ものの温度と体積

第４学年○組 理科学習指導案

○○○立 ○○小学校 指導者 ○○ ○○ １ 単元名 ものの温度と体積 ２ 単元について （１）児童観【このような児童に】 本単元における実態調査の結果，「金属や水，空気をそれぞれ温めたり冷やしたりした経験がありますか。」 という問いに対して，学級の児童全員が「ある」と回答した。日常生活において，料理の際に金属のフライ パンを使用したり，飲み物を冷蔵庫で冷やしたり，冷暖房で部屋の温度を調節したりするなど，児童全員が何 かしらの経験をしてきている。しかし，「金属や水，空気の温度を変えると，体積はどうなると思いますか。」 という問いに対しては，金属，水，空気それぞれにおいて〇％以上の児童が「体積は変わらないと思う」と回 答した。その理由としては，「ものの重さ」「閉じ込めた空気や水」など既習の内容を基に根拠に基づいた記述 が見られた一方で，「温度を変えても体積が変わっているようには見えない。」といった記述が〇％を超えたこ とから，日常生活において金属や水，空気を温めたり冷やしたりした経験はあるものの，温度の変化と体積と の関係までは意識して捉えてはいないと言える。また，「体積は変わると思う」と回答した児童のうち〇％が 「水を凍らせたら膨らむから体積は変わると思う。」「水を温めると水蒸気となって空気中に出ていくから体 積は小さくなると思う。」などのように，状態変化と混同した記述であった。 また，理科の学習においては，「理科の学習が好きですか。」という問いに対して，学級の〇％の児童が「好 き」「まあまあ好き」と回答した。その理由として，「実験が好きだから。」というものから，「これまでのこと を思い出しながら予想を考えるのが楽しいから。」「実験方法を考えるのが楽しいから。」「予想を確かめるとき にわくわくするから。」「なぜそうなるのか，理由を考えるのが好きだから。」「普段何も思っていなかったこと が理科の学習とつながっていて面白いから。」などの記述が見られたことから，理科の学習に対して前向き・意 欲的な児童が多いといえる。しかしその一方で，学級の〇％の児童が「これまでの学習や経験から予想を考え るのが難しいから。」「根拠のある予想が思いつかないときがあるから。」「結果から考察するのが難しいから。」 などの理由から，「理科の学習があまり好きではない。」と回答した。このことから，根拠のある予想を立てた り，結果を関係付けながら考察をしたりすることが苦手だと感じている児童に対しての手立てが必要であると 感じている。 （２）教材観【このような教材で】 本単元は，「粒子」についての基本的な概念等を柱とした内容のうちの「粒子のもつエネルギー」に関 わるものであり，中学校第１分野「（２）ア（ウ）状態変化」の学習へとつながるものである。 児童は，第４学年「閉じこめた空気や水」の学習において，空気と水の体積や圧し返す力の変化と圧す 力との関係について学習をしてきている。本単元では，児童が，体積の変化に着目して，体積と温度の変 化とを関連付けて，金属，水，及び空気の性質を調べる活動を通して，それらの理解を図り，観察や実験 などに関する技能を身に付けるとともに，既習の内容や生活経験を基に根拠のある予想や仮説を発想する 力や主体的に問題解決しようとする態度を育成することをねらいとしている。 （３）指導観【このような方法で】 本単元の指導にあたっては， 第一次の導入場面において，水を入れたペットボトルや空のペットボトルに蓋をし て湯や氷水に入れたときの様子を観察し，気付いたことを交流する。その後ペットボトルが膨らんだ り凹んだりした理由を話し合いながら，「空気の温度を変えると体積はどうなるのだろうか。」という 学習課題を設定する。現象に触れる時間を十分に確保することで，「なぜだろう。」「どうなるのだろう。」「調べて解

決したい。」という学習への思いを高めるとともに，次時において根拠に基づく予想を立てることへの手立てとしたい。 第二次では，水の温度の変化と体積の変化の関係について学習する。予想を立てる際は，既習の内容や 生活経験と関係付けた根拠のある予想を立てることができるように，前時や「閉じこめた空気や水」で の学びをふり返ったり，冷蔵庫で飲み物を冷やしたときのことなどを想起させたりして，自分の考え をもつための視点を示す。また，試験官にろうとをつなげたものを用いて水の体積の変化の様子を分 かりやすくすることで，一見体積が変わらないように見える水も温度によって体積が変化することを捉えら れるようにする。終末場面では，温度による体積の変化を利用したものとして温度計を取り上げ，その仕組み を考える活動を位置付けることで，本時の学びが日常生活の場面とつながっていることを実感できるようにす る。 第三次では，金属の温度の変化と体積の変化の関係について学習する。空気や水の体積の変化を基に 予想を立て実験したり，空気や水の体積の変化の大きさと比べながら結果を考察したりすることで， 金属も水や空気と同じように温度が変わると体積は変わること，金属と水，空気では体積の変化の大 きさは異なること，これらの中では空気の体積の変化が最も大きく，金属の体積の変化が最も小さい ことを捉えることができるようにする。 ３ 単元目標 ４ 指導計画（総時数７時間） 第一次 空気の温度と体積 ―――――――――――――――――――――――――――――――４ 第１時 空のペットボトルに蓋をして湯や氷水に入れたときの様子について気付いたことを話し 合い，学習課題をつくる。② 第２時 空気の温度の変化と体積の変化の関係を調べる。② 第二次 水の温度と体積 ――――――――――――――――――――――――――――――――１ 第１時 水の温度の変化と体積の変化の関係を調べる。①【本時】 第三次 金属の温度と体積 ―――――――――――――――――――――――――――――――２ 第１時 金属の温度の変化と体積の変化の関係を調べる。① ５ 本時 （１）日時 令和○年○月○日（○）○校時 於 理科室 （２）主眼 既習の内容や生活経験と関係付けて発想した根拠のある予想を基に，水の温度変化と体 積の変化の関係を調べる活動を通して，水も空気と同じように，温めると体積は大きくな り，冷やすと体積は小さくなることを理解できるようにする。 （３）準備 ビーカー（５００mL），試験管，ろうと，ゴム栓，スタンド，湯，氷，結果表（黒板用） （１）金属，水及び空気は温めたり冷やしたりすると体積が変わること，その程度には違いがある ことを理解するとともに，観察や実験に関する技能を身に付けている。 （知識・技能） （２）金属，水及び空気の温度を変化させたときの体積の変化について，既習の内容や生活経験を 基に根拠のある予想や仮説を発想し，表現している。 （思考・判断・表現） （３）金属，水及び空気の性質についての事物・事象に進んで関わり，他者と関わりながら問題解 決しようとしているとともに，学んだことを学習や生活に生かそうとしている。 （主体的に学習に取り組む態度）

（４）展開 主な学習活動と子どもの意識 指導上の留意点（○）と評価（※） 導 入 １ 本時のめあてをもつ。 ○ 前時までに，空気の温度変化による体積の 変化について調べたことを想起して本時の問 題を明らかにし，めあてと結ぶ。 展 開 ２ 予想を立てる。 ３ 実験の方法を考える。 ４ 水を温めたり冷やしたりしたときの体積の 変化を調べ，結果を記録する。 ※大きくなった↑ 小さくなった↓ 変わらない→ 温めたとき 冷やしたとき １班 ↑ ↓ ８班 ↑ ↓ ５ 結果を基に考察する。 ○ 全員の予想を整理し，視覚的に共有するこ とができるように，一人一人の予想を図に表 す活動を仕組む。 ○ 色々な根拠があることに気付いたり，自分 の考えた根拠の妥当性をふり返ったりするこ とができるように，リレー形式で全員が予想 の根拠を発言する場を位置付ける。 ○ 各グループにおいて，適切な方法で，主体的 に実験を進めることができるように，予想や 既習経験と結んで実験方法を考えるととも に，観察の視点を確認する。 ○ 水の体積の変化を明確にとらえることがで きるように，ろうとを用いて実験を行う。（左 の写真） ○ 各般の実験結果を整理し，比較・検討するこ とができるように，表や矢印を用いて視覚化 する。 ○ 考察を深めることができるように，自分の予想と 実験結果を比べたり，結果と結果を比べたり，前時 の学習と比べたりしながら考えるよう促す。 ○ 自分の考えをより妥当なものにするために， 考察したことを交流する活動を位置付ける。 ※ 水も空気と同じように，温めると体積は大きく なり，冷やすと体積は小さくなることを理解して いる。【知識・技能】 終 末 ６ 本時の学習をまとめる。 ７ 本時の学習についてふり返り，次時の学習 の見通しをもつ。 ○ 本時で見出した結論が明確になるように， めあてに立ち返る活動を位置付ける。 〇 本時の学びを深めるために，学習内容と日常生 活とを関連付ける問題として温度計を取り上げ， その仕組みについて考える活動を位置付ける。 ○ 本時の学びを実感できるよう，今日学んだことは何 か，今後調べてみたいことは何かといった内容につい てと，どのように学べたかという方法についての２つ の視点を基に，本時をふり返る活動を位置付ける。 ○ 本時の学びを次時の学習につなげるため， 金属は温度を変えると体積が変わるのか問い かける。 水の温度を変えると，水の体積は どうなるだろうか。 水も空気と同じように，温めると体積は 大きくなり，冷やすと体積は小さくなる が，その程度には違いがある。 ・どの班も，水を温めたり冷やしたりしたら水 の体積は変わったから，水は温度を変える と体積は変わると言えるね。 ・水も空気と同じように，温めると体積は大き くなり，冷やすと体積は小さくなるのだね。 ・空気に比べて，水の体積の変わり方は小さい と言えるね。 ・空気は温度を変えると体積が変わった。水も 空気と同じように，温めると体積は大きくな り，冷やすと体積は小さくなると思う。 ・閉じこめた水を押しても体積は変わらなかったか ら，水の温度を変えても体積は変わらないと思う。 ・冷蔵庫で飲み物を冷やしても量が増えたり減ったり していないから，水の体積は変わらないと思う。 ・空気のときと同じように実験しよう。 ・水を温めたときや冷やしたときに，体積が どうなるかを調べるといいね。 ・。