理科の授業でうんこづくり!? ぼくが受けてきたPBLの事例を紹介!!

 

こんにちは、数学科大学生ブロガーナウシカです。

最近大学で流行りの「アクティブラーニング」ってありますよね。「座学ばっかじゃこれからの多様な社会に対応できない!能動的に学ばなければ!」ってやつです。

そのアクティブラーニングの一環として、Project Based Learning 通称 PBL (課題解決型学習)  ってのがあるんです。

なかなか普通の公立学校だと授業時間の関係や教科書をちゃんと進めないといけないという圧力からPBLは行われないんですが、ぼくの中学のときの理科の先生はクレームお構いなしにPBLを行ってくれていました。

そこでこの記事では、ぼくが中学校の理科の授業で受けてきたPBLの授業の内容について紹介していきます。実際PBLってどうやってやってるんだろうという疑問を抱えた先生方のひとつのアイデアになるのではないかと思います!

 

 

PBLとは?

 

最初はPBLがどんなものかざっくりと説明しますね。

  1. あるテーマを学生に与える (例 うんこ)
  2. 学生はそのテーマについて疑問点を挙げる (例 なんでうんこって茶色なの?)
  3. その疑問点について仮説を立てる (例 枯葉も茶色だし、栄養無くなってカスカスになる=茶色になる なのでは?)
  4. その仮説が正しいかどうか検証する (例 栄養を含んだうんこを作って茶色になるか確かめてみよう)
  5. 正しくなければまた新しく仮説を立てる
  6. 繰り返し

このようにPBLとは、試行錯誤を繰り返すことで目的をもって能動的に学習しようぜ!という感じの学習方法です。(下品な例を挙げてしまったことを深くお詫び申し上げます)

 

PBLのメリット・デメリット

 

PBLを行うメリットとしては

  • 学生の興味関心がベースになるので、座学よりおもしろい
  • 仮説は違っていて当然なので、間違うことに抵抗がなくなる
  • 得た知識が身に付きやすい
  • いろんなアイデアが生まれる
  • 答えのない問題への取り組み方が身に付く

などがあります。

 

当然課題もあります。

  • 先生の準備がめっちゃ大変
  • 知識にムラが出てくる
  • 自分で考えて行動できる学生は良いけど、そうでない学生はうまく学べない
  • 問題演習の時間がなくなる

 

 

ぼくの中学時代を思い出してみると普通の田舎の公立学校なのに理科の授業でPBLが取り入れられていたんですよね!
ゆとり教育の一環として作られた「総合的な学習の時間」ではPBLを行ってきた中学校は多かったと思います。ですが、普通の科目でPBLを行ってきた学校って実はなかなか無いのです。

今授業内容を振り返るとかなり異質なのでちょっと紹介しますね。

 

 

タンポポの在来種と外来種の違いを自分で実験を考えて調べる

 

中学1年で習う理科の最初の単元は「植物」。つまり、中学校に入学してまもないぼくたちにこんな授業をしていたのです。

 

理科の先生

タンポポの外来種と在来種の違いを調べてレポートにしてこーーい!!
どうやって調べるかは自分で考えろよ!
もし必要な器具があれば貸し出すからな(o^-‘)b

 

そんなこと言われてもなにをどうしたらいいのか分からないぼくたち。

なんやねんこの先生… まともに授業してくれへん…

生徒

 

実際、生徒や保護者のあちこちから不満が続出していました。とは言っても、その先生はベテランの先生で権力が強かったのか、普通の授業をするつもりはまったく無さそうでした。
結局ぼくたちは実験を自分で考えてタンポポの在来種と外来種の違いを調べるしかないので、各々必死に教科書を調べたりしながら、一生懸命どういう実験をしたらいいのか考えました。

 

まず、外来種のタンポポの方が日陰やアスファルトのすきまにも多く生えていることから、在来種より外来種のタンポポの方が生命力が強いことを発見します。

生命力が強いというのをどこから判断するか考えたところ、大きさ、二酸化炭素の吸収量(光合成をたくさんしている)、根の長さ(地中の水分をたくさん吸収する)、綿毛の軽さ(遠くまで種を飛ばせる)、などなどのポイントを在来種と外来種で比較すれば良いと整理されてきます。

先生は必要な実験器具ならなんでも貸し出してくれるので、あとは自分たちで計画を練って実験を行います。

どんな実験を行うかは本当に自由なので、なかにはちゃんと綿毛の重さを測ってる人もいました。
綿毛1つの重さってどうやって調べるか考えたことありますか??
例えば1gに達したときの綿毛の個数で割れば出てきます。いわゆる「お勉強」ではない頭の使い方をしますよね。

 

こうして各自実験を行って、レポートを書き終えます。
やっとひと段落ついたと思ったら、、

 

理科の先生

みんなのレポートの中から一人選んでテストに出すからな!!
自分の行った実験の方法や結果、考察もテストに書いてもらうからまとめとけよ(^o^)

 

鬼!!

生徒

 

ほんとにテストで自分の行った実験の、目的、準備、方法、結果、考察を記述させられました。
テストでレポートを再現するのです。

クラスで1名選ばれた人のレポートがテストの問題として出題され、「このレポートの良いところ、改善点をそれぞれ記述せよ」みたいな問題も出題されました。

模範解答なんてものはありません。正直大学入試の問題より鬼畜かも。

 

 

タンポポの “あの部分” は何なのか実験で考える

 

タンポポの授業はまだまだ続き、

 

理科の先生

タンポポの茎みたいなとこあるじゃん?
あれほんとに茎か調べてみてよ(⌒‐⌒)

 

いやいやどうみても茎でしょ。何言ってんねん。

生徒

 

このタンポポの茎みたいな部分が何なのか調べるには、まず植物の器官、”花” “茎” “葉” “根” がそれぞれどんな特徴を持っているものなのかを学ぶ必要があります。
各器官がどんなはたらきをするのか学んだうえで、タンポポの茎みたいな部分が花のはたらきをしているのか、茎のはたらきをしているのか、葉のはたらきをしているのか、根のはたらきをしているのか、実験で確かめることでどの器官なのか特定することができます。

タンポポの茎みたいな部分、実は花茎というもので、よーく見ると葉がついてないんですよね。

 

 

理科の先生

ちなみにタマネギって茎どこにあるの??(´・ω・`)

 

知らんがな。

生徒

 

みなさん、タマネギの茎がどこにあるか実験して確かめてみてください!(笑)

 

 

凸レンズの2段階屈折の作図

 

理科の先生

これ凸レンズ。
光が入ると屈折するよ。
教科書や問題集だと一回しか屈折してないけど、これほんとは二回屈折するからちゃんと屈折率とか計算して作図できるようにね(* ̄ー ̄)

 

屈折率細かすぎィ…

生徒

 

教科書の説明だと「入射した光は屈折して焦点を通る」だけの説明だったと思います。
ですが実際は、光がレンズに入るときと出るときの2回屈折します。どのくらい屈折するのかも屈折率というものを使って計算で求めることができます。

これを実際に自分たちで行うのです。

分度器で何度屈折するか計った苦い思い出。一回やってみてもらえると分かるんですが、マジクソめんどくさい。

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出典:コピーの不思議Q&A|Ricoh Japan

 

自作カメラで写真撮影

 

理科の先生

カメラ作るよo(^o^)o

 

おおっ楽しそう!

生徒

 

実際撮ってみた。

 

然上手く撮れへん…

生徒

 

理科の先生

考察テスト出すから~✌

 

自作カメラは教科書の後ろの方に載ってたりして有名な実験ではないでしょうか??牛乳パックで作って、感光紙を使って撮影します。実際こんな感じの写真を撮れます。

 

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出典:https://www.canon-ecology.co.jp/ecokids/ecokids_01c01.html

 

この写真、簡単そうに見えますが、撮るのめっちゃむずいんですよ。ぜんぜん上手く撮れない。

ですが、この「全然うまく撮れない状況」からとても学ぶことが多いんですよ。
被写体と焦点の距離はどのぐらいが適切か、どのぐらいの時間撮影するとうまく撮れるか、日差しはどうか、などなど、とにかく仮説検証をひたすら繰り返します。そうするとだんだん感覚的にうまく撮る方法がつかめてくるんですよね。

 

理科のリスニング① 地震の震源当てクイズ

 

理科の先生

地震の震源当てクイズやるよ~!!
各地の震度を読み上げていくからメモしてってね👍

○○震度3、○○震度4、…

同じ震度の所結ぶと見えてくるでしょ( ̄ー+ ̄)
大森公式ってのも使っていいぞ!!

参考:大森公式

 

理科でリスニングかよ…

生徒

 

理科の先生

テストのときも放送で読み上げていくからがんばれよo(`・д・´)o

 

は???

生徒

 

テスト本番もほんとに校内放送で、ある地震における観測値での震度が読み上げられ、それを元に震源がどこにあるか求める問題が出題されました。

理科のテストでリスニングの問題があるのはおそらく日本全国探してもここだけなのではないでしょうか??

 

地学の分野では他にもテスト中に岩石が配布され、名称を答えたりしました。ちなみに花崗岩でした。

 

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人工うんこづくり

理科の先生

今回のテーマは人工うんこ💩
みんなうんこ作ってくれ!!!!!

 

ま、まじで…

生徒

 

理科の先生

体内の消化の様子を再現すればできるよ(o^-‘)b

 

うんこ、手作りできるんですよ!

うんこってどうやってできてるか大雑把に説明すると、

  • 口…食べ物を細かくする、アミラーゼでデンプンをマルトースに分解する
  • 胃…ペプシンを分泌して酸性にする
  • 十二指腸…アルカリ性のすい液を分泌し、中和する
  • 小腸…トリプシン、リパーゼ、胆汁などさまざまな消化酵素を分泌し、栄養を吸収する
  • 大腸…水分を吸収、便をためておく

といった消化のはたらきによって作られます。

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出典:消化器系(1) 食べ物を消化吸収する胃と腸の話 | 私たちの身体の不思議 | 秦順一の中学生の知識でわかる 私たちの身体の不思議

 

これを再現すればうんこを実際に手作りすることができるのです!!

どのように行ったかというと、

  1. まず袋に食べ物を入れます
  2. 口…食べ物を砕く、袋に自分の唾を入れる
  3. 胃…塩酸を入れ酸性にする
  4. 十二指腸…塩化ナトリウムを入れて中和する
  5. 小腸…市販の酵素を入れる
  6. 大腸…保温庫に保存

もちろん本物の人間が消化にかける時間と同じ時間をかけて行います。

 

このようにして、なんとも簡単な方法でうんこを自分たちで作ってしまいました。

 

ところが、実際にできたうんこはなんと、白色のうんこだったのです!!

 

これはもう「どうして?」と思わざるを得ません。

本物の消化酵素じゃないとダメなのか、足りない酵素があるのか、栄養が吸収しきれていないのか等々いろいろ仮説を立てるわけです。
そして、その仮説が正しいかどうか実験を繰り返して検証していきます。それをちゃんとしたうんこになるまで繰り返していきます。

授業時間の関係上完璧なうんこにはならなかったと記憶してますが、この過程がなんともおもしろかったです。
見えない体内でどんなことがおこっているのか、うんこがどうやって生成されるのか、間近で見れるんですから。
いかに本物のうんこに近づけることができるか熱中してしまいました。

これぞPBLですよね。中学生なんてうんこ大好きですし。純粋に理科ってたのしいなぁ!!と思うことのできる授業内容です。

 

うんこの授業が終わったあと

 

理科の先生

みんなの作ったうんこ、まとめて保温庫に入れとくね👍

 

いいかみんな、保温庫絶対開けちゃダメだぞ

生徒

 

たしか卒業までうんこは保存されていた気がします。しかも長期間保存されていた人工うんこは天然うんこと同様の鮮やかな茶色と香ばしい臭いを放っていました。

ついに天然うんこの養殖に成功したのです。

 

 

 

卵の上に乗るには卵は何個必要か?

理科の先生

卵何個あれば人が上に乗ってもつぶれないかな(´・ω・`)?

 

そもそもなんで卵の上に乗るんだよ

生徒

 

理科の先生

卵1つがどれだけの重さに耐えられるか各自実験して求めてみて(・ω・`人)

 

理論上、卵1個が何グラムまでの重さに耐えられるかが分かれば、必要な卵の個数を計算して人が乗ることができます。
そこで、卵1個が耐えられる圧力を実験をして求めていくんですが、実験を正確に行って正確なデータを得るってすごく難しいんですよね。
ミリ単位の誤差でかんたんに卵が割れてしまうのでとても注意が必要です。こういった実験を実際に手を動かして行ってみないと難しいポイントはわかりません。教科書を読んでるだけが勉強じゃないんですよ。

 

 

理科のリスニング② 天気図づくり

 

理科の先生

天気図自分で作ってみよう\(^-^)/
ラジオで全国の天気を読み上げているから、それをこの用紙に記入して等圧線を書くんだよ!

 

理科のリスニング再び((( ;゚Д゚)))

生徒

 

理科の先生

テストでも放送で流すからちゃんと天気図を書けるようにしておいてね!

 

新聞で見る天気図、あれ自分で作れるんですよ。知ってました?
天気図記入用紙というものが売っていてそれを使えばだれでも天気図が書けちゃいます。

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出典:気象のお部屋

 

ですがこれ、ラジオの読む人のスピードがむっちゃくっちゃ速くてメモを取りきることができない!!
しかも、気圧の分からないところはイメージで等高線をつないでいかないといけません。前線を意識しながらつないでいくのがめちゃくちゃむずかしい!!
むずかしい分、きれいに描けたときの達成感ははんぱないです!!

 

PBLを受けてみての感想

 

 

今こうして振り返ることで、学校の教育について気付けることもあります。

PBLを受けて良かったこと

  • ただ教科書を読むより明らかに実験を通じて行った方が分かりやすい (僕が高校で物理や化学を残念ながら嫌いになってしまった理由は高校の授業では座学最優先みたいなところがあったからでないかと考えられる)
  • 実験を正しく行って誤差の少ないデータを得ることの難しさが分かる
  • 記憶に残りやすい(5年以上も前のことなのにこれだけ覚えていたことに驚き)
  • 失敗を恥じなくなる(むしろ実験で失敗した方が考察が多く得られて結果的に学んだことが多い)
  • 教科書の内容にとらわれず、必要があれば発展的な内容を自分で調べるようになる(情報を自分で入手していく力が養われる)
  • 得られた結果をただ結果だけ捉えるのではなく、なぜその結果になるのか原因を考えるようになる
  • 自分で実験方法を考えるのは楽しい
  • 実験器具を割と自由に使わせてもらえた

 

学校でのPBLに感じた課題

  • 教科書の内容や問題演習は各自行わなければならないので、それができない生徒は試験で悲惨
  • 保護者からの理解が得られにくい(授業形式に賛否が分かれる)
  • 何のためにやっているのかを自覚できないと、ただの受け身の学習と大差なくなる

 

僕の中学では一学年160人近くに対し、この理科の先生一人だけでした。なのに生徒各自の実験を十分にサポートしていたのは今考えると言葉にならないほど尊敬の念しか抱きません。

高校でもっとPBLが導入されると良いと思うんですけど、入試制度が変わっていかないと導入しにくいですよね。

 

 

PBLを行う塾をつくりたい!!

 

こうやってPBLの記事を書いてるうちにPBLを行う塾をつくってみたい!!という気持ちがどんどん高まってきてしまっています。

教育は今が間違いなく転換期で、PBLも注目をあびています。いやいや勉強するのはもう時代遅れで、遊び感覚で勉強することがなにより大切。スタディサプリなどで座学の部分はネットで効率よく勉強できる時代。だからこそ、PBLを通じて、自分自身の目で見て、肌で感じて、楽しんで勉強できる場が大事なのではないかと考えています!

 

ぜひ、いっしょにやろうよ!という方がいらっしゃいましたら、お気軽にご連絡ください!!!

 

では、(*・ω・)ノ

 

2 Comments

寿

楽しく読ませていただきました!たしかにPBLを先取りしていますね。
質問です。こういった理科を受けてみて、自ら学ぶ姿勢は自然と身に付きましたか?入試に対応できましたか?普段の内申点の付け方はいかがでしたか?
私は公立中学の先生になった者で、PBL型をやるか迷っていますが、実際知識にムラが出来すぎるんじゃないかと怖いです。感想をもう少しお聞かせください。

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ナウシカ

コメントありがとうございます!(返信が遅くなり申し訳ありません)

正直、生徒によって知識にムラが出てしまっているのは事実です。自分で教科書やネットで調べることのできる人は問題ないのですが、そうでない人はたとえば実験をやるにしても、何のための実験なのか、どうやってやるのか等、あいまいなままとりあえず周りと同じようにやっている、何か結果が出てきたけど、そこから何が分かるのかなかなか考えることができないという状況が出てしまっていました。(そこを身につけるためのPBLだと思いますが) 先生ひとりで生徒全員に細かく目を配ってアドバイスをするのもなかなか難しいところもあると思います。

入試に関しましては、はじめは確かに基礎知識が足りていないので不安な部分がありましたが、PBLで行った内容をうまく教科書の内容や問題と関連付けることでより深い理解へとつながっていきました。内申のつけ方は先生の主観が強かったと思います(笑) その先生なりの理科に対する考え方、実験に対する考え方があり、それをベースに判断されていたのではないかと考えていますね。
PBLで行う内容のどこが重要なのか、PBLを通して何を理解するのが目的なのかをちゃんと生徒が分かっていると上手く機能するのではないかと思います。
完全なPBL型の授業ではなく、授業時間の4割は前提の基礎知識を学ぶ、6割はPBLで習った内容を使って実験をしてみるといったバランスだとムラなく機能するのではないかと感じました。(実際の授業時間との関わりがむずかしいですよね)

まだ習っていないからとか教科書に載っていないからという理由で片づけるのではなく、自分で調べて考えてみる姿勢や、実際に手を動かしてやってみることで得られた理解はとても大きかったです。自分で調べる力や結果を振り返って改善してより良い結果に繋げる力は自分で言うのも何ですが、PBLで身についたと思います。

始めのうちは「教科書どおりやってほしい」と意見が出ると思います。ですが、こういう意図を持ってやってるんだというのをちゃんと伝えていければ少しずつ理解してくれる人も増えていくのではないかと思います。
良い教育であることは間違いないと思うので大変だと思いますが、応援させていただきます!

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