中学校における地層学習の理論検証と地層形成実験・授業の開発

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昨年度の研究では，中学校理科教科書に掲載されている沿岸域の地層断面図を精査し，それらの地層断面図の妥当性を学術論文等で提案されている地層モデルとの比較により検討した。その結果，教科書に掲載の沿岸域の地層断面図はタイプＡ～Ｇの７つに分類され，そのうち，タイプＥ，Ｆ，Ｇは学術的に妥当であるが，タイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは学術的に問題があると考察された。本年度の研究では，上記の学術的に妥当な地層モデルに描かれている地層の重なりに整合的な地層を形成させるための実験の開発を行った。本研究では直線型水路内に三角板を用いて波を発生させ，そこに砂・泥を投入することで，沿岸域における地層形成を再現させる実験を試行した。水路内に直線状あるいはＳ字状の斜面を設けた２種類の水路を用意し，それぞれの斜面の傾斜角度を変えた６つの実験（実験Ａ－１：直線状で傾斜角４度，実験Ａ－２：直線状で傾斜角７度，実験Ａ－３：直線状で傾斜角９度，実験Ｂ－１：Ｓ字状で最大傾斜角18度，実験Ｂ－２：Ｓ字状で最大傾斜角20 度，実験Ｂ－３：Ｓ字状で最大傾斜角21度）を行い，それぞれの実験においてどのような地層が形成されるかを調べた。実験の結果，実験Ａ－１においては形成された地層の特徴が沿岸域における学術的に妥当な地層モデルとは異なっていたが，それ以外の実験において形成された堆積体は，陸側から海側に向かって，海側に緩く傾斜する砂層，海側に傾斜するＳ字状の砂層からなる砂体とそこに挟まれる泥層の薄層，海側に緩く傾斜する細粒砂層と泥層の互層，泥層から構成され，沿岸域において形成される地層の特徴を備えていた。したがって，実験Ａ－２，実験Ａ－３，実験Ｂ－１，実験Ｂ－２，実験Ｂ－３はいずれも沿岸域における地層形成実験として中学校理科の実験として実施できる可能性があると結論付けられた。