高等学校物理実験に数学的活動を取り入れる教科横断的な実践研究

本研究の目的は, 高等学校物理の探究活動の過程に数学的活動を取り入れた「一連の学習」を構成・実践し, 物理の公式の意味の理解を深めることである。筆者は, 物理の公式の意味の理解を深めるために, 定性的な学習から定量的な学習への急激な移行の緩和と, 理科と数学の教科横断的な指導の双方が必要だと考え, これらを具現化する「一連の学習」を構成・実践した。そして授業のプロトコル・生徒のワークシート・生徒の振り返りシートをもとに授業を分析し, 物理の公式の意味の理解の深まりを捉えた。「一連の学習」は, 授業進度に負荷をかけないよう2時間で設定し, 実験(1時間目の授業)と発表・シェアリング(2時間目の授業)の間に自主探究(自宅学習)を加え, 「実験→自主探究→発表・シェアリング」の3段階で構成した。実験の時間は, 生徒に本物の経験的場面としてものづくりを経験させた後, 自主探究の計画を立てさせた。自主探究は, 3日から5日の探究期間を確保した上で, 昼休みと放課後に物理室を開放し, 希望者に工具の貸し出しや探究の助言を行った。発表・シェアリングの時間は, 自主探究の結果を班で発表・シェアリングするとともに, 実測データを定量的に分析し, 自らの考えを数学的に表現して議論する活動を組み入れた。実施にあたっては, 「学習プロセス」を設定し, 「一連の学習」の3段階に組み入れた。「学習プロセス」とは, 高等学校学習指導要領解説理科編が示す探究の方法に, J. Deweyが示す問題解決のプロセスを組み合わせ, 筆者が7段階に分類・整理したものである。その結果, 非常に多くの生徒が物理の公式の意味の理解を深めたことが分かった。また, 公式の意味の理解を深めるうえで, 中学校までの定性的な学習から高等学校での定量的な学習への移行の緩和と, 理科と数学の教科横断的な指導の双方が必要となることが明らかになった。

本研究の目的は, 高等学校物理の探究活動の過程に数学的活動を取り入れた「一連の学習」を構成・実践し, 物理の公式の意味の理解を深めることである。筆者は, 物理の公式の意味の理解を深めるために, 定性的な学習から定量的な学習への急激な移行の緩和と, 理科と数学の教科横断的な指導の双方が必要だと考え, これらを具現化する「一連の学習」を構成・実践した。そして授業のプロトコル・生徒のワークシート・生徒の振り返りシートをもとに授業を分析し, 物理の公式の意味の理解の深まりを捉えた。「一連の学習」は, 授業進度に負荷をかけないよう2時間で設定し, 実験(1時間目の授業)と発表・シェアリング(2時間目の授業)の間に自主探究(自宅学習)を加え, 「実験→自主探究→発表・シェアリング」の3段階で構成した。実験の時間は, 生徒に本物の経験的場面としてものづくりを経験させた後, 自主探究の計画を立てさせた。自主探究は, 3日から5日の探究期間を確保した上で, 昼休みと放課後に物理室を開放し, 希望者に工具の貸し出しや探究の助言を行った。発表・シェアリングの時間は, 自主探究の結果を班で発表・シェアリングするとともに, 実測データを定量的に分析し, 自らの考えを数学的に表現して議論する活動を組み入れた。実施にあたっては, 「学習プロセス」を設定し, 「一連の学習」の3段階に組み入れた。「学習プロセス」とは, 高等学校学習指導要領解説理科編が示す探究の方法に, J. Deweyが示す問題解決のプロセスを組み合わせ, 筆者が7段階に分類・整理したものである。その結果, 非常に多くの生徒が物理の公式の意味の理解を深めたことが分かった。また, 公式の意味の理解を深めるうえで, 中学校までの定性的な学習から高等学校での定量的な学習への移行の緩和と, 理科と数学の教科横断的な指導の双方が必要となることが明らかになった。