指定を受けた日から平成24年3月31日まで
国際社会で活躍する科学者・技術者を育成する中高一貫カリキュラム研究と教材開発－中高大院の連携を生かしたサイエンスコミュニケーション能力育成の研究－
本校は、平成14年度～18年度の５年間、研究主題「先駆的な科学者・技術者を育成するための中高一貫カリキュラム研究と教材開発」の研究を行った。
平成19年度からのスーパーサイエンスハイスクール（SSH）では、先進的な科学的内容を互いに伝え合い、共有できるサイエンスコミュニケーション能力の育成をめざす。今回の研究では、生徒が獲得した高い科学的資質を伝え合い、共有できる場の創設と、ノウハウの構築をめざしていく。研究内容の柱は以下に示すとおりである。
本校は、前SSH研究開発により、「先駆的な科学者・技術者を育成するための中高一貫カリキュラム研究と教材開発」についての研究を推進するため、理科・数学に限らず全教科で取り組むとともに、生徒全員を対象としたことが大きな特徴である。
中高生の「理数離れ」、「学力低下」が問題にされて久しいが、課題に対する有効な手だてはなかなか確立していない。数学や理科の授業時間数を増やしたり、大学入試に理数系科目を増やせば問題が解決するわけではない。また、多くの学校で高校受験や大学受験に数学・理科の授業が収束していることや、諸外国に較べて内容が貧困な教科書の問題もある。
この間のIEAやOECDの国際比較調査では、生徒たちの理科や数学に対する興味・関心が薄いこと、多くの生徒がそれらを学ぶ楽しさ、おもしろさ、有用感を感じていないことが指摘されている。この問題の解決には、中学・高校の６カ年を見すえた多次元的かつ構造的な研究が必要である。
加えて、科学技術の急速な進歩によって、最先端の研究に一部の研究者しか関わらなくなったこと、ブラックボックス化が進行したこと、研究成果を競う風潮などが、人類に貢献する思想に乏しい研究や倫理観に欠ける危険な研究、研究の捏造等を生んでいる。こうした今日的課題の解決のためには、次世代を担う科学者・研究者が幅広い教養を土台としつつ社会的・科学的倫理観を涵養すること、個人の成果に止めることなく、広く研究成果を発信し、専門家のみならず、国際社会に対して説明責任を果たす能力を育成していくことが必要である。本校では前SSH研究の結果、明確となったこれらの問題に対応するために、次の課題を設定した。
第一に、これからの国際社会で活躍していく科学者や技術者の芽を育て、伸ばすためには、最先端の研究成果や高度な内容を学ぶとともに、国際社会に通用するサイエンスコミュニケーション能力を育成する６カ年のカリキュラムの構築をはかる必要がある。そのためには、科学史・科学哲学や国際社会への理解、歴史認識、英語力や表現力、情報リテラシーなどさまざまな能力を伸ばすプログラムを組み、単なる知識の詰め込みではなく、異文化に触れるような学内外におけるさまざまな教育活動を通すことにより、全人的で指導的な科学者・技術者を育成することが期待される。
第二に、理数系に進学する者のみでなく、文系に進む者に対しても同様に科学的な見方や考え方、基礎的な知識や技能、科学に対する興味・関心を醸成するカリキュラムや教材も同時に開発を進めていく。具体的には、「総合的な学習の時間」などを活用し、中学・高校の異学年集団による少人数学習や大学院生・留学生等との交流により、サイエンスコミュニケーション能力の育成をはかる。その結果として、将来社会人としてそれぞれの分野で活躍する際に、科学的事象に対する正しい理解だけでなく他者に正しく伝え、理解してもらう能力を身につけると共に、優れたリーダーシップを発揮して、国際社会に貢献することが期待される。
第三に、科学的リテラシーを育成するプログラムや、先端技術・研究を活かした実験中心の授業、理数系クラブへの活動支援等を実施する。適切なカリキュラム、教材を開発して実施すれば、科学に対する興味・関心を醸成し、科学に関する知識・理解を深めることができると考えられる。そして教え合い・学び合いによって身につけた能力が、将来、先駆的な科学者・技術者に必要とされるコミュニケーション能力へと引き継がれて、国内外の研究の場でリーダーシップを発揮することが期待できる。
研究内容の柱 (ⅰ)～(ⅴ)の順に詳述する。
生徒の自主的活動を生かし、科学的内容を互いに伝え合うサイエンスコミュニケーション能力の育成をめざし、「総合的な学習の時間」などを活用し、異学年集団（高校２年生と中学３年生）による合同ゼミナール「サイエンス・スコラ」（仮称）を準備・実施する。この講座は、異学年間で教え合い、伝え合うことによってコミュニケーション能力の向上をはかる。いずれは他校生徒との交流もめざす。また、本講座の実施にあたり筑波大学など（教員・大学院生）と連携するとともに、本校の特色である全教科実施をめざす。具体例として、数学科、理科および英語科の実施計画を以下に示す。
学年にこだわらず、数学への興味・関心が高い生徒を集めた合同ゼミナールに、筑波大学の数学専攻の大学院生を交え、自由な発想で学び合い、教え合う。
ゲノム科学と生命倫理や地球環境問題など、現代科学と社会生活に関わるテーマを掲げ、最先端の実験・観測技術を合同で学びつつ、技術の問題点、社会生活との関わりなどを考える。異学年の生徒どうしが説明し合い、意見交換する場を設定することによって、論理的な表現能力・技術を養う。
また、高校２年生と中学３年生全員が少人数に分かれ、筑波大学の研究室へ赴く「大学訪問」を企画・実施する。各研究室では、大学教員や大学院生から研究内容の紹介を受けたり、ともに実験・実習などを行う。このような活動を通して、専門的な内容に関して、自分なりの理解を得るための、効果的な話の導き出し方を身につけさせる。
グループ活動、ペア活動などの、生徒が主体になる活動に対して教員が指導・助言を与え、科学的教材の理解、プレゼンテーション能力の向上などをはかる。分野によっては、理数系の教員と連携して講座を運営する。生徒の発表活動の評価方法として、教員による評価の他に、生徒同士のピア・エバリュエーションを実施する。
以上のようなサイエンスコミュニケーション能力が育成できれば、単なるコミュニケーション能力の開発に留まらず、理科・数学を主体的に学習するようになり、理解をさらに深めることができると期待される。また、理科・数学に限らず、他の多くの教科に関する関心・意欲が高まることも考えられる。これらの点について、客観的な評価方法を考案して検証を試みる。
諸外国の国際科学オリンピックへの取り組みを調査するとともに、国際科学オリンピック、科学コンクール参加支援をさらに進める。具体的には、筑波大学と国際協力協定を結んでいる北京師範大学との交流を推進し、科学オリンピックで大きな成果を上げている中国の理数系教育について研究する。また、国内で開催される国際交流の機会であるインターナショナル・サイエンス・フェアに生徒を派遣し、交流を進める。また、生徒の国際的視野を広げるため、筑波大学等の留学生との研究交流をはかる。
指定期間後半には、複数国の科学的先進校との交流・協力体制を確立する。
これまで実施した経験にもとづいてプログラムの充実をはかる。数学・理科による講演会は内容を精選するほか、講演以外にワークショップなど生徒が主体的に参加しやすい形態をとる。
また全人教育の理念に基づいた国語・社会（地歴・公民）・保健体育・家庭・芸術・英語科による総合講座を充実させる。講座では、研究者に必要な倫理観の育成を主眼とし、高大連携をさらに進める。また、中学生の参加する機会を増やす。
具体的には、理系・文系を問わず、幅広い科学への関心と理解を深めるために「科学者の社会的責任」をテーマとして講演会を実施する。講師には、国内外で活躍する教養人・文化人を招く。この講座に関しては、特に中学生にも広く参加を呼びかけて、早期から科学的関心を高める。また、広く「情報伝達」に関わる認識を深めるための講演会を実施する。
これらの講演会は活字化して残すことによって、講演に参加することのできなかった生徒に対して科学への関心と理解を深めるための一助とする。また、次年度以降の授業において活用ができるよう準備しておく。
また、総合講座の一環として広島実習を行う。これまでの総合講座の講演の中でもしばしば、「ヒロシマ」が「科学者の社会的責任」を問う原点であるとの指摘を受けてきた。広島では、放射線影響研究分野の中核研究機関である「広島大学原爆放射線医科学研究所」を訪問し、放射線の人体への影響について学ぶ他、「広島市立大学平和研究所」の訪問等を通じて科学の功罪を考える。
以上の講演会等は、本校の有志生徒（主に科学系のクラブに所属する生徒や希望者）による、「サイエンス・コミッティ」を組織し、プログラムに関する評価を受ける。これらの評価に基づき次年度以降のプログラムの企画・運営を行う。
これまでに開発した教材の活用（理科実験機器を維持）し、これまでのSSH研究成果の充実・改良をはかる。技術・情報科による新規集中講座を開講する。
SSH５年間で開発してきた教材「統計」「微分方程式」等の授業を実施し、協議しながらこれらの教材をより普及しやすいものへ改良していく。開発した教材の普及を、合同研究会で行う。また、開発した新しい教材を紹介する公開の研修会を企画し、開催する。
新しく開発した実験教材を紹介する、教員対象の実験研修会を企画・開催する。「物理分野・地学分野」と「化学分野・生物分野」を隔年で交互に開催する。参加者アンケートを実施し、本校開発教材に対する評価として活用する。
平成14年度からのSSH５年間で開発した実験教材を使っての授業実践を継続し、さらに多くの学校に活用してもらえるよう一層の改良を行う。
量子力学への発展で欠くことのできない「固有振動」の概念形成をめざした「力学的固有振動の分析」、波動では重要な概念である「位相」の観点から行う「音波・光波の伝播速度の測定」、波動特有の回折や干渉を取り扱う「超音波による波動の各種実験」、「電子ビームを使っての比電荷の実験」、「フランクヘルツの実験」などの実験。
「光化学」に関わる測定機器・教材の拡充とそれらの教材を活用したゼミナール、有機合成実験と同定、化学平衡・反応速度等の実験、その他分光光度計（UV-vis、FT-IR、NMR等）を活用した機器分析実験。環境測定とその科学（化学）的な分析（各種分析機器の活用）と地理科等との連携による地球環境問題に関する科学的な視点を重視した学習。その他、高校化学と大学を結ぶレベルでの最先端化学入門、容量 分析や科学哲学に関わる内容のゼミナール。
解読ゲノム情報を活用した遺伝子実験システムの拡充、non-RI分子検出システムの活用 (遺伝子発現検出) 、蛍光観察システムの構築（蛍光抗体を用いた特定のタンパク質の検出）など、新しい実験手法を取り入れた実験教材の開発と改良、実践。最近の学術雑誌等から厳選した論文を教材化したゼミ。高校低学年～中学生を対象とした、細胞の培養とそれを活用した実験。
コンピュータを使った画像処理による貝類化石やフズリナ化石の個体変異の解析。
サイエンスの成果はエンジニアリングに結びつくことで人間の営為に様々な利便性をもたらしたのであり、中学生・高校生が真にサイエンス・コミュニケーション能力を獲得するためには、エンジニアリングの実態と恩恵を理解する必要がある。普通課程の高等学校において、テクノロジーの認識、テクノロジーの体験、テクノロジーの活用をステップとした実践的学習プログラムを実施し、とかく回避・隠蔽（ブラックボックス化）されがちなエンジニアリング（ものづくり）の世界に生徒の興味・関心を誘導していく。本テーマのねらいを具現化するためには、少なくともメカニクス（機械工学）、エレクトロニクス（電気・電子工学）、ＩＴ（情報工学）の３者が複合し、それらを俯瞰できる学習プログラムが必要であり、後述するように工業製品設計・製造におけるプロダクトデザインの手法を取り入れる。これら３者が複合する学習プログラムとして、「１ボードマイクロコンピュータを用いた３Ｄプロッタ制御による製品設計と製作」を計画する。簡易な３Ｄプロッタ（３軸）により、クレイブロック（人造木材料）などを簡単かつ自在に切削することができる。多くの生産現場で、特に少品種少量生産のニーズに対して一般的となっている方法である。３Ｄプロッタの駆動・制御はエレクトロニクスの応用なくして不可能であり、メカニクスとエレクトロニクスが複合する成果（メカトロニクス）を理解させる機会となる。また、エレクトロニクスによる制御の中心は、すでにＣＰＵにとって代わられており、エレクトロニクスの応用としてもコンピュータを組み込まざるを得ない。テクノロジーの認識・体験を意図的に促すためには、コンピュータにはＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）による１ボードマイクロコンピュータのようなプリミティブな形態が適当である。最終的なアウトプット（作品製作）には結びつかなくとも、テクノロジーの存在を実感するには有効であると考える。テクノロジーの活用段階では、ＯＳおよびアプリケーションの稼働する加工制御用コンピュータシステムが必要となり、先端技術である３ＤＣＧモデリング、プロセス制御を行うために専用のソフトウェアを利用させる。最終段階で、装置の部品、文具、アクセサリーなど身近で簡単な製品の設計・製作に取り組むことにより、テクノロジーの認識～体験～活用が総合し、エンジニアリングに対する興味・関心の高揚が図られると考える。
製品の設計・製造を教材化することにより、学校教育においては作品の製作・完成・発表というオーソドックスな成果検証を踏まえることが可能となる。つまり、生徒の作品をアウトプットとして、自己評価・分析、プレゼンテーション、コンテスト形式によって客観的な評価を獲得し、それらの累積によって学習プログラム自体を評価し、生徒の意識調査を加えて研究成果の検証としたい。
教員を志す筑波大学大学院生を受け入れ、授業の参観・ティームティーチング・教材開発・授業実践などを行ってもらう。このような教員インターンシップを実施していくことによって、専門分野にとらわれない幅広い分野について高度な実験指導技術、教材開発能力を身につけた次世代SSH教員の養成をめざす。
本校の特色を活かした高校でのSSHカリキュラムにつながる中学向けカリキュラム・教材の研究開発を行うとともに、実施にともなうさまざまな課題を追究する。数学・理科・英語科を中心に全教科で取り組む。
SSH５年間で開発してきた高校教材の実践と、中・高の関連をさらに意識した中学生向け教材の開発と中高一貫カリキュラムの構築。
最先端の実験機器を活用した実験教材の開発とそれを取り入れたカリキュラムの作成を行う。まず、今までの５年間のSSHで購入したものに加えて、新たに実験機器を導入し、中学に重点を置いた教材の開発に利用する。
英語科では、科学的内容を取り入れた中高6年間のシラバスを作成し、中学向けカリキュラムと教材の開発に取り組む。また、科学的リテラシーを育成するために、講演会を実施し、読書指導を行う。
本校のSSH（平成14～18年度）は、全教科での取り組みが特徴であった。しかし、教科中心の取り組みでは組織が縦割り型になり、教科・科目間の柔軟な連携が難しい面があった。そこで今回は、教科に関係なく全教員が参加する校内プロジェクト組織による取り組みを追加する。これにより、これまで目標としながらも取り組みにくかった教科・科目横断的な研究も実施しやすくなり、５つの研究内容の柱にも柔軟に取り組めるようになると考えられる。
具体的には、以下の研究組織を活用して、研究の企画・推進・評価を実施する。
SSH再継続にあたり、校内推進委員会の役割は、実施計画書、事業計画書、事業経費説明書等書類の作成および運営指導委員会への出席に絞ることにした。 構成員は下記の15名である。星野貴行（学校長）、宮崎 章（副校長）、仲里友一（研究部長）、市川道和（教務部長）、梶山正明（校内プロジェクトⅠ教育実践１委員長・SSH担当）、真梶克彦（校内プロジェクトⅡ教育実践２委員長・理科）、須藤敬（校内プロジェクトⅢ教育支援１委員長）、小澤富士男（校内プロジェクトⅣ教育支援２委員長）、鈴木清夫（数学）、植村徹（技術）、東城徳幸（国語）、大野新（地歴・公民）、入江友生（保健体育）、山田忠弘（英語）、多賀慶子（事務係長）
外部の研究者等６名から構成される。今回の研究推進のために特別に設置した委員会で、年２回程度開催する。構成員は下記の通りである。氏名所属・職名真船文隆東京大学大学院総合文化研究科准教授吉田次郎東京海洋大学海洋科学部海洋環境学科教授Huw Oliphantブリティッシュカウンシル 科学・学校教育部長伊藤光弘筑波大学大学院数理物質科学研究科教授井上勲筑波大学大学院生命環境科学研究科教授深水昭吉筑波大学大学院生命環境科学研究科教授・先端学際領域研究センター長
全教員が４つのプロジェクトのいずれかに所属する。そのうち、校内プロジェクトⅠ校内教育実践１は、研究内容の柱「（ⅰ）サイエンスコミュニケーション能力育成のためのカリキュラム研究」、校内プロジェクトⅢ教育支援１は、研究内容の柱「（ⅱ）国際交流プログラムの企画運営」を担当し、中心となって研究を進める。また、他の２つのプロジェクトも必要に応じて研究に関わる。
校内の既設の分掌で、５名で構成される。実施計画書、事業計画書、事業経費説明書のとりまとめ、文部科学省およびJSTとの連絡協議、外部からの各種調査・アンケートの実施と取りまとめ等を行うとともに、各研究・プロジェクト間の調整を行う。また、研究発表の場である教育研究会、校内研修会の企画・運営を中心になって進める。
実施された教育課程は、次表１の通りである。
| 高校１年 | 高校２年 | 高校３年 | |||
| 1 | 国 語 総 合 （４） | 現 代 文 （２） | 現 代 文 （２） | ||
| 2 | |||||
| 3 | 古 典 （３） | ★ 古 典 （２） | |||
| 4 | |||||
| 5 | 地 理 Ａ （２） | 倫 理 （２） | |||
| 6 | 政 治 経 済 （２） | ||||
| 7 | 世 界 史 Ａ （２） | ★ 数 学 Ｂ （２） | |||
| 8 | 日 本 史 Ａ （２） | ||||
| 9 | 数 学 Ⅰ （３） | ★数学Ｃ1 （２） | ★数学Ｃ2（２） | ||
| 10 | 数 学 Ⅱ （３） | ||||
| 11 | ★数学Ⅲ （４） | ★古典講読（２） | |||
| 12 | 数 学 Ａ （２） | ||||
| 13 | 数 学 Ｂ （１） | ★地学Ⅰ （２） | |||
| 14 | 理科総合B （２） | ＊物理Ⅰ or 生物Ⅰ（２） | |||
| 15 | ★ 物理Ⅱ(４) |
★ 化学Ⅱ(２) 生物Ⅱ(２) |
★ 地理概論（３） 世界史概論（３） 日本史概論（３） |
||
| 16 | 化 学 Ⅰ （２） | ＊化学Ⅱ or 地学Ⅰ（２） | |||
| 17 | |||||
| 18 | 体 育 （３） | 体 育 （３） | |||
| 19 | ★ 化学Ⅱ(２) | ★ 物理Ⅰ(２) | |||
| 20 | |||||
| 21 | 保 健 （１） | 保 健 （１） | 体 育 （３） | ||
| 22 | ◆芸 術 Ⅰ （２） | ◆ 芸 術 Ⅱ （２） | |||
| 23 | |||||
| 24 | 情 報 Ｂ （１） | 情 報 Ｂ （１） | 家 庭 基 礎 （１） | ||
| 25 | 英 語 Ⅰ （３） | 家 庭 基 礎 （１） | ★リーディング（３） | ||
| 26 | 英 語 Ⅱ （４） | ||||
| 27 | |||||
| 28 | オーラルコミュニケーション （２） | ★ライティング（２） | |||
| 29 | |||||
| 30 | 総 合 学 習 （１） | 総 合 学 習 （１） | 総 合 学 習 （１） | ||
| 31 | 特 別 活 動 （１） | 特 別 活 動 （１） | 特 別 活 動 （１） | ||
| 32 | Ｈ Ｒ （１） | Ｈ Ｒ （１） | Ｈ Ｒ （１） | ||
無印は〈必修〉、◆は〈選択必修〉、＊は、各１科目選択可、４科目の内少なくとも１科目は修得が必要。卒業に必要な教科科目の修得単位は、74単位以上(総合学習を含まず)。（高１：29、高２：29or27、高３：８＋(8or10以上)）