第４学年理科学習指導案

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第４学年理科学習指導案(改善プラン)

１単元名「物の体積と温度」２単元の目標金属・水・空気の性質について興味・関心をもって追究する活動を行い，温度の変化と体積の変化を関係付ける能力を育てる。「金属・水・空気は，温めると体積が膨張し，冷やすと体積が収縮する。」「体積の変化の様子には，物質によって違いがある。」「最も変化が大きいのは，空気である。」という金属・水・空気の性質についての見方や考え方をもてるようにする。３単元の評価規準自然への関心・意欲・態度科学的な思考・表現観察・実験の技能自然現象についての知識・理解 ① 物を温める実験を意欲的に行い，温めるとどうなるかを進んで調べようとしている。 ① 水の体積変化を温度と関係付けて説明している。 ② 閉じこめられた空気を温めたときの体積の変化について，水の時の実験結果をもとに自分なりの予想を立て表現している。 ③ 水や空気，金属の体積変化を比較し，温度と関係付けて説明している。 ① 空気を温めたり冷やしたりして体積の変化を調べ，結果を記録している。 ② 金属球を熱したり冷やしたりして，体積の変化を調べ，結果を記録している。 ① 水は温めたり冷やしたりすると，その体積が変化することを理解している。 ② 空気は温めたり冷やしたりすると，その体積が変化することを理解している。 ③ 温度による体積変化は，空気が最も大きいことを理解している。 ◎中学年分科会のテーマ児童が自然と向き合い，見出した問題を興味・関心をもって追究することを通して，実感を伴った理解が得られる指導方法を工夫する。 ◎研究主題子どもたちが生き生きとたのしく学ぶ理科・生活科実感を伴った理解を図る指導の工夫成果があったところ改善したところ

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４単元について本単元の内容は，「粒子」についての基本的な見方や概念を柱とした内容のうち「粒子の存在」にかかわるものである。児童は，空気や水について素朴な概念をもっているが，第4 学年から，それらの性質を調べることによって，より確かな概念を作っていくことが学年としての大きなねらいである。また，本単元は，水や空気，金属という物の性質を理解するという点で第 4 学年「物の体積と力」「物の温まり方」「すがたを変える水」，第5 学年「物の溶け方」，第 6 学年「水溶液の性質」，中学 1 年「状態の変化（状態変化と熱，沸点と融点）」と関連している。児童が問題を見出す手順として，空気や水の体積が，圧縮することで変化したり，しなかったりしたという経験から，他の方法で体積を変化させることができないかと考えることが予想される。空気を温めて体積を変化させることから本単元を始めていくことが一般的であるが，児童の考えには，水は圧縮しても体積を変化させることができなかったから，他の方法で変化させたいという思いが少なからずある。そこで本単元では，水を温めて体積を変化させる活動から取り組む。また，体積変化の小さい水から，体積変化の大きい空気，そして，体積変化のとても小さい金属の順に扱うことで，体積変化の違いを一層深く実感することにつながると考える。物質の違いと体積変化を比べるだけではなく，「圧縮すること」と「温めること」という実験方法による体積変化の違いも考えさせることで，関係付ける力の育成にも努めたい。また，本単元を通して，「進んで実験方法を考えようとする」「他の物ではどうだろうと次の問題を考えられる」「どんなことに生かされているのだろうと思う」の３つ児童像を期待したい。５研究主題との関連・指導上の工夫研究の視点１教材と児童との出会いを意図的・具体的に設定する。 ○児童は，教材との出会いを通して，関心・意欲を高めたり，主体的に問題解決をしようとしたりする。また，学習したことを生かせる教材に出会うことにより，学びの有用感をもつことができる。手立て理解を促す工夫 ①単元全体にわたり関心・意欲を高める効果的な教材を工夫する。熱いお湯を一番上まで入れたペットボトルが，放っておくといつの間にか少しへこんでいることから問題作りをする。 ②受け身の活動ではなく，主体的にかかわれる教材を工夫する。体積変化がはっきり分かるために，簡単に何度も試すことができる方法を提示する。 ③学習したことが，生活に生かせていることが実感できる教材を工夫する。体積の変化を利用しているものとして，水温度計づくりをする。実際に使われていた水銀の温度計を知る。研究の視点２児童が探究したくなるような指導計画を工夫・改善する。 ○児童は，自ら課題を考え出すことを通して，その課題を解決したいという意欲を高めていく。また，自分で考えた解決方法で結論を導くことにより，達成感と実感を伴った理解を得ることができる。手立て理解を促す工夫 ①児童が進んで課題を考え，解決したくなるような指導計画を工夫する。温度で体積が変化する不思議さを実感するために，圧しても体積が変化しなかった水を空気より先に取り上げる。 ②児童自らが考えた解決方法が生かされる指導計画を工夫する。空気と温度の関係を自分たちで考え，吟味した実験方法で調べる。

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６指導計画（10時間）次時 ○主な学習活動・教師の働きかけ ◇評価１２３４５６ ○ペットボトルが少しへこんだ現象から学習問題を考える。・水は圧しても体積を小さくできない。・では，どうしてペットボトルは少しへこんだのだろうか。 ○実験方法を考え，結果を予想する。・試験管に水を入れて温めれば，水位が上がるはずだ。 ○水を温めたり冷やしたりして体積の変化を調べる。・体積の変化がよく分からない。・試験管とガラス管を使って調べる。 ○水を温めたり冷やしたりすると，体積が変わった。空気ではどうだろう。 ○実験方法を考え，結果を予想する。・丸底フラスコに石鹸水で膜を張って調べる。・空気と同じように，ガラス管を使って調べる。 ○空気を温めたり冷やしたりして体積の変化を調べる。・どの方法でも，温めると体積は大きくなり，冷やすと小さくなると言えそうだ。・事前に児童の前で，ペットボトルにお湯を入れふたをする。少し変形したペットボトルを観察することから導入する。 ◇物を温める実験を意欲的に行い，温めるとどうなるかを進んで調べようとしている。【関心・意欲・態度①】・以前の単元で，温めると体積が変わると予想した発言を取り上げる。 ◇水の体積変化を温度と関係付けて説明している。【思考・表現①】 ◇水は温めたり冷やしたりすると，その体積が変化することを理解している。【知識・理解①】・考えた実験方法が，問題を解決するのに適切かを考えるために，結果を予想させるなどの話し合いを十分にする。・児童が一人一人の実験方法を発表し，よりよい実験にするための話し合いを十分するために実験を吟味する活動を１時間設ける。 ◇閉じこめられた空気を温めたときの体積の変化について，水の時の実験結果をもとに自分なりの予想を立て表現している。【思考・表現②】 ◇空気を温めたり冷やしたりして体積の変化を調べ，結果を記録している。【技能①】 ◇空気は温めたり冷やしたりすると，その【問題①】温めたり冷やしたりすると，水の体積は変わるだろうか。【まとめ①】水の体積は，温めると大きくなり，冷やすと小さくなる。【問題②】空気は温めたり冷やしたりすると体積が変わるのだろうか。１次「水の温度と体積」（２時間）２次「空気の温度と体積」（４時間）

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７８９ 10 ○水や空気の体積は，温めたり冷やしたりすると変わった。金属ではどうだろう。 ○実験方法を知り，結果を予想する。・金属球を温めて，体積が大きくなれば，球が大きく見えるだろう。 ○アルコールランプの扱い方を知る。 ○金属は，温めたり冷やしたりすると体積が変化するかを調べる。・見た感じでは，金属球の大きさは変わらない。 ○金属の輪を使って，金属球が通るか調べる。・温める前は，球が輪の中を通った。・温めると，球が輪の中を通らなくなった。・冷やすと，球が輪の中を通った。 ○学習したことと生活との結びつきについて考え，まとめる。・温度による体積変化で起こる問題やこれらの現象を利用したものを知る。 ○学習したことを生かして，水温度計を作る。・ガラス管に目盛りをつけて温度計を作る。体積が変化することを理解している。【知識・理解②】・安全に実験ができるために，アルコールランプの正しい扱い方や実験の約束を指導する。・輪を使うわけを考えるようにするため，始めに金属球だけを熱し，その変化の分かりづらさに注目させる。 ◇金属を温めたり冷やしたりして体積の変化を調べ，結果を記録している。【技能②】・小さな体積の変化を調べるのに，金属の輪を使うことが有効であることを押さえる。 ◇水や空気，金属の体積変化を比較し，温度と関係付けて説明している。【思考・表現③】 ◇空気，水，金属は温めたり冷やしたりすると，体積が変化することと，温度による体積変化は，空気が最も大きいことを理解している。【知識・理解③】・温度の変化で体積が変わることを使って，温度計を作ることで，学んだことの有用感をもたせる。【まとめ②】空気の体積は，温めると大きくなり，冷やすと小さくなる。その変化の大きさは，水よりも大きい。【問題③】温めたり冷やしたりすると，金属の体積は変わるだろうか。【まとめ③】金属の体積は，温めると大きくなり，冷やすと小さくなる。金属の体積の変化はとても小さい。変化が最も大きいものは，空気である。空気は，縮めたりのばしたりしたときにも変化が大きかった。３次「金属の温度と体積」（２時間）４次「まとめ・応用」（２時間）

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７本時の指導（２／10時）（１）目標 ○水は温めると体積が増え，冷やすと体積が減ることを理解している。（２）展開主な学習活動・教師の働きかけ ◇評価 ○学習問題と予想を確認する。・水は圧しても体積が変化しなかったので，温めたり冷やしたりしたら体積が変わると思った。・しばらくすると熱いお湯を入れたペットボトルが，少しへこんだのは，中に入れたお湯が冷めたからだと思うので，温度が下がると体積が減ると思う。・水を温めると，反対に体積は大きくなると思う。 ○実験方法を考え，結果を予想する。・試験管に水を入れて温めてみれば，水の体積が増えて，初めに付けた目印より水位が上にくるだろう。 ○ここまでの内容は，1/8 時間目に時間の余裕があるので，前時に行う。 ○実験をし，結果を記録する。・温めたら，水位が始めに付けた目印より上がった。・温めても，水位が変わらなかった。 ○実験方法を吟味する。・変化がもっとはっきりわかる方法はないか。・もっと細い入れ物だったら，変化がはっきり見られないかな。 ○小さな変化でもわかる実験方法を知り，再度実験をする。 ○結果を確認する。・温めると，目印より水位が上がった。・冷やすと，目印より水位が下がった。・水の体積が大きくなる様子が，1 回目の実験よりはっきりとわかった。 ○まとめをする。・水は，温めると体積が大きくなり，冷やすと小さくなる。・水は，圧したり引っ張ったりしても体積は，変わらなかったのに，温めたり冷やしたりすると体積が変わった。・温度で体積が変化する不思議さを実感するために，圧しても体積が変化しなかった水を空気より先に取り上げる。・以前に児童が考えた方法と本時の学習が関連していることをつなげ，意欲付けをする。・キャップを外すと，ペットボトルが元の形に戻り，満杯に入れた水が少し減っていることを振り返る。・実験方法を考えるきっかけにするため，試験管を入れた水を見せる。・考えた実験方法で変化が分かるか，試しに温める実験のみを行う。・変化がもっとはっきり分かる方法を考えることができるように，ペットボトルの形に注目するように提示する。その際に，ペットボトルの途中までお湯を入れて冷やしたものを取り上げ，いっぱい入れた時のペットボトルと比べ，同じ太さのところでは，水位があまり変化していないことを見せる。・ペットボトルの口近くが細くなっているのと同じような実験器具として，ガラス管を提示する。・実験方法を吟味させることで，その実験のねらっていることが児童の中でより明確になった。・ガラス管の先に十分注意することと，変化の違いに気付くために，最初の水面に色ペンで印をつける。・危険を伴う実験もあるので，担任と補助教員二人で実験を支援する。・自分の考えに自信をもち，分かりやすく伝えられるように，グループの仲間とまとめたことや気付いたことを伝え合う時間をとる。 ◇水の体積変化を温度と関係付けて説明して【問題①】温めたり冷やしたりすると，水の体積は変わるだろうか。

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・実験方法を工夫すると，変化が分かりやすくなった。 ○次時の問題を考える。・水については分かったので，空気について調べたい。いる。【思考・表現①】（話し合い，ノート）・水を圧したときと温めた時の違いを考えるため，圧縮した時の学習をふり返る。 ◇水は温めたり冷やしたりすると，その体積が変化することを理解している。【知識・理解①】（ノート）・児童がまとめを書き，一人が発表するまでで時間となった。お湯や氷の配付の仕方などで，時間をもっと短縮しないと，1 時間では，授業が終わらない。・次時の学習を主体的に取り組むために，次の問題を考える。【まとめ①】水の体積は温めると大きくなり，冷やすと小さくなる。

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８本時の指導（5,6／10時）（１）目標 ○空気を温めたり冷やしたりして，それらの体積の変化を温度と関係付けながら調べ，空気は温めると体積が増え，冷やすと体積が減ることを理解している。（２）展開 ○主な学習活動・予想される児童の反応・教師の働きかけ ◇評価 ○学習問題と予想を確認する。 ○自分たちの考えた実験方法と結果の予想を確認する。 ○実験をする。（予想される主な実験方法） A：石けん水の膜をはった丸底フラスコを温めたり冷やしたりする。体積が大きくなれば，膜は膨らみ，体積が小さくなれば，膜はへこむだろう。 B：寒天を入れたガラス棒を丸底フラスコに入れ，温めたり冷やしたりする。体積が大きくなれば，ゼリーは上へ動き，体積が小さくなれば，ゼリーは，下へ動くだろう。 ○実験結果を記録する。・温めると石けん水の膜がふくらんだ。冷やすと膜がへこんでフラスコの中へ入っていった。・温めるとゼリーが上に動いた。冷やすとゼリーが下に動いた。 ○結果を発表し合い，考察を加える。・温めると膜がふくらんだのは，空気の体積が大きくなったからだ。・冷やすと膜がへこんだのは，空気の体積が小さくなったからだ。・温めるとゼリーが上に動いたのは，空気の体積が大きくなったからだ。・冷やすとゼリーが下に動いたのは，空気の体積が小さくなったからだ。・水よりも体積の変化が大きい。・前時に吟味した実験方法を確認する時間を設定する。・児童が考えた実験方法に適した実験用具を用意する。・事前に予備実験をして，実験方法に適した実験道具を準備するなどしたことで，本時ではどの方法もしっかりと結果を出すことができた。・危険を伴う実験もあるので，担任と補助教員二人で実験を支援する。 ◇空気を温めたり冷やしたりして，体積の変化を調べ，結果を記録している。【技能①】（ノート）・自分で考えた実験方法で実験することで，より主体的に実験に取り組む様子が見られた。・実験結果と考察を共有するために，発表カードを用意する。・どのグループも体積の変化を調べられたことを実感できるように，各グループの発表カードを並べる。・同じような実験の発表カードはまとめて掲示する。・考察やまとめにつなげられるよう，発表カードに書かれていることを補助教員と見て，重点的に取り上げるものを選んでおく。・水の体積の変化と比べたり，空気を圧縮した時の体積変化も想起したりできるよう，前時までの発表カードを掲示しておく。 ◇空気は温めたり冷やしたりすると，その体積が変化することを理解している。【知識・理解②】（ノート）【問題②】空気は温めたり冷やしたりすると体積が変わるのだろうか。

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○まとめをする。・実験に時間がかかり，まとめをすることができなかった。本時で2 時間使うをまとめまでしっかりできる。

【まとめ②】空気の体積は，温めると大きくなり，冷やすと小さくなる。その変化の大きさは，水よりも大きい。