理学部物理系大学生にみる 小・中・高等学校での 理科学習の実態と問題点

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1 理学部物理系大学生にみる 小・中・高等学校での 理科学習の実態と問題点
理科教育学研究　Vol.51　No.1　2010 著者：川村康文 ，中村保裕 ，井上徳也 川村研究室　B4　 　青柳和宏

2 ・理科離れ・物理離れが問題となって久しいが、 未だに解決が難しい問題である。
１．はじめに ・理科離れ・物理離れが問題となって久しいが、 未だに解決が難しい問題である。 ・様々な解決策が講じられてきているが、十分な 　成果が見えてこない

3 １．はじめに これまで川村らは、 ・高校生を調査対象にした小・中学校の理科学習の実態調査 ・高校生を調査対象にした高校物理の実態調査
・教員養成の学生を対象にした小・中学校理科の実態調査 を行ったが、理科系大学生のみを対象にした調査は行なって おらず、理学部物理系の学生のみを対象とした調査も行なって いない。 ⇨東京都の私立大学に通う理学部物理系学科大学生を対象に、 　 理科・物理学習の実態と問題点を調査した。

4 １．はじめに ○分析方法・・・好嫌度について 調査対象者に理科の学習項目を示し、その項目に対し、
好き嫌いを「とても好き」（５）から「とても嫌い」（１）の５段階 で評価させ、その項目の平均値から３を引いたものを２で割った ものを好嫌度とする。 好き嫌い： １ 　　　　　　２　　　　　　３　　　　 　　４　 　　　　５ 好嫌度： -1 　　　　 -0.5　　　　　 ０　　　　 　 0.5　 　　　 １

5 １．はじめに 「どちらともいえない」を中心にして、その項目が好きに 傾いているか、嫌いに傾いているかをみることができる。
　「どちらともいえない」を中心にして、その項目が好きに 傾いているか、嫌いに傾いているかをみることができる。 　ここでは、好嫌度が＋０．４以上の学習項目をよく好まれている学習項目とし、－０．４以下の学習項目をひどく嫌われている学習項目とする。 ○分析方法・・・自信度について 　それぞれの学習項目に対して自信が持てたかどうかを ５段階で評価させ、好嫌度と同様に分析する。

6 ２．調査対象者 ・東京都の私立（大学）に通う理学部物理系大学生 ・小学校で平成元年度改訂の学習指導要領、
　中学校で平成元年度改訂の学習指導要領、 　高校で平成１１年度告示（15年度施行）の 　学習指導要領で学習した学生 ・男子96名、女子13名、計109名 理科系の男女のバランスがいい。 文科系はサンプルが少なめ？ 括弧内に実態が透けて見える

7 ３．調査方法と時期 ・質問紙調査法 ・2009年4月、学生が受講する授業の初回

8 ４．分析方法 ・尺度として好嫌度と自信度を用いる。 ・男女比は等しくないが、今回の調査において 女子学生の回答を得られたことを重視し、理学部
　女子学生の回答を得られたことを重視し、理学部 　物理学系の女子大生のデータとして提示する。

9 ４．分析方法 図１ 平成２０年度関係学科別学生数の一部
ｅ－Ｓｔａｔ：政府統計の総合窓口 平成２０年度の総学生数が2,520,593人、男子が多いが３：２ぐらい。 そのうち理学部物理学科が男子11,852人、女子が1,679人 女子の比率がとても低いので、少ないのはしょうがない 出典：ｅ－Ｓｔａｔ（ 図１　平成２０年度関係学科別学生数の一部

10 ５．結果 ５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 　調査項目は、調査対象者が小学校時代に学習した学習指導要領から、物理・化学・生物・地学のそれぞれの領域に偏ることなくまんべんなく選び出した１８項目に、生活科６項目を加えた２４項目とする。 理科系女子は本当に理科が好きな人が多い？ 男子：非理科系だからといって理科が嫌いというわけではない 女子：理科系は理科が好きな人が多いが、非理科系も（男子と比べて）理科が嫌いなわけではない。

11 ５．結果 ５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 図２　小学校理科の好嫌度（男子）

12 ５．結果 ５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 １３，１５，１７，２１あたりが特に好かれている。 図３　小学校理科の好嫌度（女子）

13 ５．結果 概括：好嫌度がプラスを示す項目が多い 好嫌度平均（生活科を含む） ・男子：＋０．３２ ・女子：＋０．３６
５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 　概括：好嫌度がプラスを示す項目が多い 　好嫌度平均（生活科を含む） ・男子：＋０．３２ ・女子：＋０．３６ 　好嫌度平均（生活科を含まない） ・男子：＋０．３３ ・女子：＋０．３３ ０．４以上の項目 男子：９．糸電話（０．５３）、１０．川の水の流れによる作用（０．４４）、１１．電気と回路（０．４６）、１６．てこの原理とその応用（０．４２）、２２．電流と電磁石（０．４６）、２４．物が燃えるときの空気の変化（０．４２）　　　　多くは物理領域 女子：１３．水・水蒸気・氷（０．５０）、１５．太陽や月の見え方および位置の変化（０．４６）、１７．天気の変化（０．４６）、２１．人体（０．５０）　　物理以外の領域 この時点では男女ともに理科学習を好んでいること がわかる。

14 ５．結果 共通して高くないもの ・７．昆虫のからだのつくり（男子+0.12，女子-0.04）
５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 共通して高くないもの ・７．昆虫のからだのつくり（男子+0.12，女子-0.04） ・１４．受粉と結実（男子+0.05，女子+0.19 ） →男女ともに生物領域を好んでいない 男子のみ高くないもの ・２１．人体（+0.18） ・２３．人の生活と人間環境（+0.16） →１７（天気の変化），２１，２３で男女の好嫌度に差がある ０．４以上の項目 男子：９．糸電話（０．５３）、１０．川の水の流れによる作用（０．４４）、１１．電気と回路（０．４６）、１６．てこの原理とその応用（０．４２）、２２．電流と電磁石（０．４６）、２４．物が燃えるときの空気の変化（０．４２）　　　　多くは物理領域 女子：１３．水・水蒸気・氷（０．５０）、１５．太陽や月の見え方および位置の変化（０．４６）、１７．天気の変化（０．４６）、２１．人体（０．５０）　　物理以外の領域

15 ５．結果 生活科については2006年の調査と同様、好意的な結果 ・１．学校探検をしよう（男子+0.48，女子+0.50）
５－１　生活科および小学校理科における好嫌度 生活科については2006年の調査と同様、好意的な結果 ・１．学校探検をしよう（男子+0.48，女子+0.50） ・２．花を育てよう（男子+0.21，女子+0.50） ・３．生き物となかよしになろう （男子+0.28，女子+0.46） ・４．野菜を育てよう（男子+0.32，女子+0.50） ・５．街を探検しよう（男子+0.44，女子+0.35） 　　　　　　　+0.40以上の項目が多かった。 （ネタ）５：たんけんぼくのまち

16 ５．結果 調査項目は、調査対象者が中学校時代に学習した 学習指導要領から、物理・化学・生物・地学のそれぞれ
５－２　中学校理科における好嫌度 　調査項目は、調査対象者が中学校時代に学習した 学習指導要領から、物理・化学・生物・地学のそれぞれ の領域からまんべんなく選び出した21項目とした。 やはり理科系女子は理科が好き？（やや特殊？） 全体の数字を見ると、理科学習はやや嫌われているといって過言ではない

17 ５．結果 ５－２　中学校理科における好嫌度 マイナスはない 図４　中学校理科の好嫌度（男子）

18 ５．結果 ５－２　中学校理科における好嫌度 マイナスもあるが、プラスが多い 図５　中学校理科の好嫌度（女子）

19 ５．結果 概括：小学校と同様にプラスを示す項目が多い 好嫌度平均 ・男子：＋０．25 ・女子：＋０．30
５－２　中学校理科における好嫌度 　概括：小学校と同様にプラスを示す項目が多い 　好嫌度平均 ・男子：＋０．25 ・女子：＋０．30 中学校理科の学習内容の全般については好まれ ていることがわかる

20 ５．結果 男女ともに+0.40以上の項目 ・５．光と音（男子+0.41，女子+0.46）
５－２　中学校理科における好嫌度 男女ともに+0.40以上の項目 ・５．光と音（男子+0.41，女子+0.46） ・７．惑星と太陽系（男子+0.42，女子+0.54） 男子のみ+0.40以上の項目 ・６．力（+0.45） 女子のみ+0.40以上の項目 ・１．植物の種類（+0.46） ・２．光合成（+0.46） ・１１．オームの法則（+0.46） （やはり理科系女子は理科が本当に好きな人）

21 ５．結果 男女ともに高くないもの ・１８．科学技術と人間生活（男子+0.19，女子-0.12）
５－２　中学校理科における好嫌度 男女ともに高くないもの ・１８．科学技術と人間生活（男子+0.19，女子-0.12） ・１９．火山と地震（男子+0.18，女子+0.15） ・２１．自然と人間（男子+0.08，女子-0.08） →特に女子は１８と２１を嫌っていることがわかる 男子のみ高くないもの ・１．植物の種類（+0.07） ・１０．動物の生活と体のつくり（+0.14） ・１５．生物と細胞（+0.15） ・２０．地層の形成（+0.07） 女子のみ高くないもの ・１７．仕事とエネルギー（+0.19） （やはり理科系女子は理科が本当に好きな人）

22 ５．結果 男女差 ・ １８．科学技術と人間生活（男子+0.19，女子-0.12） →男子が0.31高い
５－２　中学校理科における好嫌度 男女差 ・ １８．科学技術と人間生活（男子+0.19，女子-0.12） 　　→男子が0.31高い ・１．植物の種類（男子+0.07，女子+0.46） 　　→女子が0.39高い ・１０．動物の生活と体のつくり（男子+0.14，女子+0.38） ・１５．生物と細胞（男子+0.15，女子+0.35） ・２０．地層の形成（男子+0.07，女子+0.31） 女子は生物や地学を男子より好んでいる

23 ５．結果 以上より、それぞれの領域について、 ・物理領域は+0.40以上を示す項目があり、好まれている
５－２　中学校理科における好嫌度 以上より、それぞれの領域について、 ・物理領域は+0.40以上を示す項目があり、好まれている ・化学領域は好まれている傾向が見られる ・生物領域は、女子でよく好まれている項目があるが、 　男子では十分に好まれているわけではない ・地学領域では、男女間に好嫌度の差が見られる 　項目がある ということがわかる。 化学：４．気体の発生（男子+0.39，女子+0.23）、８．化学変化（男子+0.29，女子+0.35），１４．酸性・アルカリ性（男子+0.26，女子+0.31）

24 ５．結果 調査項目は、調査対象者が高等学校時代に学習した
５－３　高等学校物理における好嫌度 　調査項目は、調査対象者が高等学校時代に学習した 学習指導要領から、高等学校理科の物理領域である力学，熱，波動，電磁気学，原子物理学からまんべんなく選び出した２４項目とした。ここでは理科全般ではなく物理の領域のみに注目した。 やはり理科系女子は理科が好き？（やや特殊？） 全体の数字を見ると、理科学習はやや嫌われているといって過言ではない

25 ５．結果 ５－３　高等学校物理における好嫌度 竜頭蛇尾？ 図６　高等学校物理の好嫌度（男子）

26 ５．結果 ５－３　高等学校物理における好嫌度 後半まで大きめのプラスがある 図７　高等学校物理の好嫌度（女子）

27 ５．結果 +0.40以上の項目 ・男子・・・2項目 ・女子・・・5項目 男女ともに+0.40以上
５－３　力学分野好嫌度 　+0.40以上の項目 ・男子・・・2項目 ・女子・・・5項目 男女ともに+0.40以上 ・８．運動エネルギーと位置エネルギー（男子+0.61，女子+0.62） 男子のみ+0.40以上 ・７．運動の法則（+0.57） 女子のみ ・１１．運動量と力積（+0.50） ・１２．円運動（+0.46） ・１３．単振動（+0.54） ・１４．万有引力（+0.46）

28 ５．結果 ・最も高いのは、 ８．運動エネルギーと位置エネルギー（男子+0.61，女子+0.62）
５－３－１　力学分野の好嫌度 ・最も高いのは、 ８．運動エネルギーと位置エネルギー（男子+0.61，女子+0.62） ・男子の平均は+0.41、女子の平均は+0.49 ・男女ともに学習をよく好んでいる

29 ５．結果 ５－３－２　熱学分野の好嫌度 ・男子の平均は+0.18、女子の平均は+0.18

30 ５．結果 ・男子の平均は+0.16、女子の平均は+0.19 →男女ともにやや好んでいる ・女子の ５．音波の共鳴（+0.42）
５－３－３　波動分野の好嫌度 ・男子の平均は+0.16、女子の平均は+0.19 　→男女ともにやや好んでいる ・女子の 　　５．音波の共鳴（+0.42） 　は特に好まれている。

31 ５．結果 ・男子の平均は+0.21、女子の平均は+0.03 →女子は十分好んでいない，女子より男子が好んでいる傾向
５－３－４　電磁気学分野の好嫌度 ・男子の平均は+0.21、女子の平均は+0.03 　→女子は十分好んでいない，女子より男子が好んでいる傾向 ・男子で+0.30を超えたもの 　　１０．電気とエネルギー（+0.33） 　　１５．電荷と電界（+0.31） 　　１６．電流による磁界（+0.31） ・男子でも以下の項目は十分好かれていない 　　３．交流と電波（+0.07） 　　１８．電磁波（+0.06） ・女子は、以下の項目で負となった 　　２．モーターと発電機（-0.19） 　　３．交流と電波（-0.19）

32 ５．結果 ・男子の平均は+0.03、女子の平均は+0.18 →男女ともに十分高いとは言えない 男子より女子が好んでいる傾向 ・女子は
５－３－５　原子物理学分野の好嫌度 ・男子の平均は+0.03、女子の平均は+0.18 　→男女ともに十分高いとは言えない 　　 男子より女子が好んでいる傾向 ・女子は 　　２２．粒子性と波動性（+0.31） 　がやや高く、負の値を示した項目はない。 ・男子は正の値を示した5項目はあまり高くなく、 　　２４．素粒子（-0.01） 　は負の値を示した。

33 ５．結果 ５－４　高等学校物理における自信度 図８　高等学校物理の自信度（男子）

34 ５．結果 ５－４　高等学校物理における自信度 図９　高等学校物理の自信度（女子）

35 ５．結果 男子の平均は+0.15、女子の平均は-0.01 男女ともに+0.40以上 ・７．運動の法則（男子+0.68，女子+0.54）
５－４　高校物理における自信度 男子の平均は+0.15、女子の平均は-0.01 男女ともに+0.40以上 ・７．運動の法則（男子+0.68，女子+0.54） ・８．運動エネルギーと位置エネルギー（男子+0.71，女子+0.65） ・１２．円運動（男子+0.40，女子+0.46） 男子のみ+0.40以上 ・１１．運動量と力積（+0.41） 女子のみ+0.40以上・・・なし

36 ５．結果 ・男子の平均は+0.45、女子の平均は+0.44 ・男女ともに好嫌度だけでなく自信度も高いことがわかる
５－４－１　力学分野の自信度 ・男子の平均は+0.45、女子の平均は+0.44 ・男女ともに好嫌度だけでなく自信度も高いことがわかる

37 ５．結果 ・男子の好嫌度は十分高いわけではない、自信度もあまり高くなく、男子の平均は+0.11 ・女子の平均は-0.06で負の値を示した。
５－４－２　熱学分野の自信度 ・男子の好嫌度は十分高いわけではない、自信度もあまり高くなく、男子の平均は+0.11 ・女子の平均は-0.06で負の値を示した。

38 ５．結果 ・男子の平均は+0.23、女子の平均は+0.00 ・好嫌度では正だった女子の以下の項目は負の値を示した ４．波動（-0.04）
５－４－３　波動分野の自信度 ・男子の平均は+0.23、女子の平均は+0.00 ・好嫌度では正だった女子の以下の項目は負の値を示した 　　４．波動（-0.04） 　　６．光の回折と干渉（-0.08） ・女子は好嫌度に対して自信度が大きく下回る項目があった。 　　５．音波の共鳴（好嫌度+0.42，自信度+0.12）

39 ５．結果 ・男子の平均は+0.17、女子の平均は-0.13 ・男子は、好嫌度は正だが、自信度は正・負にばらついた
５－４－４　電磁気学分野の自信度 ・男子の平均は+0.17、女子の平均は-0.13 ・男子は、好嫌度は正だが、自信度は正・負にばらついた 　　３．交流と電波（-0.03） 　　１０．電気とエネルギー（+0.35） ・女子は、好嫌度が負であった項目は、 　　２．モーターと発電機（-0.46） 　　３．交流と電波（-0.46） 　と、自身が持てなかったことがわかった。

40 ５．結果 ・男子の平均は-0.29、女子の平均は-0.38 →男女ともに低い、すべての項目で負の値 ・特に女子は
５－４－５　原子物理学分野の自信度 ・男子の平均は-0.29、女子の平均は-0.38 　→男女ともに低い、すべての項目で負の値 ・特に女子は 　　２０．原子と電子（-0.46） 　　２１．固体の性質と電子（-0.46） 　となり、極めて自信を持てなかったことがわかった。

41 ６．考察 ・理学部物理系大学生は小・中学校時代から理科学習を好んでいたことがわかった。
６－１．　小・中学校の理科において ・理学部物理系大学生は小・中学校時代から理科学習を好んでいたことがわかった。 ・物理領域は男女ともに好んでいたのに対し、生物領域では男子の値が低かった。 　→小・中学校時代の理科分野でどの領域が好きだったかによって、その後どの分野を学習したいかが決まってくることを示唆 ・小・中の理科授業における好嫌度が理科の科目選択に影響を及ぼす？ 　→生物系の学生ではどうなるのかを調べてみる必要がある。

42 ６．考察 ・調査対象者は小学校時代は物理領域が好きだった
６－１．　小・中学校の理科において ・調査対象者は小学校時代は物理領域が好きだった 　→高校で物理を学ぶ・大学で物理を専攻するには、中学校時代に物理に興味をもつことが必要かもしれない。 ・中学校で物理に対する強い興味・関心を喚起することができ、高い学習効果が発揮されるような授業が行われることが重要。 もともと物理が好きだった人が物理ではなく他の分野を選ぶ→中学で興味を失う？ 惹きつける！！

43 ６．考察 ・概して好嫌度の高いものは自信度も高く、好嫌度の低い項目は 自信度も低い。 →好んでいる項目は、進んで学習するため定着しやすい
６－２．　高等学校の物理において ・概して好嫌度の高いものは自信度も高く、好嫌度の低い項目は 　自信度も低い。 　→好んでいる項目は、進んで学習するため定着しやすい ・好嫌度が負を示すような物理授業は改善されなければならない 　が、好嫌度が正であるから良いというわけではない。 　→原子物理学分野では好嫌度に対して自信度が極端に低い ・物理Ⅰの力学では自信をつけさせることに成功しているが、 　物理Ⅱの原子物理学の学習は困難な状態であることが示唆さ　　 　れる。 ・・・ どの教科であれ、学習に自信が持てなければ途中で学ぶことを諦めてしまうかもしれない。

44 ６．考察 ６－２．　高等学校の物理において ・高校生の物理学習への興味・関心を高め、自信をもたせるような授業が行われないと、一層高校生の物理離れに拍車がかかることが懸念される。 ・新設される物理基礎は、文系を希望する高校生も受ける可能性がある。 　その段階では、進路が文系・理系に分けられていない可能性もあり、高年次に物理を履修する高校生が増える機会がある。また、そこに物理基礎を学ぶ意味も見えてくるのではないだろうか。　

45 ７．おわりに ・調査結果から、大学まで物理を学習するためには、興味・関心が重要であることがわかった。
　→授業改善・指導法や教材の改善が急がれる ・生徒は新しい科学知識を獲得するだけでなく、抽象的な科学概 　念を獲得しなければならない。 　→簡単に授業で実施でき、生徒が実験から学ぶ科学概念に納得できるようなタイプの実験（ぷち発明）や、デジタルコンテンツの活用などを効果的に使う必要がある。 ・・・で、教材開発に力を入れている。

46 １）川村康文「高校生にみられる小・中学校理科学習の実態と問題点」 物理教育 Vol.44 No.4 pp.393-396 1996
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　文献 １）川村康文「高校生にみられる小・中学校理科学習の実態と問題点」 　　物理教育 Vol.44　No.4　pp 　1996 ２）川村康文「中学校新教育課程で学んだ高校生の小・中学校理科学習の 　　実態と問題点」　物理教育　Vol.45　No.4　pp 　1997 ３）川村康文「理科学習の視点から見た青少年の物理離れの実態」 　　理科教育　Vol.48　No.12　pp.23-24　1999 ４）川村康文・多田恭子「教員養成系学部大学生にみる小・中学校理科学習 　　の実態と問題点」　物理教育　Vol.54　No.2　pp 　2006 ５）文部科学省：学校基本調査（指定統計第13号）－平成20年度－高等 　　教育機関　統計表一覧、大学・大学院－「関係学科別　学生数」 　　 　　&cycode=0 　　（政府統計の総合窓口（ｅ－Ｓｔａｔ）） 論文２本の引用を示して、ここで論文は終わり （1988は私が生まれた年・・・このころから状況はあまり変わってないのか・・・）

47 この論文を読んで考えたこと ・好嫌度や自信度の傾向は、過去の論文とあまり変わっ ていない印象
　ていない印象 ・高等学校物理の自信度が、先に進むにつれ、どんどん 　下がっている。 　　→内容の難易度？理解が追いつかない？ ・生物系や化学系の学生の結果と比較できればより 　有意義になりそう。 ・昆虫が嫌いとか。男子は物理好きとか。ずーっと同じ課題を抱えたまま前進していないと見るか、ゆとり教育の中でも食い止めていると見るか、悩む。 ・分野というよりは「後半」で下がっている印象を持った。 特に原子物理学はノーベル賞モノの連続。自分も当時自信はなかった。 基礎がきちんと身についていないので、理解しきる前に授業が先に進む？学年の後半で時間がなくなって授業がどんどん進められる？

48 この論文を読んで考えたこと どんな授業をしたいか ・理科・物理に興味を持てるような話を盛り込む ・ぷち発明を取り入れる
・興味を持てなければ始まらない。科学者の話など（アインシュタインがね・・・、ミリカンは・・・）。 ・ぷち発明と書いているが、この研究室で学んだこと全般。　 小手先の技術で通用するものではないと思う。持てる力を全て注ぐしかないのではないか？