中学校理科における電流概念の獲得指導教材の改善に関する調査研究

電流概念は中学生が獲得し難い科学概念の1つである。本研究の目的は、乾電池2個と豆電球2個からなる直列回路において、2個の豆電球が点灯するがその明るさに違いがある実験事象(以下、「従来型」と略記:国内の現行教科書6社中5社に掲載中)と片方の豆電球だけが点灯して見える実験事象(以下、「ゼロ型」と略記)等に対する中学生の「不思議さ」や「疑問を調べる意欲(以下、「意欲」と略記)」と適用される電流モデルの文脈依存度(異なる電流回路に適用した電流モデルが異なる度合い)の違いを明らかにすることである。そして、教材論・学習論の観点に基づき従来型よりゼロ型の方を用いて学習した方がよいという結論が得られるか検証することである。中学1・3年生各約320名のそれぞれ約半数は、4種の実験事象(A.単純電気回路:乾電池1個と豆電球1個からなる直列回路。以降,従来型とゼロ型に基づく～B.従来型、又はゼロ型。C.先のBの豆電球の位置を入れ替えた直列回路。D.先のBの豆電球による並列回路)を順に観察した。次に、各回路の模式図中に電流の向きと大きさを表す矢印と数字を記入した。そして、各実験事象に対する不思議さと意欲について4件法で回答し、その理由を文章で記入した。調査の結果、次の点が明らかとなった。(1)小学校で学んだ単純電気回路に科学モデルを適用させた中学1年生は少なく、生徒の電流モデルは多様である。この点は中学3年生も同じ傾向がある。(2)中学生の不思議さや意欲は従来型よりゼロ型の方が高い。特に、意欲の高まりは女子に顕著である。(3)意欲の低い生徒の原因の1つとして「理科嫌い」や「問題解決の過程を追う粘り強さが低いこと」がある。(4)中学1年生の文脈依存度は従来型よりゼロ型の方が高い。この点は女子に顕著である。以上より、従来型では中学生が電流概念を習得し難く、ゼロ型を用いた方がよいことが示唆された。

電流概念は中学生が獲得し難い科学概念の1つである。本研究の目的は、乾電池2個と豆電球2個からなる直列回路において、2個の豆電球が点灯するがその明るさに違いがある実験事象(以下、「従来型」と略記:国内の現行教科書6社中5社に掲載中)と片方の豆電球だけが点灯して見える実験事象(以下、「ゼロ型」と略記)等に対する中学生の「不思議さ」や「疑問を調べる意欲(以下、「意欲」と略記)」と適用される電流モデルの文脈依存度(異なる電流回路に適用した電流モデルが異なる度合い)の違いを明らかにすることである。そして、教材論・学習論の観点に基づき従来型よりゼロ型の方を用いて学習した方がよいという結論が得られるか検証することである。中学1・3年生各約320名のそれぞれ約半数は、4種の実験事象(A.単純電気回路:乾電池1個と豆電球1個からなる直列回路。以降,従来型とゼロ型に基づく～B.従来型、又はゼロ型。C.先のBの豆電球の位置を入れ替えた直列回路。D.先のBの豆電球による並列回路)を順に観察した。次に、各回路の模式図中に電流の向きと大きさを表す矢印と数字を記入した。そして、各実験事象に対する不思議さと意欲について4件法で回答し、その理由を文章で記入した。調査の結果、次の点が明らかとなった。(1)小学校で学んだ単純電気回路に科学モデルを適用させた中学1年生は少なく、生徒の電流モデルは多様である。この点は中学3年生も同じ傾向がある。(2)中学生の不思議さや意欲は従来型よりゼロ型の方が高い。特に、意欲の高まりは女子に顕著である。(3)意欲の低い生徒の原因の1つとして「理科嫌い」や「問題解決の過程を追う粘り強さが低いこと」がある。(4)中学1年生の文脈依存度は従来型よりゼロ型の方が高い。この点は女子に顕著である。以上より、従来型では中学生が電流概念を習得し難く、ゼロ型を用いた方がよいことが示唆された。