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理科

自然に親しみ主体的に問題解決しようとする態度を養う学習の工夫
サンゴ礁とその堆積物(石灰岩)についての学習を通して

沖縄市立山内小学校 濱中 望

Ⅰ はじめに

平成29年告示の学習指導要領解説理科編第2章第1節にある教科の目標は,「自然に親しみ」という文言で始まり,さらに解説の中には「理科の学習は,児童が自然に親しむことから始まる」とある。では,本当に目の前の子どもたちは自然に親しんでいるのだろうか。「B生命・地球領域」に関する理科教育カリキュラムの内容は,主に本州地方を中心とした自然環境に準じたものになっており,沖縄県を主体とした琉球列島に特徴的な亜熱帯的な自然環境との相違点が多いため,沖縄県の児童にとって身近な自然とは言い難いものが多い。やはり本県の児童が自然に親しみながら学習を行うには,日本列島において一般的な事物・事象とともに,沖縄県に特有な自然環境などについても学習することが必要であり,これが児童の主体的に学ぼうとする態度や問題解決の能力を育んでいくうえで重要になると考えられる。
以上の背景を踏まえ,第6学年B生命・地球領域に属する「土地のつくりと変化」において,沖縄県の児童にとって身近な自然環境と考えられる「サンゴ礁」に着目し,過去のサンゴ礁およびその周辺堆積物である第四紀琉球層群中の石灰岩(いわゆる琉球石灰岩)を取り入れた学習について実践研究を行った。実際に近くの石灰岩露頭を観察し,それらと現成サンゴ礁(完新世サンゴ礁)堆積物を比較するなどの活動を通して,身近な自然に親しみながら主体的に問題解決する態度を養い,さらに自由進度学習を取り入れることによって,児童の主体的な学びを促しつつ,「個別最適な学び」の成果を生かすための「協働的な学び」の時間を挟むことによって『「個別最適な学び」と「協働的な学び」の一体的な充実』を図った。本稿では,沖縄県うるま市立中原小学校において実践した内容について紹介する。

Ⅱ 実践について

1 単 元:大地のつくりと変化(6学年)
2 ねらい
(1)単元の目標

身の回りの大地やその中に含まれる物に興味をもち,地層やその中に含まれる物を観察したり,大地の構成物やでき方について資料などで調べたりして,大地は礫,砂,泥,火山灰(火成岩),生物化石等からできていて,地層は主に流れる水のはたらきや火山の噴火などによってできること,地層には様々な種類があり地域によって異なること,大地は火山の噴火や地震によって変化することを捉えるようにする。また,身近な地域の大地のつくりを実際に調べる活動などを通して,その成り立ちについて多面的に考え,妥当な考えを表現できるようにする。

(2)単元学習を通して目指す児童の姿

自然に親しむとは,単に自然に慣れ親しんだりするということではなく,「自然を愛する心情や主体的に問題解決しようとする心情を養う」点において重要であり,まずは地域や普段の生活における身近な自然に親しむことが,児童の理科に対する関心・意欲を高め,そのことが自然を愛する心情を育み,主体的な問題解決学習につながるものと考えられる。
しかしながら,本単元の内容は,主として日本列島における一般的な地学的事物・事象である明瞭な河成層ならびに海成層,火山やそれに関連する堆積物などを対象としており,琉球列島沖縄島中部で生活する本校児童にとって,それらの事物・事象は決して身近なものとはいえない。したがって,児童が自然に親しみながら主体的に学習を行うには,日本列島において一般的な地層等とともに,沖縄島に特有な地層や岩石,化石等についても学習することが必要である。特に,第四紀更新統琉球層群(そのうちの石灰岩層:琉球石灰岩)は,本土にはない沖縄独特の堆積物であり,またその起源は沖縄特有のサンゴ礁およびその周辺海域の炭酸塩堆積物である。沖縄島は現成サンゴ礁に囲まれ,その化石ともいえる琉球石灰岩は島の中南部においては地表に広く分布するため,本校児童にとって身近な教材として適していると考えられる。
以上を踏まえたうえで,「身近な自然に親しみながら,自分たちが住む大地がどのようにしてできてきたかについて,妥当な考えを表現することができる」児童の姿を目指し,自由進度学習を取り入れた単元学習についての実践を行うことにした。

3 内容
(1) 校区内における地質概観について

実践前に,校区内がどのような表層地質で構成されているかについて事前調査を入念に行った。学校建設の際のボーリングコア資料は学校に保管されていなかったため,主に文献や野外調査によって,可能な限り調べることにした。
木崎(1980)の地質図においては,本校区周辺はほぼ琉球石灰岩(琉球層群中の石灰岩)で構成され,新第三系の島尻層群,または新第三系から第四系にまたがる知念砂岩層を覆っていると考えられる。学校東側に隣接する江洲グスク(丘)は史跡として歩道等が整備されており,標高約90mの頂部一帯において琉球石灰岩が露出している。露頭の一部はくり貫かれて石積がされており江洲按司の墓と伝えられている。ここでは,サンゴ石灰岩がみられ,摩耗した礁性の有孔虫殻やその他の生物砕屑片からなる砂質部と膠結部が互層しているようにみえる。砂質部は一部未固結で崩れやすく,ここで貝や有孔虫殻および被覆状,卓状(テーブル状)サンゴ等の化石を観察することができる。また,頂部に向かう階段の途中には,ミドリイシ属とみられる卓状サンゴ化石が累重した様子を観察することができる。

(2)単元デザイン

児童の主体的な学びを追求することを主眼におきつつも,身近な自然に触れるための野外観察実施などを考慮し,単元の構成や特性等について検討したうえで,今回の実践では自由進度学習と一斉授業を組み合わせて単元指導計画を立てることにした。
まずは小単元構成を,「第1次 大地のつくり」,「第2次 地層のでき方」,「第3次 私たちの住む大地」,「第4次 地層ができるしくみ」,「第5次 地震や火山の噴火と大地の変化」,「第6次 私たちのくらしと災害」と設定し,前半(第1~2次),中(第3次),後半(第4~6次)の3部構成とした。前半及び後半部は個人の自由進度学習をベースとして,最初のガイダンスと単元を貫く課題設定の0時,野外観察を伴う4~6時,ふりかえりと単元を貫く課題解決の12時を協働的に学ぶための一斉授業とした。これは自由進度学習による個別最適な学びの成果を協働的な学びに生かし,さらにそれを個別最適な学びに生かしていくというサイクルを推進することを企図したものである。

単元を貫く課題は「中原小学校周辺の土地は,どのようにしてできたのだろうか」と設定し,単元の最初と最後には,学校周辺の地面の下の様子について考察させ,その変容について認識させることによって自分の成長を実感することができるようにした。また単元の最後には,さらに調べていきたいこと等について共有し,中学校への学びのつながりを図るようにした。

(3)自由進度学習について

自由進度学習の性質上,基本的に児童に学びを委ねることになるため,教師側は児童の興味・関心を高めながら1人で学習を進めることができる計画および教材づくりを行うことが重要である。そこで,本単元においては,礫砂泥,火山灰などに触れたり顕微鏡で観察するためのコーナーや,岩石・化石標本コーナーなどを整えるとともに,一人一台端末環境を生かして,ワークシートのQRコードを読み取りながら問題を解いたり,みんなの考察を見たり,観察学習を行うことができるように,ICT活用場面を積極的に学習計画に取り入れた。
一方で,立案した学習計画によって本単元で身に付けるべき資質・能力を育成できるかという点も同様に重要であるため,学習計画と単元目標や評価の観点・規準を照らし合わせ,本学習計画によってその資質・能力を身に付けさせることができるかについても検討を加え修正を繰り返した。自由進度学習において早く進む児童のために発展(チャレンジ)学習の時間を設定した。

発展学習の内容については,沖縄の地層に関するもの,震災に関するもの等について自分の興味・関心が高まった内容に関する事項について調べたことを,スライドにまとめて共有できるようにした。単元を通して,毎時間各自の学習計画に基づいた「学習のめあて」を設定するようにし,それらをClassroomによって共有することで,目標達成に向けて努力する姿勢の育成を図るとともに,毎時間の振り返りにおいて学習進度と目標達成具合及びその理由を振り返り,次回以降の学習につなげることができるようにした。
小単元の終わり等に合わせて,チェックポイントを設定し,直接のファイルチェックに加えてGoogle Formsによる小テストも実施し,児童の学習の定着度や進度を把握しながら必要に応じて個別支援を行うなど,指導と評価の一体化を図りながら実践を進めることに努めた。

(4)実践の流れ

前半~中盤にかけての児童の学びのようす

まずは単元導入として自由進度学習のガイダンス(自由進度学習の意義,進め方,学習内容,学習計画,めあてとふりかえり等)を行うとともに,本校周辺の大地の下のつくりがどうなっているかについて図と文で表現する活動を取り入れ,児童の概念を揺さぶるとともに意識づけを行った。そこから,学校周辺の土地がどのようにできてきたのかを単元を貫く課題として設定し,課題解決に向けた単元学習になるようにした。
第1・2次においては,日本列島に一般的な地層について,水のはたらきによる河成層および海成層か,火山のはたらきでできた堆積層かの違いや,両者の形成過程について,画像・映像資料および堆積物試料の観察などを通して考えさせるようにした。試料観察においては,堆積物観察コーナーを設置し,実物の岩石を削って触れたり,それを顕微鏡で観察することによって地層の主たる構成物である礫・砂・泥や火山灰の特徴を捉えさせるようにした。
第3次では,いったん学びを揃えて,グループ別の自由進度学習に切り替えた。まず自分たちの住む沖縄の自然環境について概観し,県外との相違に気づかせながら,沖縄には大きな河川や火山がないことを踏まえ,何が沖縄の地層をつくっているかについて考えさせた。特に沖縄に特有であるサンゴ礁と更新統琉球層群(その中の石灰岩層:琉球石灰岩)の岩相との関係に着目させ,その堆積環境について推論させる活動を取り入れた。その際,学校東側に位置する江洲グスクにおいて石灰岩露頭を実際に観察させることによって,身近な自然に親しませながら大地のつくりへの興味・関心を高め,より主体的に学習に取り組めるよう配慮した。さらに野外観察結果を基に中原小学校周辺の大地がどのようにできてきたかについて考え,それらをICTで共有しながら考えを広げ深めることができるようにした。その際には,机間指導を行いながら個人の考えを表出させ,より多面的なものの見方・考え方を促し,児童らがより妥当な考えを導き出すことができるように努めた。

ICTによる各グループにおける考えの共有化

第4次では,既習事項を基に砂礫泥等および火山灰からなる地層の堆積過程について考察し,個人だけではなく,グループで協働しながら堆積実験等を通して実感を伴った理解を図ることができるようにした。

一斉授業中のグループ活動における学びのようす

第5次および第6次では,完全な自由進度学習に戻り,主な地殻変動(地震や火山噴火およびそれらに伴う隆起や断層の形成)とそれに伴う自然災害について概観し,沖縄において最も懸念される自然災害である「津波」発生のメカニズムと可能性についても学習できるようにした。その際,1771年の明和津波等を例に,身近な自然災害についても考えさせるようにした。すべての学習内容が終了した児童にはチャレンジ課題に挑戦させ,それを完遂した場合には特別最終試験を実施し,合格者にはミニ博士号を授与した。

Ⅲ 児童の変容

1 行動観察からみた児童の変容

児童のふりかえり例

また,本単元では完全な自由進度学習と一斉授業を組み合わせることによって,個で学ぶ場面と仲間と学び合う場面を意図的に設定して『「個別最適な学び」と「協働的な学び」の一体的な充実』を図ったが,単元を通して意図した以上に個別最適な学びが展開され,その中から自然な協働的な学びが見られるようになった。それに乗じて,これまでの一斉授業では学びに向かうことが難しかった児童も徐々に自ら課題に取り組む姿が見られるようになり,わからないところを友だちに聞いたりしながら学び合うようになっていったことが印象的であった。また,学習計画に基づいた自分の「めあて」に責任をもって学習することで,学びのふりかえりも徐々に充実し,それを次の学習につなげることができるようになってきていたことから,自己調整の力が伸長したと実感することができた。

2 アンケート結果からみた児童の変容
(1) 身近な自然に親しむことができたか。

ここでは,「身近な自然に親しむことができたか」を検証するために,本研究における身近な地域の野外観察等によって身近な自然への興味・関心を高めることができたかという点についてアンケート結果を中心に分析を行った。

実践前後におけるアンケート結果から,本研究の主題である自然(観)に係るものとして,「沖縄の(身近な)自然に興味があるか」という問いに対しては,当てはまる,どちらかといえば当てはまる(肯定的)と答えた児童は,学習前は83.9%であったが,学習後は87.9%になった(当てはまる48.0→61.7)。また,「岩石や化石に興味はあるか」という問いに対して,肯定的に回答した児童は,学習前は68.3%であったが,学習後は77.6%になった(当てはまる43.2→48.3)。「自分たちの住んでいる大地の下がどのようになっているか興味があるか」という問いに対して肯定的に回答した児童は,学習前は78. 4%であったが,学習後は84.2%になった(当てはまる45.5→56.6)。
これらの理由として,「本物の貝やサンゴの化石を見れたから」,「近くにも地層があって,それを実際に見ることができたから」,「ここが昔は海だったことを実感できたから」という回答が多かった。児童のワークシートにおける振り返りでも,新たな学習意欲や問いが生まれ,また自分でも行ってみたいという記述も複数見られた。また,学習を終えて,よかったことや最も心に残った場面については,江洲グスクにおける野外観察を挙げている児童が最も多く,中には,地層の中にサンゴの化石があったこと,ここが海であったことがわかったことについて言及しているものもあった。
以上のことから,自然に親しむ学習-身近な自然観察等によって,身近な自然及び土地のつくりやでき方について児童の興味・関心を高めることができたと考えられるが,アンケートの伸び率がそれほど大きくないこと,岩石や化石に興味がある児童が8割以下であることには課題が残るといえる。

(2) 主体的に学び,問題解決しようとする態度を養うことができたか。

主体性な問題解決に係るものとして,「理科を進んで学んでいるか」という問いに対しては,当てはまる,どちらかといえば当てはまる(肯定的)と回答した児童は,学習前は77.4%であったが,学習後は96.5%になった(当てはまる22.6→58.6)。肯定的な回答は+19.1ポイント,当てはまるに限定すると+36ポイントの上昇がみられた。また,「観察や実験の結果から,どのようなことが分かったのか考えていますか」という問いに対して肯定的に回答した児童は,学習前は83.3%であったが,学習後は93.1%になった(当てはまる33.3→50.0)。肯定的な回答は+9.8ポイント,当てはまるに限定すると+16.7ポイントの上昇がみられた。
以上の結果から,主体的に問題解決しようとする態度が大きく伸長したといえるが,その最たる要因として考えられるのが自由進度学習である。アンケート結果をみると,「自由進度学習は好きか」という問いに対して肯定的に回答した児童は,学習前は64.5%であったが,学習後は87.9%になった(当てはまる41.9→56.9)。肯定的な回答は+23.4ポイント,当てはまるに限定すると+15ポイントの上昇がみられた。この結果から,今回の自由進度学習では,ほとんどすべての児童が学びに向かうことができたこと,これまでの一斉授業では学びに向かえていなかった児童が,自由進度学習では自ら学びに向かうことができたことがわかる。自由進度学習に肯定的な理由として,「自分でペースを調整できる」「自分のやり方で学習を進められる」「友達と理解を深めたり一緒に協力するのが楽しい」「自由進度学習のほうがより集中できて,自分の力に実際なっている」「自分の実力や勉強に対する意欲,計画的に進める力がどのぐらいあるのか知ることができる」などの回答があった。一方で,自由進度学習に否定的な児童からは,「みんなで実験とかをするほうが楽しい」「自分がわからないことをみんなと一緒に学習したい」「時間の配分が下手で,計画どおりに進まない」「先生が教えることがないのでとてもわかりにくい」などの回答がみられた。したがって,これらの児童のためにも,学びの見とりと『「個別最適な学び」と「協働的な学び」の一体的な充実』について,さらなる工夫改善を図る必要があると考える。

Ⅳ 成果と課題

今回の実践における主な成果としては,児童が身近な自然に親しみながら主体的に学ぶ姿を多くの場面で見ることができたこと,一斉授業では学びに向かうことが難しい児童が自ら学ぶ姿を見ることができたこと,単元デザインや教材・学びの場の工夫,ICT活用などを通して,「個別最適な学び」と「協働的な学び」の一体的な充実を図ることができたこと等が挙げられる。主な課題としては,児童の見とりに時間がかかって児童の学びを止めてしまう場面があったこと等が挙げられる。
今後は,ICT環境を活用して,露頭観察が難しい学校における学習プログラムも開発していきたい。

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