探究学習の最難関？失敗しがちな｢テーマ設定｣､博士号教員が語る攻略の極意 ヒントは対話や教科書に､｢無理しない｣も大切

高校生だけでテーマ設定をすると、どうなるか？

筆者は秋田県の県立高等学校で、博士号教員として17年間、探究の指導を担当しています。まずはこれまでの指導経験を基に、高校の探究の授業でよくある事例をご紹介します。

これは少し大げさに書いた架空の事例ですが、およそ似た光景が全国の高校で毎年繰り返されています。「新規性」と「実現可能性」のあるテーマが望ましいのですが、そうしたテーマの設定は非常に高い専門知識と経験が必要で、実際はとても難しいものです。

全国の大学や大学院の卒業研究においても、学部生はもちろん、ほとんどの修士の院生も、本人の興味に沿って教授や准教授から研究テーマを与えられています。学部4年生や修士学生の大半は独力でテーマ設定ができないくらい、現代はさまざまな分野の学問が高度化しているからです。それを高校生が独力で行うのはほとんどの場合は無理があり、指導教員の適切な支援が必要になります。

テーマのヒントは｢教科書｣にもある

では、どうすればよいでしょうか。重要なのは、生徒との対話です。前述の事例のやり取りで言えば、生徒がどんな分野に興味がありそうなのか、さらに問いかけていくことでぼんやりと見えてきます。

「えっ、そのまま実験するだけでは新規性がないのでは？」と思われた方もいらっしゃるかもしれませんが、こんな実例があります。

遠藤金吾（えんどう・きんご）
秋田県立秋田高等学校 教諭
埼玉県出身。東北大学農学部卒業。東北大学大学院生命科学研究科博士課程前期・後期修了 博士（生命科学）取得。東北大学加齢医学研究所科学技術振興研究員を経て、2008年より秋田県の博士号教員。2016年より現任校に勤務。専門は「DNA修復と突然変異生成機構」
（写真：本人提供）

仙台市のある高校で、化学部の生徒たちが教科書に書いてあった「硝酸銀水溶液の電気分解」の実験をしていました。それ自体は「模倣」です。しかし、硝酸銀水溶液の濃度や電圧の条件を変えてみると、教科書とは異なる黒色の物質が陽極から生じました。これは、電気分解で合成できることが知られていなかったAg₂O₃であり、この生徒たちはほかの製法よりもより低コストで生成できることを明らかにしたのです。

この成果は海外の科学雑誌にも掲載されました。始まりは教科書に書かれてある実験で、これ自体は新規性のないことですが、条件を変えることで新規性のある成果が得られたという好例です。

素材を別のものに変えて同じ手法で行う研究は、「銅鉄研究」と言われることがあります。「他人のまねで、新しい発想がない」ということで研究者の間では否定的に扱われがちです。

この仙台市の生徒たちは、素材を変えたわけではないので厳密には銅鉄研究ではありませんが、「教科書の実験と素材は同じで条件を変えた」という意味では銅鉄研究に近い発想から始まっています。しかし、その後、「生成した物質は何か」「この物質はどんな性質があるか」などさまざまな方向に生徒の発想で研究は広がりを見せていったそうです。

高校教育において探究活動を行う目的の1つとして、生徒の能力を伸ばすということがあります。その観点から考えると、既存実験から始まっていたとしても、その目的は十分に果たせています。また、教員にとっても教科書でよく知っている既存実験が起点になっていると指導しやすいという利点もあるのではないでしょうか。

「既存実験の条件をちょっと変えて……」ということならば、前述の【よくある事例】の会話文中に探究のタネはほかにも埋もれていそうですね。生徒自身は気付きにくいので、うまく見つけて引き出すのは指導教員の役割です。できれば根拠を持って「この条件だと別の結果になるのではないか」と予想を立てて独自のテーマが設定できれば最高です。

｢対象範囲を絞る視点｣を持つ

時と場合によって、対象範囲を絞っていくことも大切です。次の事例は、筆者の勤務校、秋田高等学校で筆者と理数科の生徒の間で実際に交わされた対話です。

ということで、細菌を実験対象とし、「『抗生物質』と『緑茶の成分物質』の組み合わせによって抗生物質の作用が変わるのか」という探究活動が始まり、現在でも本校生物部に引き継がれて進められています。

この生徒が膨大な種類の「薬」に注目し続けたように、大きな概念で捉えたまま「検証不可能」に陥ることはありがちです。しかし、「細菌のみに作用する抗生物質」のように、学校でも検証可能なものにピンポイントに焦点を絞ることでテーマとして成り立つようになります。生徒が対象とする興味の範囲が広いときは、ぜひこの視点を意識してサポートしてあげてください。

指導担当の教員は｢無理をしないこと｣

もう1つ、指導を担当する教員にとって、大切にしたいポイントがあります。それは、無理をしないということ。例えば、大学教員は各自に専門分野があり、学生はこれに沿って研究室を選びます。研究のプロである大学教員でも専門領域以外の研究指導は通常行いません。高校の教員にも同じことが言えるのではないでしょうか。筆者はもし専門外の分野について相談があったら、決して無理はせず次のように正直に対応すると思います。

筆者は生物分野で博士号を取っていますが、生物すべてに詳しいわけではありません。いわゆる「分子生物学」、DNAやタンパク質などの生体分子の働きに関する分野が専門です。「森林の生態調査」という分野について、もちろん高校の教科書や大学入試問題を指導できる程度の知識は持っていますが、「野山の動植物1つひとつを詳しく知っているか」というと、凡人レベルです。これはあまり知られていませんが、外見上の特徴での草木の学術的な種の判別は、その分野で相当な修業を積んでいないとできないくらい高等技術です。

よって、そのような分野での探究活動に関しては、生徒が誤った考察・判断をしたときに「ダメ出し」ができず指導教員として機能しないと自覚していますので、外部指導者のサポートが付くなどでない限りはできるだけ回避して、なるべく自分の得意な分野に生徒を誘導します。

「生徒の望みを叶えるべきではないか」という意見もあるでしょう。しかし、高校の教員も1人ひとり、分野の得意・不得意はあります。また、探究以外の仕事も日々抱えているのも現実です。授業のほかに学級担任や学校運営に関わる業務をそれぞれ担っています。探究の指導だけに莫大な労力をかけることができないのが実情です。

ほかの業務との両立のためにも無理はせず、ご自身の負担も少なく済む「得意な分野」で引き受けることをお勧めします。それが結果として生徒のためにもなります。「その内容は自分には無理」と言える勇気を持ちましょう。そして、慣れてきたら無理のない範囲で自分の幅を少しずつ広げてみるのが理想だと思います。

その先に｢ポジティブな成果｣がありそうか？

大学教員は、学生の卒業研究のテーマ設定をするときに「ある程度何らかの成果が望めるもの」を設定しています。成果が出ないと卒業論文が書けず困るからです。高校生の場合も、「このまま進んでいったら着地点はどうなるかな……」と指導教員側で予測し、できればちょっとでもポジティブな成果が残せる方向で探究活動を進めさせたいものです。

「高校生の探究は成果を出すことが目的ではない。失敗するのもよい勉強だし、探究の過程で手法や考え方を学ぶのが目的だ」というご意見ももっともです。ですが、やはりある程度努力したら、小さくても成功を掴むことができたほうが、「探究」に対してポジティブな気持ちで卒業できると思います。

予想どおりの成果が出ないのも探究の難しいところではありますが、ポジティブな経験ができた生徒は、きっと前向きな「探究マインド」を持ち続けることができるのではないでしょうか。そして、物事をよく見て考える豊かな人生を送ることにもつながるかもしれない――筆者はそう考えています。

（注記のない写真：kou/PIXTA）