4 年理科実践事例 1. 単元もののあたたまり方 ( 啓林館 4 年下 ) 2. 指導時期 1 月下旬 ~2 月上旬 3. 目標 身の回りの物の温まり方に関心をもち 工夫して実験し 身の回りの 物の温まり方を調べようとする 物の温まり方について見通しをもって調べ 物の温まり方についてエ ネルギー的な

４．指導にあたって

本単元では、金属、水、空気等は、熱を加えるとやがて全体が温まること、しかし温まり方 は物の状態によって違いがあることをとらえるのがねらいである。 金属のような固体の場合、熱せられた場所から順に熱が伝わり温まっていく。水や空気のよ うな液体や気体の場合は、最初の熱せられた部分が軽くなり上へ移動し、最初の場所に温度の 低い水や空気が入り込み、また熱せられて上へ移動する形で熱が伝わる（対流）。この繰り返 しにより、水や空気の全体が温まっていく。こういった温まり方の違いをとらえられるように する。 本単元の「科学の基本的な見方や概念」の位置付けは、「粒子のもつエネルギー」である。 物に熱エネルギーを加えると、物の状態によって熱の伝わり方が異なるという現象から、物質 の状態の違いを熱の伝わり方から明らかにするという側面をもっている。熱エネルギーの伝わ り方の違いから、物質内での粒子のあり方（状態）を推測することで、物質という物を考えさ せることができる。 金属の温まり方を調べる場合、ろうやバター、サーモテープなどを使い、視覚的に温度変化 をとらえる工夫をする。また、水や空気については、その動きがよくとらえられるような物を 用いて、視覚的にとらえやすくして観察することが大切である。つまり、見えない自然の世界 を何らかの媒介物を使用して可視化することで、自然の仕組みを見やすくすることができると いう視点をもたせ、見えたものを図や言葉で表現することにより、記述力、科学的リテラシー の育成を図ることができる。 これらの活動を通して、身の回りの物の温まり方に興味、関心をもち、それらの性質を使っ たものを調べたり、作ったりする活動を通して、自然の巧みさやきまりに気付けるようにした い。

こ の単元での基本重要語彙

金属棒 金属板 スタンド サーモテープ 沸騰石

電熱器 熱 熱する 沸騰

４年 理科実践事例

１ ．単 元

もののあたたまり方 （啓林館 ４年下）

２ ．指 導時 期

１月下旬～２月上旬

３ ．目 標

○ 身の回りの物の温まり方に関心をもち、工夫して実験し、身の回りの 物の温まり方を調べようとする。 ○ 物の温まり方について見通しをもって調べ、物の温まり方についてエ ネルギー的な考えをもつことができるようにする。 ○ 物の温まり方について調べる実験を計画し、装置を組み立て、実験を 行い、相手にわかるように説明する。 ○ 金属は、熱せられた部分から順に温まること、水や空気は、熱せられ た部分が移動して全体が温まることを理解する。

５．学習指導計画（全１０時間）

この単元で重視した言語活動

○ 金属は、向きや形が変わっても、熱せられた場所から順に 温まっていくことを図やグラフを用いて説明する。 ○ 水は、熱した部分が上方に移動して全体が温まっていくこ とを図や言葉で説明する。 ○ 金属、水の温まり方を基に空気の温まり方を根拠をもって 予想する。 ○ 「○○に熱エネルギーを加えると、○○の熱の伝わり方は ○○です。」などの話型やイメージ図を使って説明する。 次 時 学習活動（活動のねらい等） 指導上の留意点 Ⅰ １ ２ １．いろいろなコップを手で触 り、熱くなると思う順番を 予想する。 ２．それぞれのコップに熱い紅 茶を入れ、手で触ってみて 熱いと感じた順に並べる。 ３．見付けた事実・疑問・試し てみたいこと・気付いたこ とや感想を交流しながら紅 茶を飲む。 ○コップの素材について目がいくように、いろい ろな素材を用意しておく。 ○次時は熱の伝わり方がとらえやすい金属で実 験をすることを知らせる。 様々な素材のコップ（陶器、ガラス、 プラスチック、紙、発泡スチロール、 金属など） 熱さ比べランキング～手で触って熱さ比べをしよう～ • どんな物でできているコップが 熱くなるのでしょう。熱くなる と思う順番に並べましょう。 • なぜそのように考えたのか理由も言いましょう。 • 金属やガラスは、触ると冷たいから 一番熱くなりにくいと思う。 • 発泡スチロールは触ると温かく 感じるから、一番熱くなりやすい。 ワークシート① 「もののあたたまり方 〔1〕」 • 金属が一番熱いなんておどろいた。 • 発泡スチロールは熱くないんだね。 • 金属が熱くなるのは、熱が伝わり やすいってことかな。

３ ４ １．金属棒がまっすぐのときの 温まり方を予想する。 ２．金属が温まっていく様子が 目に見える方法を考え、班 で相談する。 ３．実験し、結果をまとめる。 ４．実験の結果を報告し、結果 からわかったことを話し合 う。 １．金属棒の傾きが変わると、 まっすぐな棒のときと温ま り方は変わるのか予想す る。 ２．実験し、結果をまとめる。 ３．実験の結果を報告し、机と 平行なときと比べてどうな のかを話し合う。 ○金属棒はアルミ二ウム５０ｃｍを使用するが、 熱しすぎると熔けるので気を付ける。 ○イメージ図や言葉で予想させる。 ○子どもが考えた素材（ろう、バター、クレヨン など）を大切にし、わかりやすい方法を助言す る。 ※金属棒には１cm 間隔に素材を塗る。何分で何 cm のところを通過したのかを観察する。火を つける、時間を計る、記録する役割を分担する。 ○結果は、班ごとにグラフ（画用紙）を用意し、 その中に記録する。 （本時案の板書例 参照） ○実験結果を班ごとにまとめる。実験結果を視覚 化し、熟考しやすいように黒板に大きなグラフ 用紙を貼っておき、シールで各グループの結果 を表す。 ○前時と同じように、金属棒にはろうなどを１cm 間隔に塗っておき、溶けるまでの時間を計る。 ○黒板に大きなグラフ用紙を貼っておき、シール で各グループの結果を表す。 ○前時の結果のグラフと比べて考えるようにす る。実験結果から解釈しなおしたことを説明す る。 金属の一部を温めると、どのように熱が伝わり、温まっていくのだろう。 • 目に見えない熱の伝わり方を、丸や矢印を 使ってイメージ図をかきましょう。 ・熱したところから順番に熱くなると思う。 ・棒の最後まで熱くなるのかな。 ・棒全部が熱くなるわけではないと思う。 【ワークシート②】 「金ぞくをあたためる[1]」 【ワークシート③】 「金ぞくをあたためる[2]」 • 金属棒のはしを熱します。熱はどのよ うに伝わっていくでしょう。 ・上向きにしたときは、遅くなるのではないかな。 なぜなら、坂道を登るとき はスピードが落ちるでしょ。 ・どんな向きにしても変わらないと思うよ。 ・棒全部が熱くなるわけではないと思う。 アルコールランプ、金属棒、ろう、 バター、クレヨンなど熱で溶けるも の

５ （ 本 時 ） １．金属棒の形を変えると、まっ すぐな棒のときと温まり方 は変わるのか予想する。 ２．実験し、結果をまとめる。 ３．実験の結果を報告し、まっ すぐのときと比べてどうな のかを話し合う。 ○金属棒を曲げるときは、何を確かめたいからど のように曲げるのかを明確にする。 ○前々時、前時と同じように、黒板に大きなグラ フ用紙を貼っておき、シールで結果を表す。 ○前々時、前時の結果のグラフと比べて考えるよ うにする。実験結果から解釈しなおしたことを 説明する。 Ⅱ ６ １．試験管に入れた２つの水の 温まり方を予想し、調べる。 ２．水の温まり方のイメージ図 を描く。 ○水の温まり方を見るためにサーモテープを用 いる。 ○金属の温まり方を思い出させ、それとの比較か ら水の温まり方について考えるようにする。 ○熱がどのように伝わり、水が温まっていくの か、という目に見えないことについての予想を しっかりもたせるために、イメージ図を描かせ る。 ・金属棒の形を変えます。まっすぐな棒 のときと比べて温まり方は変わるで しょうか。 • とがっていると伝わりにくいのかな。いろいろな角 度に曲げてみよう。 • ぐるぐるとらせん階段みたいにした ら、変わるかもしれないな。 【ワークシート④】 「金ぞくをあたためる[3]」 水に熱を加えると、どのように熱が伝わり、温まっていくのだろう。 【ワークシート⑤】 「水をあたためる[1]」 • 金属と同じように、熱したところから 順番に温かくなっていくと思うよ。 • でも、お風呂に入って、追い炊 きをするとき下のほうが冷たいよ。 ・下から温めた時と、上から温めた時と、 温まり方は違うでしょうか。 ・水の中で熱が伝わっていく様子を、丸や 矢印を使って目に見えるようにイメー ジ図を書きましょう。 アルコールランプ、試験管、サーモ テープなど

７ ３．実験し、結果をまとめて、 報告する。 ４．水の温まり方について考え を交流する。 １．ビーカーに入れた水の温ま り方を予想し、交流する。 ２．水の温まり方のイメージ図 を描く。 ３．水の温まり方の説明ができ るようにする。 ○試験管の下のほうを熱すると全体が温まるが、 上を熱すると上しか温まらない。それはなぜか に注目して、水の温まり方についての考えを説 明する。 ○温められた水が上のほうに上がっていくこと と関連付けながら、水の温まり方について考え られるようにする。 Ⅲ ８ ９ １．空気の温まり方を予想する。○金属や水の温まり方を思い出し、それらとの比 較から空気の温まり方について考えるように する。 ・水は熱すると、流れができる。 ・水は熱したところから、上のほうへ行く。 ・温かい水が上へ行き、冷たい水が下へ行 くので、その繰り返しで水は温まってい く。 【ワークシート⑥】 「水をあたためる[2]」 朱液 朱液 空気に熱を加えると、どのように熱が伝わり、温まっていくのだろう。 【ワークシート⑦】 「空気をあたためる」 • 金属と水は、温まり方が違いましたね。 空気の温まり方は２つのうちどちら と似ているでしょうか。なぜそう思っ たのかも言いましょう。 • 空気は動くよ。水と似ていて、 温まったら上の方に移動でき るよね。水と同じだと思うよ。 ・教室の空気を温めて調べてみるといいね。 • 下を熱すると全体が温まったよ！ • 上を熱したほうは、下の温度が 変わらないよ。なぜかな？ ・水は熱すると、温かい水が上へとたまっ ていくのかな。もっと大きなもの（ビー カー）で様子を見てみましょう。 • 金属と同じように熱が伝わるわけではな いんだね。

10 ２．空気の温まり方を調べる方 法を話し合う。 ３．空気の温まり方のイメージ 図を描く。 ４．実験し、結果を報告する。 ５．空気の温まり方についてイ メージ図を活用して説明す る。 １．金属、水、空気の温まり方 についてまとめる。 ２．身の回りで見られる現象を 考え、話し合う。 ３．調べたことを新聞にまとめ る。 ○どこで（教室の空間の上と下）いつ（ストーブ をつける前と後で）測定するかを確認する。 ○熱が空気にどのように伝わり、温まっていくの か、という目に見えないことについての予想を しっかりもたせるために丸や矢印を使ってイ メージ図を描く。 ○学習したことをまとめる。 ○友達の発表も参考にしながら、実験の結果や日 常生活で見られる現象などを書くよう確認す る。（１２４ページ「説明の仕方」参照） 物の温まり方について、まとめよう • 金属は熱した部分から 順に温まりました。 • 水と空気の温まり方は似ていました。 • 水や空気は熱した部分が移動して全体が 温まっていきました。 • 金属・水・空気の温まり方に ついて確かめましょう。 ・暖房をしていて、足もとだけが寒い ことがあります。それは、温められ た空気は上のほうに上がるため、下 のほうは温まりにくく、足もとだけ が寒いのだと思います。 ・お風呂に入ったとき、下のほうだけ 冷たいときがあります。これは、温 められた水は上のほうに上がるた め、下のほうは冷たいままなのです。 • 皆さんの身の回りで起こっている 現象は、どの性質による物でしょ うか。

６．本時の展開（５／１０）

使用するワークシート

【ワークシート④】

学習活動(活動のねらい等) 指導上の留意点 １．各グループで予想し、 調べることを確認す る。【予想】 ２．各グループで実験す る。 ３．結果をまとめる。 ４．表にまとめた結果を 報告し、そこから気 付いたことを説明す る。 ５．実験結果や、他のグ ループの発表をもと にして考え直し、金 属棒の温まり方のイ メ ージを 描きなお す。【実験後】 ６．考えたことを説明す る。 ○「金属棒の形を○○したのは、熱が△△というように 伝わるからと考えたから」となぜそのような形に曲げ たのかを表せるようにする。 ○役割分担（火をつける、タイムを計る、結果を表にす る。）をきちんとし、正確なデータを出す。 ○各グループの金属棒の形を画用紙に描いておく。その 画用紙に通過した秒数を記録し、思ったことを記入し ておく。 ○各グループが順番に結果（何分で何 cm 温まったのか） を報告する。 ○報告の際、グラフにシールを貼っていく。 金属棒の形を変えるとまっすぐな棒のときと温まり方が変わるのだろうか。 結果を発表し、表やグラフからどのように考えたのか、意見を交流する。 ・金属の形を変えましょう。また、なぜそ のように曲げたのかを述べましょう。 ・金属棒の形をダブル型にしたのは、ジグザ グに進んでいくうちにだんだんゆっくりに なると思ったからです。人間が歩いていて疲 れるのと一緒だと思います。 ・金属棒を直角に曲げたのは、角では少しスピードが落 ちると思ったからです。だから、直角を たくさん作りたいと思います。 ・棒がまっすぐのときの温まり方と比べて、 気付いたことを言いましょう。 ・私は予想では上のほうに上るときはスピードが 落ちると思っていましたが、結果から 変わらないということがわかりました。 ・なんとなく遅くなったような気がしましたが、 すべてのグループが同じ速さになった グラフを見て、遅くなることはないと いうことがわかりました。 相手が解釈しやす いように、なぜそ のように曲げたの か、図や言葉を用 いて根拠をもって 説明できるように する。 結果を記録する。 「予想では○○と 思っていたが、結果 から△△というこ とがわかった」 と文で伝えられる ように助言する。 実験結果を視覚化 したグラフを見て、 金属の熱の伝わり 方は向きや形に よって変わること はないという考え を説明する。

板書例

金ぞくぼうの形をかえると、あたたまり方は変わるのだろうか 予想 けっか 10 20 30 40 50（cm） １ぱん （ 分 ） ５ ４ ３ ２ １ ３ぱん ２はん ４はん ５はん ６はん １ぱん ２はん ３ぱん ４はん ５はん ６はん 金ぞくぼうは、どんな形にしても、ねっした ところからじゅんにねつがつたわり、あたた まっていく。

各グループの結果記入例

１分 のぼりとくだりで熱の伝 わる速さが変わると思っ たけど変わらなかった。 角では熱の伝わるスピー ドは遅くなると思ったが 変わらなかった。 熱がワープすることがある と思ったが、ワープせずに 順に伝わっていった。 ３分 ２分

【理-４年 ワークシート①】

【理-4 年 ワークシート②】

重視した言語活動

○日常的な事柄の中での科学の出会いと して、手で熱というエネルギーを感じ、 熱の伝わり方を予想する。 ○予想を書いた際は、なぜそう考えたのか、 根拠をもって説明できるようにする。

重視した言語活動

「金属は、熱せられた場所から順に温まっ ていくことを図で表現する」 ○初めは自分のもつ素朴概念と照らし合 わせて考える。丸や矢印を使ってイメー ジ図に表し、お互いの考えを十分話し 合った上で、実験を行いたい。結果が出 たら、その結果から何がわかるのか話し 合うことで素朴概念を修正し、科学的な 見方ができるようにする。 ※指導者は、個体の一部分を熱して温度を上 げれば、熱エネルギーは、温度の低い部分 に伝わっていき、全体がどこでも同じ温度 になる（熱の移動＝伝導）こと、熱と温度 は違うことを把握しておく。

ワークシート活用のポイント

あつさくらべランキング！ 手でさわってあつさくらべをしよう。 どんなものでできているコップが、あつくなるのだろう。 あつくなると思うじゅん番に書きましょう。 発 ぽ う ス チ ロール プ ラ ス チック 紙 とうき ガラス 金ぞく 手でさわってみて、あつかったじゅん番にならべましょう。 見つけたこと・ふしぎに思ったこと・気づいたことなどを書きましょう。 ○金ぞくが一番あついなんておどろきました。 ○発ぽうスチロールは、お湯を入れなくてもあたたかく 感じたので、あつくなると思っていましたが、あまり あつくなりませんでした。 ○金ぞくがあつくなるのは、なぜなのかしらべてみたい です。 予想 けっか もののあたたまり方 もののあたたまり方 ４年 組 名前（ ） あつい あつくない あつい あつくない けっかから考えたこと かだい （材質の形状や厚さにより、結果は異なる） 図や言葉を使って表しましょう。 （あたたまるスピードのへん化も表せるかな） ☆役わりを決めよう。 火をつける（ ） タイムをはかる（ ） けっかを図・表に記ろくする（ ） ☆けっかは画用紙にかいた図に記ろくする。 予想 実けん後 わかったこと もののあたたまり方 金ぞくをあたためる〔1〕 ４年 組 名前（ ） かだい みんなの発表を聞いた後、自分の考えがかわったときに書こう。 実けんしよう 金ぞくの一部をあたためると、どのようにあたた まっていくのだろうか。 あたためた部分からじゅんにあたたまっていくが、あたた まるスピードはだんだんおそくなり、と中でとまる。 金ぞくは、あたためられた部分からねつがつたわり、 じゅんにあたたまっていく。 あたためた部分からじゅんにあたたまっていき、あたた まるスピードはかわらなかった。

【理-4 年 ワークシート③】

【理-4 年 ワークシート④】

重視した言語活動

「金属は、傾きや形が変わっても、熱せら れた場所から順に温まっていくことを表 現する」 ○金属棒を、傾けたり曲げたりしたら熱の 伝わり方はどうなるか、初めは自分のも つ素朴概念と照らし合わせて考える。お 互いの考えをイメージ図に表し、十分話 し合った上で、実験を行いたい。結果が 出たら、その結果から何がわかるのか話 し合うことで素朴な概念を修正し、科学 的な見方ができるようにする。 ① 予想 ※自分の考えを書くこと。なぜそのように 考えたのか、理由も書く。 ※熱が伝わるスピードをグラフに表し、 前時のグラフと比べることで、伝わり方 をとらえる。 ※お互いに予想を出し合い、話し合う。 ② 実験後 ※実験の結果から考察する際に使用する。 友達との話し合いの後、自分の考えが 違っていたり、付け足したいことがあっ たりしたときに、記録する。 ③ わかったこと ※指導者は、前々時、前時で作成したグラ フを用意する。金ぞくの棒が水平でも、 傾いても、曲げても熱の伝わり方に変わ りがないことが視覚からもとらえられ るようにする。

①

②

③

①

②

③

☆役わりを決めよう。 火をつける（ ） タイムをはかる（ ） けっかを図・表に記ろくする（ ） ☆けっかは画用紙にかいた図に記ろくする。 みんなの発表を聞いた後、自分の考えがかわったときに書こう。 図や言葉を使って表しましょう。 （あたたまるスピードのへん化も表せるかな） 金ぞくのぼうがかたむいているとき、金ぞくのぼう は、どのようにあたたまっていくのだろうか。 金ぞくのぼうは、ぼうのかたむきをかえても、 つくえに平行なときとあたたまり方はかわら ず、じゅんにあたたまっていく。 もののあたたまり方 金ぞくをあたためる〔2〕 ４年 組 名前（ ） 予 想 実けん後 わかったこと 実けんしよう かだい 上向きに すると、おそく なると思います。なぜな ら、坂道をのぼるときは、 だんだんスピードがおそ くなるからです。 下向きにおりるときは、 はやくなります。 金ぞくのぼうが上向きでも下 向きでも、ねつがつたわるス ピードはかわらなかった。 ☆役わりを決めよう。 火をつける（ ） タイムをはかる（ ） けっかを図・表に記ろくする（ ） ☆けっかは画用紙にかいた図に記ろくする。 みんなの発表を聞いた後、自分の考えがかわったときに書こう。 もののあたたまり方 金ぞくをあたためる〔3〕 ４年 組 名前（ ） 自分で考えた曲げ方を書きましょう。図や言葉を使って表しましょ う。（あたたまるスピードのへん化も表せるかな） 金ぞくのぼうの形をかえたとき、金ぞくのぼうは、 どのようにあたたまっていくのだろうか。 金ぞくのぼうは、形を変えても、まっすぐな ときと同じようにねつがつたわり、じゅんに あたたまっていく。 予 想 実けん後 わかったこと 実けんしよう かだい 金ぞくのぼうを直角に曲げると、角 のところで、ねつのつたわるはやさ がおそくなるか、ねつのつたわりが 止まると思う。 予想では、直角に曲げたところはねつのつたわるは やさがおそくなると思っていたが、けっかから、曲 げてもはやさはかわらないことがわかった。

【理-４年 ワークシート⑤】

【理-４年 ワークシート⑥】

重視した言語活動

「水は、熱した部分が上方に移動して全体 が温まっていくことを図や言葉で表現 する」 ○金属と形状が似ている試験管の水を温 めることから始め、全体の温まる様子 を、イメージ図を描きながら予想する。 ○試験管の中の水が動いている事実から、 大きな入れ物で水の動きを可視化する 実験へとつなげていく。水の動きの可視 化の方法を考え、説明する。 ※予想の段階では、子どものイメージを大 切にする。 図や言葉を使って表しましょう。 予想 けっか わかったこと もののあたたまり方 水をあたためる〔1〕 ４年 組 名前（ ） かだい 水は、どのようにあたたまっていくのだろうか。 しけんかんの そこをあたた めた時、金ぞく の時のように、 熱がつたわっ て、下からじゅ んに上へとあ たたまってい く。 水面近くをあ たためた時、金 ぞくの時のよ うに、ねつがつ たわって、上か らじゅんに下 へとあたた まっていく。 サーモテープ で見ると、上 だけあたたま り、下のほう はかわらな かった。 サーモテープ で見ると、下か らじゅんに上 のほうへあた たまっていっ た。 水は、そこをあたためると、下から上にねつがつたわる。で も、上をあたためても下にはつたわらない。 図や言葉を使って表しましょう。 予想 けっか もののあたたまり方 水をあたためる〔2〕 ４年 組 名前（ ） かだい わかったこと あたためられた水は、どのように動くのか調べよう。 しゅえきが上へ上がり、 水面に広がった。 しゅえきが上へ上がり、 水面に広がった。 あたためられた水は、上へ動き、上にある温度のひくい 水は、下へ動く。このようなことをくり返して水全体が あたたまっていく。 しゅえきが上 へ上がり、水 面に広がる。 しゅえきがビー カーにそって広 がっていく。 この動きがくり返 された。

【理-4 年 ワークシート⑦】

重視した言語活動

「金属、水の温まり方を基に空気の温まり 方を根拠をもって予想する」 ○空気の熱の伝わり方は、金属に似ている のか、水に似ているのかを考え、なぜそ う思ったのか、根拠をもって説明する。 図や言葉を使って表しましょう。 １５分後 ３０分後 ４５分後 部屋の上のほうの 空気の温度 部屋の下のほうの 空気の温度 ストーブをつけて、部屋をあたためたとき、上のほうの空気 の温度はあたたかかったが、下のほうはそのままだった。 かだい 予想 けっか わかったこと もののあたたまり方 空気をあたためる ４年 組 名前（ ） 空気にねつをくわえると、どのようにねつがつたわ り、あたたまっていくのだろうか。 空気は水とにていて、 あたたまったら上の方 にいどうすると思う。 なぜなら、空気も、水 と同じで、動くことが できるからです。 空気は、水と同じように、あたためられた部分が上へ動くこ とで、空気全体があたたまっていく。