中学校理科における科学的推論の育成に関する研究　―モデルベース推論を基盤として―

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中学校理科において，モデルベース推論（科学的モデルを用いて，現象の説明や予測を行う推論）に関わる要因を明らかにすることを目的として，「Ⅰ．中学校理科の学習内容に対応したモデルベース推論の枠組みの最適化」，「Ⅱ．モデルベース推論の成否に関わる要因の特定」の２つのステップで研究を行った。【「Ⅰ．中学校理科の学習内容に対応したモデルベース推論の枠組みの最適化」について】中学校理科の学習内容に対応したモデルベース推論の枠組みの最適化を行うため，中学校理科の教科書に記載されているモデルを抽出した。抽出した結果，物理領域や化学領域においては，理論や法則（例えば，力学概念，粒子概念など）を説明するモデルが多いこと，生物領域や地学領域においては，自然の事物・現象の機能や構造を説明するモデルが多いことが明らかになった。また，中学校理科の教科書に記載されているモデルの多くは，Harrison & Treagust（2000）が示したモデルの類型の中の「記号的・象徴的モデル」，「数学的モデル」，「理論的モデル」に分類することができることも明らかになった。【「Ⅱ．中学校におけるモデルベース推論の成否に関わる要因の特定」について】公立中学校第３学年の生徒を対象に，調査的面接を中心とした調査を実施した。その結果，「どのような場面で用いることができるのか」といった「モデルの対応づけ」に関する理解（例えば，「化学反応式は化学反応を説明・予測する場面で有効である」といった理解）や，「そのモデルにはどのような規則があるのか」といった「モデルの規則」に関する理解（例えば，「化学反応式の左辺と右辺で原子の種類と数は同じである」といった理解）が，モデルベース推論を促進していることが明らかになった。