小学校では平成23年度から、中学校では平成24年度から全面実施となる学習指導要領に基づいて、学習内容の追加、移行が行われています。また、理科に関しては、小学校、中学校とも標準授業数の増加もあります。これらについて、整理したいと思います。

平成21年度からの移行期間から、理科の学習の標準授業時数が下記の表のようになりました。内容の増加に伴って、授業時数が増えています。特に中学校ではそれが大きく、理科教育がますます重要視されていることがうかがえます。

また小学校では、児童の学び方の特性や２つの分野で構成されている中学校との接続などを考慮して、従前の学習指導要領の「Ａ生物とその環境」「Ｂ物質とエネルギー」「Ｃ地球と宇宙」の３区分から新学習指導要領では、「Ａ物質・エネルギー」「Ｂ生命・地球」の２区分となりました。なお、中学校は、従前より「第１分野（物理・化学）」、「第２分野（生物・地学）」であり、小中が同様の区分で示されるようになりました。

このことからも、小学校の場合、これまで以上に中学校を意識した指導が必要であり、中学校もまた、小学校における学習を踏まえて学習指導を進めることが大切になると考えます。

新学習指導要領において、小学校では「問題解決の能力」として、中学校では「科学的に探究する能力」として育みたい問題解決の能力が示されています。また、次のように小学校では学年ごとに、中学校では分野ごとにそのポイントが示されています。

問題解決の能力は、小学校においては、その学年で中心的に育成し、段階的に積み上げていくものです。したがって、下の学年の問題解決の能力は上の学年の問題解決の能力の基盤となるものであることに留意する必要があります。さらに、小学校において育まれた問題解決の能力を踏まえて、中学校においては、より科学的に探究する能力のを育成することにつなげていくようにします。

本研究では、科学的な思考力・表現力について、次のように捉えました。

  「科学的な思考力」は、科学的な見方や考え方ができる過程で必要とされる力だと考えます。小学校の新学習指導要領解説には、「科学とは、人間が長い時間をかけて構築してきたものであり、一つの文化として考えることができる」とあり、「科学的」とは、事象の実証性、再現性、客観性について、条件を検討することであり、問題解決の場面における活動中の児童生徒の考えを指すと考えます。
　 「科学的な表現力」については、問題解決の学習活動においては、児童生徒が自分の考えを、言葉・図・グラフなどに表し、それを、より実証性、再現性、客観性をもつものとして、記述したり説明したりすることができる力と捉えます。

　 しかし、分かっているつもりでも、あらためてその内容を音声言語や文字言語などの言葉に表そうとすると、なかなか難しいものです。仮に児童生徒が自然事象の規則性などを「分かった」と判断し、自分の中では解決できたと思っている場合でも、それを図や表などを使って説明したり、言葉で説明したりすると、そこに科学的な根拠が薄かったり、思い込みであったりすることに気付かされることがあります。つまり科学的な思考と表現は一体にならなければ、科学的なものの見方や考え方は高まらないと言えます。

　 本研究では、この思考力と表現力をつなぐものとして、言語活動の充実とものづくりが重要と考えています。そこで、科学的な思考力・表現力の育成のために、言語活動の充実とものづくりについて研究を進めていく上でのポイントを以下の５点にまとめました。特に言語活動の充実にかかわる�Tから�Wについては、主に１単位時間の学習過程に位置付け、ものづくりにかかわる�Xについては、単元に取り入れて、実践に取り組むことにしました。

ここでいう「事象」とは、目の前の自然の事物・現象だけでなく、観察や実験を行っている最中の事象の変化も含みます。「事象をどのように捉えているか」ということは、目の前で起きている事象や目の前にあるデータを読み取るということを指します。理科学習における、テキストの中のグラフや表を読み取ることも同じことを指します。

そこで、本研究の言語活動の充実において、特に重要視しているのが、自然の事物・現象の読み取りです。児童生徒が、主体的な問題解決の活動を進めるために、教師は、児童生徒がこれまでもっていた見方や考え方では説明できない事物・現象を提示するなど、児童生徒自らが自然の事物・現象に興味・関心をもち、問題を見いだす状況をつくる工夫が求められます。

　　実際の授業において教師は、学習の導入で、児童生徒に事物・現象の提示（以下「事象提示」）として、映像を見せたり、演示実験をして見せたりすることが多いです。そして教師は、この事象提示から児童生徒の「あれ・どうして・なぜだろう・調べてみたい」を引き出し、学習問題へと高めていきます。
　
　 しかし、そもそも自然の事物・現象をどのように読み取っているのか、もしくは読み取れているのか、これが曖昧なままだと、目的が分からず観察や実験を行ってしまったり、観察や実験の結果から結論が見いだせないなど、後の活動に影響していくのではないかと考えます。

この学習導入時における事象の読み取りについては、「（４）�A理科における言語活動と問題解決の学習の流れとに対応したワークシートとそのポイント」で、詳しく説明しています。

思考を深めるためには、個々人の考えを交流させる言語活動が欠かせないものだと考えます。一般的には、「予想」の段階や「観察・実験の活動中の気付き」「結果から考察へ向かう」などの場面で交流活動が取り入れられます。

　本研究では、学習導入時の事象の読み取り「�@事象をどのようにとらえているか文字で書き表すこと」に関連させて交流活動の場を設定しました。

教師が示した事象に対して「不思議だ」と考える児童生徒もいれば、「当たり前だ」と考える児童生徒もいるでしょう。また、事象のどこを見ればよいのか戸惑う児童生徒もいるかもしれません。

そこで、教師の事象提示について個々の児童生徒に自分なりの解釈を記述させて、それを交流させます。そうすることで児童生徒は、自身の考えが明らかになり、他者の考えとの違いなども明らかになって、正しく学習問題を捉え、活動に向かうことができると考えています。

小学校の新学習指導要領解説では、言語活動の充実と中学校まで見据えた問題解決の能力について、観察・実験において結果を表やグラフに整理し、予想や仮説と関係付けながら考察を言語化し、表現することを一層重視することが述べられています。 本研究では、考察の言語化はいうまでもなく、確実に「結果を適切な表やグラフにかき表させること」が大切であると考えました。

本研究の実践から小学校６年生「水溶液の性質」を例に説明します。第７時に「塩酸にアルミニウムを溶かした水溶液を蒸発させたときに出てくる物質はアルミニウムといえるのか」を調べる学習を行いました。児童には、その物質が「もしアルミニウムなら」という視点をもたせて、水溶液を蒸発させたあとに残った物質に、アルミニウムの性質があるのかを調べる活動を行っています。児童が考える方法としては「見た目の様子から考える」「電気を通すか調べる」「もう一度塩酸に溶かしてアルミニウムと同じ溶け方をするのか調べる」などがあります。このことについて、下のAは、結果を絵図にして表しています。それに対してBは、結果を表にしています。Aのような記録ができることも表現力としてとても大切だと考えていますが、本研究ではそれをBのように表を用いるなどして整理させることをねらいました。

考察を科学的な表現、そして論理的な表現に高めていくためには、結果と考察を書き分けられるように指導することが大切です。ＰＩＳＳＡ調査においても、「なぜそう考えたのかという理由」を問う設問で、出題者側としては結果に基づいた「考察」を求めているのに対し、日本の児童生徒は「結果」のみを記述することが多いと報告されています。

このことからも、指導者は、何が「結果」であり、何が「考察」であるのかを明確に分けて指導する必要があります。

ジャガイモにデンプンがあるのかを調べる実験を例に説明します。この実験では、ジャガイモにデンプンがあることを調べるのにヨウ素液を使用します。実験について結果と考察を分けて考えると次のようになります。

つまり、結果とは「○○をしたら○○になった。」という、ある操作に対してそれが目に見える変化の様子であったり、数値的なものであったりします。ジャガイモのデンプン反応の実験の場合、結果は「青むらさき色になった」という事実を指します。続けて、考察とは、○○という結果から分かることは、○○ということである。その理由は○○だからである。」のように、結果を受けて解釈するものだと考えます。

本研究では、結果を表やグラフに整理させるようにしていますが、この場合、整理させた表やグラフは結果に含まれると考えています。また考察についても「つまり」や「なぜなら」など結果を踏まえて表現させ、論理的な考察に向かわせるような接続詞や話型などを取り入れるようにしました。

加えて本研究において、児童生徒に考察をさせるときに、実験結果からいえることを、導入の事象提示に立ち戻らせ、「再説明」させるような工夫をしています。これにより、児童生徒が問題把握から結果までの学習全体を振り返るような考察をすることで、より科学的な思考力・表現力の育成が図られるのではないかと考えています。

中学校の新学習指導要領では、ものづくりは、科学的な原理や法則について実感を伴った理解を促すものとして効果的であり、学習内容と日常生活や社会との関連を図る上でも有効であることが述べられています。
　本研究においても、単元で学んだことを実感させるものづくりを取り入れて、児童生徒が、より理解を深めたり生活との関連に気付いたりすることができるようにしました。

例えば、小学３年の「電気」や「磁石」の単元の指導内容には、単元の終末におもちゃづくりの場が設定されています。教科書にもその例示がされ、実際に取り組まれているところですが、準備する材料の関係や指導時数などの関係から、課題も多いようです。

本研究では、児童生徒にものづくりを着実に体験させることが大切であると考え、教科書の事例を基本とするなど、課題となる点も考慮して実践を行いました。

新学習指導要領において、小学校の理科が「Ａ物質・エネルギー」と「Ｂ生命・地球」に整理されました。この２区分では、それぞれ特徴的な学び方があると考えられます。表１に概略をまとめてみました。

Ａ区分は、電気や磁石、水溶液といったものを学習の対象とするものが多く、自ら問題解決のための状況を、時間や空間に左右されずつくることができます。また一人一実験というように、学級の児童生徒全員が同じ状況をつくり上げることも可能です。したがって、学習の場も理科室などで実験的な活動として行うことが多くなると思います。

これに対して、Ｂ区分は、植物の成長であったり、季節の生き物、太陽や月の動きなどのように、対象物が限られていたり、自由に手にとったりできないようなものが多いです。事象の再現性に関しても、非常に長時間であったり、壮大なスケールなものであったりするなど原則的には再現性がないものです。そのため、様々な要因が絡み合う中で自らが状況に入り、対象の比較や時間による様子の変化などの観点や、植物の葉や茎についてなど、視点をもって観察することが求められます。それは、理科室のみならず、屋外や場合によっては課外の観察活動が必要になることも多いです。

このように、Ａ区分は実験型の学び方が中心となり、Ｂ区分は観察型の学び方が中心になると考えられます。

小学校の２区分を中心に述べましたが、中学校（「第１分野　物理・化学」「第２分野　生物・地学）の場合も、おおよそ同様のことがいえると思います。このことから新学習指導要領により、小学校と中学校において、Ａ区分と１分野、Ｂ区分と２分野の学びの特性に考慮した接続が図られたと考えてよいと思います。

本研究において、言語活動の充実により科学的な思考力・表現力の育成を目指した授業実践として、小学校「Ａ物質・エネルギー」、中学校「１分野 物理 化学」について行うようにしました。
  さらに「科学的な思考力・表現力の育成を目指す理科学習指導の考え方」で示した５つのポイントの中の
�T　事象をどのように捉えているか文字で書き表すこと
�U　他者とことばで考えを交流すること
�V　観察や実験の結果を適切な表やグラフにかき表すこと
�W　結果と考察を書き分けること
について、それぞれの手立てを講じていくとき、その学習の進め方を明らかにして取り組む必要があると考えました。

そこで本研究では
「１　事象提示を見る」
「２　事象を説明する」
「３　学習問題を立てる」
「４　計画を立てる」
「５　実験を行う」
「６　結果を交流する」
「７　結果から言えることをまとめる」
の７つで構成される学習過程を考えました。
   なお、これは学習指導案を作成する際も同じ項立てで示し、学習を進めていくようにしています。

本研究における言語活動の充実に関わり、児童生徒が知識や体験、思考を言語化する場面として、学習導入時の事象提示の仕方が大きなポイントであると考えます。

多くの場合、学習の導入場面で、教師はその時間に学習する内容に関する自然の事物・現象(以下事象)について、事象提示を行います。そうして児童生徒に、「あれ・どうして・なぜだろう」などの疑問をもたせ、解決すべき問題として、学習問題へと高めていきます。しかし、同じ現象を見ても、児童生徒の解釈がすべて同じとは限りません。

そこで本研究では、この「なぜ」「どうして」という児童生徒の考えを言葉として記述させることから始めるようにしました。さらに、事象提示を「比較」の視点をもって、事象Ａと事象Ｂの２つの事象を見せることを基本にし、児童生徒が比較することを通して、より問題となる点に着眼するような工夫を行いました。事象Ａと事象Ｂを比較させる視点としては、次のようなものがあると考え、表２のように整理しました。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＜比較の視点＞

※　事象Aと事象Bは、２つの事柄を示すという意味であり、特に順序性や、それぞれの内容（考え方）を固定するものではありません。

＜ワークシートの基本構成＞

「自然事象への関心・意欲・態度」の観点については、従前のものから引き継がれています。

　 「科学的な思考・表現」の観点は、従前の「科学的な思考」から「科学的な思考・表現」に表記が変わりました。また、文末の表現がこれまでの「〜する」から「〜している」に変わり、着実に児童の現状を把握するという意図が示されています。知識・技能を活用して課題を解決することに必要な思考力・判断力・表現力等を子どもが獲得しているかどうかを評価します。

「観察・実験の技能・表現」の観点は、思考・判断したことを言語表現することと区別するために「観察・実験の技能」となりました。新学習指導要領では「基礎的・基本的な知識及び技能の着実な習得」とあるように、「知識」と並んで習得の対象とされ、「技能」は「知識・理解」とは別に、独立して評価することになります。 さらに、文末の表現がこれまでの「〜する」から「〜している」に変わり、着実に児童の現状を把握するという意図が示されています。

「自然事象についての知識・理解」の観点は、 文末表現が従前の「〜理解し、それらについての考えをもっている」から「理解している」へとなり、「実感を伴って」理解しているかどうかを評価することになります。

「自然事象への関心・意欲・態度」については基本的には変わっていませんが、中学校理科の目標に「進んでかかわり」という言葉が入ったため、それに対応して「進んでかかわり」と表記されました。さらに「科学的」に探究することが求められています。

「科学的な思考・表現」の観点のうち｢表現」については，基礎的・基本的な知識・技能を活用しつつ，理科の内容に即して考えたり、判断したりしたことを、児童生徒の説明・論述・討論などの言語活動等を通じて評価することを意味しています。つまり「表現」とは、これまでの「技能・表現」で評価されていた「表現」ではなく、思考した過程や結果を、言語活動等を通じて、生徒がどのように表出しているかを評価する内容となっています。

「観察・実験の技能」の観点では、これまでの「観察・実験の技能・表現」が対象としていた内容を引き継いでいます。前述の小学校と同様の考え方です。

「自然事象についての知識・理解」については、変更点はありませんが、小学校と違い、「理解し，知識を身に付けている」と表現されています。このことは、中学校から高等学校へと段階が上がるにしたがって、体系化された知識が入ってきます。そこで、単純に「理解」だけではなく、体系化された知識についても「知識を身に付ける」という意味で、このような表現となっています。

※　この実践では、それぞれの評価観点で評価規準を２つずつ設定していますが、必ずしも２つとは限りません。

本研究では、科学的な思考と表現をつなげるワークシートの使用による言語活動の充実を通して、科学的な思考力・表現力の育成を図ることをねらっています。 科学的な思考力・表現力の育成のためには、適切な学習指導と学習評価が一体になることが求められます。本研究のワークシートは、児童生徒に使用させることに合わせて観点別評価に対応させて見ることができます。 　  　本研究の実践小学校５年生「電磁石の性質（電流の大きさと電磁石の強さ）」を例に説明を述べていきます。

科学的な思考・表現�@については、「予想，仮説」「解決の方法の見通し」が評価のポイントとなります。したがって、ワークシートでは、Ａ 「あなたが考える説明を書きましょう」、Ｂ 「解決のキーワード」、Ｃ 「今日の学習問題」、Ｄ 「実験方法」が評価の対象の項目として考えられます。

特にＡの欄では、事象を自分なりに説明するため、その説明に予想や仮説が含まれた思考が表現されたものになると考えます。Ｂの欄では、事象の変化に何が関係しているのか、事象と変化を関係付けて要因を見いだす思考が必要となります。それが表現できているかどうかを評価します。Ｃの欄では、これから何を調べていくのか、学習問題として書き表していきます。学習問題が適切に立てられ、それが表現できているかを評価します。Ｄの欄の実験方法では、この学習の場合、５年生で重点的に育む資質能力である条件制御の力について、「変える条件」「変えない条件」が適切に考えられているかどうかなど、単元を通して総合的に科学的な思考・表現の評価として見ていくとよいでしょう。

科学的な思考・表現�Aについては、「得られた結果を予想や仮説と照らし合わせ、事象や観察・実験の結果と関係付けた考察をしているか」が評価のポイントとなります。ワークシートでは、Ａ 「あなたが考える説明を書きましょう」と、Ｇ 「結果から言えること(最初の考えをパワーアップ)」とを総合的に見たものを評価の対象の項目として考えます。

本研究では、児童生徒が結果と考察とを明確に分けて書くことができるようにしています。また、この欄を記述させる際は、学習の導入場面で提示された事象に立ち戻って、その事象を再度説明できるか指示をして記述させるようにしています。したがって、Ａで記述した思考とその表現が、Ｇの記述でどのようになっているのか、思考の変容や、思考の深まりについて、児童生徒の科学的な思考・表現の伸長を評価していくようにします。

 科学的な思考力・表現力の育成を目指した理科学習指導の在り方をテーマに、言語活動を充実させた学習指導とものづくりを位置付けた学習指導の工夫について研究を進めてきました。

研究１年次は言語活動の充実について、理論研究を元に授業実践を重ね、学習モデルの確立とその具体的な手立てについて探りました。小学校と中学校のスムーズな接続を念頭に、研究１年次の授業実践を通して、小中理科の学習に共通に通用する学習モデルが明らかになってきました。研究１年次は、実践として小学校の方が多く、授業検証も小学校のみで行っていたため、研究２年次は中学校の授業実践事例の充実を図るために、中学校の実践授業を増やし、その有効性について検証を行いました。