第４学年１組 理科学習指導案
指導者１ 単元名 とじこめた空気や水
２ 授業づくりの視点
３ 単元の問題 とじこめた空気や水に力を加えたとき、体積や力はどのように変化するのだろう。 ○ 空気を集めたり、閉じ込めたりしよう。 ○ とじこめた空気に力を加えると、空気の体積や力はどのように変化するのか調べよう。 ○ とじこめた水に力を加えると、水の体積や圧し返す力はどのように変化するのか調べよう。 ○ 空気や水の性質を利用したおもちゃや道具を作ろう。 ４ 単元の目標○ 子どもの興味・関心の実態
本学級の子どもたちは、ボール遊びが好きで休み時間に は、ドッジボールやサッカーボールをよく使用し、ボール が弾まなくなると、「空気が抜けているから、空気を入れて こよう。」「入れ過ぎると、かたくて痛いから、パンパンに しないでね。」などの会話をしている。また、菓子袋を両手 で挟んで割っている姿もよく見かける。このように、空気 がとじこめられている物が、子どもたちの身近にはたくさ ん存在し、とじこめた空気に対する関心は高まっている。 一方、水についても、ビニール袋に水をとじこめて、や わらかい感触を楽しんだり、袋を圧して水を飛ばして遊ん だりするなど、関心は高い。○ 子どもの能力の実態
本学級の子どもたちは、空気は目には見えないけれど も自分たちの周りにあり、生物の生命を維持したり、タ イヤやボールの中にあって、弾ませたりしているものと 考えている。しかし、子どもたちにとっての空気は、自 分たちの周りを漂っている空気のことであり、容器など に閉じ込められた状態の空気ではないので、力を加える ことによって、空気が縮んだり、元に戻ろうとしたり、 そのときに大きな力が発生したりすることを意識してい る子どもは、ほとんどいない。つまり、多くの子どもた ちは、空気の弾性には触れているが、それを空気の性質 として捉えてはいない。 水についても同様で、流れたり、溜まっていたりする 水の状態は見ていても、水をものとして捉え、様々な性 質をもつものとしては見ていない。 学び方については，事象と事象を比較し、その差異点か ら変化を捉えることはできつつあるが、その変化を引き 起こした要因を推論したり、その要因と変化を関係付け たりして事象を捉える力は、十分だとは言えない。○ 教材の分析
本単元のねらいは、空気及び水の性質について興 味・関心をもって追究する活動を通して、空気及び水の 体積の変化や圧し返す力とそれらの性質とを関係付け る能力を育てるとともに、それらについての理解を図 り、空気及び水の性質についての見方や考え方をもつこ とができるようにすることがねらいである。 空気や水は、子どもたちにとって身近なものであるに もかかわらず、自転車のタイヤやボール、パック詰めさ れた豆腐など、空気や水の性質を利用した道具が、身近 な生活の中にあふれていることに気付いている子ども は少ない。このような子どもたちが、今まで何気なく使 っていた空気や水についての見方を広げ、その性質が道 具という形で私たちの生活と密接に関わっているとい う見方を育むことができるという点からも大変意義深 い。○ 本単元の系統
本単元では，閉じ込めた空気や水に力を加えたときの 体積変化と圧し返す力とを関係付けながら調べ、閉じ込 めた空気や水の弾性について学習する。 この学習は、温度変化と空気や水の体積変化を関係付 けて調べたり、空気や水の性質と温まり方を関係付けて 調べたりする、熱による空気や水の体積変化（膨張）や 熱の伝わり方（伝導、対流）の学習へと発展する。 さらに、温度と空気中の水の変化（水蒸気や氷）を関 係付けて調べる、加熱や自然蒸発、吸熱による水の状態 変化をとらえる学習へと発展し、空気や水についての見 方や考え方を一層広げ、深めていくこととなる。〈自然事象への関心・意欲・態度〉 ○ とじこめた空気や水に力を加えたときの体積や手ごたえの変化に関心をもち、進んで空気と水の性質を調べようとす る。 ○ 空気と水の性質を使ってものづくりをしたり、その性質を利用した物を見つけたりしようとする。 〈科学的な思考・表現〉 ○ とじこめた空気や水の体積や圧し返す力の変化によって起こる現象とそれぞれの性質を関係付けて、それらについて の予想をもち、表現することができる。 ○ とじこめた空気や水の体積や圧し返す力の変化によって起こる現象とそれぞれの性質を関係付けて考察し、自分の考 えを表現することができる。 〈観察・実験の技能〉 ○ 容器を使って空気や水の体積や圧し返す力の変化を調べる実験やものづくりをすることができる。 ○ 空気や水による現象の変化を調べ、その過程や結果を記録することができる。 〈自然事象についての知識・理解〉 ○ とじこめた空気を圧すと、体積は小さくなるが、圧し返す力は大きくなることを理解する。 ○ とじこめた空気は圧し縮められるが、水は圧し縮められないことを理解する。 ５ 展開計画と評価規準 （総時数 ６時間） 主な学習活動 評価規準 問 題 把 握 ＜第１時＞ ビニール袋を使って空 気を集めたり、とじこめ たりして、空気の性質に ついて気付いたことを話 し合う。 ① ○ 身の回りの空気の性質に関心をもち、進んで空気を集めたり、とじこめたり、 力を加えたりして、気付いたことをもとに友だちと交流し、とじこめた空気の性 質を見出そうとしている。 （関・意・態） ＜第２時＞ 空気鉄砲を使って玉を 飛ばし、気付いたことを もとに、学習問題をつく る。 ① ○ 空気鉄砲の玉がとぶわけに関心をもち、筒にとじこめた空気の存在に着目して 何度も玉を飛ばして空気の様子を観察したり、友だちと考えを交流したりしなが ら、これから調べていく問題を明らかにしようとしている。 （関・意・態） ○ 前玉が飛び出すときの後玉の位置や圧し棒を圧す手ごたえに着目して、玉が飛 ぶわけを空気の体積や空気がもつ力と関係付けて推論し、自分の考えを文や絵図 で表したり、友だちに伝えたりしている。 （思・表） 問 題 追 究 ＜第１時＞ とじこめた空気に力を 加え、空気の体積や力は どのように変化するのか 調べる。 ② 【本時 ２／２】 ○ とじこめた空気に力を加えたときの空気の性質に関心をもち、加える力と関係 付けながら、何度も空気の体積や手ごたえを実験で確かめたり、友だちと考えを 交流したりしながら、空気の性質を明らかにしようとしている。（関・意・態） ○ 空気の体積と手ごたえの変化に着目して、力を加えたときの空気の体積と圧 し返す力の関係を考え、自分の考えを文や絵図で表したり、友だちに伝えたりし ている。（思・表） ＜第２時＞ とじこめた水に力を加 え、水の体積や圧し返す 力はどのように変化する のか調べる。 ① ○ とじこめた水に力を加えたときの水の性質に関心をもち、加える力と関係付け ながら、何度も水の体積や手ごたえを実験で確かめたり、友だちと考えを交流し たりしながら、水の性質を明らかにしようとしている。 （関・意・態） ○ 容器を使って水の体積や圧し返す力の変化を調べる実験を行い、その過程や結果 を記録することができる。 （技） 総 合 ・ 生 活 化 ＜第１時＞ 空気や水の性質を生か したおもちゃや道具を作 ったり、見つけたりして 本単元をまとめる。 ① ○ ペットボトルロケットが飛んだり、噴水の水が高く上がったりすること等に関 心をもち、これまでに学習した空気や水の性質に着目しながら、その仕組みを絵 図に表したり、何度も試したりしている。 （関・意・態） ○ とじこめた空気は圧されると体積は小さくなるが、元にもどろうとして圧し返 す力が大きくなる性質があることや、水は空気と違って、圧されても体積が変化 しない性質があることを理解している。 （知・理） ６ 本単元における具体的手立て 一 次 空 気 集 め 三 次 お も ち ゃ 作 り 二 次 と じ こ め た 空 気 と 水
⑴ 知的好奇心を喚起し、空気や水の性質についての見方や考え方を深める単元展開や事象提示の工夫 目に見えない空気の存在や 圧し縮められた空気の力を実 感して知的好奇心を喚起しな がら、空気や水の性質につい ての見方や考え方を深めるこ とができるように、「とじこ めた空気は、自分を圧し返し たり、前玉をポーンと遠くま で飛ばす力がある」という子 どもの驚きや感動を核とし、 力を加えたときの、目に見え る空気の体積や圧し返す力の 変化から、目に見えない空気 の性質へと追究が深まるよう に学習展開を工夫する。 ⑵ 思考の深まりを支援する学習過程に即した段階的な指導 「空気の力が前玉を飛ばしてる」という子どもの驚きを核とし、「空気に圧し返された。」「空気はトランポリンみ たいだった。」という子どもが体感から捉えている空気の性質（弾性）を、「とじこめられた空気を圧すと、体積は小 さくなるが、圧し返す力は大きくなる」という科学的な見方や考え方に変容させることができるように、学習過程に 即して段階的な指導を行う。 本時において、事実確認の段階では、調べた結果を「加える力」、「空気の体積」、「手ごたえ」の３つ項目ごと 推進力 変 化 学 習 問 題 力を加えたときの空気や水の性質（弾性）についての見方や考え方 見方や 考え方
第４学年
理科 単元「とじこめた空気や水」
要 因 関 係 付 け 加える力 閉じ込めた空気を圧すと，体積は小さくなるが， 圧し返す力は大きくなる。 空気は圧し縮められるが，水は圧し 縮めることはできない。 加える力 閉じこめた空気 と加える力に 関係？ 力を加える 前玉が飛ぶ 加圧 空気のかさが縮む？ 空気のかさが元に もどろうとする？（力 が生まれる？） 前玉が飛ぶ？ 空気の弾性 水の非弾性 加える力 ０ 小 大 大 中 小 圧し返す力 大 小 ０ 加える力 ０ 小 大 大 圧し返す力 ０ ０ ０ 大 大 袋が 膨らむ 閉じ込めた 空気 空気でっぽう 水の中 では泡 出て行く ときに風 空気の かさが 元にも どる 空気を 圧縮 水が押 し出さ れる 圧す 圧し返す 跳ね返す結
果
考
察
ま
と
め
（考え）
（考え）
思考のステップ 空気の体積が小さくなると、手ごたえは大きくなる。 書く・描く活動② とじこめた空気に力を加えると、体積は小さくなるが、もとにもどろうとして 圧し返す力は大きくなる。 Ｔ 力を加えていない時と弱く圧した時、強く圧した時では、空気の体積や 手ごたえは、それぞれどうなりましたか。 手立て 書く・描く活動① 図表 グラフ イメージ図 結 果 と 結 果 結 果 と 既 有 の 概 念 結 果 と 予 想 や 仮 説 結 果 の 吟 味事
実
確
認
関
係
付
け
こ れ ま で の 学 習 や 生 活 と 結 ん で意
味
付
け
言 葉
（生活言語）言 葉
（科学言語）言 葉
（科学言語） 学 習 過 程 ・「事実」と「考察」を 分けて書けるよう にした学習ノート ・空気の体積や手ご たえの結果を図で 一覧表示 ・事実と事実を関係付けて書く ・予想と結んで自分の考えを書く ・事実の記録 ・結果を言葉で表す書く・描く活動③
・キーワードを使って書く・めあてと結んで、まとめを書く ・「空気の体積」と 「手ごたえ」の関係 を構造的に板書 ・子どもが書いた絵 図を拡大したもの ・説明用の空気鉄砲 の模型と絵図 ・キーワードの提示 「手ごたえ」 →「圧し返す力」 ・大きな筒と小さな 筒での空気鉄砲の 演示 ・空気鉄砲に水をと じこめた物 【空気の体積】 ・大きい ・中くらい ・小さい Ｔ 空気の体積がどうなると、手ごたえがどうなったと言えますか。 Ｔ 「力を加える」「空気の体積」「圧し返す力」の言葉を使って、 まとめましょう。 【手ごたえ】 ・無し ・小さい ・大きいに図を使って整理し、一覧表示する。そして、自分たちの実験結果に納 得した子どもたちから、書く・描く活動①に取り組むようにする。ここでは、事実を言葉にして表わす。その後、事 実確認の対話を行う。 関係付けの段階では、空気の体積と手ごたえとの関係付けを問う発問を行い、「空気の体積が小さくなると、手ごた えは大きくなる」ことを理解できるようにする。その後、書く・描く活動②を設定して、自分の予想と関係付けて、 実験から考えたこと（考察）を書くようにし、子どもが体感から捉えている空気の性質（弾性）や空気鉄砲の前玉が 飛ぶ時の空気のイメージと、実験から分かった「空気の体積が小さくなると、手ごたえは大きくなること」を結び付 けて、思考を深めることができるようにする。 意味付けの段階では、「圧し返す力」をキーワードとして提示し、「手ごたえ」を「圧し返す力」にかえて、空気 の性質をまとめることができるようにする。最後に、大きな筒と小さな筒の空気鉄砲で玉を飛ばす演示を行うことで、 空気はその体積の大きさに関係なく、圧し縮められることによって、圧し返す力が生まれることをとらえ、空気の弾 性に対する見方や考え方を深めることができるようにする。 ⑶ 思考の深まりや、追究意欲の高まりを見取る評価の工夫 ① 思考の深まり 「事実」と「考察」を分けて書けるようにした学習ノート を準備し、それぞれの欄の記述から思考の深まりを見取る。 ○「事実」の欄に期待される記述 ・ 実験データの文章化 ○「考察」の欄に期待される記述 ・ 予想や仮説と結んだ自分の考え ○「まとめ」の欄に期待される記述 ・ キーワード（科学言語）を使い、めあてと結んだ 文章 また、一枚ポートフォリオの記述から見方や考え方の変 容を見取る。 ② 追究意欲の高まり 教師による行動観察と、学習ノートの子どもの自己評価、 及び一枚ポートフォリオから、毎時間の追究意欲の高まり を見取る。 ７ 本時の学習 第２次第１・２時（本時 ２／２） 平成２３年 ６月１５日 （水） ５校時 於 理科室 【 第二次第１・２時 学習ノート】
（１） 主 眼 とじこめた空気に力を加えたときの、空気の体積や手ごたえの変化を調べる活動を通して、とじこめた空気を圧す と体積は小さくなるが、圧し返す力は大きくなることをとらえることができるようにする。 （２） 準 備 プラスチック注射器 ゴム板 （３） 展 開 学習活動と子どもの意識 教師の関わり（○）と評価（◆） 1 前時学習を想起し、本時のめあてを確かめる。 ２ 予想と調べ方を話し合う。 【本時】 ３ 空気の体積や手ごたえの変化を調べる。 ４ 調べた結果を話し合う。 【結果の 一覧表示】 ５ 本時の学習を振り返り，次時の学習について 話し合う。 ○ 学びの足跡を活用し、空気鉄砲を使ったときの手ごたえや２つの 玉の距離を取り上げ、とじこめた空気の体積や力の変化に問題を焦 点化し、本時のめあてへと導く。 ○ 自分の予想（結果とその根拠）を学習ノートに書く場をもち、自 分の考えを明確にして、実験にとりくむことができるようにする。 ○ 空気鉄砲の前玉が飛び出す直前の手ごたえや前玉と後玉の距離を 根拠に、空気の体積や圧し返す力の関係について予想している子ど もや、絵図などを使って体積が小さくなったときのとじこめられた 空気の様子を説明している子どもを賞賛し、全体に広げることで、 見通しをもつことができるようにする。 ○ 「空気鉄砲の玉が飛ばないようにすればわかる」という子どもの 考えを生かしながら、実験に使う道具や方法を確認し、安全指導を 行う。 ○ 実験の仕方や記録の取り方など、本時の見取りをもとに、適切に 個別指導を行う。 ◆ とじこめた空気に力を加えたときの空気の性質に関心をもち、加 える力と関係付けながら、何度も空気の体積や手ごたえを実験で確 かめたり、友だちと考えを交流したりしながら、空気の性質を明ら かにしようとしている。 （関・意・態） ○ 子どもが、とじこめた空気に力を加えたときの、空気の体積変化 と圧し返す力とを関係付け、空気の性質（弾性）についての見方や 考え方を深めることができるように、本時の言語活動プランを活用 し、子どもの考えを意図的に取り上げながら、①加えた力、空気の 体積、圧し返す力の変化の確認 ②力を加えたときの空気の体積と 圧し返す力の関係付け ③予想と結んだ考察（書く・描く活動） ④空気鉄砲と結んだ意味付け の順に仕組む。 ◆ 空気の体積と手ごたえの変化に着目して、力を加えたときの空気 の体積と圧し返す力の関係を考え、自分の考えを文や絵図で表した り、友だちに伝えたりしている。 （思・表） ○ 自分の考えの変容や学び方を価値付けている児童の振り返りをモ デルとして全体の場で発表する場を設け，賞賛することで，一人一 人が本時の学習の価値を具体的に振り返ることができるようにす る。 ○ 前玉と後玉の間に水をとじこめた空気鉄砲を使って、玉を飛ばす 演示を行い、空気のときとの違いについて話し合う場を設け、水を 圧したときの、体積と水の圧し返す力の変化を調べるという次時の 学習の見通しをもつことができるようにする。 前玉を飛ばした のは、やっぱり、 体積が小さくなっ た空気の圧し返す 力だったんだ。 とじこめた空気に力を加えると、空気の体積や力は、どのように変化するのか調べよう。 とじこめた空気に力を加えると、体積は小さくなるが、空気がもとにもどろうとして、圧し返す力は大きくなる。 玉が飛び出 す直前が、１ 番かたく感じ たよ。だから、 そのときが空 気の力が大き いと思う。 前玉と後 玉の間が狭 くなってい たので、空 気の体積は 小さくなる と思うよ。 空気の体積 が小さくなっ たら、空気が 苦 し く な っ て、前玉を圧 すんじゃない かな。 圧し棒に力を入れ ていくと、空気の体積 は小さくなるよ。で も、力を緩めると、圧 し棒が上がって元に もどったよ。 圧し棒に力を入れ ていくと、はじめは 手ごたえが小さいけ れど、だんだんかた くなって、最後は動 かなくなったよ。 ぼくが水鉄 砲したときは、 水が飛んだよ。 なぜ飛ばない のかな。 空気に 圧し返さ れるよう な感じが したよ。 空気のかわりに水が 入っていると、玉は 全然飛ばないね。水 には、空気みたいな 力はないのかな。 加える力 空気のかさ 手ごたえ 強くおした時 弱くおした時 無し
