数学科学習指導案

教 諭  上 原 永 護
対 象  3年○組○名
於 コンピュータ教室

授 業 の 視 点

 コンピュータを用いることにより、学習意欲を喚起し、生徒一人一人が積極的に
行動し、興味をもって粘り強く数学の学習に取り組みようになり、学習活動を活性
化することができたか。


1.題材名 「標本からの推定」
2.考察
(1)教材感
〇はじめに
 天気予報の降水確率をはじめ、確率・統計と私たちの生活との関わりが深くなってきている。また、社会情勢等も不確実性を深めてきており、21世紀を間近に控えているが、今の中学生が活躍する時代では、確率・統計の概念が今まで以上に必要となってくることが予想される。 しかし、日常生活で確率・統計が用いられているからといって、それだけで確率・統計の概念が正しく理解され、活用する態度が養えるというものではない、むしろ、ことばだけが先行し、確率・統計に対する理解が誤った方向に流されることもある。日常生活との関連が深いだけに、確率・統計の数学的な概念を正しく理解させる必要がある。 また、これからの変化の激しい世界に生きていくには、新たな状況に応じて、新たに思考し、予想・判断し、行動する生きた学力であることからも、本題材は、これからの時代に生きる生徒たちには欠かせないものであると考える。
〇本題材の内容
 本題材では、母集団の平均値を標本平均から推定する方法と母集団全体の数量を標本での比率から推定する方法を学習する。 小学校の第6学年において、「一部の資料から求められる割合などによって全体についての傾向の分かることがあることを知ること。」が取り扱われ、ここでの学習の素地になっている。 中学校の第2学年では、資料を収集、整理して平均値や範囲などから資料の傾向をとらえることを学習しているので、これを実験や観測を通して得られた資料から母集団と標本の関係を考察することに活用できるであろうと考える。
 また、第3学年では相対度数の安定した値としての確率を学んでいる。1つの母集団から大きさnの無作為標本を抽出するとき、その平均値は1回ごとに異なる。しかし、無作為抽出を多数繰り返して、その標本平均値の平均を調べてみるとしだいに安定する傾向があり、ほぼ正確に母集団の平均値を推定することができることをこれまでに学習している。 多数回の実験の結果として得られる標本平均の平均値の安定性を利用した方法を、標本平均の求め方として学ばせるが、1回の抽出で得られる標本平均のもつ意味にも気づかせ、日常生活において行われるアンケート等にも十分な意味があることを理解させる。
 また、標本を抽出するごとに、その平均を求め、それを数回行った結果の平均値を求めることによって、母集団の平均値を推定することと、標本の数を多くして、平均値を求めることとの意味の違いについては、簡単な例示をし、生徒に気づかせる程度にとどめる。
 このように、本題材は、中学校における確率・統計の学習におけるまとめに位置し、その内容は総合的なものであるため、重要なものであるといえる。
〇研究テーマとのかかわり
 学習活動を活性化するのに必要な基礎的・基本的な能力である、自己実現に生きて働く数学的な考え方や表現・処理などの能力は、数学科の学習の基礎的・基本的な内容中核をなすものであるから、これらが生徒たちにしっかり身に付くよう意を用いて指導していく必要がある。これらの能力は、関心・意欲・態度や知識・理解などに支えられてこそ、よりよく育成されていくことになる。
 つまり、一人一人が積極的に発言したり、行動したりして、興味をもって粘り強く数学の学習に取り組んでいくことのできるような指導の工夫を行うことによって、意欲的で個性豊かな生徒に育ち、学習活動が活性化することができると考える。
 また、授業にコンピュータを用いることによって以下の利点がある。
  @ 紙と鉛筆で計算していて大変だったこと、あるいは不可能であったこ
   とが、簡単にしかも楽しくできること
  A 即時性が優れていること
  B 表現力が優れているため、豊かなイメージをもって学習できること
  C 同一条件下での多数の試行を可能になること
  D 先を見通す力や判断力を育成すること
  E 作業に注ぐ労力と時間を思考活動に向けることができ、思考実験など
   の生徒主体の学習活動を促すことができること
  F Eにより、学習内容の理解を一層深めることができること
 以上の考えに基づき、本題材においては、コンピュータを用いることにより、学習意欲を換起し、生徒一人一人の積極的に行動し、興味をもって粘り強く数学の学習に取り組んでいく態度が育ち、意欲的で個性豊かな生徒に育てることができるものと考える。

(2)教材の系統

1節 確  率(9時間)

場合の数[小6]
1 起こりやすさの度合


場合の数、確率、
   期待値(数T)






2 確率
3 確率の求め方

4 いろいろな確率
資料、相対度数[中2]




2節 標本調査(3時間)

1 母集団と標本(1時間)

統計的な推測(数学C)
代表値、ちらばり[中2]
2 標本からの推定
      (2時間、本時はその1)





練習問題(2時間)



(3)生徒の実態
〇学習意欲の実態
 指名されれば返答したり、黒板で説明することはできるが、一人一人が積極的に発言したり、行動したりして学習に取り組むことのできる生徒はいない。 「宿題として課題を課せられれば、家庭において数学を学習する」というように、自主的に取り組める生徒は少なかったが、受験を控えた第3学年後半になって、自分で計画を立て、家庭でも学習できる生徒が増加してきている。
 難易度の高い課題に対して、興味をもって粘り強く数学の学習に取り組むことができる生徒はいないが、難易度を多少下げれば、考えようとすることのできる生徒は数名いる。
 計算練習など技能の習熟のための学習には、自分に身につけようと意欲的に取り組めるが、文章題や図形などの証明問題には身につけようという明確な意志をもって意欲的に取り組むことができる生徒は少ない。 
〇コンピュータ使用に対する意欲
 コンピュータに対する興味や関心は高く、数学科においても現3年生は、これまで数回使用してきているが、授業後の感想をみてみると、「授業にもっとコンピュータを取り入れてほしい」と多数の生徒が望んでいる。 また、コンピュータ使用に対しては、初めて触れたときには、かなりの抵抗感を持っていたが、数学や技術科の授業などで使用する機会が多くなるにつれ、抵抗感はなくなってきている。
〇レディネス
 1月に実施した実態調査によると、ほとんどの生徒が平均の算出や平均と合計の関係は把握している。 また、階級値や相対度数に関しては、十分理解していない生徒もおり、階級値を利用しての平均の算出方法については、忘れていた生徒も多かった。仮平均を利用して計算した生徒は数名であった。そのため、実態調査後、その方法を知らせたところ、多くの生徒が計算できるようになった。 相対度数と試行回数との関連はある程度理解しているが、試行回数を多くすると相対度数が一定の値に近づいていくことまでは、十分に理解していない生徒が多い。
 実態調査の時点では、標本についての学習は、まだ、行っていないため、ほとんどの生徒が標本の意味を理解していないという結果が出ている。

(4)支援方針及び留意事項
 確率・統計は、生徒にとって、日常生活に結び付いたものを取り上げることによって、身近な出来事が簡単な数量によって表すことができるため、多くの生徒が興味・関心を持つことができる。 しかし、多少、抽象的・論理的な思考を要求する場面になると、自ら考えようとする意欲がほとんどの生徒にみられなくなり、学習の主体性が失われがちであり、ほとんどの生徒が、「誰かが考えてくれるだろう。」「先生が教えてくれるだろう。」などを考え、没個性化に陥りがちである。
 また、手数のかかる作業を嫌う傾向があるため、視覚的に表したり、計算や表などのよさに気づかせたり、作業の効率化を図る必要がある。 そこで、意欲的で個性豊かな生徒に育てるために、コンピュータを用いることにより、学習意欲を換起し、生徒一人一人が積極的に行動し、興味をもって粘り強く数学の学習に取り組んでいく態度の伸長を図りたいと考えた。
 コンピュータには、利点もあるが、十分な配慮を行わないと、十分な学習効果が上げられないため、次のような点に留意して指導を行う。
 ・模擬実験に取り上げるものは、生徒の生活に身近なものを取り上げ、関心を持たせる。ただし、資料から個人の身体的特徴などから個人が特定されるものは、扱わない。(本学級では、身長)
・模擬実験を通して扱うように配慮し、標本平均が実際に意味を持つことを理解させる。
・コンピュータを一人に1台を使用させ、生徒一人一人に模擬実験を行わせることにより、一人一人に学習を主体的に行わせる。
・必要に応じて電卓を使用したり、さらには、コンピュータ等を用いて母集団と標本の関係を比較検討できるようにしたりすることにより、学習の効率を高めるよう配慮する。
・コンピュータの操作の理解で終わることのないように、基本的な計算方法を学習した後に、コンピュータを使用させることによって、理解を図る。
・コンピュータ使用においては、その計算機能を有効に使えるようなソフトウェアーを作成するが、自分で実験を行える部分とコンピュータのもつシミュレーション能力によって、短時間で数多くの実験が行える部分で構成する。
・実験結果を視覚的に理解しやくするため、自動的にグラフ化する機能を付加する。

3.本題材の目標
 標本調査の概念を理解し、標本から母集団の性質を推定する方法を知る。
関心・意欲・態度
 思考・判断
 技能・表現
 知識・理解
 標本調査に関心
を持ち、統計的な
見方で事象を判断
しようとする態度を
育てる
 無作為抽出を多
数回繰り返すと、
その標本の平均値
が次第に安定して
くることの意味を理
解させ、標本調査
の有用性に気づか
せる。
 無作為に標本を
抽出し、標本平均
を求め、母集団の
平均値を推定する
方法や標本での
比率から、母集団
全体の数量を推定
する方法を身につ
けさせる。
 標本調査の概念
とその用い方として
標本平均の算出
方法と標本での比
率から母集団全体
の数量を推定する
方法を理解させる。



4.指導計画
単 元 名
『確 率 と 統 計』(全14時間)
  題    材   名
   小    題    材    名
1確     率 [9時間]



@起こりやすさの度合     (2時間)
A確率            (1時間)
B確率の求め方        (2時間)
Cいろいろな確率       (5時間)
2標 本 調 査 [3時間]

@母集団と標本        (1時間)
A標本からの推定       (2時間)
3章 末 問 題 [2時間]
@章末問題          (2時間)


5.本時の学習 
(1)ねらい 
 標本調査の概念を理解し、標本平均から母集団の平均値を推定する方法を知る。
関心・意欲・態度
 数学的な考え方
数学的な表現・処理
 知識・理解
 標本調査に関心
を持ち、進んで模
擬実験に取り組み
、統計的な見方で
事象を判断しようと
する態度を育てる。
 無作為抽出を多
数回繰り返すと、
その標本の平均値
が次第に安定して
くることの意味を理
解させ、標本調査
の有用性に気づか
せる。
 無作為に標本を
抽出し、標本平均
を求め、母集団の
平均値を推定する
方法を身につけさ
せる。
 標本調査の概念
とその用い方として
標本平均の算出
方法を理解させる。


(2)準備・資料   教師→コンピュータ、体重一覧表(3年生)、生徒→電卓
(3)展開
予想される学習活動

時間
指導上の留意点

評価項目

1.標本平均の求
め方を知る。
3分
 前時の標本調査の例を想起
させ、標本調査によって推定す
る方法を用いることの必要性に
気づかせ、課題意識を持たせ
る。
 標本平均の求め方を
理解したか。
(知識・理解)

2.標本平均から
母集団の平均値
を推定する方法を
考える。
12分
 取り出した標本によって、お
およその検討はつけられるが、
標本によって得られる標本平均
にばらつきがあることことにコン
ピュータのグラフ機能で気づか
せる。
 実験の回数を多くするにした
がって、相対度数が一定に値
に近づいていくことに気づかせ
ることにより、標本平均の平均
を得ることによって、母集団の
平均値をより確実に推定できる
ことを理解させる
 標本平均と母集団の
平均値の関係に気づ
いたか。
(数学的な考え方)


 実験の回数を相対度
数の関係に気づいたか。 
(数学的な考え方)


3.コンピュータを
利用して、標本平
均を求める。


(1)ソフトの使用方
法を知る。

(2)自分で任意に
データを選択する。

(3)ランダム機能を
使い、様々な資料
において、数多く
の実験を行う。


3分


7分


8分
 任意にデータを選択して、標
本平均を求める方法を理解さ
せる。
 2通りのグラフ表示の意味を
確認させ、実験を通して、実験
回数と標本平均の平均値と母
集団の平均値との関係の理解
を深めさせる。
 机間巡視を行い、個別指導を
行う。ヘッドセットは使わず直接
、生徒に話しかけるという人間
的接触を取り入れることによっ
て、生徒に対する「強化」を与え
る。
 コンピュータのランダム機能と
自分が任意に選択するのと相
違がないことに気づかせてから
、一人一人に操作させる。
 何度も実験させることにより、
標本平均の理解を深めさせる。
 ソフトを使用して、標
本平均が求められたか
(表現・処理)

 グラフ機能を用いて
実験回数と標本平均
の平均値との関係に気
づいたか。
(数学的な考え方)

 コンピュータを用い
て、進んで模擬実験を
行えたか。
(関心・意欲・態度)

 コンピュータの機能
を生かして効率よく、
実験が行えたか。
(表現・処理)

 コンピュータを利用
することによって、母集
団の平均値を推定す
る方法について理解を
深める。
(知識・理解)
4.標本平均の求
め方やその意味を
実験結果から確か
める。

5分

 コンピュータの操作で終わら
ないように、標本平均の求め方
と実験の意味について振り返ら
せる。
 母集団の平均値を推
定する方法を理解した

(知識・理解)

5.練習問題を解く。

10分

 電卓を使用して、計算させ計
算方法を理解しているかを確認
する。

 電卓の使用を行わせ、学習の
効率化を図り、思考活動を高め
させる。
 本校第3学年の資料を用いる
ことにより、活動への意欲を持
たせる。
 母集団の平均値を推
定する方法が身につい
たか。
(表現・処理)

 電卓を効果的に用い
られたか
(表現・処理)

 進んで標本平均を求
めたか。
(関心・意欲・態度)

6.本時のまとめを
する。
2分

 実際に標本平均を用いている
場面を例にあげ、統計的な見
方・考え方を伸ばす。
 標本調査のよさに気
づいたか。
(数学的な考え方)



(4)評価
 
〇標本平均の有用性に気づいたか。
〇標本平均から母集団の平均値を推定する方法が身についたか。
関心・意欲・態度

数学的な考え方

数学的な表現・処理

知識・理解

〇進んで実験や
模擬や実験を行
おうとしたか。
〇実験結果の統
計的意味に興味
をもったか。
〇無作為抽出の
回数と標本平均
の平均値の関係
に気づいたか
〇標本調査のよ
さに気づいたか。
〇標本平均から母
集団の平均値を推
定することができた
か。
〇コンピュータや
電卓の機能を生か
して問題解決でき
たか。
〇標本平均のから
母集団の平均値を
推定する方法に標
本調査の考えが用
いられていることに
気づいたか。
〇母集団の平均値
を推定する方法を
理解したか。



(5)座席表
          
                 
OHC

      A
A,A,B,C
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。
     A
B,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。

























      A
A,B,B,B
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。
      A
A,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
身につけさせる。
      A
B,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
身につけさせる。
     A
A,C,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。
      A
A,B,C,C
 標本平均を求め
る方法を身につけ
させる。
      B
A,B,B,C
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。
      C
A,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
身につけさせる。
     B
C,B,C,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。
      A
A,B,A,B
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。
      B
C,C,C,C
 実験回数と標本
平均の平均値の関
係に気づかせる。
      B
C,C,C,C
 実験回数と標本
平均の平均値の関
係に気づかせる。
     A
A,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
身につけさせる。
      B
A,B,B,C
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。
      A
A,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。
      A
B,B,C,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
身につけさせる。
     A
B,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。
      A
A,B,B,C
 母集団の平均値
を推定する方法を
理解させる。
      B
A,A,A,B
 標本調査の考え
方のよさに気づか
せる。

(一部省略、個人情報保護のため、実際のものと異なります)


           生徒番号
             ↓
  性別→

一人一人の→
 指導目標
略略  Aコンピュータへの興味・関心(T)
A,B,A,Cレディネス(U〜X)
 ・・・・・・
 ・・・・・・
   左から順に(U平均計算、V階級値と平均等、
         W実験回数と相対度数、X標本調査)

 興味・関心→A…次時も使いたい B…どちらでもよい C…使いたくない
 レディネス→A…完全にできた  B…大体できた   C…ほとんどできない


☆参考資料
《実態調査》実施日 平成○年○月○日、対象 3年○組男子○名・女子○名

               3年 組 NO. (        )
T あなたは、次の数学の授業で、コンピュータを使用したいですか。

U 次の問いに答えなさい。
 (1) Aさんの数学のテストを5回受けたところ、それぞれ45点、60点、
  75点、65点、90点であったという。この5回の平均点を求めなさい。
 (2) B君の数学のテストを5回の平均点は68点であったという。1回か
  ら5回までの得点の合計を求めなさい。
 (3) Cさんの数学のテストを4回の平均点は52点であったという。次に
  何点をとれば、1回から5回までの得点の平均は60点になるか。







V 右の表は、あるクラスの
 ソフトボール投げの記録を
 調べたものである。
 次の問いに答えなさい。
(1)空欄に適当な数値を入れな
 さい。
(2)このクラスのソフトボール
 投げの記録の平均を求めなさい。
  階級(m)
階級値(m)
度数(人)
相対度数








 15以上〜20未満

  1

 20 〜25

  4

 25 〜30

  9

 30 〜35



 35 〜40

  5

 40 〜45

  1

   計
ーーーーー
 30

W 次の問いに答えなさい。
(1) さいころを5回なげたところ、1の目が3回出た。このことから、1
 の目の出る確率は0.6といってよいですか。
(2) (1)で答えた理由をいいなさい。
(3) さいころを投げる回数を増やしていくと、1の目が出る割合(相対度
 数)はどうなりますか。

X 次の問いに答えなさい。
(1) あなたが、一人で日本の中学生の一番好きな食べ物を調べるとしたら
 どのような方法で行いますか。
(2) (1)で答えたような方法で調べることで、なぜ、日本の中学生のことが
 わかるのですか。
(3) (1)で答えたような方法で調べる調査には、他にどのような調査があり
 ますか。いくつか例をあげなさい。



 《実態調査結果》

T
  U
   V
  W
  X
性別
生徒番号
意欲
(1)
(2)
(3)
階級値
度数
相対度数
平均
(1)
(2)
(3)
(1)
(2)
(3)

 1









×
×
×
×
×

 2






×




×
×
×

 3

×
×
×
×


×
×
×
×
×
×
×

<以下、略>


 (注意)実態調査の時点では、標本調査については未習である。
     個人情報保護のため、個人のデータはすべて、実際のものとは異なります。

 《実態調査集計結果》
T



コンピュータへの興味・関心
人 数
 %
次時もコンピュータを使いたい

 76
どちらでもよい
 
 24
コンピュータは使いたくない
 
  0

 U(平均と合計)


  (1)
  (2)
  (3)
人 数

人 数

人 数


 
81
 
86
 
81

  
 0
  
 0
  
 0
×
  
19
  
14
  
19
   
 V(階級値と平均等)


階 級 値
 度  数
 相対度数
 平  均
人 数

人 数

人 数

人 数


 
81
 
90
 
52
  
10

  
 0
  
 0
  
 0
  
14
×
  
19
  
10
 
48
 
76

 W(実験回数と相対度数)


  (1)
  (2)
  (3)
人 数

人 数

人 数


 
71
  
14
  
19

  
 5
  
38
  
 5
×
  
24
 
48
 
76

 X(標本調査)


  (1)
  (2)
  (3)
人 数

人 数

人 数


  
10
  
 5
  
 5

  
 0
  
 0
  
 0
×
 
90
 
95
 
95


       平成○年○○中学校 3年○組《体重》
 55.2
 44.0
 53.0
 63.3
 50.5
 43.8
 47.0
 44.0
 48.2
 50.0
 47.0
 47.5
 45.5
 58.5
 63.5
 51.5
 43.0
 47.5
 51.5
 67.5
 65.3
 40.5
 58.5
 47.5
 67.0
 53.5
 55.5
 47.8
 44.8
 42.0
 57.5
 54.3
 63.0
 57.5
 53.3
 65.8
 47.5






<参考文献>

文部省  大阪書籍  中学校指導書 数学編              平成元年7月 文部省  大日本図書 中学校数学指導資料 学習指導と評価の改善と工夫 平成5年6月 文部省  大日本図書 小学校算数指導資料 新しい学力観に立つ算数科の学習指導の創造
 平成5年9月
文部省  東京書籍 小学校算数指導資料「関数の考えの指導」       1973年 文部省  ぎょうせい 情報教育に関する手引き             平成2年7月 田中正吾・松浦宏[編] 国土社  文章題の完全習得学習と指導       1983年 片桐重男著      明治図書 数学的な考え方の具体化         1988年 片桐重男著      明治図書 問題解決過程と発問分析         1988年