2016 Fiscal Year Annual Research Report
持続発展を題材としモデル化学習により科学知の活用と探究能力を育成する国際協働研究
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26282040
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| Research Institution | Toin University of Yokohama |
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Principal Investigator |
松原 静郎 桐蔭横浜大学, スポーツ健康科学部, 教授 (50132692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松原 憲治 国立教育政策研究所, 教育課程研究センター基礎研究部, 総括研究官 (10549372)
高橋 三男 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40197182)
生尾 光 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (50159589)
後藤 顕一 国立教育政策研究所, 教育課程研究センター基礎研究部, 総括研究官 (50549368)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 科学教育 / 中等教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１ 持続可能な発展教材として開発実践してきたプラスチック教材を再検討し、(1) 時間不足、(2) 密度と浮き沈みの関係の理解不足、(3) 実験とその結果の活用についての理解不足、(4) 科学者や技術者の努力への認識不足の４点を解消するため、新たにペットボトル教材として開発し直した。この教材では実験として、液体の密度の測定と、液体中でのプラスチックの浮き沈みで分類する活動が入っており、いくつかの実験方法を開発検討中である。
また、生徒が立案した実験計画で行う実験授業に生徒主導型実験PIEを導入することで，安全面でも実験面でも学習意欲面でも教師役の存在が大きく、生徒の安全確保や実験計画修正時の支援がより適切に行え，生徒の化学への学習意欲や理解度も高められたと考えられた。一方，課題としては、予備実験の負担、難易度の設定の難しさが挙げられた。
２ 実験教材では、引き続き、空気電池を用いた高橋式酸素センサを使って研修講座等で実践をしていただいた。酸素センサを自ら作製し小学校での使用場面を想定した学習プログラムと併せて提案した研修講座では、作製自体は概ねスムーズに実施でき、酸素センサの有用性も理解していたと考えるが、使用場面の紹介時間や動作の確認時間が不足していたこともあり、学校で自ら活用することに対しては、難しさや不安を抱く受講者が複数いたことがわかった。
３ モデル化学習については、これまでの実践結果も踏まえ、科学教育研究に投稿し掲載された。また、実践中のペットボトル教材で、モデル化学習への展開についても検討していく。
４ アジア諸国との協働研究では、韓国の晋州教育大学校で第7回国際ワークショップIWS-7が開催された。日本と韓国、マレーシア、フィリピンから教育関係者が参加し、この1年間に進めてきた研究について各自報告するとともに、韓国での教育状況を視察し、共通理解を深めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SD教材の枠組みに沿って、意思決定させる教材を開発・実践・改訂することについては、プラスチックに関する教材の実践・改訂を進め、その問題点を修正して、新たにペットボトル教材として開発を進めることができた。また、大気汚染対策教材においては、得た知識や概念を活用するワークシート4の改訂をモデル化学習と結びつけて検討し、結びつけることで活用を考えやすくなる可能性が認められている。
酸素センサ及び二酸化炭素センサ等を用いて実験教材を開発することについては、各県教育センターで研修等に活用し、実験教材の開発も引き続き進めている。その中で、空気電池を用いた高橋式酸素センサについては、実用化できることになった。また、視覚障碍特別支援学校で、読み上げ機能やリピート機能を使うことにより理科における実験にもセンサが有効に活用でき、その効果も大きいことが認められた。
モデル化学習については、物質の同定と化学反応式の決定の2テーマで、概念モデルの構築、実験計画、実験の実施、レポートでのまとめ、新たなモデルの構築の過程（サイクル）を定型とし、モデル構築の基本項目として考えておくべき要素として、着目する事項、結論の導き方、前提の確認の三つを抽出することができ、さらにレポート記述における項目と対応することが見いだされた。この成果は科学教育研究に掲載された。
アジア各国との協働研究では、Educational Co-research for Sustainability (ECoS) を組織し、2014年度のフィリピン、パラワン州立大学、2015年度のマラヤ大学での開催に続き、2016年度は8～9月に韓国の晋州教育大学で第7回国際ワークショップ (IWS-7)を開催した。
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| Strategy for Future Research Activity |
SD教材の開発・実践・改訂については、引き続きペットボトルをはじめとするプラスチックのリサイクル等を題材としたペットボトル教材の実践・改訂を進めるとともに、大気汚染対策教材も含めて、モデル化学習と結びつけ、実践・改訂していく。
また、教師役の生徒を決め、教師との話し合いや予備実験を通して、教師役の生徒が実験活動を主導する生徒主導型授業PIEの実践を高等学校で進めてきているが、SD教材やモデル化学習への活用を引き続き検討する。
これまで各県教育センターで研修等に活用してきた高橋式（空気電池式）酸素センサを用いた教材を実践し、実験教材の開発・改訂を行ってきたが、現在これらの実践結果を基に冊子としてまとめており、完成させる。また、視覚障碍特別支援学校での評価が高い、視覚障碍者の実験に対応した読み上げ機能やリピート機能付きのセンサ、さらにはグラフのプロットを指で確認できるように浮き上がらせた資料についても理科の実験に活用し、その利用について検討を進める。
モデル化学習の推進の観点では、構築するモデルに課題解決のための課題モデルと一般化した概念のテーマモデルがあることがわかり，その具体的な関係性についてペットボトル教材やPIEでの実践において検討していく。
韓国、マレーシア、フィリピンのアジア各国とはEducational Co-research for Sustainability (ECoS) を組織し、国際ワークショップ (IWS) をこれまで7回開催してきた。2017年度のIWS-8は9月に桐蔭横浜大学等で開催する。
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| Causes of Carryover |
代表者松原の614円、分担者松原憲治の2,440円、及び分担者高橋748円については、ほぼ予定通りの支出であったが、最終的に生じた差額であり、分担者後藤の7,835円についても、特に大きな残額ではなく、翌年度予算の一部としての使用が適当と判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
代表者松原静郎は印刷費、分担者松原憲治は旅費、分担者高橋は物品費、分担者後藤は研究成果発表費用のそれぞれ一部として使用する予定である。
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