第３学年◯組 理科学習指導案 １ 単元名 「化学変化とイオン」 ２ 指導観 ○ 私たちの身のまわりには，さまざまな電気エネルギーを利用した電気製品が存在している。その中には，電池のような， 化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで利用しているものがある。科学技術の進歩にともない，構造は簡素化し てきている。しかし，日常生活において電池を製品として扱っており，どのようなしくみで，電気エネルギーが取り出せて いるかを理解するまでには至っていない。電池のしくみを考えていく際に，イオンの存在が欠かせない。イオンは，電解質 の水溶液中に存在する電気を帯びた粒子である。イオン概念を形成していくうえでモデル化して表現していく必要がある。 子どもたちは，小学校６学年では，酸性，アルカリ性，中性のものがあること，金属を変化させる水溶液があることについ て学習している。中学校１学年では，水溶液中では，溶質が均一に分散していることを粒子レベルで考えている。中学校２ 学年では，物質は原子からできており，分子や原子モデルを用いて，物質の成り立ちについて学習している。また電流とそ の利用では，電流は電子の流れであることを学習している。さらに，中学校３学年では，エネルギーの変換の学習を通して， 身のまわりでは様々なエネルギーの変換が行われていることを学んでいる。 以上のことから本単元の学習では，既有の知識を活用しながらイオンモデルと関連付けて事象しくみを微視的にとらえ 表現する科学的な見方や考え方を養うことができると考える。さらに，電池の原理やしくみついての理解を深めていくこ とは，日常生活の中や社会の中で利用されている乾電池，鉛蓄電池，燃料電池などへ探究を広げていくとともに，これか らのエネルギー資源問題を考えていく上でも大変意義深い。 ○ 本学級(◯名)で事前アンケートを行った結果，｢電池のしくみに興味はあるか｣の質問に対して，◯(５段階自己評価尺度法 による学級平均値)となり，本単元に対して興味・関心はあまり高くないことがうかがえる。好意的な意見として，｢電池. は，身近な存在であり，重要な役割があり，それを利用しているものがあるから詳しく調べたい｣，｢小さい電池の中にたく さんのエネルギーが詰まっていることはすごいと思ったから｣などがあった。逆に｢興味がもてない｣と答えた理由として， ｢複雑で難しそう｣や，｢電池の中身は，目に見えないし，イメージがわかないから興味がもてない｣などの学習の必要性を見 いだせない意見があった。また，既習事項を確認する問題や本単元に関する予備知識を調査した。その結果，中学校１年生 で学習した「粒子」を回答できたのは全体の◯％であった。また中学校２年生で学習する「原子」を答える問題の正解者は ◯％であった。「電流の正体は何か」を問う問題に対して「電子の流れ」と回答できたのは◯％であった。「電池にはどの ような種類があるか」については，「乾電池・アルカリ電池・マンガン電池・ボタン電池」などの意見があった。｢電池か らどのようなしくみで電気が取り出せるか｣の質問に対しては，｢わからない｣と◯名が回答した。化学変化が起こり化学エ ネルギーから電気エネルギーに変換されていると答えている生徒は１名だけだった。以上のことから，子どもたちは，日常 生活で電池を活用し必要性は感じているがしくみや構造についての理解に至っていないことがわかる。 ○ 本単元の指導においては，イオン概念を形成し，モデルを用いた微視的な見方や考え方で化学電池に起きている化学変化 やエネルギーの変換について実験・観察を通して考察し，説明することができることをねらいとする。そのためにまず，身 のまわりに存在する様々な化学変化に関する学習課題を設定することができるように，電池に関する事象を体験する活動を 設定する。次に，学習課題を解決するために必要な科学的な知識を獲得することができるようにする。獲得した科学的な知 識をもとに，事象のしくみを説明することができるように，知識構成型ジグソー法を参考に，仮説検証実験(エキスパート 活動)，小集団交流(ジグソー活動)，全体交流(クロストーク活動)を用いて，課題に対してエキスパート活動を行い，考察を 深める活動を行う。その後，課題に対する最終的な結論を導き出せるように仮説と比較しながら，自己内対話を通して，自 分の考えを再構築し記述する場を設定する。 ３ 目標 ○ 化学変化と電池に関心をもち，主体的に事象のしくみを探究しようとする。【関心・意欲・態度】 ○ 大きな電流を取り出す方法を考え，結果まとめ，自らの考えを説明することができる。【思考・表現】 ○ 大きな電流を取り出すために適切に実験を行い，結果を整理することができる。【技能】 ○ 化学電池には，種類の異なる電極と電解質水溶液が必要であり，化学エネルギーが電気エネルギーに変換されていること を理解することができる。【知識・理解】 ４ 単元計画(全８時間) ① 化学電池に関する学習課題を設定する。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１時間 ② 科学的概念を獲得する。 ・電解質や非電解質水溶液の違いを調べる。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１時間 ・塩酸や塩化銅水溶液の電気分解実験を行う。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２時間 ・原子の構造やイオンの構造について理解する。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１時間 ・２種類の異なる金属板の接触と塩化ナトリウム水溶液で電流が生じることを調べる。・・１時間 ③ 化学電池のしくみについて深める。・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２時間(本時２/２時間)
５ 本時 平成◯年◯月◯日(◯)第◯校時 理科教室 第３次の１時(2/2) ６ 本時の主眼 ○より大きな電流を取り出すための条件を説明することができる。 ７ 本時の指導観 生徒は，これまでに２種類の異なる金属板と塩化ナトリウム水溶液からも電流が取り出せることを学習している。また，備 長炭電池の例からも電流が取り出せることを学習している。前時には，大きな電流を取り出すためにはどのようにしたらよい のか，２枚の電極の接触面積と電解質水溶液の濃度の２つの観点から４パターンの仮説と検証方法を設定している。 そこで本時は，知識構成型ジグソー法の考え方を参考にして，接触面積と電解質水溶液の濃度について仮説検証実験(エキ スパート活動)を行った後，小集団で情報を持ち寄って実験結果の交流を行う(ジグソー活動)。そして，小集団で話し合ったこ とをもとに，ホワイトボードを用いて全体で課題に対する考えを交流し(クロストーク活動)，最終的に自己内対話をもとに最 終的な考えを筋道立てて説明(記述)することができるようにする。 ８ 「読む・書く・話す・声に出す」力を高める授業づくりの工夫点 「さぐる段階」の仮説検証活動で実験結果を整理しながら記述し，「深める段階」で，小集団による交流活動および全体交流 を通して，大きな電流を取り出すための条件を見いだし，最後に自分の考えを整理し説明することができる。 ９ 準備 学習プリント・銅板・亜鉛版・キッチンペーパー・塩化ナトリウム・精製水・電流計・リード線・ ホワイトボード(10 枚) 10 本時の過程 関心・意欲・態度【関】 思考・表現【考】 技能【技】 知識・理解【知】 学習活動・内容 具体的な手立て（支援） 評価の観点（方法） 形 態 配時 つ か む ／ さ ぐ る ／ 深 め る ／ ま と め る １ 前時を想起し，本時 の学習のめあてをつ かむ。 (1) 化学電池から大きな 電流を取り出すため の仮説を想起する。 (2) 本時のめあてを確認する。 ２ 条件制御して４パターンの仮説を検 証する方法を確認する。 ①接触面積(小)で，うすい塩化ナト リウム水溶液 ②接触面積(小)で，濃い塩化ナトリ ウム水溶液 ③接触面積(大)で，うすい塩化ナト リウム水溶液 ④接触面積(大)で，濃い塩化ナトリ ウム水溶液 ３ 同じ仮説を検証する(エキスパート 活動)。 (1) 実験を行う。 (2) 小集団で，実験結果からの考察を行 い，結果を説明し合う。 (ジグソー活動) ＜予想される小集団の考え＞ ・接触面積が大きい方が，大きな電 流が流れる。 ・電解質水溶液の濃度が大きいほう が，大きな電流が流れる。 (3) 全体で結果および考察を交流する。 (クロストーク活動) ４ 本時のまとめ，ふりかえりを行う。 ○本時の学習の見通しを確認す ることができるように，前時 に設定した仮説をもとに，学 習の流れを確認する場を設定 する。 ○一人ひとりが目的意識をもっ て，主体的に課題解決に取り 組むことができるように，担 当の実験場所へ移動し，知識 構成型ジグソー法を参考に， 仮説検証活動を設定する。 ○課題解決にむけて，主体的に 実験を行うことができるよう に，電流計・モータープロペ ラ・電子オルゴール等を使う 場を設定する。 ○小集団内で実験結果を確認 し，情報を収集し，検証結果 に至った要因を考察する活動 を設定する。 ○全体交流(クロストーク活動) を通して，本時のまとめにせ まることができるように，小 集団内での役割分担をもと に，ホワイトボードを用いて， 考えを視覚化して表現する活 動を設定する。 ○各班の意見をもとに，本時の まとめを行うことができるよ うに，自己内対話を通して， 学習プリントに記述する場を 設定する。 ○本時を通して，何がわかった のか，何ができるようになっ たのか，何がわからないのか をメタ認知することができる ように，振り返り活動を設定 する。 ○より大きな電流を取 り出すための条件を 説明することができ る。 【知】【思】 （様相観察・学習プリ ント） 一 斉 個 小 集 団 一 斉 ↓ 個 10 35 ５ ２種類の異なる電極を使い，接触面 積を大きいほど，電解質水溶液の濃 度が高いほど，より大きな電流を取 り出すことができる。 より大きな電流を取り出すため の条件を説明しよう。
４ 単元計画(８時間) ○子どもの学習目標 ○教師の指導目標 イオンが関わる化学変化により，化学 化学電池に関する基本的な性質やはたらきを理解するととも エネルギーから電気エネルギーに変換し に，電極の接触面積と電解質水溶液の濃度によって取り出せる ていることを理解することができる。 電流の大きさが異なることを説明できるようにする。 次 時 学習活動・内容 指導のねらい・内容・方法 評価規準(観点：方法) 一 １ ① １ 電池のはたらきについて課題 を設定する。 (1)乾電池のつくりとしくみにつ いて調べる。 (2)学習の方向性を確認する。 ・化学電池に対して，学習課題を設定 することができるように，身のまわ りの物質を用いて化学電池ついて考 える活動を設定する。 ・科学的な思考を深めるために，簡易ジ グソー活動を設定する。 ・提示した事象の中から， 意欲的に力の性質につ いて探究しようとして いる。 (関：学習シート) ・電池の性質について関心 をもち，意欲的に課題解 決をしようとしている。 (関：様相観察・学習シ ート) 二 １ ④ ２ イオンや化学電池に関する基 本的な性質について調べる。 (1)電解質と非電解質水溶液につい て調べる。 ・様々な種類の電解質 (2)塩酸の電気分解を調べる。 (3)塩化銅水溶液の電気分解を調べ る。 (4)原子の構造・イオンの構造につ いて学習する。 (5)化学電池の基本的なしくみを調 べる。 ・光学用モータープロペラを活用 して電流が生じたことを確認す る。 ・２種類の異なる金属板を接触さ せ，電解質水溶液を用いた実験 を行う。 ・仮説にもとづいて，問題解決を図る ことができるように，仮説ごとに検 証する活動を設定する。(エキスパー ト活動) ・実験結果を整理し，考察を深めるこ とができるようにするために，小集 団での交流活動を設定する。(ジグソ ー活動) ・考えを視覚的に表現することができ るように，ホワイトボードを活用す る場を設定する。 ・課題解決に迫ることができるよう に，小集団間での全体交流をする場 を設定する。(クロストーク活動) ・結論づける段階において，自己の考 えを再構築し，化学電池に関する基 本的な性質やはたらきを説明する 場を設定する。 ・経験や既有の知識をもと に，論理的に仮説を設定 することができる。 (知：学習シート) ・適切に実験操作をする ことができる。 (技：様相観察) ・化学電池に関する基本的 な知識や科学的な用語 を獲得することができ る。 (知：学習シート) ・化学電池に関する科学的 な用語を使ってしくみ を論理的に説明するこ とができる。 (思：学習シート) 三 １ ② ３ 化学電池において，より大きな 電流を取り出すために必要な条 件を調べる。 (1)課題について，仮説を設定する。 ・電解質水溶液の濃度を変える。 ・金属板の接触する面積を変え る。 (2)実験 結果 から 結果に至った要 因を考察し，結論づける。 ・２種類の異なる金属板と電解質 水溶液を用いて，接触する部分 を大きくするほど，大きな電流 を取り出すことができる。 ・電解質水溶液の濃度が高いほど 大きな電流を取り出すことがで きる。 ・金属板は銅板と亜鉛板，塩化ナトリウ ム水溶液を使ってどのようにすると電 流が大きくなるか考える場を設定す る。 ・仮説にもとづいて，問題解決を図るこ とができるように，仮説ごとに検証す る活動を設定する。(エキスパート活 動) ・実験結果を整理し，考察を深めること ができるようにするために，小集団交 流活動を設定する。(ジグソー活動) ・課題解決に迫ることができるように， 小集団間での全体交流をする場を設定 する。(クロストーク活動) ・本時の学習内容を確認するために振 り返りを行う場を設定する。 ・獲得した科学的な知識を もとに，論理的に仮説を 設定することができる。 (知：学習シート) ・仮説に基づいて，適切に 検証実験をすることが できる。 (技：様相観察・学習シ ート) ・より大きな電流を取り出 すこための条件を説明 することができる。 (思：学習シート) 身のまわりの化学電池について課 題を設定することができるようにす る。 化学電池から電流が取り出せ るしくみを探ろう。 身のまわりの化学電池に関する基 本的な性質やはたらきについて理解 することができるようにする。 電極の接触面積と電解質水溶液の濃 度の違いよって取り出せる電流の大き さが異なることを説明することができ るようにする。
