「先生の実験を見ているだけで、理科はわかるようになる」って、ホント？

理科の授業で、先生が教卓の上で実験をして見せる。音がしたり、色が変わったり、物が思いがけない動きをしたりして、教室に「おお」という声が上がる。そんな場面を覚えている人は多いでしょう。

では、その実験で何が起きたのかを、何週間かあとに聞かれたら、正しく答えられるでしょうか。そもそも、そのとき本当に正しく見ていたでしょうか。

見た学生と、見なかった学生

先生が見せる実験を、演示実験といいます。2004年、クラウチらは、物理の授業で、演示実験の見せ方によって学びがどう変わるかを調べました。論文の題は「教室の演示実験は、学びの道具か、娯楽か」です。

結果ははっきりしていました。ただ見ていただけの学生は、その実験をまったく見なかった学生と比べて、理解が変わらなかったのです。これは、それ以前の研究とも一致する結果でした。

一方、見る前に結果を予想した学生は、はっきり理解が深まりました。同じ実験を見ても、見る前に頭を働かせたかどうかで、学びの量が変わったのです。

5回に1回は、ちがうものを見ている

なぜ見るだけでは学べないのか。その手がかりになる研究があります。2013年、ミラーらは、2つの大きな大学で、力学と電磁気の入門の授業を調べました。

学生たちは、まず演示実験の結果を予想しました。そして実験を見た直後と、数週間後に、何が起きたかを答えました。それを実際の結果と照らし合わせたのです。

すると、およそ5回に1回、学生の答えは実際に起きたことと食いちがっていました。目の前で見たはずなのに、ちがう結果を見たと思っていたのです。もとの理解が足りない学生ほど、こうした見まちがいや覚えまちがいが起きやすくなっていました。

そして、理解が深まったのは、正しく観察できたときだけでした。見まちがえたままでは、実験から学ぶことはできなかったのです。

予想が外れても、効く

ここで、予想することの効き目がもう一度出てきます。先に結果を予想した学生は、正しく観察できる割合が、およそ20%高くなっていました。

しかもこの効果は、予想が当たったかどうかに関係なく表れました。外れた予想にも、意味があったのです。予想をすることで、何に注目して見ればいいかがはっきりするのかもしれません。

どちらも物理の授業での研究で、ミラーらの対象は大学生です。それでも、中学や高校の理科の授業にも参考になる考え方です。

実験の前に、ノートに一行

原田英語のおすすめは、演示実験が始まる前に、結果の予想を一行だけノートに書くことです。理由もひとこと添えておく。見終わったら、予想と結果のちがいを確かめ、なぜそうなったかを自分の言葉で説明してみる。

当てる必要はありません。外れた予想こそ、実験をよく見るための目印になります。