第２学年○組 理科学習指導案
１ 単元「電流・電圧と抵抗」 ２ 指導観 本単元では、理科の見方・考え方を働かせ、回路の作成や電流計、電圧計、電源装置などの操作技能 を身に付けさせ、電流に関する実験を通して、回路の電流や電圧の規則性を見いだし理解させることを ねらいとしている。また、金属線などに加える電圧と流れる電流を調べ、それらの関係を見いだし、電 気抵抗について理解させることをねらいとしている。これまでに生徒は、電気を通すつなぎ方と通さな いつなぎ方があること、乾電池の数やつなぎ方を変えると豆電球の明るさやモーターのまわり方が変わ ることについて学習している。そこで、電流や電圧に関する電流回路の実験を行うことによって、小学 校での定性的な電気概念を定量的な電気概念に移行させる。身近に取り扱っているものではあるものの、 視覚的に捉えることが難しく、様々な概念を習得しなければいけない単元であるため、苦手意識を抱く 者が多く、指導に関する細かな配慮が求められる。 本学級の生徒は男子 18 名、女子 20 名で構成されている。実証授業Ⅰにおいて、今まで仮説を立てた ことすらなかった生徒が仮説を立て、実験方法を自ら立案したり、実験結果から仮説を検証したり、結 論を導こうとしたりする姿を見ることができた。しかしその反面、仮説をどのように設定するといいか、 考察をどのような手順で行うといいか、結論はどのように導くといいか、探究の学び方が分かっていな い生徒もいた。そのような姿から、自らの力で問題を解決したいと思っても、探究する過程の中で自ら 思考を連続的に働かせることができていない実態が見られた。そのため実証授業Ⅱでは、学び方ガイド を使い、探究する過程の中で、思考を連続的に働かせる授業を行うようにする。 本単元の指導にあたっては、回路や電流、電圧についての次のような性質や規則性を導きだすために、 科学的な思考を促す三つのつなぐ活動を位置付ける。回路については、基本的な性質を導きだすこと。 電流については、分岐点のない回路では回路のどの部分でも電流の大きさが等しいことや、分岐点のあ る回路では流入する電流の和と流出する電流の和が等しいこと。電圧については、抵抗を直列につない だ回路では各抵抗の両端の電圧の和が全抵抗の電圧に等しいことや、抵抗を並列につないだ回路ではそ れぞれの抵抗の両端の電圧は等しいこと。さらに、電流と電圧は比例することや、電流と電圧、抵抗に は規則性があり、オームの法則で求めることができることなどである。一次では、回路のつなぎ方や回 路図の書き方を習得する。二次では、電流の定義をおさえ、直列回路や並列回路に流れる電流に関する 規則性を導きだす。ここでは、直列回路や並列回路に流れる電流を測定し、量的・関係的な視点でとら え規則性を導きだす。三次では、電圧の定義をおさえ、直列回路や並列回路に働く電圧に関する規則性 を導きだす。ここでは、直列回路や並列回路の各抵抗にはたらく電圧の大きさを測定し、量的・関係的 な視点でとらえ規則性を導きだす。四次では、電流と電圧の関係を調べ、抵抗の定義を抑える。また、 電流、電圧、抵抗の関係をオームの法則で求め、直列回路や並列回路に働く全抵抗を求める。ここでは、 抵抗に加える電圧と電流を測定し、グラフでまとめさせる。また、直列回路や並列回路に加わる電圧と 電流を測定したりする実験を行い、合成抵抗を求めさせる。 ※ 本指導案は「福岡県教育センター長期派遣研修」における主題研究に基づき作成されています。 教育センターホームページの「長期研修報告書：平成 30 年度：各研修報告書」と併せてご覧ください。３ 単元の目標 ○電流や電圧、抵抗に関する事物・現象を日常生活や社会と関連付けながら、電流と電圧、抵抗につい ての規則性や関係性を理解する。 ○電流や電圧、抵抗に関する現象について、見通しをもって解決する方法を立案して観察、実験を行い、 電流と電圧、抵抗についての規則性や関係性を見いだして表現する。 ○電流、電圧、抵抗に関する事物・現象に進んで関わり、科学的に探究しようとする態度を養う。 ４ 本時の学習過程 (1) 本時Ⅰ（１／２） 平成 30 年 11 月 7 日（水） 第６校時 理科室において ○主眼 合成抵抗の大きさと抵抗のつなぎ方の関係について仮説を設定し、検証することができる。 ○準備 電源装置、導線、豆電球、電流計、電圧計、両面ホワイトボード、学び方ガイド、学習シート ○学習の過程 学習活動 思考の流れ ○教師の支援 ◇評価 １ 学習問題を確認する。 ２ めあてを設定する。 ３ 仮説を設定し、実験方法を立案して実験を行う。 (1) 既習内容から仮説を設定する。 ○ 「豆電球を明るくするには今ま でどんな方法があったか」と問 い、既習内容を想起する視点を与 える。 ○ 様々な電化製品を資料として 提示することで、日常生活におけ る電化製品も、抵抗で電流を調整 していることに気づかせる。 ○ 豆電球の明るさが最大になる のは豆電球に流れる電流が 300mA になることを、実際の豆電球を光 らせて確認させる。 ○ 「めあてを達成できる仮説はで きたか？」と問い、仮説の要素（方 法、結果の予想、根拠）の 3 つが 必要であることに気付かせ、学び 方ガイドを確認させる。 電源の電圧を６Ｖにした場合、300mA 用の豆電球を明るくす る方法を見つけよう。 ・電流が大きいほど、電圧が大きいほど豆電球は明るくなっ た。 ・６V の電圧が働くと電流が流れすぎる。 ・電圧や電流を調整するために抵抗を接続しなければいけな い。 豆電球を明るくするために、抵抗部分に働く電圧の大きさと 抵抗のつなぎ方の関係を見つけよう。 【シート上仮説】 ～～すると（方法）、豆電球に働く電圧が大きくなり、豆電球 は明るくなる（予想）。理由は・・・（根拠）。
(2) 仮説を基に、実験方法を立案する。 (3) つなぐ活動Ⅰを行う。 ア 立案しようとしている実験方法と、 期待している実験結果を照らし合わ せる。 イ 班内で両面ホワイトボードを使って 交流する。 ○ 抵抗部分に働く抵抗の大きさ に注目させるため、使用する電気 回路を提示する。 ○ 実験方法を両面ホワイトボー ド上で交流する際には、実験カー ドを使わせる。 ◇ 実証性を満足する仮説を設定 することができているか。 ＜学習シート＞ (2) 本時Ⅱ（２／２） 平成 30 年 11 月 9 日（金） 第５校時 理科室において ○主眼 合成抵抗の大きさと抵抗のつなぎ方の関係についての仮説を検証し、結論を導きだすことができる。 ○準備 電源装置、導線、豆電球、電流計、電圧計、両面ホワイトボード、学び方ガイド、学習シート ○学習の過程 学習活動 思考の流れ ○教師の支援 ◇評価 １ めあてと実験方法の確認を行う。 めあて ２ 立案した方法に沿って実験を行う。 (1) 実験を行い、結果を記入する。 (2) 実験結果に不十分さを感じる場合は、別のつなぎ方の実験を 行う。 〇 両面ホワイトボード上の実験 カードを確認させる。 ○ 実験中は両面ホワイトボード が見える状態にさせ、仮説を検証 する意識をもちながら取り組ま せる。 ○ 多くのパターンの実験カード を用意しておき、実験変更する場 合に対応できるようにしておく。
Ａ
？
10Ω 10Ω 電圧 電流 実験カード ？部分の抵抗のつなぎ方を立案 する。 （抵抗器の種類は 10Ω、20Ω） 豆電球を明るくするために、抵抗部分に働く電圧の大きさと 抵抗のつなぎ方の関係を見つけよう。 ・仮説通りだから、このまま考察しよう。 ・仮説とは少し違うな。実験のやり方が間違っていたのかも しれないからやり直そう。 ・この実験だけでは仮説を検証するには足りないから、他の 実験も試してみよう。３ つなぐ活動Ⅱを行う。 (1) 予想していた結果と、実験結果を比べる。 ・ 考えていた方法で確かめることはできたか ・ 仮説は正しかったか (2) 実験結果から関係を見いだす。 ４ つなぐ活動Ⅲを行う。 (1) 班で見いだした関係について確認する。 (2) 全体で交流する。 ・ 見いだした関係が十分なものか ・ 他者の見いだした関係との違いは何か ・ 実施していない実験からわかることはあるか (3) 再確認させる。 ア 再実験する。 イ 学習を振り返る。 ・ 学習の進め方の評価 ・ 見いだした関係の整理 ○ 考察していく視点を与えるた め、「仮説は正しかったかな」と 発問する。 ○ 実験を行いながら気づいた点 も含め、仮説を検証させる。 〇 実験カードから関係に気づか せるため、説明しやすいように並 べ替えるよう指示する。 〇 「前回の実験と比べて思い通り の結果が出たかな」と発問するこ とで、結果から仮説を振り返らせ る。 ◇ 実験結果を基に、抵抗のつなぎ 方と抵抗の大きさの関係を見い だすことができる。 ＜学習シート＞ ○ 両面ホワイトボード上で使用 した実験カードと同様なカード を黒板上で示すことで、関係を比 べやすくさせる。 〇 必要に応じて、実験で確認でき るように、机上には実験道具を置 いておく。 〇 学習の進め方の拠り所として、 学び方ガイドを使って振り返ら せる。 ◇ 化学的な結論を導きだすこと ができる。＜学習シート＞ ・並列回路につないだ方が、電流が多く流れたな。 →抵抗が小さくなっている ・直列つなぎよりは単体の方が、電流が多く流れたな。 10Ω 10Ω 電圧 電流 10Ω 10Ω 電圧 電流 並列つなぎにすると合成抵抗は小さくなり、直列つなぎにす ると合成抵抗は大きくなる。直列つなぎでは、各抵抗の和が 合成抵抗になる。
