| 研究課題/領域番号 |
25350257
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
正元 和盛 熊本大学, 教育学部, 教授 (60136702)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 初中等教育（理科） / 実験・観察 / 科学教育カリキュラム / 環境教育 |
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| 研究概要 |
身近な学校内での教材素材を用いて、校舎人工物などへの太陽光放射、エネルギー（電気）や水の供給（雨）、植物遺体の集積（除草、落ち葉、生ゴミなど）、大気とのCO2、O2の出入りなど物質の流れを、教科書で使用される単元内および単元間での共通性に着目しながら、系統的に小・中学校理科「生命」領域で構築することは、生物機能と環境についての実感を伴った理解のために有効性が高いと考える。今年度具体的には以下のような実験系開発を試みた。
１．植物での熱エネルギーの流れ
植物での蒸散機能の測定について、中学校理科教科書での従来のワセリン法にかわって、葉面密閉法が効率的であることを高精度赤外線サーモグラフィー装置で測定し検証した．更に改良を加え、アジサイ葉裏面片側のみに葉面密閉法を施しても葉温差を確認できたことから、葉温の違いが個葉差や光の当たり具合ではなく、蒸散による冷却効果によることの根拠づけをより明確にできた。同様の測定を簡易な放射温度計を用いても測定できた。また左右葉片での光合成産物の検出もたたき染め法で示すことができた。このことは、植物機能を児童生徒自らが測定できる結果と関連付けながら総合的に理解する、有効な手法として利用可能なことを示す。
２．植物でのＣＯ２濃度測定
チャック付ポリ袋使用により密閉実験セットの小型化、簡易化ができ、少数枚葉での光合成能が測定できた．ＣＯ２濃度測定は、業務用の二酸化炭素濃度測定ノードによる測定と同様に、学校教材のデジタル気体測定器や気体検知管でも測定できた。このことは、用いる植物素材と量を配慮すると１時間内の授業での、児童生徒自らによる植物機能測定が可能であることを示す。酸素濃度は変化量が小さく、測定は困難であった。
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| 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
根拠理由付けを重視した科学的思考力育成のためには、また実感を伴った理解のためには、児童生徒自らが実施できる簡便かつ平易な教科書実験やその発展実験の重要性が増してくる。理科教科書内容量の増加を配慮すると、現在学校現場で使用されている教材機器で実施でき、かつ「生命」領域での共通性、系統性の理解を深める実験系開発は必須と考えるし、現場教師の参考になると考える。本研究ではその様な実験系開発を試みた。発展として、樹木での蒸散、熱放射に関する実験系開発は今後の課題である。
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| 今後の研究の推進方策 |
小・中学校理科「生命」領域の共通性、系統性理解のための教材素材及び実験系の開発を更に推進する。児童生徒にとって日常的に接する植物には樹木が欠かせないし、生態学的にも重要性が高い。樹木での植物機能測定の実験系開発は草本植物に比べ困難ではあるが、炭素循環系の観点からも重要となるので、これらについて、生物による再生循環系、植物機能（光合成、蒸散）の役割を、土での炭素窒素循環を含めて、実感を伴った理解に資する実験系の開発、精緻化を行う。また動物での呼吸、更には燃焼を含めた炭素循環につなげることができる系統化を試みる。
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