サイエンスリテラシーとは、「科学的な根拠に基づいて物事の本質をつかみ、科学的アプローチによってさまざまな課題の解決に取り組む力」のことです。「世界で活躍するサイエンスエリート」の輩出をめざす同校では、まさに「サイエンスリテラシ－」を養うことを目的にカリキュラムを構成しています。

１週間の授業35単位のうち、約半分が理系科目です。そのなかで２単位を占めるのが探究的な学習の「サイエンスリテラシー」です。１・２年生は必修、３年生は選択で、段階的に「自ら課題を発見し、研究して成果を発表する力」を養っていきます。授業は2クラス合同（1クラス約40人）で、原則、週１回、２単位連続（100分）で行われます。

サイエンスリテラシーⅡ（２年次必修）

「サイエンスリテラシーⅠ」での学びをベースに、生徒全員が6分野15コースのいずれかに所属します。春に個人の興味・関心に基づき、研究テーマを設定。その後、翌年２月の最終発表、レポート作成に向けて、約10か月間、研究活動を行います。

6つの分野

夏休み明けの中間発表後には、その内容をまとめた英語のポスターづくりにもチャレンジ。将来の国際的な学会での発表や論文執筆の下地をつくります。コロナ禍以前は、マレーシアの提携校で研修を行い、ポスターをベースに現地の生徒に向けて英語でプレゼンテーションを行っていました。

サイエンスリテラシーⅢ（３年次選択）

サイエンスリテラシーⅡでの1年間の研究をさらに深め、学会やコンテストで成果を発表します。

構造のサイエンスは年間授業の前半で行われる、「生卵が割れない方法を考える」というユニークな取組み。こちらの授業の狙いについても引き続き利根川先生にお話をうかがいました。

「各回の授業内容は、授業に協力いただいている大学教授や研究者の方々とも相談しながら決めています。そのなかで一貫して大切にしているのは、生徒が工夫したり、アイデアを試したりできる“変数”を多く用意してあげることです。
たとえば、５月に行われた「構造のサイエンス」では、５人で１つのチームを組んで３階から地面の的に向かって生卵を落とし、決められた枚数の紙を使って生卵が割れない方法を考えるという競技です。生卵の割れ具合のほか、落下速度や落下精度などの総合評価で優勝が決まります。」

「この授業の狙いは、チームで仮説を立てて実証実験を繰り返し、試行錯誤しながらアイデアを形にしていく、ものづくり研究に多く見られる過程を体験してもらうことです。生卵の落下速度を遅くするために紙でパラシュートやプロペラをつくったり、衝突の衝撃を和らげる機構を考えたり、各チームさまざまなアプローチで生卵を守る方法を考えます。」

「ほかにも機体だけでなく落とし方にも注目したチームは、本番前に身近にある物体を投げおろしたり、回転させて落下させたりする練習を繰り返し行い、優勝を狙っていました。」

「このように、生徒が様々なアイデアを出して実験できる“変数”があるテーマを用意してあげるのですが、変数が多すぎると生徒も混乱してしまうので、ある程度条件を絞りながら、生徒の“やってみたい”を育てることを大切にしています。」

こうした生徒の自由な発想を育む授業のなかでも、今回は15～17回にかけて行われた　「ナノテクのサイエンス～結晶の生成と比較対照実験～」に注目。横浜市立大学の橘勝教授の監修のもとで実施した授業で、新素材として工業界でも注目されている「フラーレン」の結晶化に挑戦しました。

その実験手順は、以下のとおりです。

①フラーレンを溶解した「トルエン溶液」に「イソプロピルアルコール」を添加する。
②２つの溶液の境界にフラーレンの結晶がつくられる。
③さまざまな条件下で結晶を成長させ、観察する。

「授業ではどうすれば、うまく結晶がつくれるか、グループごとに考えてもらいました。溶液の量、溶液を加える順番、溶液を加えるスピード、放置する温度……など、さまざまな条件のアイデアを出してもらい、結晶化にチャレンジしてもらいました。なかには、“試験管を横にして放置すれば、境界の面積が大きくなり、より結晶化が進むのではないか”と仮説を立てたチームもありました。」​

それぞれの結晶は、後日、顕微鏡で詳細に観察。その結果をチームごとに発表し合いました。

「他のチームの発表を聞いたり、意見交換をしたりすることで、また新たな気づきが生まれます。それによってさらに考察が深まり、次の“疑問・違和感”につながるわけです。単に実験をして終わり、ではなく発表の回を設けることで、こうした探究のサイクルを実感してもらうことができます。サイエンスリテラシーⅡでそのサイクルを活かしてもらいたいですね。

本校の探究的な学習も最初からうまくいっていたわけでなく、試行錯誤しながら現在の形に落ち着きました。私自身、担当して６年目になりますが、今後、継続的に進化させていけるよう、後継者の育成にも力を入れていきたいと思います。本校の“軸”ともいえる探究的な学習をより魅力的なものにできるよう、これからも頑張っていきます。」

同校の生徒の多くは、卒業後、大学の理系学部・学科へと進学します。 ３年間の学びで身に付けた「サイエンスリテラシー」をベースに、大学でさらに専門知識、課題解決能力に磨きをかけ、将来は日本の科学技術を牽引する人材になることが期待されます。

コンテンツ名	サイエンスリテラシー 横浜市立横浜サイエンスフロンティア高等学校・附属中学校
取材日	2024年11月
取材	相澤良晃
監修	東京大学大学院教育学研究科・教授 北村友⼈