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教師の方へ

私の実践・私の工夫(理科)

「温度とものの変化(1) 7.ものの温度と体積」
『導入の工夫で興味や関心を高める授業』

4年

三重県小学校 教諭

1.はじめに(単元構成の理由)

啓林館の教科書では,温度に対するかさの変化の大きな空気から学習を始め,水,金属という順番に学習を進めている。実際に空気の膨張に関する実験では,フラスコに入れた空気を温めると,フラスコの口につめたポリエチレンの栓が飛んだり,張られた石鹸液の膜が膨らんだり,ゴム風船が膨らんだりすることを確かめる指導がなされている。しかし,こうした変化に対して子どもたちの中には,空気が膨張したより空気が上へ移動したことで石鹸液の被膜やゴム風船が膨らんだと考える子どもが多く,温度とものの膨張の関係へと結びつかないケースがある。今までは,この考えを打ち消すのにいろいろな実験を繰り返し,空気が上に行くのではなく膨張することを確認することが多かったが,中には,空気が上に上がるからこの現象が起きたと思い込んだまま,次の水の学習に入る子も多かった。これでは,空気の膨張と水の膨張は結びつかない。

理科の授業においては,興味や関心を高め,問題意識をもって観察や実験に取り組むことが期待されている。したがって,導入の授業は特に重要で,その第一印象で作り上げた考えが,その後々まで子ども達の考えをつなげていくことが多い。

今回は従来からの空気・水・金属の体積の変化の学習を逆にし,まず温度を上げるとものが膨らむという固体(金属等)の熱膨張現象に気づき,さらに水・空気と学習を進め,ものによって膨張の仕方が違うという学習へと発展させていくような展開の方が適切であると考えた。金属等の小さな膨張変化から水・空気へと大きな膨張変化へと学習を進めていくわけである。空気の膨張から授業を始める場合には,空気が上へ移動したのか,温められて空気が膨らんだのかを確かめるような取り組みが必要となるのに対し,金属の膨張では,適切な教具を使えばほとんどの子どもたちが温度を上げると膨張することに納得でき,その後の水・空気などの変化の大きい,より発展的な学習へと導きやすいのではないかと期待したからである。

2. 指導計画

「温度とものの変化(1) 7.ものの温度と体積」

指導計画(全8時間)

(1)固体の温度とかさ ・・・ 3時間
(2)水の温度とかさ ・・・ 2時間
(3)空気の温度とかさ ・・・ 2時間
(4)学習したことをまとめよう ・・・ 1時間

3. 指導上の工夫

本単元の授業では,8時間をとり,固体の膨張に関する授業3時間,水の膨張2時間,空気の膨張2時間,まとめの授業を1時間とした。まず,導入の固体の膨張として,プラスチックの定規を採りあげる。全く同じ定規を二つ用意して,一方に青シール,もう一方に赤シールを貼り,赤シールの方をしばらくお湯に浸けてから両者を比較する。このときの差はわずかであるが,ここで子ども達に,物(固体)は,温めると大きくなる(膨張する)ことに気づかせる。

お湯に入れた定規(赤)入れていない定規(青)

お湯に入れた定規(赤)と入れていない定規(青)を比べる

そして,金属の膨張の授業では,金属を温めるとどうなるかを予想させ,実験装置で金属の膨張を子ども達に体験させる。目に見えるほどの大きさではないが,金属も温めると膨張することがよく分かり,この実験には大変興味を持って子ども達が取り組むことが予想される。その後,線路のつなぎ目や橋のつなぎ目の隙間などの写真を紹介し,日常生活でも金属が膨張していることに気づかせたい。このことから,固体(プラスチック・金属等)は温めると,わずかであるが膨張することをまとめたい。

橋のつなぎ目を路上から見たものと橋の横から見たもの

次に,水の学習に入る。ここでも,温めると水は増えるかを予想させた後,実験に入りたい。子ども達は,日常生活で水の膨張を目の当たりにする経験は少ないと考えられるが,前回の金属の膨張や沸騰したお湯の噴きこぼれなどから,ほとんどの子ども達が水も温めると増える(膨張する)と予想するだろう。中には,日常生活の中で,水たまりが無くなっていたり,放っておいた水が減っていたりしたことから,減ると予想する子がいるかもしれないが,その子ども達には,「水のすがた」の単元でその考えを活かしたい。

水の実験では,熱により水が膨張する事がガラス管の中の水が上がることで分かるわけだが,ただ「上がる」と答えさせるだけでなく,ガラス管の中の水の上がり方の様子まで予想することにより,実験に注目する姿勢を育てたい。

最後に空気の膨張を学習するが,今までの実験は教師が指示したり,教科書に載っている実験を行ったりしたので,ここでは,「温めると空気もふくらむか?」を予想させた後,自分の予想を確かめる実験を子ども達に考案させ,子ども達の考えた実験方法で確かめる自主的な授業を計画したい。

4.終わりに

予想通り空気の膨張の学習を行った時に,空気が上に上がるからという答えは出なかった。「ふくらむ」とか「増えた」という答えが多かった。小さな変化から,大きな変化への学習も子ども達は興味を持って取り組むことができた。いつも通りの順番でなく,ちょっと学習の順番を変えるのも面白いことが発見できた。

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