センシング機器の活用で生徒の「科学的な考察」が深まった：東京都立園芸高等学校

動物科の3年生は、3年間の実習や調査、授業で学んできたことの集大成として、「課題研究」を毎週火曜日に3時間連続の授業で、2～3人の班で行っています。

まず、4月には「年間計画表」を配布しています。この計画表に、1年間で課題研究の授業が何回あるか、中間発表、最終的な発表会などの予定を書き込んでいくことで、自分たちの研究はいつまでにデータを取り、ここまでにまとめるという計画を各班で立てられるようにしています。

2023年度は11月の文化祭「園芸展」で、展示を兼ねての中間発表をし、1月に最終発表を学内の講堂を使って行います（※取材は2022年10月に実施）。最終発表会は、動物科の全学年の生徒と学校教員のほか、3年生の保護者も見学が可能です。中間発表では、一般の方にも理解していただけるように、表現の工夫や、データをどのようにわかりやすく載せるかといったフィードバックを行い、1月の最終発表に臨む予定です。

課題研究の授業そのものは2年生から始まっています。2年生の時点では研究から発表までの基本を学び、その内容を他者へ伝えることを重点的に行っていますが、その際に、生徒たちは自ら興味をもっているものを研究テーマとし、調査や研究を行って、PowerPointにまとめる過程を体験します。

3年生は、2年生で実践した課題研究をもとにしたテーマで班を組む場合もあれば、新たなテーマに挑む生徒もいます。テーマは多岐に渡りますが、この課題研究では、テーマに沿って最新のネットワークカメラや、犬猫用活動量計「プラスサイクル」などを使ったデータをもとに研究、考察を進めている班も多くあります。

近年、大学でも動物行動学の研究室が増えていますが、本校でも、動物の行動について研究したいと希望する生徒が多くなりました。ネットワークカメラで夜間の動物の様子を観察したり、「プラスサイクル」で1日の睡眠時間などを調べたりすることで、推測ではなく、実際のデータから動物の状況を知り、行動を分析しています。

動物科に入学してくる生徒は、もともと動物好きな子どもたちが多く、それゆえに自分の想像や思い込みで、その動物の行動を解析しようとする傾向がありました。だからこそ、正しいデータで、科学的に証拠付ける習慣を身につけてほしいと考えました。

「プラスサイクル」を使えば、犬の睡眠時間や活動量などを見ることができます。夜間の様子を知りたいということであれば、動物舎にカメラを設置して、夜の行動を映像データが記録できます。しかし、データやカメラの映像を解析しようにも、先入観が先行してしまうと、正しい解析はできません。生徒たちには、ニュートラルな気持ちでデータを観察すること、推察だけで考えるのではなく裏付けをとってから発言することを習慣づけて実践できるよう、指導を行いました。

また、ひとりだけでデータを見て解析しようとすると、その生徒の主観が解析に影響されることがあると、これまでの指導経験で感じていました。そのため、ひとりだけではなく、複数人で見て意見を交換し合うことを大切にしています。

また、データのどこに注目して、何を視点にやっていくかというポイントが班で話し合ってもわからないというときは、「ただ見るだけでは駄目だよ」といった声がけをしています。ただ、あまり言い過ぎると誘導してしまうかたちになってしまうため、できるだけ生徒たちの発見に任せるように心がけています。

動物科は、生物が相手のため、研究も予定どおりに進まない、データが取れないといったことは日常茶飯事です。2022年度は6月に中間発表を行いましたが、思うようにデータが集まらず、発表にかける時間も足りませんでした。そうした反省点から、2023年度の発表の機会は11月の「園芸展」まで延期しました。

機器のトラブルが多いことも、課題のひとつです。動物舎は湿度が高く、水掃除なども頻繁に行っているため、通常より機器の劣化がはやいという問題もあります。また、機械ですので、どうしてもうまく動作しない、肝心な部分のデータが正常にとれていなかったというトラブルも過去にありました。

観察においては、分娩などのタイミングが重要なものもあるため、トラブルが起きた場合は、すぐに担当の業者の方に連絡していますが、即日対応していだけるとは限りません。この部分についても、もっと良い方法はないか考えているところです。

また、今年度はカメラを使いたいと希望する生徒が多かったため、限られた台数をどのように配分するかも苦労した点のひとつです。

ねらいのひとつである、「データをもとに、科学的に客観的に分析する」ことを意識している生徒が増えていることは感じています。

2021年度の最終発表会では、本校のテーマとなっている「動物のウェルフェア」、つまり学校で飼育する動物の生活環境を快適にし、その動物らしく過ごせることをテーマに、犬の睡眠時間を「プラスサイクル」で調べ、ネットワークカメラで夜間の様子を観察したところ、「睡眠時間が少ないのは、睡眠時に金網によりかかっている環境によるもの」だと考察をし、犬のベッドを自作して睡眠改善を図った班がありました。科学根拠をもとにしたこの発表は素晴らしく、結果、学校から犬のベッド用に予算がおり、生徒たちはとても喜んでいました。

とてもよい発表だった半面、翌2022年の発表では、それと似た研究発表をする生徒が多くなってしまいました。そこで、2023年度は「まねではなく、自分たちで気付いたポイントで研究しよう」と改善して取り組んだ結果、今年は独自の視点からカメラを活用したいという班が増えました。

わたし自身、パソコンや新しい機器を扱うのが得意なほうではありません。これまでに挙げた機器を使うことに対し、「本当に進められるかな」という大きな不安がありました。機器の説明会には、ICT機器の操作に詳しい教員に同席していただき、「生徒にどのように説明したらいいか」ことを重点的にお聞きしました。

また、業者の担当者から直接生徒へ説明する場を設け、疑問点などを生徒がその場で質問できるようにしました。現在は、生徒の方が詳しくなって、故障した部分を詳しく説明してくれたりするようになっています。

業務の点では非常に楽になりました。これまでは、分娩の立ち合いでは予定がずれて分娩に立ち会えない、また、夜間に泊まって観察していても産まれないということもあったのですが、カメラでリアルタイムに様子を見られるようになったため、必要なときに学校に行くことができ、以前より時間を有効的に使えるようになりました。

また、映像も鮮明に見えるため、生徒が不在時でも、分娩直後の様子を詳しく観察してもらえるようになったことも大きいと感じています。

課題研究に限らず、生活全般に言えることですが、自分の思い込みだけで判断せず、さまざまな角度から見ていくことは大事なことだと考えています。この授業をきっかけに、視野が狭まらないように、多方面から見て考える習慣や、科学的に考察する見方を身に着けていってほしい。それは、大学に行って研究するときにも役立つという話を生徒に伝えています。

※本記事は実践事例を広く紹介することを目的としており、記事内において一般に販売している商品、機器等に言及している部分がありますが、特定の商品等の活用を勧めるものではありません。学校が一般に販売されているものを活用する場合は、活動内容や各学校の状況等に応じて選択してください。
※本記事の情報は取材時点（2023年9月）のものです。