電流とその利用

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第２学年

理科学習指導案

１単元名「電流とその利用」２指導観 ○ 現代社会は、電気なしでは生活できないといっても過言ではない。身の回りの電気製品によって便利な生活を送ることができている。しかし、製品の使い方は理解していても、日頃から電流がどのように流れて作動しているかと考えることは少ない。本単元では、観察・実験を通して電流・電圧の関係や金属線には電気抵抗があること、熱や光、モーターといったエネルギーとしての視点等、日常生活や社会と関連付けて理解させることがねらいである。本単元を学習するにあたり、身近な話題をきっかけとして意欲的に探究的な活動を行い、規則性を見いだす方法を習得させていきたい。また、これらの学習を通して、回路の仕組みや電気による発熱の危険性等を理解することは、電気を中心とした現代社会を生きる生徒たちにとって大変意義深いと考える。 ○ 本学級は、観察・実験に意欲的で、実験の記録等もしっかりと行える生徒が多い。その観察や実験の予想や考察の場面で自分の考えをつくる言語活動①では、既習の知識や日頃の生活の中で得た科学的な知識を根拠にして、論理的に考えを作っている生徒は少ない。また、その内容も差が大きい。考えを交流する言語活動②でも、交流が深まる班とそうでない班の差が大きい。交流が深まらない班の様子を観察すると「自分の考えが不十分」「発言に消極的」といった原因が見受けられる。そのため、一部の生徒の発言のみで交流が終わり、それを聞くだけで終わってしまう生徒がいる。振り返りの言語活動③でも多くの生徒が発言に消極的である。また、考えやイメージを文章化することを苦手だと感じている生徒は多い。学習事前調査によると、小学校で学習した「電池の直列つなぎ・並列つなぎ」について、その名称とつなぎ方はほぼ理解している。ただ、電磁石や豆電球などの働きと電池のつなぎ方の関係を、正しく説明できる生徒は半数ほどである。これらのことから、自分の考えをまとめたり、わかったことを論理立てて説明したりする活動に苦手意識があり、観察・実験をもとに考察したり協力して考えを深めていこうとしたりする姿勢に課題がある。 ○ 本単元では、簡単な直列回路・並列回路を作成し、回路内の電流や電圧を測定する活動を通して、その規則性を見いだし、回路の基本的な性質を理解させることがねらいである。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すとともに、金属線に電気抵抗があることとその求め方を理解することがねらいである。そこでまず、実生活で電気を使っていると見られる表示等から、電気についての疑問やあいまいな知識を解消する課題を設定する。ここでは、節電や電気代といった身近な話題を取り上げていき、関心・意欲をもって活動に取り組めるようにする。次に、回路の特性について調べる実験を行う。その中で回路のつなぎ方や記号を使った表し方など、基礎的基本的な技能を定着させる。また、実験結果をもとに結論を導く課題を設定する。そして、回路によって変わる合成抵抗について調べる実験を行う。ここでは学習したことを活かし実験を行い、仮説、実験、考察、結論と論理的に説明する活動を設定する。最後に、電力や電力量といったエネルギーとしての電気について調べる。それぞれの活動で、学習したことを身の回りの生活に振り返る活動を設定し、理解を深める。

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３目標〇直列・並列回路の特性や電気の持つエネルギーに関心を持ち、それらを日常生活と関連づけて調べようとする態度を養う。〇簡単な回路をつくって実験を行い、結果をもとに、回路の持つ特性や電流と熱の関係について、その規則性を見いだすことができるようにする。〇電流値や電圧値等を調べる基本操作や記録の仕方を習得できるようにする。〇直列・並列回路に関する電流・電圧と電気抵抗の関係、電流のエネルギー変換等に関する身近な事象を説明することができるようにする。４本時平成◯年○月○日（○）第○校時理科室（１０／１３時間）５本時の指導観生徒は前時までに、直列回路と並列回路の特性、オームの法則と電気抵抗について学習している。本時では、同じ抵抗器１～３個を直列または並列につないだ回路に流れる電流を調べ、電圧が一定ならば回路に流れる抵抗が変化することを見いだすことができるようにする。そこでまず、身近な家電製品に電気抵抗が使われていることを確認した上で、なぜ電気を流しにくくする抵抗が複数使われているのか、その理由を考えさせる。そして、抵抗の数・つなぎ方を変えた回路を５つ提示し、どの回路が電流を流しやすいか予想させる言語活動①を設定する。次に、予想をもとに実験を行わせる。ここでは、主体的に実験に取り組めるよう、ペアで実験を行うようにさせる。また、小集団で協力をしながら結果をまとめさせる。さらに、結果をもとに考察させる。結果は、黒板へ簡潔に記録させ、全体で情報を共有させる。そして、予想を修正・加筆させた意見をもとに小集団で意見交流する言語活動②を設定する。ここでは、生徒自身が学習による変容を実感できるようにする。最後に、結論をもとに家庭の配線に遮断機が設置してある理由について、複数の抵抗を並列につないだ場合の実験結果を踏まえて説明させる言語活動③を設定し、本時の振り返りを行う。６主眼〇電流が流れやすくなる抵抗のつなぎ方を探る活動を通して、回路全体の抵抗の変化とその規則性を説明することができるようにする。

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７展開学習活動・内容活動を促す手立て形態配時つ１身近に電気抵抗が利用されていることを知り、 ○ 本時の課題をつかませるために、全 5 か本時のめあてを確認する。家電製品の基盤を提示し、複数の抵体む・家電製品に使われている電気抵抗抗をつなぐ意味やそのつなぎ方の意味を考えさせる場を設定する。めあて電気抵抗のつなぎ方を変えたときの、回路に流れる電流の規則性を探ろう。ひ２抵抗のつなぎ方と電流の関係を予想する。発問：「５つの回路の中で、一番電流ろ (1)自分の考えをつくる。【言語活動①】が流れやすい回路はどれだろう。」個 15 げ【生徒の反応】人る・Ａ：抵抗が少ないほうが流れやすいだろう。・Ａ、Ｄが同じ：並列の実験のとき、豆電球の明るさがほとんど変わらなかったから流れやすさも同じだろう。・Ｄ、Ｅが同じ：並列につなぐと抵抗の数に関係なく流れやすくなるだろう・Ｅ：電流の通り道が増えると全体の電流も増えるだろう。 ○ 全員に自分の考えをもたせられる (2)班の考えをつくる。【言語活動②】よう、図示した５種類のつなぎ方か【生徒の反応】ら予想させる。・抵抗の数が少ないと全体の抵抗も小さいだ ○ 交流を活性化させるために、５種ろう。類のつなぎ方を電流が流れやすい順小・抵抗１個と抵抗２個を並列につないだ場合に並べるという目標を設定する。集は、全体の抵抗も同じだろう。 ○ 電流が流れやすくなる理由を『全団・抵抗の数に関係なく、抵抗を並列につなぐ体の抵抗』という視点で説明させる。と全体の抵抗は１個のときより小さくなる ○ 実験への目的意識を高めさせるただろう。めに、発表した順位と説明に矛盾が・抵抗を並列につなげばつなぐほど、電気のある点を指摘し、全体にも問いかけ通り道が増えて、全体の抵抗が小さくなるを行う。だろう。 ○ 全員が主体的に取り組むことができるように、ペアで実験を行わせる。３それぞれの回路に流れる電流を調べる。実験後は小集団で協力して結果をまペ 10 とめさせる。ア４結果を考察する。 (1)結果を確認する。発問：「並列つなぎで電流が流れやすくなる理由を『全体の抵抗』『電 (2)並列つなぎで電流が流れやすくなった理由を説流』『抵抗の数とつなぎ方』の視全 15 明する。【言語活動②】点から説明しよう。」体 ①自分の考えをつくる。 ○ 予想と比較し、修正・加筆して考 ②考えを交流する。えをまとめさせる。【生徒の反応】 ○ 考察の視点を明確にするため、結・並列につなぐと抵抗１個の回路より全体の果が予想と同じ場合には「抵抗が小抵抗が小さくなるので電流も大きくなる。さい理由」をよりわかりやすく説明個・直列につなぐ数が増えるほど、全体の抵抗させる。異なっていた場合には「ど人が大きくなるので、電流は小さくなる。この考え方が間違っていたのか」を ↓ ・並列につなぐ数が２個より３個の方が、電説明するように指示する。集流の通り道が増えて全体の抵抗が小さくな ○ 意見交流しながらホワイトボード団るので、電流も大きくなる。に記入させ、班の意見としてまとめさせる。ま (3)結論を導く。とまとめ抵抗を並列につないで数を増やしていくと、回路全体の抵抗は小さくなり、全め電源を流れる電流の大きさは大きくなる。逆に、抵抗を直列につないで数を体る増やしていくと回路全体の抵抗は大きくなり、電源を流れる電流の大きさは、小さくなる。５本時を振り返る。 ○ 抵抗のつなぎ方で回路全体の電流 (1)家庭の配線に遮断機がついている説明するが変化することを身近なことに振り個 5 【言語活動③】返らせるため、以下の発問をする。人【生徒の反応】発問：「家庭の配線に回路を遮断する・多くの家電製品を使うと全体の抵抗が小さブレーカーが設置されている理由くなり、大きな電流が流れてしまうのを防を説明しよう。」ぐため。