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理科学習における仮説操作の 過程と生徒の仮説設定の困難性に関する研究

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Prof. Tafida Ghanem
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理科学習における仮説操作の 過程と生徒の仮説設定の困難性に関する研究

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理科学習における仮説操作の理科学習における仮説操作の 過程と生徒の仮説設定の困難過程と生徒の仮説設定の困難 性に関する研究性に関する研究 ガーネム　タフィーガーネム　タフィー ダダ
生徒が科学的な仮説を扱うことに関する 一般的な技能即ち：仮説設定、仮説評価 、仮説検証を育成させることである 本研究の目的 研究の教育効果： * 生徒の科学的な思考能力と問題解決能力を 発達させる。 * 理科学習に積極的な態度を持つよう促す。 * 自己学习と生涯学习を促す。
１．仮説設定の先行研究を考察することによ 　　って、仮説操作の過程を明らかにするた 　　めの理論枠を設定し、理科学習における 　　仮説操作のモデルとそのモデルに関する 　　メカニズムを解明することである。 ２．実際の調査を行い、結果を分析し、生徒 の　　仮説設定に関する困難性を明らかに すること　である。 本研究の目標
研究の計画 目標１ 目標２ 研究理論枠の設定： ＊科学的仮説の定義の考察 ＊科学的仮説の特徴 ＊科学的仮説の設定過程 ＊理科の教授法における 仮説設定 ＊理科学習と仮説推論 仮説操作の過程モデルを構築する 仮説操作のメカニズムを解明する ＊先行研究の結果を 考察 ＊実際の調査の計画 ＊調査の実施 ＊データ分析 ＊調査の結果を考察 ＊研究の結論 生徒にとって仮説設定の 困難性を解明する
科学的な仮説の定義の考察 １．科学的な仮説とは、科学的な事実を支持す る ように仮の説明を与える帰納的な推測で ある。その仮説は、独創的なものかも知れな いし、あるいは借りものかも知れない。 ２．科学的な仮説とは一つの仮の説明であるか 、あるいは一つの教育的な推測である。それ は、自分の背景にある情報と、いくつかの具 体的な観察に依存している。 ３．科学的な仮説とはいろいろな現象を説明し たり、法則を　導き出したりするために推測 される根拠の中にある一時的な説である。 ４．科学的な仮説とは初めての観測に関わる実 験の予言される結果への一つの説明である。 ５．科学的な仮説とは質問への一つの答えであ る。この答えは実験の結果を説明することに より支持される。
１.注意深い観察に基づく。 ２.収集したデータに基づく。 ３.自分がもつ研究対象に関する背景の情報に 　基づく。 ４.演繹法と帰納法に基づく。 ５.仮説を立てた者によって検討し、研究される 。 ６.ある一つ、あるいはいくつかの実験に 　よって補強される。 ７.独創的なものであっても、なくてもよい。 ８.受け入れられなかった場合には、修正 あるい は 　他の説明に 置き換えられる可能性もつ。 科学的な仮説の特徴
科学的な仮説の一般的な定 義 科学的な仮説とは：一般に，自然現象 の中から自然法則を導き出すための 推論のことを指す。それは，実験や 観察によって検証可能なものでなく てはならない。 　)板倉 1968, 斎藤 1999, Moore 2001, Yip 2001.(?
＊直観的な過程 ＊観察的な過程 ＊実験的な過程 ＊経験的な過程 ＊理論的な過程 ＊数学的演繹に基づく過程 ）井尻 1913 、 Harris1970（ 科学的な仮説の設定過程 帰納的推論 演繹的推論
理科の教授法における仮説設定 問題解決学習 探究学習 発見学習 ＊課題設定 実験事象の観察 課題の設定 理由の提出 ＊分析 実験事象の分析 ＊仮説設定 仮説の設定 仮説の検討 ＊検証 検証方法の考案 検証の実施 仮説検証の確認 ＊問題把握過程 ＊情報収集の過程 ＊情報を処理し、 　解決する過程 ＊仮説やモデル 　を検証し、法則 　や理論を新しい 　場面に適用する 　過程 ＊学習課題をとらえる ＊仮説をたてる ＊仮説の 練り上げる ＊確かめる ＊発展する
学習の過程と仮説推論 否定的な現象?驚くべき現象 　　　　　　　否定的な理論?論争的見解 経験?観察?知識 　不十分　　　　　　　　　　十分 　　質問　　　　　 　 　＜帰納法 ＜ 　　　　　新しい観察　　　　　　　　提案の仮説 　　　　　データ収集　　　　　　　原因?変数?結 果 　　　　　　　　　　 　　　　　　 　＜演繹法＜ 　　　　　　　　　　代替）作業（ 仮説　　　　　　　　　　　　　　　　　　 実 験?観察
1) 設定段階 提 案 さ れ た 仮 説 2) 評価段階 検証可能な仮説 3) 検証段階 受け入れられた仮説 問題 代替仮説 作 業 仮 説 １ 作 業 仮 説 ２ 作 業 仮 説 ３ 検 証 可 能 な 仮 説 １ 実験１ 実験１の結 果 一致しない結果 検証可能な仮説２ 未確認結果 新しい実験１ ` 一致する結果 仮説操作のメカニズム
設定段階 評価段階 検証段階 提案された仮説 検証可能な仮説 受け入れられた仮説 提案された仮説を見直 し、原因と変数を再考 する 代替）作業（仮説を設 定する 代替）作業（仮説を見 直して、再考する 検証可能な仮説を選択 する 実験の計画 実験の準備 実験の遂行 実験結果と検証 された仮説の照 合 仮説操作の過程モデル 現象の観察 発問 問題の抽出 問題の決定 問題の精査 要因の推測 変数の確定 現象説明
仮説の扱いに関する問題群 *生徒は検討に値する仮説を立てられな い。）仮説設定（ *生徒は事実と仮説と理論を区別できな い 。　）仮説評価（ ?生徒は仮説を検証することが難しい。 ）仮説検証（
１-生徒は検討に値する仮説を立てられない。 ）仮説設定（ ＊生徒はある現象の原因を発見すること よりも同じ結果や効果を繰り返す向傾 向がある。） Sodian & others 1991( ＊生徒は本質的な原因を特定できず、複 雑な変数を扱えない。 (Koslowski 1996( ＊生徒は課題の意味がつかめない、方法 が見つからない、流れをイメージでき ないなどの理由で形だけの課題追究に なる。 )Hamayasu 1999（
２-生徒は事実と仮説と理論を区別できない。 （仮説評価（ ＊生徒は自分の理論とその理論を支持 している証拠となる事実を区別するこ とができない。 ( Kuhn 1988 & Filson 2001( ＊生徒はしばしば、理論と仮説を区別 することができない。 (Koslowski 1996(
３-生徒は仮説を検証することが難しい。 （仮説検証（ ＊生徒はしばしば明確な結論を導くことができない よう　な実験を計画する。 (Koslowski 、 1996( ＊生徒は否定的な証拠を無視する傾向がある。 　　 　　 (Dunber& Klahr 、 1989( ＊生徒は仮説の正しさを批判的に検討することより 仮説　を支持する証拠を探すことに熱中する。 )Kuhn&others 、 1988( ＊生徒は追究すべき課題は意識できていても実験方 法が　課題解決に向けて見通しのもてたものでは な　かっ　たり、問題解決場面において自分で批 判して行動す　ることが難しい。 (Hamayasu 、 1999(
調査の計画 ( 中学校＊一年生＊三年生（ A. 調査の問題： １－自然現象に関する質問を答えるー（天文（ 問題１：地球は太陽の周りを３６５日周期で回る。 ２－自然法則に間する問題を解決するー（物理（ 問題２：ある重さの違うニつの物体が同じ高さから 落ちるとき、両方の物体は地面に同時に着く。 ３－化学反応を説明するー（化学（ 問題３：同じ量の塩を水とベンゼンに入れたとき、 塩は水に溶けが、しかしベンゼンには溶けない。 ４－観察された事実を説明するー（生物（ 問題４：ある同じ種類の植物、その植物を別々に暗い 所と明るい所に三日間に置いていたとき、その植物 の周りにある空気中の二酸化炭酸（ＣＯ２（の量は明るい 所では減る、しかし暗い所では増える。 ５－自然構造を説明するー（地学（ 問題５：安山岩と閃緑岩の構造は違う。しかし両方 の化学元素（成分（は同じで、両方とも同じマグマで 形成される。
B. 調査の質問：　疑問 . 　原因 . 　 理由 C. データの分析： 　　 Z: 　答えなし 　　 D: 　分からない 　　 NS: 科学的答えではない 　　 M: 誤り認識の答え 　　 SR-: 科学的答えでも、問題と関係がない 　　 SR+: 科学的答えで、問題と関係がある 調査の質問とデータ分析
天文学の問題に関わるデータ分析 Firs t Grade - As tronomy 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as ons Fac tors Que s tions Third Grade - As tronomy 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as ons Fac tors Que s tions Z: 　答えなし　　　 D: 　分からない NS: 科学的答え ではない M: 誤り認識の答え SR-: 科学的答えでも、 問題と関係がない SR+: 科学的答えで、 問題と関係がある
物理学の問題に関わるデータ分析 Firs t Grade - Phys ic s 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Third Grade - Phys ic s 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Z: 　答えなし　　　 D: 　分からない NS: 科学的答え ではない M: 誤り認識の答え SR-: 科学的答えでも、 問題と関係がない SR+: 科学的答えで、 問題と関係がある
化学の問題に関わるデータ分析 Firs t Grade - Che mis try 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Third Grade - Che mis try 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Z: 　答えなし　　　 D: 　分からない NS: 科学的答え ではない M: 誤り認識の答え SR-: 科学的答えでも、 問題と関係がない SR+: 科学的答えで、 問題と関係がある
生物学の問題に関わるデータ分析 Firs t Grade - Biology 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Third Grade - Biology 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswerrs Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Z: 　答えなし　　　 D: 　分からない NS: 科学的答え ではない M: 誤り認識の答え SR-: 科学的答えでも、 問題と関係がない SR+: 科学的答えで、 問題と関係がある
地学の問題に関わるデータ分析 Firs t Grade - Ge ology 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Third Grade - Ge ology 0 20 40 60 80 100 Z D NS M SR- SR+ StudentAnswers Numbe r of Stude nts Re as on Fac tors Que s tions Z: 　答えなし　　　 D: 　分からない NS: 科学的答え ではない M: 誤り認識の答え SR-: 科学的答えでも、 問題と関係がない SR+: 科学的答えで、 問題と関係がある
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? テストの質問に関わる妥当な仮説の設定割合 Firs t Grade (1G) &Third Grade (3G) Hypothe s e s Formulation Ability 0 10 20 30 40 50 1G 3G 1G 3G 1G 3G Que s tions Fac tors Re as ons Te s t s Are as` NumberofStudents As tronomy Phys ic s Che mis try Biology Ge ology
結論 疑問 原因 理由 ＊問題に関する原因 や変数について疑問 を持たない。 ＊問題の主な疑問を 繰り返し、課題につ いて疑問しない。 ＊問題に関する主な 原因を決定しない。 ＊現象の原因と結果 を区別しない。 ＊検証可能な原因を 与えない。 ＊誤り認識の原因と 科学ではない原因 が多い。 ＊現象の理由を 理解できない。 ＊理論的理由と 検証的理由を区 別しない。 ＊問題に関する 理由を決めない。 ＊誤り認識の 理由が多い。 生徒は仮説設定することが出来ない。
先行文献 1-Abruscato?J.?2000,Teaching?Children?Science-?A?Discovery?Approach? 2-Arthur?A.?C.?and?Joel?E.?B.?2001,?Teaching?Science?as?Inquiry? 3-Chinn?C.A?&?Brewer?W.?F?1993,?The?Role?of?Anomalous?Data?in? Knowledge?Acquisition? 4-DiceD.1998,Avogadro’sHypothesishttp? 5-Dunbar?K.,?and?Klahr?D.?1989.?Developmental?differences?in?scientific? discovery?processes? 6-Dye?James.?1996,?Socratic?Method?and?Scientific?Method.? 7-Filson??R.?2001?In?search?of?Real?Science. 8-Hamayasu?K.?1999,?"Having?perspective-?Self?Movement?of? Science?learning? 9-Harris?E.?E.1996,?Hypothesis?and?Perception-?The?Roots?of? scientific?Method? 10-Hewson?P.W.?&others?1998,?Teaching?for?Conceptual?change.? 11-Ijiri?S.?1913,?New?publication?of?scientific?Logic? 12-Itakura?K.?1968,?Science?and?Method? 13-Karmiloof?S.A.?1984,?Children's?problem?solving.? 14-Kuhn,?D.,?Amsel?E.?&?O'Loughlin?M:?1988,?The?Development?of? Scientific?Thinking?Skills? 15-Kuhn,?T.S.?1970,?The?Structure?of?Scientific?revolutions.? 16-Koslowski?B.?1996,?Theory?ad?Evidence:?The?Development?of? Scientific?Reasoning.? 17-Last?D.,?O'Donnell?A.?M?&?Kelly?A.?E.?(1998,?February)?Using ?Hypermedia:? 18-Longman?Dictionary?of?American?English.?1997? 19-Lunetta?V.N.?1998,?The?School?Science?Laboratory:?Historical? Perspectives?and?Contexts?for?Contemporary?teaching? 20-Marano D. 1995, Experimental Science Projects: 21-Martin N., Dpto & others 2000, what is the relationship between social constructivism and Piagetian constructivism? 22-Metz?K.E.?1998:?Scientific?Inquiry?Within?Reach?of?Young ?Children? 23-Moore?R.?2001,?some?Notes?on?Scientific?Inquiry:? 24-McCormack?A.?J.,?and?Yager?R.?E.?(1989).?Anew?taxonomy?of ?science education,? 25-National?Research?Council.?(1996).?National?science?education ?standards.? 26-Saito?Y.?1999,?"Formation?of?Scientific?Thinking?Abilities?for? Junior?High?Science? 27-Schauble?L?&?Glaser?R.?1990,?Scientific?Thinking?in?Children ?and?Adults,? 28-Schaubler?L.,?Klopfer?L.E.?&?Raghavan?K.?1991,?Students ?Transition ?from?an?Engineering?Model?to?a?Science?Model?of?Experimentation.? 29-Shiota?H.,?Kouzai?T.,?Mori?M.?1999,?The?Effectiveness?of? Problem?Solving,? 30-Sodian?B.,?Zoitchek?D.?&?Carey,?S.?1991,?Young?Childrens ?Differentiation? of?Hypothetical?Beliefs?from?Evidence,? 31-The?New?Oxford?American?Dictionary.?2001,? 32-Tolman?M.N.?2002,?Discovering?Elementary?Science-? 33-Toon?E.R.,?Ellis?G.L.,?and?Brodkin?J.?1968,?Foundation?of?chemistry? 34-Yair?N.?&?Liat?L.?2000,?Patterns?of?Verbal?Mediation?During? Problem?Solving? 35-Yasugi?R.?1979,?"What?is?Science".? 36-Yip?D.Y?2001,?Testing?Hypothesis?in?Scientific?investigation? 37-Yunoki?T.?1999,?"A?Consideration?of?Inquiry?Process? 38-Tscirgi?J.E?1980,?Sensible?Reasoning:?A?Hypothesis?about ?Hypothesis.? 39-Westbrook?S.?1994,?Examine?the?development?of?Scientific ?Reasoning??in?ninth?grade?physical?science?students,?

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理科学習における仮説操作の 過程と生徒の仮説設定の困難性に関する研究

Editor's Notes

  1. これから修论について発表をします。本研究の课题は理科学习における仮説操作の过程と生徒の仮説设定の困难性に関する研究です。
  2. この研究の最終的な目的は 生徒が科学的な仮説を扱うことに関する一般的な技能即ち：仮説設定、仮説評価、仮説検証を育成させることです。 本研究を通じて期待される持続的な教育効果は： *生徒の科学的な思考能力と問題解決能力を発達させます。 *理科学習に積極的な態度を持つよううながします。 *自己学習と生涯学習をうながします。
  3. 本研究では二つの目標を設定しました。 第一は：仮説設定の先行研究を考察することによって、仮説操作の過程を明らかにするた めの理論枠を設定し、理科学習における仮説操作のモデルとそのモデルに関する メカニズムを解明することである。 第二は：実際の調査を行い、結果を分析し、生徒の仮説設定に関する困難性を明らかにすること　である。
  4. 本研究の目標を達成するために次の研究計画を進みました： まずは、第一目標について：様々な文献と先行研究を分析し、考察しました。そして、理論枠を設定しました。この理論枠の要素は： ＊科学的仮説の定義の考察 ＊科学的仮説の特徴 ＊科学的仮説の設定過程 ＊理科の教授法における仮説設定 ＊理科学習と仮説推論 それから、この理論枠に基づいて：理科学習において役に立つ仮説操作のモデルを構築しました。このモデルの役割は理科学習では生徒がどうのように自ら仮説を設定することができるについて説明することです。 そして、理科学習では生徒が仮説を設定する後はどのように仮説を扱うかについて説明するための仮説操作に関するメカニズムモデルも解明しました。 次は、第二目標について：生徒が仮説設定に関する困難性を明らかにするために仮説設定に関する先行文献と研究結果を分析し、考察しました。そして、仮説設定に関する実際の調査もしました。
  5. 科学的な仮説の様々な定義から科学的な仮説の意義を考察し、以下のように示しました。 １－科学的な仮説とは、科学的な事実を支持するように仮の説明を与える帰納的な推測である。その仮説は、独創的なものかも知れないし、あるいは借りものかも知れません。 ２－科学的な仮説とは一つの仮の説明であるか、あるいは一つの教育的な推測である。それは、自分の背景にある情報と、いくつかの具体的な観察に依存しています。 ３－科学的な仮説とはいろいろな現象を説明したり、法則を導き出したりするために推測される根拠の中にある一時的な説です。 ４－科学的な仮説とは初めての観測に関わる実験の予言される結果への一つの説明です。 ５－科学的な仮説とは質問への一つの答えである。この答えは実験の結果を説明することにより支持されます。
  6. 科学的な仮説の様々定義から科学的な仮説の特徴も抽出しました。それは以下のように示しました。 １. 注意深い観察に基づく。 ２. 収集したデータに基づく。 ３. 自分がもつ研究対象に関する背景の情報に 　 基づく。 ４. 演繹法と帰納法に基づく。 ５. 仮説を立てた者によって検討し、研究される。 ６. ある一つ、あるいはいくつかの実験に 　 よって補強される。 ７. 独創的なものであっても、なくてもよい。 ８. 受け入れられなかった場合には、修正 あるいは 　 他の説明に 置き換えられる可能性もつ。
  7. それから、科学的な仮説の一般定義を以下のように示しました。 科学的な仮説とは：一般に，自然現象の中から自然法則を導き出すための推論のことを指す。それは，実験や観察によって検証可能なものでなくてはならない。
  8. その科学的な仮説を導き出すために六つの過程があります。 ＊直観的な仮説 ＊観察的な仮説 ＊実験的な仮説 ＊経験的な仮説 ＊理論的な仮説 ＊数学的演繹に基づいる仮説の抽出過程です。 一番目から四番目まで帰納的推論の過程です。 五番と六番は演繹的推論の過程です。
  9. 仮説设定は理科学习における教授法で大きな役割を果たしています。本研究では问题解决学习と探究学习と発见学习に関する仮説设定を调べて考察しました。
  10. 学习の流れの中で仮説设定がどのような场面でなされるかを示します。仮説操作に関する思考能力と考え方は否定的な现象への注目から始まります。その否定的な现象に対する説明はその现象に関する経験?観察?知识がどのぐらいあるかに限られります。それらが不十分の场合、质问の设定、解答、情报収集、新しい観察などをします。十分の场合は帰纳法で仮説を生み出します、その仮説に関する原因?予想?结果から演绎法で代替（作业）仮説を设定します。そして、その仮説を実験?観察で検証します。
  11. 仮説操作の過程は一つ問題への注目から始まります。その視点、動機、目的は様々です。問題解決の意図をもつことによって仮説が生まれます。まず、提案段階の過程を通じて提案の仮説がが生まれます。次に、評価段階の過程を通じて様々な作業仮説の中から検証可能な仮説を選びます。それで、作業仮説は検証段階の過程を通じて多くの実験によって検証されます。されは実験の結果によって以下の三つのるーとへ進むことができます。 １－作業仮説によって予想された結果と実験結果が一致する場合、その仮説を受け入れられます。 ２－作業仮説によって予想された結果と実験結果が一致しない場合は作業仮説を捨てる。次の作業仮説を検証されます。 ３－未確認結果がある時、新しい実験を行います。
  12. 生徒がどうのように自ら仮説を設定することができるについて説明するのは必要ですので、仮説操作における役に立つの学習過程モデルを構築しました。 この過程モデルは三段階に分けました。提案段階、評価段階、検証段階の三つで、それぞれの段階には以下のプロセスが含まれています。 １―仮説提案の段階 現象の観察＞発問＞問題の抽出＞問題の決定＞ 問題の精査＞要因の推測＞変数の確定＞ 現象説明の試み＞ これで、「提案の仮説」を設定することができます。 ２―仮説評価の段階 提案された仮説を見直し、原因と変数を再考する 代替（作業）仮説を設定する 代替（作業）仮説を見直して、再考する 検証可能な仮説を選択する これで、「検証可能な仮説」を決めることができる。 ３―検証段階 実験の計画＞実験の準備＞実験の遂行＞実験結果と検証された仮説の照合＞ これで、生徒は受け入れられる仮説を決めることができます。
  13. 生徒が仮説設定に関する困難性を明らかにするために仮説設定に関する先行文献と研究結果を分析し、考察しましたそこで、生徒の仮説設定に関する困難は以下の三つの主な問題群があるように思われます。 １－生徒は検討に値する仮説を立てられないこと。 ２－生徒は事実と仮説と理論を区別できないこと 。 ３－生徒は仮説を検証することが難しいことです。
  14. それぞれの問題については次のような問題現象が指摘されています。 まず第一は：生徒は検討に値する仮説を立てられないことについて。 １－生徒はある現象の原因を発見することよりも同じ結果や効果を繰り返す向傾向がある。 ２－生徒は本質的な原因を特定できず、複雑な変数を扱えない。 ３－生徒は課題の意味がつかめない、方法が見つからない、流れをイメージできないなどの理由で形だけの課題追究になると言われています。
  15. 第二は：生徒は事実と仮説と理論を区別できないことについて。 １－生徒は自分の理論とその理論を支持している証拠となる事実を区別することができない。 ２－生徒はしばしば、理論と仮説を区別することができないと言われています。
  16. 第三は：生徒は仮説を検証することが難しいことについて。 １－生徒はしばしば明確な結論を導くことができないような実験を計画します。 ２－生徒は否定的な証拠を無視する傾向があります。 ３－生徒は仮説の正しさを批判的に検討することより仮説を支持する証拠を探すことに熱中します。 ４－生徒は追究すべき課題は意識できていても実験方法が課題解決に向けて見通しのもてたものではなかったり、問題解決場面において自分で批判して行動することが難しいと言われています。
  17. 提案仮説を設定する段階で、生徒はどのような困難性を持つかについて実際の調査をしました。仮説設定に関する調査は北海道教育大学の附属中学校で行いました。この調査の問題を計画した時、仮説設定に関する五つの例によって科学の五つの分野から選びました。 １－自然現象に関する質問を答えるー（天文学の分野から選びました。） 問題１：地球は太陽の周りを３６５日周期で回る。 ２－自然法則に間する問題を解決するー（物理学の分野から選びました。） 問題２：ある重さの違うニつの物体が同じ高さから落ちるとき、両方の物体は地面に同時に着く。 ３－化学反応を説明するー（化学学の分野から選びました。） 問題３：同じ量の塩を水とベンゼンに入れたとき、塩は水に溶けが、しかしベンゼンには溶けない。 ４－観察された事実を説明するー（生物学の分野から選びました。） 問題４：ある同じ種類の植物、その植物を別々に暗い所と明るい所に三日間に置いていたとき、その植物の周りにある空気中の二酸化炭酸（ＣＯ２）の量は明るい所では減る、しかし暗い所では増える。 ５－自然構造を説明するー（地学の分野から選びました。） 問題５：安山岩と閃緑岩の構造は違う。しかし両方の化学元素（成分）は同じで、両方とも同じマグマで形成される。
  18. それぞれについて三つの質問がありました。その三つの質問は以下のようにそれぞれの問題に関する疑問につぃて、原因について、理由につぃて聞きました。 問題１から５までそれぞれの問題について次の三つの質問に答えてください。 １）次の問題を読んで、あなたの頭にどんな疑問が直ぐ浮かびますか。 ２）次の問題に関する原因を考えて、書いて下さい。 ３）その原因はどのような理由から考えましたか。理由を書いて下さい。 その調査は中学生一年生106人と三年生103人に行いました。 生徒の答えを六つのカテゴリに分析しました。 　　Z:答えなし 　　D:　分からない 　　NS: 科学的答えではない 　　M: 誤り認識の答え 　　SR-:科学的答えでも、問題に関係　　　　がない 　　SR+:科学的答えで、問題と関係が　　あります。
  19. 天文の問題に関わるデータ分析 ＊一年生も三年生も答えないのところでは、疑問の部分で答えを持ている。原因や理由の部分で多くの生徒が答えを持てず、両学年合わせてそれぞれ40％と56％であった。 ＊答えが科学的でないのところでは、原因と理由の部分で一年生は答えがそれぞれ25％と22％であり、三年生の80％と10％に比べてとても多かった。 ＊一年生も三年生も科学的答えで、問題と関係がある答えのところでは、疑問の部分で答えが多く両学年合わせて69％であり、原因や理由の部分は答えが少なく両両学年合わせてそれぞれ18％と10％であった。
  20. 物理の問題に関わるデータ分析 ＊一年生も三年生も答えないのところでは、疑問の部分で多くの生徒が答えを持ている。原因や理由の部分で答えを持ず、両両学年合わせてそれぞれ4４％と66％であった。 ＊一年生は三年生よりmissconceptionの答えでは、特に原因の部分で一年生が31％ で三年生の19％とても多かった。 ＊一年生も三年生も科学的答えで、問題と関係がある答えのところでは、疑問の部分で答えが多く両学年合わせて85％であり、原因や理由の部分を答えが少なく両学年合わせてそれぞれ10％と3％であった。
  21. 化学の問題に関わるデータ分析 ＊一年生も三年生も答えないのところでは、疑問の部分で多くの生徒が答えを持ている。原因や理由の部分で答えを持ず、両学年合わせてそれぞれ50％と67％であった。 ＊答えが科学的でないのところでは、原因の部分で一年生は答えが24％であり、三年生の10％ろりも多かった。 ＊一年生は三年生よりmissconceptionの答えでは、特に原因の部分で一年生の答えが多く28％ であり、三年生の11％よりも多かった。 ＊一年生も三年生も科学的答えで、問題と関係がある答えのところでは、疑問の部分で答えが多く両学年67％であって、原因や理由の部分を答えが少なく両学年とも4％であった。
  22. 生物の問題に関わるデータ分析 ＊一年生も三年生も答えないのところでは、疑問の部分で答えを持てない生徒が多く一年生は20％三年生は43％であった。これは他の問題に比べて特に多かった。 ＊一年生も三年生も答えないのところでは原因や理由の部分で答えを持ていない、両方合わせてそれぞれ22％と45％であった。 ＊三年生は一年生よりmissconceptionの答えでは、原因の部分で答えが多く40％であった。 ＊三年生は一年生より科学的答えで、問題と関係がある答えのところでは、疑問の部分で答えが少なく37％であった。しかし一年生は多く71％であった。しかし、原因や理由の部分の答えでは両学年合わせてそれぞれ33％と25％であった。
  23. 地学の問題に関わるデータ分析。 ＊一年生も三年生も答えないのところでは、疑問の部分で多くの生徒が答えを持ている。しかし原因や理由の部分で答えを持てず、両学年合わせてそれぞれ43％と56％であった。 ＊一年生はmissconceptionの答えのところでは、理由の部分で答えが多く20％で、三年生の12％であった。 ＊一年生も三年生も科学的答えで、問題と関係がある答えのところでは、疑問の部分で答えが両学年で65％であった。しかし、特に理由の部分では一年生とても少ない2％であった。原因と理由の答えが少なく両学年合わせてそれぞれ28％と11％であった。
  24. テストの質問に関わる妥当な仮説の設定割合： ＊一年生は疑問の部分では天文、物理、と生物の問題で30％以内妥当な仮説を設定することできました。でも地学と化学の問題でできませんでした。 ＊三年生は疑問の部分では天文、物理、と生物の問題で40％以内妥当な仮説を設定することできました。でも地学と化学の問題でできませんでした。 ＊一年生は原因の部分では天文、物理、と生物の問題で20％以内妥当な仮説を設定することできました。でも地学と化学の問題でできませんでした。 ＊三年生は原因の部分では天文と地学の問題で２0％以内科学的で妥当な仮説を設定することできました。でもと物理、化学、と生物の問題でできませんでした。 ＊一年生は理由の部分ですべてのテストの問題に妥当な仮説を設定することできませんでした。 ＊三年生は理由の部分で地学以外すべてのテスト問題に妥当な仮説を設定することできなかった。
  25. 結論 まず、疑問について　生徒は ＊問題に関する原因か変数について疑問を持たない。 ＊問題の主な疑問を繰り返し、課題について疑問を持たないです。 次、原因について　生徒は ＊問題に関する主な原因を決定しない。 ＊現象の原因と結果を区別しない。 ＊検証可能な原因を与えない。 ＊誤り認識の原因と科学ではない原因が多いです。 最後、理由について　生徒は ＊現象の理由を理解できない。 ＊理論的理由と検証的理由を区別 しない。 ＊問題に関する理由を決めない。 ＊誤り認識の理由が多い。 最後的結論は： 生徒は仮説設定を自分で提案することが出来ない。だから、仮説設定の教育と学習が必要です。発問の段階、要因を推測する段階、さらに理由を説明できる学習過程をへて生徒自身が仮説設定が提案できることが重要です。
  26. これまで考察した先行研究はここにあげた文献です。个々の论文名は省略させていただきます。