理科の学習においては，生徒の主体的な観察，実験などの探究活動を通して，自然の事物・現象のなかに問題を見いだし，事象を実証的，論理的に考えたり分析的，総合的に考察したりして問題を解決することが大切であると考える。特に，中学校理科の第１分野においては，物質やエネルギーに関する事象が比較的容易に再現しやすく，観察や実験などを通して， 巨視的・微視的にみたり，分析的に考えたりするなど，論理的，実証的，数量的に考察し， 問題を解決に取り組むことができる。こうした観察，実験を通して，生徒の事象に対する， 論理的，実証的，数量的な活動や考察を引き出すことができれば，科学的な見方や考え方が育つであろうと考えた。
本授業研究の中では，「比較・検討」に焦点をあて，教具の開発，コンピュータの活用，主体的に予想や考察，まとめの活動ができるような話し合いの工夫，学習活動の振り返りができるようなワークシートの工夫などを通して，科学的な思考力を育てる理科学習の指導の在り方を究明する。
| ア | 互いの考えを比較・検討する場面の工夫 学習活動における比較・検討の場面を次のように考えた。
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| イ | 自作教具による実験の簡便化 本授業研究では，糸の長さの違いと音の高低の関係から振動数と音の高低についてとらえる学習活動である。モノコードを使い問題解決するが，市販のモノコードでは，糸の長さの違いについては，とらえにくいところがある。市販のモノコードでは，糸の長さはいわゆる「まくら」の位置の違いであって，糸そのものの長さが違うとはとらえにくいのである。そこで，モノコードを自作し実験に用いた。(資料３，４) この特徴は，幅の広い支柱と狭い支柱(資料４)を作り，それに糸をかけるだけで，長さを調節できる点である。また，背面に目盛りを記入したことで，振幅の大小もとらえやすくした。さらに，おもりの重さを変えることで，糸の張りと音の高低の違いについても簡単に実験条件を変えられるところである。 自作モノコードを使うことにより，実験の操作は２組の支柱に糸をのせ，その音の違いを比較するだけになり，生徒の意識は糸の長さと音の高低に集約できるであろうと考えた。また簡単に反復でき，より比較・検討がしやすいと考えた。
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| ウ | 相互評価，自己評価のできるワークシートの工夫（資料５） 生徒一人一人が目的意識をもって実験に取り組むためには，観察，実験の方法が具体的にわかり，自分の役割が認識できること,予想と観察,実験の結果を照らし合わせ，考察ができること，互いの活動に対し認めあい次の活動に意欲がもてること，などの工夫が必要であると考える。そこで,そうした工夫によって，観察，実験に対する見通しがもて，評価にも活用できるように補助するワークシートを作成し学習活動に取り入れることにした。 資料５ ワークシート |
授業の導入場面では，既習事項の振幅，振動数について振り返り，本授業が，糸の長さと音の高低について調べながら，音の高低と振動数との関係について追究していくことをつかませた。
実験の内容を確認する場面では，自作モノコードを使い，糸の長さと音の高低，さらには糸の振動数について，視覚的，聴覚的にとらえること，さらに，コンピュータを使い，振動数を感覚的なとらえから，科学的，数理的にとらえることを確認した。
予想を立てる場面では, 個人の予想を出し合って比較・検討し，まとめ， さらに予想発表シートに記入することで，ほかのグループの予想と比較・検討する場面を設けた。
実験の準備の場面では, グループの全員が取り組むよう話し合い，実験内容について分担しあった。
実験を行う場面では，各自の分担に従って行い，グループの誰もがかかわるように指導した。結果については，ワークシートに文章で表現するとともに，結果発表シートに記入し，ほかのグループとの違いが比較・検討できるようにした。
まとめの場面では，予想と結果の違いに注目させるとともに，人の感覚でとらえた振動数とコンピュータでとらえた振動数の違いに注目させ，音の高低と振動数の関係について気づくよう考えさせた。
資料６ 授業の展開
| ア | 互いの考えを比較・検討する場面の工夫
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| イ | 自作教具による実験の簡便化 右の写真は自作ものコードを用いて実験に取り組んでいる場面である。自作モノコードを使うことにより，実験の操作は２組の支柱に糸をのせ，その音の違いを比較するだけとなりになり，生徒の意識は糸の長さと音の高低に集約できたようであった。また簡単に反復でき，より比較・検討がしやすいようであった。
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| ウ | 相互評価，自己評価のできるワークシートの工夫 観察，実験の具体的な方法や，自分の役割，予想と観察，実験の結果を照らし合わせ， 考察ができる欄，互いの活動に対し認めうための相互評価の欄などをつくったワークシートを作成した。その結果，どのグループも，目的意識，意欲を持って学習活動に取り組めたようである。また，全てのグループにおいて問題の解決ができていた。 |
本授業研究の中では，「比較・検討」に焦点をあて，教具の開発，コンピュータの活用，主体的に予想や考察，まとめの活動ができるような話し合いの工夫，学習活動の振り返りができるようなワークシートの工夫を通して，科学的な思考力を育てる理科学習の指導の在り方を究明してきた。その結果以下のような成果が得られた。
| ア | 自作教具の開発により，実験を単純化することで，生徒の意識を集約できた。さらに簡単に反復できることで，事象の比較・検討が進み，問題解決に有効であった。 |
| イ | 相互評価，自己評価のできるワークシートの工夫をしたことで，学習活動に見通しがもつことができ，さらに，互いを認めあうことで，次の活動への意欲づけになった。 |
| ウ | 互いの考えを比較・検討する場面の工夫では，予想や結果をまとめるときに，個人と個人，あるいはグループ同士の考えを発表しあい比較・検討することで，互いの考えを修正，変更し，広がりをもつことができ，問題に取り組み，解決することができた。 |
以上のような成果から，生徒の科学的な思考力を育てることができたと考える。
「観察，実験を通し，科学的な思考力を育てる理科学習の指導の在り方」の研究テーマで「音の性質」の単元で授業研究に取り組んだが，次のような課題が残された。
| ア | 予想やまとめの根拠（理由）を自分の言葉で表現する力の育成 |
| イ | 生徒の科学的な見方，考え方を客観的に評価する方法の開発 |
今後，生徒一人一人に個に応じた指導を展開することを通して，更に研究を深めていきた い。