理論編では、日本的自然観と西欧の自然観を対比した論考を踏まえて、原体験が事象を因果関係で捉える力の基盤となっていることを統計的な手法を用いて考察。事象を従属変数と独立変数との関係として捉えた後、２つの変数を関係付けて作業仮説を立てさせる指導方略である４ＱＳ仮説設定シートの開発をはじめ、科学的に探究する資質・能力の育成を目指す授業を創造するための様々な基礎的研究を記した。実践編では、理論編で述べたことがらを理科授業として具現化して、その効果を実証的に述べている。

理論編（日本と西欧の自然観と科学
科学的に探究（問題解決）する資質・能力の基盤となる原体験
原体験が自然の事象を因果関係で捉える力に及ぼす影響　ほか）
実践編（小学校中学年の児童に仮説を設定する力を育成するための授業改善の視点と実際―小学校第３学年「ゴムのはたらき」と小学校第４学年「電気のはたらき」の授業実践を通して
「理科の見方・考え方」を働かせて問題を見いださせる理科授業の改善―小学校第５学年「植物の発芽と成長」における事象提示と「探究の過程の８の字型モデル」に着目して
小学校理科で育む実験の計画を立案する力―理科の見方・考え方を働かせて　ほか）
漫画編（懐中電灯を点けよう編
４ＱＳ仮説設定シートで仮説を立てて検証しよう編
電磁石のはたらきの実験編　ほか）