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第１学年 理科学習指導案

１ 単元名 力と圧力「浮沈子が沈むしくみを説明しよう」 ２ 指導観 ○ 私たちは、吸盤やスポイトなど大気圧を利用した道具や、タンカーや潜水艦など浮力を利用した乗り物など を数多く利用している。しかし、その仕組みについて深く考えることは少なく、「気圧や水圧が原因だから」 という考えで、その道具や乗り物の仕組みをつかんでいることが多い。気圧や水圧は、空気や水の重さによっ て面を押す力であり、これらの力は広い空間の中で感じている力であるため、私たちが力として実感すること は、ほとんどない。 本単元は、圧力についての実験を行い、圧力が力の大きさと面積に関係があることを見いだすこと、また、 水圧や大気圧についての実験を行い、その結果を水や空気の重さと関連づけてとらえることをねらいとする。 この中には、水中にある物体にはあらゆる向きから圧力が働くことや、水中では物体に浮力が働くことも含ま れる。ここでは、圧力に関する様々な実験結果を分析し、単位面積当たりに働く力の大きさとして圧力の概念 を形成させ、水圧や大気圧を水や空気の重さと関連づけてとらえさせることを通して、力や圧力に関する 性質やその働きを理解できるようになることが期待できる。また、水圧の差によって生じる浮力と重力の大小 関係によって物体が浮いたり沈んだりすることについても、力を矢印で表現する活動を通して、理解できるよ うになることを期待できる。これらの学習を通して、力の量的な見方の基礎を養うことができるようになると ともに、力や圧力に関して、科学的に見る見方や考え方を養うことができるようになる。さらに、身の回りに はたらく力について、その基本的な概念や原理、法則を理解し、科学的に説明できるようになり、生徒にとっ て大変意義深い。 ○ 本学級の生徒は、小学校において、風やゴムの力で物を動かすことができること、物には重さがあること、 閉じ込められた空気をおすと押し返す力が生じることなどについて学習してきている。しかし、力を図で表し たり、面にはたらく力の大きさを単位面積当たりの大きさで考察したりはしていない。 学習の認知面では、水に浮くか、沈むの判断要因について、「密度」と答えた生徒が○％、「重さ」と答え た生徒が○%であった。また、「水圧」という言葉を知っている生徒が○％であった。一方、「浮力」や「重 力」という言葉を知っている生徒は、○％であった。これらのことから、物体が水に浮くか、沈むかについて、 密度を使いながら、理由をもとに説明できる生徒がいる一方で、水中で生じる力について正しい言葉を知らな い生徒が半数以上いることがうかがえる。 一方情意面では、４段階評価法で行ったアンケートで、「自分の考えを、文章で表現することができる」○. ○、「自分の考えを図で表現することができる」○.○、「自分の考えを相手に伝えることで整理することが できる」○.○という低い結果が見られた。一方で、「図で考えると理解しやすくなる」○.○、「分からない ことを、友達に聞くことができる」○.○という高い結果が見られた。これらの結果から、生徒達は自らの考 えを表現することに対して、苦手意識を持っており、分からないことは他者に聞いて解決しようという意識を 持っていることがうかがえる。 ○ 本単元の指導にあたっては、物体が水に浮くか、沈むのかということについて、体積という概念を用いて科 学的に判断できる力を身につけさせたいと考えている。そのためにまず、水に浮く物質と浮かない物質の密度 を水の密度と比べさせる学習を行う。次に、水中で働く力について、体験を通して理解させるために、ゴム膜 を使った学習を行う。そこでは、水圧、上下の水圧の差によって生じる浮力を学習する。さらに、浮力と重力 の関係から、物体が水に浮くか、沈むかということについて、力を矢印で表現し、図を使って理解する学習を 行う。また、アルキメデスの原理を使って、押しのけられた水の重さが浮力になることを使って、鉄でできた タンカーが浮く現象を考える学習をしくむ。 このような学習活動に取り組む中で、力を矢印で表現させ図を使って理解し、図を文章で説明する機会を設 定する。交流活動により、自らの考えを付加、修正したり、科学的な用語を使って、文章で説明させたりする ことで、課題を解決することの楽しさや、科学的に説明することの大切さについて気付いて欲しいと考えてい る。そして、生徒の思考の流れを考慮した単元構成を行っていくことによって、生徒の主体的な活動を促し、 自然事象に主体的にかかわり、科学的に探求しようとする態度を育てていきたい。

３ 活動計画(６時間) 次 時 学習活動・内容 指導のねらい・内容・方法 評価の規準 一 ① １ 物体が沈む、浮くことについての課題を設 定する。 (1) 沈む物体の特徴を挙げる。 ・重い・質量が大きい ・密度 1g/cm３_{より大きい} (2) 様々な物体を水に入れてみる。 (3) 浮沈子の現象を見る。 〔学習課題〕 浮沈子が沈む理由を説明しよう。 ・物体が、水に沈む、浮くことに ついて興味をもたせるために、 様々な物体を用意する。 ・学習課題を設定させるために、 浮沈子の現象を見て疑問を持た せる。 ・物体が、沈む、浮 くことについて、 さ ら に 調 べ て み よ う と し て い る か。 【関心・意欲・態度】 (様相観察) 二 ④ ２ 水の深さと水圧の関係について説明する。 (1) いろいろな高さに穴を開けた容器から 出る水の勢いの違いを確認する。 (2) 水圧を調べる実験を行う。 ・深さが同じ時は、同じ水圧。 ・深いほど、水圧は大きい。 (3) 水の深さによる水圧の違いを矢印で表 現する。 (4) 水の深さと水圧の関係を文章で説明す る。 ３ 沈む物体と浮く物体にはたらく力を矢印 で説明する。 (1)水中にある物体にはたらく力を矢印で表 現する。 ・左右は同じ力 ・上下は、差が生じる。下の矢印が大きい。 (2) 浮力は、水圧の差で生じることを知る。 (3) 沈む物体に浮力がはたらくのか調べる。 (4) 沈む物体と浮く物体に、浮力と重力の矢 印を使って表現し、違いを理解する。 (5) 沈む物体と浮く物体を文章で説明する。 ４ タンカーの積載量を、根拠を明らかにして 説明する。 (1) 押しのけた水の重さと、タンカーの重さ が等しければ、水にタンカーが浮くことを 知る。(アルキメデスの原理) (2) タンカーの質量、体積、材質を知る。 (3) 荷物を積む前の水に浮いている図を確 認する。 (4) タンカーの積載量を説明する。 ・水の深さと水圧を関連づけて文 章で説明できるようにするため に、容器から出る水の勢いが水面 から深いほど強いことを矢印で 表現させる。 ・水中にある物体にはたらく水圧 が、深さによる違いにより浮力が 生じることを、矢印の差を用いて 確認させる。 ・沈む物体と浮く物体を文章で説 明できるようにするために、浮力 と重力の矢印を表現させる。 ・浮力には、体積が関係している ことを捉えさせるために、鉄が浮 く現象を確認する。 ・重さや体積などの数値をもとに、 アルキメデスの原理を使って、 タンカーの積載量を明らかにす る。 ・水の深さと水 圧 の関係を、矢印を 使って表現し、文 章 で 説 明 す る こ とができたか。 【思考・表現】 (学習プリント) ・水圧の差により浮 力 が 生 じ る こ と を、矢印を使って 表現し、文章で説 明 す る こ と が で きたか。 【思考・表現】 (学習プリント) ・浮力を調べるため に、実験道具を正 し く 使 う こ と が できたか。 【技能】 (様相観察) ・アルキメデスの原 理を使って、タン カ ー の 積 載 量 を 数 値 で 求 め る こ とができたか。 【知識・理解】 (学習プリント) 三 ① 本 時 ５ 浮沈子が沈む理由を説明する。 (1) 浮沈子が現象を説明するために必要な 科学的な用語や、既存の知識を振り返る。 (2) 浮沈子が沈む理由を、班で意見交流をし ながら説明する。 ・交流活動により、自らの考えを 付加、修正し、科学的な用語を 使って、文章で説明させる。 （交流活動１・２） ・浮沈子が沈む理由 を、科学的に説明 す る こ と が で き たか。 【思考・表現】 (学習プリント) 浮沈子が、水に沈む、浮くこと を観察し、その現象についての 関心を高めるようにする。 水圧と浮力を関連づけて理解す るとともに、浮力と重力の関係、 浮力と体積の関係を、科学的な 用語を使って説明することがで きるようにする。 浮沈子が沈む理由を、体積変化 と関連付けて、科学的に説明す る。

４ 目標 (1) 浮沈子が、沈んだり浮いたりする現象に興味をもち、浮力について意欲的に探ろうとする。 (自然事象への関心・意欲・態度) (2) 浮力について、水圧や密度を関連づけて考え、仮説を設定したり考察したりできる。 (科学的な思考・表現) (3) 浮力を調べるために、実験道具を正しく安全に取り扱い実験を行うことができる。 (実験・観察の技能) (4) 浮力と重力の関係を、矢印で表現して沈んだり浮いたりすることが説明できる。 (自然事象への知識・理解) ５ 本時 平成○○年○○月○○日(○) 第○校時 第○美術室 (1) 本時の指導観 前時までに生徒は、水中で物体にかかる上下の水圧の差によって生じる浮力について学習を行い、アルキメ デスの原理についても学んできている。これまで、物体が「浮く」、「沈む」という現象を、密度やアルキメデ スの原理、浮力と重力の関係を使って説明する活動を行ってきた。 本時は、「浮いている物体が沈む」という現象を確認する活動を行い、その現象を科学的に説明できるよう にしたい。そのために、閉鎖系の浮沈子が、外から圧力をかけることで沈む現象を説明する活動を仕組む。そ のためにまず、沈む現象を説明するために必要な科学的な用語を、交流活動１を行いながら書く。次に、閉鎖 系の浮沈子を沈めたり、浮かせたりしながら、沈むときに体積が変化していることを気づかせる。そして、「沈 む」ことを密度やアルキメデスの原理、浮力と重力の関係で説明した、既習事項を確認できる復習カードを提 示しながら、閉鎖系の浮沈子が沈む理由を個人で考えさせる。さらに、交流活動２を行い、ホワイトボードに 説明を書く。さらに、全体発表の場を設定した後に、再び個人で自らの説明を、付加、修正したり、再構築し たりする時間を設定する。最後に、熱気球の「浮く」「沈む」の仕組みを説明して、新たな課題を持たせる。 (2) 本時の主眼 閉鎖系の浮沈子が沈む現象を、体積変化をもとに科学的に説明ができる。 (3) 本時の仮説 (4)準備 ①学習プリント ②閉鎖系の浮沈子 ③視聴覚機器 ④復習カード ⑤ホワイトボード 閉鎖系の浮沈子が沈む現象を探求する活動において、交流活動１により科学的な用語を書くことと、 ホワイトボードを使った交流活動２の場を設定すれば、生徒は自らの考えと他者の考えを比較したり、 付加、修正したり、再構築したりすることができるので、体積変化をもとに科学的な説明ができるであ ろう。

(5)本時の学習過程 学習活動・内容 準備 指導のねらい・内容・方法 評価の規準 形態 配時 １ 本時のめあてをつかむ。 (1) 浮沈子の現象を確認する。 ・外から圧力を加えると沈む ・外から圧力を加えないと浮く (2)めあてを確認する。 ② ・考える場面をしぼるために、 圧力を加えた時の浮沈子に 起きた現象を考えることを 伝える。 ・浮沈子が沈む理 由を、調べてみ よ う と し て い るか。 【関心･意欲 ･態度】 (様相観察) 一斉 ５ ２ 浮沈子の現象を、既存の知識とつ なぎ合わせて確認する。 (1)浮沈子が沈む理由に関係してい る用語を書き出す。(交流活動１) ・質量・体積・密度・水圧・圧力 ・気圧・浮力・面積・重力・力・ア ルキメデスの原理 (2)沈む時と浮く時で変化している ものを視覚的に確認する。 ・体積 ３ 浮沈子が沈む理由を考える。 (1) 沈む理由を個人で考える。 (2)物体の浮き、沈みを判断するため に使える考え方を振り返る。 ・密度１ｇ/㎝３_{より小さい} →浮く ・密度１ｇ/㎝３_{より大きい} →沈む ・アルキメデスの原理 ・浮力と重力の関係 (3)沈む理由を班で意見交流を行う。 (4)沈む理由を班でホワイトボード に書いて発表する。(交流活動２) (5)沈む理由を再び個人で説明する。 ①② ③ ④ ⑤ ・現象を科学的に分析する視点 を持たせるために、浮沈子が 沈む理由を説明するために 必要な用語を書かせる。 ・浮沈子の体積が変化している ことを確認させるために、モ ニターで見せる。 ・沈む現象を説明するために必 要な既存の知識を振り返る ために、復習カードを提示す る。 ・体積が小さくなることで、密 度や、押しのけた水の量がど うなるのかを考えさせるた めに、机間指導を行い、適時 適切な援助を行う。 ・浮沈子が沈む理 由を、科学的な 用語を使って 説明すること ができたか。 【思考・表現】 (学習プリント) 個人 ／ 班 ／ 学級 個人 ／ 班 ／ 学級 ８ ３５ ４ 本時のまとめをする。 (1)体積が小さくなることで、浮沈子 が沈むことを視覚的に確認する。 (2)熱気球の仕組みについて聞く。 ・温められた空気は、体積が大き くなる。 ①⑤ ・さらに追求したい意欲を高め るために、空気中の「浮く」 「沈む」の説明をする。 ・体積が小さくな る こ と が 沈 む 原 因 に な っ て い る こ と を 確 認できたか。 【知識・理解】 (学習プリント) 一斉 ２ ＜めあて＞ 浮沈子が沈む理由を、説明しよう。 浮沈子が沈む現象に、興味を 持たせ、現象を説明しようと する課題意識を持たせる。 浮沈子が沈む理由を、科学的 な用語を使って、科学的に説 明する。 体積が小さくなることで、密 度や、押しのけた体積が変化 すること確認する。