理数教育の充実に向けて　理科と数学の関連はどうあるべきか

Society5.0時代に豊かな人生を切り開く 理数系人財の育成を目指す

〈本書の概要〉
算数・数学教育と理科教育――。これまで個別の枠組みで語られることが多かった両教科の関連性を、理論と実践の両面から提案する。
児童・生徒がイノベーションの担い手となっていくための学校教育の役割を、教科の枠を超えて探る一冊です。

〈本書からわかること〉
・AI時代に求められる理数系人財の育成
生成AIの飛躍的な発展など、科学技術の加速度的進展を背景に、イノベーションを支える理数系人財の育成が急務となっています。
新たな探究的科目としての「理数探究」の開設（2022年度〜）や、高等学校DX加速化推進事業（2024年度〜）など、理数人財育成に向けた、国家レベルの新たな枠組みでの取り組みも広がっています。
本書では、「数学」と「理科」の横断的な学習を支援し、新たな時代に適応する教育のあり方を提示します。

・数学と理科の関連性と統合的指導の重要性
数学と理科は独立した科目でありながら、実際の学習では相互に深く関係しています。
本書では、数学の概念が理科の実験結果の解析や現象の理解に不可欠であることなどを示し、両教科を統合的に指導する意義を具体的な事例とともに解説します。

・効果的な授業設計と指導方法
数学と理科を統合的に指導するための実践的な授業デザインについて、具体的な事例をまとめています。
例えば、三角関数の学習と単振り子の実験を組み合わせることで、数学的な理解と科学的な探究を同時に深める事例や、ものの浮き沈みの実験と単位量当たりの学習を組み合わせることで密度の概念形成を促す事例などを掲載しています。

日本科学教育学会の課題研究として，2014年から10年間にわたる継続的な研究の実践を取りまとめた本書は、理数教育それぞれの立場からその取り組みを価値づけています。

〈こんな先生におすすめ〉
算数・数学教育に関心のある先生
理科教育に関心のある先生
探究的な学びやSTEAM教育に関心のある先生

目次

もくじ

はじめに

第１章　理数教育の科学論
１　理科・科学・数学
２　理数教育とは
３　理科と数学の関連性
４　数学教育からみる理数教育
５　理科から見た理数教育
　コラム１　数学と物理学とのすれ違いから得られた理想形
　コラム2　単位と次元解析

第２章　カリキュラム（教育課程）論
１　学習指導要領における理数教育
２　高等学校の新科目「理数探究基礎」「理数探究」
３　科学的リテラシーと数学的リテラシー
４　TIMSS データの分析事例
５　STEM/ STEAM 教育
６　大学生の理解度調査から見た「理数教育」
７　統計教育の方法知を視座とする理数教育への貢献可能性
　コラム３　外延・内包と外延量・内包
　コラム４　ノンアルコールビールにアルコールは入っていないのか？

第３章　学習指導論
１　数学教育を捉える視点と理数教育の着眼点
２　文脈依存性
３　量を単位で捉えることの重要性
４　誤差と近似値
５　化学反応速度を題材とする理数探究を意識した学習指導
６　剛体にはたらく力を題材とする小・中・高等学校での学習指導
７　理数教育における教材論・評価論
　コラム５　虚数について
　コラム６　学校教育における単位の取り扱い

第４章　社会と理数教育
１　理数教育における教師教育論
２　理科教員と数学科教員とを繋ぐ教員コミュニティの重要性
３　理科と数学の横断を実現するために必要な「教師の知識」

第５章　教育実践編
１　単振り子の等時性を探る
２　四角形の重心を求めよう
３　ものが水に浮くか沈むかを調べよう
４　空港に着陸する飛行機の高度を地上から求められるかな
５　大学1 年生対象の統計教育
６　水溶液濃度計算に関するつまずきの特定とその指導法
７　マラルディの角を探る
８　石けん水の構造を探る
９　フィボナッチ数列の秘密を探る
10　晴れの国おかやまを題材とする教科「理数」における探究教材
　コラム7　理数教育で着目したいグラフ表現の例
　コラム　ほか

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