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地学基礎・地学 理科 | 高等学校学習指導要領分析

2018(平成30)年3月に告示された高等学校学習指導要領の分析報告

*2018年7月に公開された「高等学校学習指導要領解説」の分析を踏まえ、分析結果を修正・追記しました。(2018年10月)
*2021年3⽉に公表された「平成30年告示高等学校学習指導要領に対応した令和7年度大学入学共通テストからの出題教科・科目について」を踏まえ、分析結果を修正・追記しました。(2021年5⽉)

1.今回の改訂の特徴

【1】育成する資質・能力について

新学習指導要領(以下、新指導要領)では、『地学基礎』・『地学』とも、それぞれの目標が掲げられている。目標の前文は同じ文言であり、以下の通りである。

「地球や地球を取り巻く環境に関わり」とあるのは、『地学基礎』では地球や地球を取り巻く環境への関心を高め、自ら課題を設定しようとする動機付けとすることを示している。『地学』では、『地学基礎』の学習により高められた関心をさらに高め、自ら課題を設定しようとする動機付けとすることを示している。これは、「高等学校学習指導要領の改訂のポイント」の「5.教育内容の主な改善事項」にある「理数教育の充実」の中で述べられている「理数を学ぶことの有用性の実感や理数への関心を高める」を踏まえたものであり、理科の勉強が楽しいと答える学生の割合が国際的に見ても日本が低い傾向にあることを背景とした改善点であろう。
現行学習指導要領(以下、現行指導要領)の目標は「地学的に探究する」ことに限定されていたが、新指導要領の目標では、「理科の見方・考え方を働かせ、…、科学的に探究する」というように、「科学的な視点で捉え、比較したり、関係付けたりする」という理科としての特質が強調されている。これは、学びに向かう力、人間性等の涵養を中学校の「科学的根拠に基づき判断する態度」から、高等学校の「科学的根拠に基づき、多面的、総合的に判断する態度」へと、地学を学ぶことによって発展させる狙いがあると考えられる(2016年12月「幼稚園、小学校、中学校、高等学校及び特別支援学校の学習指導要領等の改善及び必要な方策等について(答申)別添資料」別添5-1を引用)。
「理科の見方・考え方を働かせ」とあるのは、『地学基礎』・『地学』ともに「自然の事物・現象を、質的・量的な関係や時間的・空間的な関係などの科学的な視点で捉え、比較したり、関係付けたりするなどの科学的に探究する方法を用いて考える」という理科の特徴的な「見方」と「考え方」を働かせることを示している。
「見通しをもって観察、実験を行う」とは、観察、実験を行う際、何のために行うか、どのような結果になるかを考えさせるなど、予想したり仮説を立てたりしてそれを検証するための観察、実験を行わせることを意味する。さらに、理科の学習全般においても、生徒が見通しをもって学習を進め、学習の結果、何が獲得され、何が分かるようになったかをはっきりさせ、一連の学習を身に付けることができるようにすることが重要であり、あわせて「見通しをもって」ということが強調されている。現行指導要領の「目的意識をもって観察、実験などを行い」に比べて幅広く様々な場面で観察や実験を活用し、理解を深めることをより明確にした表現となっている。これは、新指導要領の図1「資質・能力を育むために重視すべき学習過程のイメージ」で述べられている「課題の把握(発見)・課題の探究(追究)・課題の解決」によって思考力・判断力・表現力等を育成するという目標に関連付けた内容である。
新指導要領では、(1)知識及び技能、(2)思考力、判断力、表現力等、(3)学びに向かう力、人間性等、の三つの柱に対応する形で、『地学基礎』・『地学』それぞれに次の目標(1)~(3)が列記され、現行指導要領と比べて目標が明確に述べられている。なお、これらの目標は相互に関連し合うものであり、育成する順を示したものではない点に留意する必要がある。

『地学基礎』

『地学』

(1)の「知識及び技能」の「知識」については、事実的な知識のみならず、生きて働く概念的な知識も含め、「技能」については一定の手順に沿った一定の技能のみならず、変化する状況に応じて主体的に活用できるまでに習熟した技能も含め、両者とも広範囲な意味で用いられている。
『地学基礎』では、地球や地球を取り巻く環境についての観察、実験などを行うことを通して、「日常生活や社会との関連を図りながら、…、基本的な概念や原理・法則の理解を図る」というように、自然の事象・現象だけでなく、近年では人間の諸活動が密接に関連していることを学ばせる点が強調されている。一方、『地学』では、日常生活や社会との関連は目標では強調されず、「地学の基本的な概念や原理・法則などを深く、系統的に理解させる」というように、「深く」、「系統的」という点を重視している。
また、『地学基礎』では「個々の事物・現象を単に覚えさせるのではなく、それらを宇宙の誕生から現在の地球に至るまでの時間的な推移の中や空間的な広がりの中で捉えさせる」、『地学』では、「地学の基本的な概念や原理・法則を単なる知識として理解させるのではなく、それらを総合して、現代の地球観や宇宙観の基礎を身に付けさせる」というように、知識・理解を偏重する指導からの脱却を強調している。
(2)では、「思考力、判断力、表現力等」を育成するにあたって、『地学基礎』では地球や地球を取り巻く環境を対象に、『地学』では自然の事物・現象を対象に、探究の過程を通して、情報の収集、仮説の設定、実験の計画、野外観察、調査、データの分析・解釈、推論などの探究の方法を習得させるとともに、報告書を作成させたり発表させたりして、科学的に探究する力を育てることが重要である。
(3)の「学びに向かう力、人間性等」については、『地学基礎』・『地学』とも、地球や地球を取り巻く環境に対して主体的に関わり、それらの事物・現象に対する気付きから課題を設定し解決しようとする態度など、科学的に探究する態度を養うことが重要である。その際、『地学基礎』では、自然環境の保全に寄与する態度を、『地学』では、自然環境の保全に寄与する態度に加えて自然の事物・現象を総合的に考察しようとする態度も養うことが大切である。
現行指導要領では『地学基礎』のみ「関心を高め」という表現にとどまって触れているが、新指導要領では『地学』・『地学基礎』のどちらにも「主体的に関わり」という言葉で表現されているように、地球や地球を取り巻く環境についての知識及び技能のみならず、主体的に学習に取り組む態度や学びに向かう力を積極的に前面に出している。

【2】学習内容

(1)『地学基礎』

現行指導要領の大項目は、「(1)宇宙における地球」と「(2)変動する地球」に二分されていたが、新指導要領の大項目は、「(1)地球のすがた」と「(2)変動する地球」に二分され、下記の表1のように、中項目と小項目の間で大幅な入れ替えが行われている。これは、宇宙の誕生から現在の地球に至るまでを一連の時間の流れの中で捉えるとともに、地球の自然環境と人間生活の関わりについて考察させる内容を取り入れた学習内容の再構築である。とくに、現在の地球のすがたを時間的な視点や空間的な視点で捉えるために、大項目「(1)地球のすがた」を設けている。さらに、地球は誕生から現在も変動を続けており、その変動の歴史としくみを理解するために、大項目「(2)変動する地球」を設けている。
知識及び技能の獲得に重点が置かれている小項目は、「地球内部の層構造」、「プレートの運動」、「宇宙、太陽系と地球の誕生」である。思考力、判断力、表現力等の育成のため、観察や実験などを行った上での理解を要求している小項目は、「地球の形と大きさ」、「古生物の変遷と地球環境」の古生物の変遷である。資料に基づいて思考力、判断力、表現力等を育成する小項目は、「火山活動と地震」、「地球の熱収支」、「大気と海水の運動」、「古生物の変遷と地球環境」、「地球環境の科学」であり、最も多い。学びに向かう力、人間性等の涵養のため、人間生活とのかかわりについて認識することが謳われている小項目は、「地球環境の科学」と「日本の自然環境」である。

【表1】新・現行指導要領『地学基礎』対照表

新指導要領と現行指導要領の比較

『地学基礎』と中学校理科(第2分野)の内容の接続は全ての小項目にあり、次の表2にその内容を示す。

【表2】新指導要領『地学基礎』と中学校理科(第2分野)の接続

新学習指導要領 項目

(2)『地学』

次の表3のように、現行指導要領と新指導要領の内容の項目は同じである。
知識及び技能の獲得に重点が置かれている小項目は、「地球内部の状態と物質」、「プレートテクトニクス」、「火成活動」、「地表の変化」、「大気の運動と気象」、「海水の運動」、「膨張する宇宙」である。それらを踏まえた上で思考力、判断力、表現力等の育成のため、観察や実験などを行った上での理解を要求している小項目は、「地球の磁気」、「変成作用と変成岩」、「地層の観察」、「地球の自転と公転」、「太陽の活動」、「恒星の性質と進化」である。資料や観測資料に基づいて思考力、判断力、表現力等を育成する小項目は、「地球の形と重力」、「地球の内部構造」、「地震と地殻変動」、「地球環境の変遷」、「日本列島の成り立ち」、「大気の構造」、「海洋の構造」、「太陽系天体とその運動」、「銀河系の構造」、「様々な銀河」であり、最も多い。なお、『地学基礎』のように学びに向かう力、人間性等の涵養のため、人間生活とのかかわりについて認識することに重点が置かれている小項目はない。
『地学』において、中学校理科や『地学基礎』の内容と関連していない小項目は、「地球の磁気」、「地表の変化」、「様々な銀河」である。これらの小項目以外は、『地学基礎』と関連した内容となっている。また、『地学』において、中学校理科と関連している小項目は、「地層の観察」、「地球の自転と公転」、「太陽系天体とその運動」、「太陽の活動」、「恒星の性質と進化」、「銀河系の構造」である。

【表3】新・現行学習指導要領『地学』(変更なし)

『地学基礎』新・現行学習指導要領

2.高等学校への影響

新指導要領では、学習・指導の改善点として「主体的・対話的で深い学び」の実現を求めている。
「主体的な学び」を実現していくためには、たとえば、自然の事物・現象から課題や仮説の設定をしたり、観察・実験などの計画を立案したりする学習となっているか、観察・実験の結果を分析し解釈して仮説の妥当性を検討したり、全体を振り返って改善策を考えたりしているか、得られた知識及び技能を基に、次の課題を発見したり、新たな視点で自然の事物・現象を把握したりしているか、などの視点から授業改善を図ることが考えられる。「対話的な学び」については、たとえば、課題の設定や検証計画の立案、観察、実験の結果の処理、考察などの場面では、あらかじめ個人で考え、その後、意見交換したり、科学的な根拠に基づいて議論したりして、自分の考えをより妥当なものにする学習となっているかなどの視点から、授業改善を図ることが考えられる。「深い学び」については、たとえば、「理科の見方・考え方」を働かせながら探究の過程を通して学ぶことにより、理科で育成する資質・能力を獲得するようになっているか、様々な知識とつながって、より科学的な概念を形成することに向かっているか、さらに、新たに獲得した資質・能力に基づいた「理科の見方・考え方」を、次の学習や日常生活などにおける課題の発見や解決の場面で働かせているかなどの視点から、授業改善を図ることが考えられる。
そのため、『地学基礎』・『地学』とも、実験・観察や資料・データなどに基づいて授業を展開するという項目が多い。これは、高等学校で、観察・実験や探究的な活動が十分取り入れられておらず、知識・理解を偏重した指導となっているという指摘が背景にある。また、米国などにおけるSTEM(Science,Technology,Engineering and Mathematics)教育が問題解決型の学習やプロジェクト型の学習を重視している点を見習っている。
このように、資料やデータを用いて結論としての知識を教授するのではなく、資料やデータに基づいて話し合い、レポートの作成、発表などを適宜行わせる学習場面を設定するという授業改善が新指導要領では求められている。次に、『地学基礎』と『地学』におけるその具体例の一部を示す。

『地学基礎』

・衛星測位システムの電波受信機の読み取りや地形図を基にして、地球の大きさを求めさせる。また、情報通信ネットワークで閲覧できる地図を利用して、低緯度と高緯度で求めた地球の大きさが異なることから、地球が厳密には球ではないことに気付かせる。
・地域の自然災害の実例に関する資料やハザードマップなどに基づいて、地域の自然災害の特徴を理解させたり、予測された被害を低減させる取り組みを立案させる。

『地学』

・放射線測定機器を用い、岩石から自然放射線が出ていることを実感させた上で、モデル実験やコンピュータによるシミュレーションを行い、放射性同位体の自然崩壊の規則性を見いだして年代測定に利用されていることを理解させる。
・潮位変化のグラフの作成などを通して、潮位変化の周期性に気付かせ、起潮力を理解させる。
・惑星の視運動について、コンピュータシミュレーションを用いて視覚的に捉えさせる。

上記のとおり、地学では野外の事物・現象から直接得られる情報が出発点になっていることが多い。実物に接する学習の機会をつくることが大切であるが、生徒が観察や実験をすることが難しいものも地学の領域には含まれるため、地球や宇宙に関する調査、観測などにより得られた情報や資料を基にした実習が大切である。そのため、適切な学習場面でコンピュータ等の情報手段を用いて情報を得たり、情報を整理・比較したり、得られた情報をわかりやすく発信・伝達する力などを育成することが重要となる。さらには、情報手段の基礎的な操作の習得、表計算ソフトなどを活用する能力も育成しなければならない。以上のような考えのもと、新指導要領では、「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けた授業改善(アクティブ・ラーニングの視点に立った授業改善)が求められている。
また、新指導要領ではICT(Information and Communication Technology)の効果的な活用も学習・指導の改善点の一つとして取りあげられている。
たとえば、観察・実験の際に変化の様子をタブレットPCなどで録画し、何度か再生して確認することにより、得られた結果の根拠について自分の考えを深めることができる。また、その動画を再生しながら、自分の考えを説明し、それについて他人の考えを聞いて、より妥当な考えを創り出す。動画を視聴してイメージを膨らませたり、課題を設定する際にインターネットなどで情報を収集するなどの活動が考えられる。
しかし、適切な資料やデータが情報通信ネットワーク上のどこにあるのかを探し出すには、個人の力では不十分であり、研究会や教師間の情報共有が必要になる。教科書に掲載されている資料やデータは、すぐに古くなるものが多く、新しい情報を入手しなければならない内容も地学には多い。そのような情報を入手するために、大学や研究機関、博物館、科学学習センターなどと連携、協力する必要もある。
実験や観察に関しては、受講する生徒数に見合った器具や標本などをそろえる必要もある。たとえば、新指導要領の『地学』を例に挙げると、衛星測位システムの電波受信機、伏角方位計、偏光顕微鏡、岩石の標本やプレパラート、化石標本、クリノメーター、放射線測定機器、赤外線放射温度計、フーコーの振り子、Hα太陽望遠鏡、直視分光器である。これらの一部には、簡易的なものを作成・代用できる機器もあり、生徒に自作させてから実験や観察を行うこともできる。
現行教育課程版教科書のように、別枠で資料などを掲載する構成から、資料を前面に出し、それを基に考えさせた上で、最後に知識を扱う本文が載るという今までの構成を転換した教科書が発行される可能性がある。また、豊富な資料やデータを出版社のインターネット上で公開したり、将来的には、情報が更新しやすいデジタル教科書の登場も想定される。
評価に関しては、教室で行う試験に加え、授業時間内での発表や生徒が授業時間外に作成する報告書にも重きが置かれるであろう。時間数が限られる中で指導要領の要求を満たすには、生徒は家庭でレポートを作成し、それを教師が評価するというように、生徒も教師も従来よりも時間と労力を必要とするようになるであろう。

3.大学入試への影響

新指導要領の「図1 資質・能力を育むために重視する探究の過程のイメージ」中の理科における資質・能力の例と、「大学入学共通テストの導入に向けた試行調査(プレテスト)(平成29年11月実施分)」 (以下、試行調査)の「作問のねらいとする主な『思考力・判断力・表現力』についてのイメージ(素案)」では、「課題の把握(発見)、課題の探究(追究)、課題の解決」の三つの項目それぞれがほぼ同じ内容となっている。大学入学共通テスト(以下、共通テスト)は、これらに明記されている「思考力・判断力・表現力」の項目を踏まえた内容で、新指導要領に先立って2021年から実施された。
共通テストでは『地学基礎』『地学』ともに、設定した条件で情報を整理したり、観察・実験などの結果を分析・解釈させる問題や、数的処理を行って分析したりする問題の比率が高くなり、知識及び技能を試す問題の比率は低くなった。このような問題を解く能力は、一朝一夕に身に付くわけではないので、観察や実験など普段の授業を通して育成していかねばならない。
二次試験に関して、現在『地学基礎』のみ課している大学は非常に少なく、それらの大学の出題傾向は、前回の指導要領改訂時とその後の出題を比べると、大きな変化はない。そのため、新教育課程の入試においても出題傾向の大きな変化はないと思われる。『地学』は二次試験においても、知識及び技能を問う問題の比率が少なくなり、論述問題や計算問題が多くなる傾向が見られた。新教育課程ではその傾向がより顕著になり、程度はあるにせよ、より多くの大学が「思考力、判断力、表現力等」の資質・能力を問う問題として論述問題や計算問題が出題されると思われる。

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