子どもたちの考えを大切にした観察、実験の計画とは? 【理科の壺】

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理科の壺/進め!理科道~理科エキスパートが教える、小学校理科の指導法とヒント~
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國學院大學人間開発学部教授

寺本貴啓

実験方法を子どもたちに考えさせる授業をされていますか? 理科では、教師が何でもかんでも教えてしまうのではなく、子どもたち自身が知識の習得だけでなく「問題解決の方法を身につけること」が重視されています。
今回はその中でも、実験などで「解決方法を考える」ことにフォーカスします。子どもたちだけでは経験不足で考えられない内容もありますが、ちゃんとした実験方法まで結論が至らずとも、途中までなら考えることもできます。そのためには、先生の声かけが大切になります。さまざまな観察や実験が行われますが、具体的にどのように声をかけていけばよいのでしょうか? 優秀な先生たちの、ツボをおさえた指導法や指導アイデア。今回はどのような “ツボ” が見られるでしょうか?

執筆/兵庫県公立小学校教諭・長岡有紀
連載監修/國學院大學人間開発学部教授・寺本貴啓

1 子どもたちが観察、実験の計画って本当にできるの?

「問題解決の力」としても示されている(「思考・判断・表現」の評価の対象になっている力でもある)「予想や仮説を基に解決の方法を発想する力」ですが、教科書を開けば、観察、実験の方法や手順が丁寧に示されていますよね。それを見て終わりにするのでは、発想力は育ちません。
では、どうやって子どもたちが解決の方法を発想する力を育成していくのでしょうか。そもそも、子どもたちが観察、実験の計画をしていくことができるのでしょうか。

計画の手順から考えていきましょう。
①子どもたちはまず、自然の事物・現象から解決していきたい問題を見いだします。
②そして、その問題について予想や仮説を立てます。
③そこで、それらの予想や仮説をどのように確かめるのか、方法を考えます。

もちろん、理科を始めたばかりの子どもたちに、全てを任せて計画することは容易ではありません。だからこそ教師は、子どもたちの話を聞きながら、どんなことを確かめたいと思っているのか、子どもたちの考えを整理し、手助けしながら導いていくことが大切になります。

では、教師は具体的に、どのようにして子どもたちを導いていくことができるのでしょうか。


(子どもたちの予想や仮説を共有した後で…)
「はい、じゃあみんなの予想を確かめるために今日は(教科書通りの)この実験をします」
共有するまでは良かったのですが、このように教科書を示してしまうと、きっと子どもたちの自分たちで問題を解決していこうという気持ちは高まりませんし、解決の方法を発想する力を育成することにはつながっていきませんよね。


「どんな実験をしたらいいかな?」
「どうやったら確かめられる?」
こんな言葉をかけると子どもたちはきっと
「○○したらいいと思うな!」
「~したら確かめられるんじゃないかな!」
「○○で調べてみたいよ!」
と解決の方法を考え発言するでしょう。
そして子どもたち同士が考えを共有する中で、
「それでは難しいんじゃないかな?」
「でも、こんな方法ならできそうだよ!」
「じゃあ、この方法で確かめてみよう」
と自分一人では気付かなかったことや方法にも気付くことができ、より協働的に学ぶことができますよね。また、子どもたちは自分たちで発想した方法で観察、実験を行いますから、より主体的に問題解決に取り組んでいくことができるでしょう。

子どもたちが発想する方法の中には、危険なものもあるかもしれません。そのため、全てを受け入れて観察、実験することはできないかもしれませんが、なるべく子どもたちが納得する方法で計画していけることが大切です。
そのためにも教師は子どもたちの話を聞き、どうやって解決したいと考えているのか理解し、一緒に考え、より安全で、科学的な解決の方法を発想していけるよう支援してくことが大切です。

1 「解決の方法を発想する力」って5年生で育成すればいいんじゃないの?

学習指導要領に示されている問題解決の力ですが、第5学年に「主に予想や仮説を基に解決の方法を発想する力」(実験方法を考えること)とあります。
これは、第5学年では、実験方法を自分自身で考えることができたかどうか、ということが「思考・判断・表現」の評価の対象になっているという意味です。
では、解決の方法を発想する力は、5年生だけで解決していくのでしょうか。
そんなことはありません。「主に」第5学年と書かれているように、第3学年から第6学年まで、4年間を通して問題解決の力を育成していきます。ですから、3年生の頃から少しずつ育成していかなければいけません。
その例を、3年生の単元での場面から考えてみましょう。

【風とゴムの力の働き】
「ゴムをたくさん引っ張ったときと、少しだけ引っ張ったときを比べたらいいんじゃないかな!」
「ゴムの本数を変えて、引っ張る力の違いを比べたらいいんじゃないかな!」

【電気の通り道】
「電気が通って明かりがつくかどうか○○で調べてみたいな!」

【磁石の性質】
「磁石につくかどうか○○で調べてみたいな!」

どうでしょう。きっと子どもたちはこんな発想をしそうですよね! 教科書に載っていないようなことも、たくさん出るかもしれません。そのような姿が見られたときは、ぜひ、たくさん褒めて、価値付けたいところです。子どもたちの「やってみたい」を大切に観察、実験の計画ができるときっと子どもたちは「自分たちで解決できた!」という気持ちが高まりますよね。
ここで大切にしたいことは、子どもたちが発想した方法で、必ず教師も事前に試してみることです。試してみることで、安全かどうか、科学的に妥当かどうかを把握することができ、子どもたちへの言葉がけや、価値付けのポイントが明確になります。

4年生の単元での場面では、このような姿が考えられますよね。

【電流の働き】
「電池を増やしたら速くモーターが回ると思うから、電池を2個つないでみたいな」
「つなぐ向きをかえたら電流は反対に流れると思うから、逆向きにつないだら確かめられそうだな」

【金属、水、空気と温度】
「温められた空気は上に動いたと思うから、~したら本当に空気が上に動いたのか調べられそうだな」
「金属の棒は熱した部分から順に温まったけど、他の形でも同じことがいえるのか、金属の板でも調べてみたいな」


限られた時間の中で、計画を全て子ども任せで行うことはできません。ある程度、子どもたちが考えていることを聞いて、うまく解決していけるよう助言し、支援していくことが大切です。
しかし、時には「あ、これはうまくいかないかもしれないな」「この方法では思っている結果は出ないな」と分かる発言であっても、「これも子どもたちにとって必要な学びになるな」と思えるようなときは、あえて、そのうまく行かなさそうな方法にチャレンジしてみます。
そして、
『この方法では分からない!』ということが分かったねー!
と、子どもたちと共に結果を受け止め、再計画していきます。
こうしたことも、子どもたちの「解決の方法を発想する力」を育成していく中では必要な学びになるのでは、と思います。

子どもたちの考えを大切にしながら、子どもたちが問題を解決していくことで
「もっとこうしたらどうかな?」
「これってどうなっているのかな?」
そんなことを考えていく子どもたちが育っていくのではないでしょうか。
このような姿につながるよう教師が支援していきたいですね。

イラスト/難波孝

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<執筆者プロフィール>
長岡有紀●ながおか・ゆき 兵庫県公立小学校教諭。理科を中心に日々授業実践や研究を行っている。「令和3年度全国小学校理科研究協議会研究大会兵庫大会」では神戸市の開催校にて授業提案を行った。


<著者プロフィール>
寺本貴啓●てらもと・たかひろ 國學院大學人間開発学部 教授 博士(教育学)。小学校、中学校教諭を経て、広島大学大学院で学び現職。小学校理科の全国学力・学習状況調査問題作成・分析委員、学習指導要領実施状況調査問題作成委員、教科書の編集委員、NHK理科番組委員などを経験し、小学校理科の教師の指導法と子どもの学習理解、学習評価、ICT端末を活用した指導など、授業者に寄与できるような研究を中心に進めている。


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