小・理「電磁石の性質」

第５学年〇組 理科学習指導案

１ 単元名 「電磁石の性質」 ２ 指導観 ○ 本学級の子どもたちは、理科好きな子どもが多く、身の回りの事象について興味・関心をも ち意欲的に調べようとすることができる。また、携帯電話、掃除機、洗濯機など身の回りにあ る電磁石を利用した様々な道具を利用している。しかし、そうした電磁石は、子どもにとって は身近なものでありながら、外部からは見ることはできず、その仕組みや働きについては認知 していない傾向にある。そこで、自然事象や現象についての要因や規則性、関係性を推論しな がら調べることができるこの期に本単元を取り上げる。そして、一人一人見通しをもって実験 に取り組ませ、電磁石の性質について予想をもとに推論したり、結果から考察したりする能力 を育てたい。このことは、自然に働きかけ、創造性を培う子どもを育てる上からも意義深い。 ○ 本単元は第３学年「磁石の性質」「電気の通り道」、第４学年「電気の働き」の学習を踏まえ て、「エネルギー」の内容のうちの「エネルギーの変換と保存」に関わるものである。本単元 では、電流の流れているコイルは鉄心を磁化する働きがあり、電流の向きが変わると電磁石の 極が変わることや、電磁石の強さは、電流の大きさや導線の巻数によって変わることを実験を 通して考えることができるようにする。また、電磁石の強さを調べるために、条件を制御して 実験を行い、数量をもとに実験結果を考察し、電磁石の性質を推論する能力を育てるとともに、 それらについての理解を図り、電磁石の性質についての見方や考え方をもつことができるよう にする。このことは、第６学年「電気の利用」や中学校理科第一分野「電流と磁界」の学習へ とつながっていく。 〇 本単元の指導にあたっては、電磁石の強さについて、導線の巻数を一定にして電流の大きさ を変えたり、電流の大きさを一定にして巻数を変えたりするなど、変える条件と変えない条件 を制御して実験を行うことによって、実験の結果を的確に処理し、考察することができるよう にする。そこで、興味関心をもって学習に取り組めるように、単元全体を通して「魚釣りゲー ム」を行い、電磁石の性質を学習していく。まず、永久磁石と電磁石を用いた魚釣りゲームを 通して、永久磁石と電磁石の共通点や差異点に気付かせ、電磁石を作って調べてみたいという 単元全体を通した追究意欲を高めるようにする。次に、これまでの学習を想起させ、電磁石を 自分たちで作成し、永久磁石の性質と比較しながら「電流の向きが変わると、電磁石の極が変 わること」をとらえることができるようにする。さらに、大きくて重い魚（菊池の主）を釣る ためにどうすればよいか考え、電流の大きさを変えたり、巻数を変えたりしながら実験を行い、 電磁石の強さは、電流の大きさや導線の巻数によって変わるという電磁石の性質を調べる。そ して、この学習で学んだことを生かして、電磁石を利用した身の回りのものを調べたり、「菊 池の主」を釣るための最強の電磁石を使った釣り竿を作成したりすることで、電流の働きや電 磁石の性質を生かすことができたという価値を実感できるようにする。 ３ 単元の目標 〇 電流の流れているコイルは、鉄心を磁化するはたらきがあり、電流の向きが変わると電磁 石の極が変わることや、電磁石の強さは電流の大きさや導線の巻数によって変わることを捉 えることができるようにする。 （知識・技能） 〇 電流がつくる磁力について追及する中で、電流がつくる磁力の強さに関係する条件について の予想や仮設を基に、解決の方法を発想し表現することができるようにする。 （思考力・判断力・表現力等） 〇 電磁石の導線に電流を流し、電磁石の強さの変化について興味・関心をもって追求する活動 を通し、予想や仮設を基に、実験方法を発想し、主体的に問題を解決することができるように する。 （学びに向かう力、人間性等） ４ 本単元で働かせる見方・考え方 [見方] 量的（電流の大きさ、巻数の回数） 関係的（電流の大きさや巻数の回数の変化と、電磁石の強さの変化） [考え方] 比較（永久磁石と電磁石の違い） 関連付け（電流の大きさ・巻数の回数と電磁石の強さ） 条件制御（変える条件と変えない条件を制御しながら実験を行う。）

５ 単元計画（１１時間） 次 時 学習内容 手だて（指導上の留意点） 一 ① １ 電磁石を使われている装置を例に、電 磁石の性質について話し合い、学習課題 をつくる。 〇 磁石を使った釣り竿と電磁石を使った釣り 竿を使って、魚釣りゲームを行い、２つの釣 り竿の違いから電磁石について知る。 〇単元を通して魚釣りゲームを行い、「菊池の 主」を釣ることを最終目標にする。 二 ③ ２ 電磁石を作成し、電磁石の極の向きの 変化を調べる。 （１）電磁石の作り方を確認する。 （２）電磁石を作成する。 （３）乾電池の向きを変えると、電磁石の 極の向きが変わるか調べる。 〇 導線の巻き方を確認し、巻き方にズレがな いようにする。 〇 電磁石と磁石を３つの視点（鉄を引き付け るか・離れていても引き付けるか・極はある か）で比較し、違いをまとめる。 〇 電池の向きを変えたり、電流を切ったりし て、方位磁針の動きを調べ、電磁石と極の向 きの関係についてまとめる。 三 ④ ３ 電磁石の強さについて、条件を制御し て強さを調べる。 （１）電磁石を強くするための予想と実験 の準備を行う。 （２）電磁石の強さのきまり（電流の大き さと電磁石の強さの関係性）を調べる。 （３）電磁石の強さのきまり（巻数と電磁 石の強さの関係性）を調べる。 （本時） （４）電磁石の強さのきまりをまとめ、よ り強い電磁石を作成する計画を立て る。 〇 「菊池の主」が釣れる電磁石を作成するた めにはどうしたらよいか、いろいろな予想を 出し合い、実験の計画を立てる。 〇 電流の大きさ（電池の数）に着目させるた めに、電流計を使用する。強さの変化が視覚 的に分かりやすくするために持ち上げられる ナットの数を比較する。 ○ 巻数と電磁石の強さの関係を視覚的に分か りやすくするために持ち上げられるナット の数を比較し、班ごとに表にまとめさせる。 〇 これまでの電磁石でも「菊池の主」は釣れ ないことを確認し、さらに強い電磁石にする ための方法を考え計画を立てる。 四 ③ ４ 電磁石を利用した道具について考えた り、おもちゃを作ったりして電磁石のよ さを実感する。 （１）電磁石の性質を利用した身の回りの 道具を知り、仕組みを考える。 （２）電磁石の性質を生かしたおもちゃ（最 強の電磁石を使った釣り竿）作りを行い、 電磁石の性質を振り返る。 〇 身の回りの様々な道具には電磁石が使われ ていることを知り、そのよさを実感し、リニ アモーターカーの仕組みを紹介する。 〇 これまでの学習を振り返り、最強の電磁石 を作り、「菊池の主」を釣れる釣り竿を作成す る。

６ 本時 令和元年〇月〇日 於５年〇組教室 ７ 準備 釘・導線（1 人あたり４ｍ）・電池・ナット ８ 主眼 ○ 導線の巻数を５０回→１００回→１５０回と変えて実験を行うことで、電磁石の強さは導線の巻 数に応じて強くなることを理解することができる。 ９ 本時過程（５／１１） 段階 学習活動 指導上の留意点 説 明 理 解 確 認 理 解 深 化 自 己 評 価 １ 前時の学習を振り返り、本時の学習課題をつかむ。 ○ 電流の大きさを変える方法以外で、電磁石が鉄を引 きつける力をもっと強くするにはどうしたらいいか、 巻数や条件を確認する。 変える条件 変えない条件 ・コイルの巻数 ５０回→１００回→１５０回 ・電流の大きさ ・導線全体の長さ ２ 予想をもとに調べ、表にまとめ、きまりを理解する。 ○ 実験を行い結果を表にまとめる。 コイルの 巻数 電流の 大きさ ナットの数 ５０回 １，２A ４ １００回 １，２A １１ １５０回 １，２Ａ １７ ○ 結果を交流し共通点を理解する。 ３ 類似の事象を関係付けながら、本時に見出したきまり を使って深化問題を解く。 ○ 本時の学習や前時までの学習をもとに、電磁石の力 をより強くする方法を予想し、実験を行う。 ４ 本時の学習を振り返り、次時の見通しをもつ。 ○ もっとやってみたいこと、詳しく知りたいことを明 確にし、振り返りを書く。 〇 スムーズに実験を行うため に、前時までに、５０回巻きと １５０回巻きの電磁石を作成し ておく。 〇 見通しをもって実験できるよ うに、条件を整理し、実験の方 法や視点を確認させる。 〇 実験の再現性を明確にするた め、クリップではなくナットの 数に着目させ、実験を行うよう にする。 〇 結果の共通点や差異点を明確 にするために、グループごとの 結果をシールに貼り、可視化す る。 〇 実験の結果から、導線の巻数 と電磁石の強さの関係を班ごと に話し合わせることで、電磁石 の性質のきまりを見だすことが できるようにする。 〇 菊池の主をとるためにはどう したらよいか方法を出し合わ せ、グループごとに検証させる。 〇 さらに強い電磁石を作る方法 を考えさせ、次時の興味・関心 をもたせる。 電磁石が鉄を引きつける力は、巻数を多くすればするほ ど、だんだん強くなる。 コイルの巻数を増やすと、釣り下げられるナットの 数が増えたよ。だから、コイルの巻数を増やせば増 やすほど、鉄を引きつける力は強くなるね。 巻数を変えると電磁石が鉄を引きつける力はどうなるか調べよう。 ＜予想＞・巻数を増やすと、引きつける力は大きくなる。 ＜視点＞・巻数、ナットの数と電磁石の強さ ＜方法＞・巻数、ナットの数と電磁石の強さの関係性について 表にまとめて考える。 菊池の主は、ナット４０個分の重さです。この主を釣 るための方法を考えて、実際にやってみましょう。