を通じて区分求積法の理解を深めさせる授業実践を構想したものである.

研究成果の概要

高等学校学習指導要領では数学的活動が引き続き重視されており、日常の事象や社会の事象などを数理的に捉えることが位置づけられている。数学IIの授業で長さ1mの水槽に深さ1cmの水を入れ、波を起こし波が壁で反射した時点からストップウォッチで計測を開始し1m先の壁に到達するまでの時間 をもとに波の速度を算出した。壁に反射した波ではなく、発生した波をそのまま計測の対象にできたこともあり、疑問を口にする生徒がいなかった。数学IIと数学IIIは学年が異なるだけでなく、数学IIIの授業の方が生徒が集中してデータを分析していた。水槽の長さの変化により違和感なく実験結果に向かい合うことができたためだと考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

数学の学習内容は学年進行とともに抽象化が進み、高等学校では具体物を通じて学習を進めることがほとんどないのが実態である。本研究で取り上げた事例は、教室で実験をしそれを深めることで積分の概念を理解することにつながるものである、その学習は地学や物理学との関係の中で進められるところに特徴がある。次期学習指導要領での理数探究および理数探究基礎のような科目での学習内容に位置づけられる者として期待できる。