第４学年Ｃ組理科学習指導案授業者研究協力者１単元名「物の性質を調べよう高橋浦野猛弘，川村教一，田口瑞穂～物の体積と温度～」２子どもと単元 (1) 子どもについて子どもたちは第３学年において，「粒子の保存性」にかかわる内容として，物は形が変わっても重さが変わらないことや体積が同じでも物によって重さが違うことを学習している。また，物に日光を当てると物のあたたかさが変わることなど，エネルギーの見方についても学習している。第４学年では，「閉じこめた空気と水」の単元において，閉じ込めた空気はおお圧し縮めることができること，水は圧しても体積が変わらないことを学習している。その際空気と水の性質の違いをとらえるため，力を加える前後の空気の体積変化について，空気をモデル化して説明する経験をしている。身の回りには，温度の変化によって物の体積が変化する現象は多く存在するが，空気のように目に見えなかったり，水や金属のように体積の変化が小さかったりするために，それに気付いている子どもは少ないと考えられる。 (2) 単元について本単元は，「粒子」についての基本的な見方や概念を柱とした内容のうち「粒子のもつエネルギー」にかかわるものであり，中学校の「状態変化」の学習につながるものである。ここでは，空気，水，金属の性質について興味・関心をもって追究する活動を通して，温度の変化と体積の変化とを関係付けて考える能力を育てるとともに，それらについての理解を図り，空気，水，金属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とがねらいである。身近に存在する空気，水，金属をあたためたり冷やしたりして，それらの体積変化について，「閉じこめた空気と水」の学習を基に，子どもなりの予想を立てながら，見通しをもって問題解決に取り組むことができる単元である。また，身の回りの現象と関連付けながら考えることで，学習したことと生活のかかわりについて，実感を伴った理解を図ることができる単元でもある。 (3) 指導について温度変化による，空気，水，金属の体積変化について，主体的な追究活動を通して問題を解決させていきたい。そのためには，「おや？不思議だな」と思えるような事象を提示することが重要であると考える。そこで，フラスコを温めると栓が飛び出す現象や瓶を冷やすとゆで卵が吸い込まれて瓶の中に入る現象など，様々な事象を提示する。そして，子どもたちの疑問から問題を見いだし，予想し，それを確かめる計画を立て考察するという学習過程を構成していく。また，科学的な見方や考え方を育てるために，実験結果を正確に記録し，それを根拠とした「対話」の場を設定していく。予想を確かめるための実験を計画し，それぞれが違った実験方法で問題解決を進めると，他のグループの実験の様子や結果，考察の過程が分かりにくいことがある。そこで，実験の様子をタブレット型端末で撮影し，その映像を使ってグループや全体で考察していく活動を取り入れる。実験のどの様子を撮影すれば良いのかという視点をもつことで，見通しをもった追究活動も期待される。３単元の目標〈記号は本校の資質・能力表による〉 (1) 空気，水，金属をあたためたり冷やしたりしたときの体積変化に興味をもち，意欲的に追究しようとする。 <ｱ-2,7> (2) 空気，水，金属の温度と体積の変化について，予想を基に実験を計画したり，実験結果から物の温度と体積の変化の関係について考察したりすることができる。 <ｲ-1,3> (3) 閉じこめた空気や水，金属をあたためたり冷やしたりして，体積の変化を調べ，結果を図やグラフ，表などを用いて適切に記録することができる。 <ｳ-1i,ｳ-3> (4) 空気，水，金属は，温度によって体積が変化すること，変化の仕方は空気が最も大きいことが分かる。 <ｴ-10> ４単元の構想（総時数８時間）時間学習活動１ (1) フラスコの栓が飛び出す実験をして，その理由を予想する教師の主な支援・子どもたちの関心を高めるため，最初はフラスコのあたためている部分を隠して事象提示する。・栓が飛び出す理由を予想しやすいように，空気の様子を図に表して考える活動を取り入れる。評価<本校の資質・能力との関連> ・フラスコの栓が飛び出す実験を意欲的に行い，その理由について予想し進んで調べようとしている。 <ｱ-2,7> ＜問題①＞フラスコのせんが飛び出したのは，どうしてだろうか。２ (2) 予想を確かめる方法を考える。３本時 (3) 予想を確かめる実験をする。４５・多様なアイデアを基に予想を確かめる方法を考えることができるように，同じ予想をした子ども同士で実験のグループをつくる。・実験の妥当性を検討するため，計画した実験の内容を全体で確認する場を設定する。・実験の結果を確認しながら考察を行うことができるよう実験の様子を撮影できるタブレット型端末を準備する。・予想を確かめるための計画を立て，実験の見通しをもっている。<ｲ-1> ・実験結果から，フラスコの栓が飛び出した理由について考え，空気の体積変化によるものであると説明している。 <ｲ-3> ・閉じこめた空気を冷やして，体積の変化を調べ結果を記録している。 <ｳ-3> (4) 空気を冷やして体・空気を冷やしたときの体積積の変化を調べ，空変化についても問題を見付け気の温度変化と体積ることができるように，ゆで変化の関係について卵が吸い込まれて瓶の中に入まとめる。る現象を提示する。 (5) 水や金属も，温度・事実を根拠とした話合いに・水や金属は，温度によの変化によって体積なるように，生活経験や身のって体積が変化するかをが変化するかを予想回りの現象から予想を引き出予想し，進んで調べようし，実験の計画を立すようにする。としている。 <ｱ-2,7> てる。＜問題②＞水や金ぞくも，温度によって体積が変わるのだろうか。６ (6) 水をあたためたり冷やしたりして，体積の変化を調べる。７ (7) 金属の球をあたためたり冷やしたりして，体積の変化を調べる。８ (8) 温度による物の体積変化について，学習したことをまとめる。・小さな体積の変化にも気付くことができるように，ガラス管付きのゴム栓をはめたフラスコや試験管を準備する。・金属の体積変化は，目では確認できないため，専用の金属膨張実験器具を準備する。・実験用ガスこんろや金属膨張実験器具の安全な使い方について確認する。・実感を伴った理解を図ることができるように，温度によって空気，水，金属の体積が変化している現象をいつくか紹介する。・閉じこめた水をあたためたり冷やしたりして，体積の変化を調べ，結果を記録している。<ｳ-3> ・実験用ガスこんろを使って金属をあたためたり冷やしたりして，体積の変化を調べ，結果を記録している。 <ｳ-1i,ｳ-3> ・空気，水，金属は，温度によって体積が変化すること，変化の仕方は空気が最も大きいことが分かる。 <ｴ-10> ５本時の実際本時（３／８） (1) ねらい栓をしたフラスコをあたためたときにフラスコの栓が飛び出した理由を，温度変化に伴う空気の体積変化と関係付けて説明することができる。 (2) 展開時間 ○：「対話」の機能を活かすための手立て学習活動教師の支援評価＜問題＞フラスコのせんが飛び出したのは，どうしてだろうか。 13分 ① 計画した実験を行う。 7分 ② 実験結果をまとめ，考察する。 20分 ③ グループごとに，実験結果と考察を発表する。【仲間との対話】（予想される見方や考え方）・体積が大きくなっていることがよく分かる実験方法だ。・その実験方法では，本当に予想が確かめられたとは言えないのではないか。・・精度の高い実験ができるように，グループで予想と実験方法について確認する場を設定する。・映像を基に考察できるように，タブレット型端末をグループに１台準備する。・安全に実験を進めることができるように，60℃程度のお湯を準備する。・実験を自分事としてとらえ，より正確な実験結果が得られるように，実験時の役割を変えて複数回実験するように促す。・安全に気を付け計画通り実験が進んでいるかを確認するため，グループごとに実験の様子を確認し，必要に応じて助言する。・実験結果をもとに他のグループへ説明できるように，考察の視点を示す。・撮影した動画から，考察の根拠を他のグループへ伝えられるように，グループで映像を確認する場を設定する。・グループの実験結果が分かるように，マトリクス表を使って分類する。 ○ グループごとの実験の様子が共有できるように，タブレット型端末を電子黒板に接続し，映像を根拠にしながら考察し合う場を設定する。 ○ 考えを全体に広げ，科学的な見方や考え方を高めるために，担当したグループが実験結果と考察を発表し，その他の子どもが実験方法や考察の妥当性について検討するように進める。自分たちの予想は違っていグループの結果と考察を総合的にとらえ，フラスコの栓が飛び出したのは，フラスコの中の空気があたためられて体積が増えたためであることを説明している。（発言の内容，ノートの記述内容） <ｲ-3> たが，他のグループの実験結果から，空気をあたためると体積が大きくなって栓が飛び出したことが分かる。 5分 ④ フラスコの栓が飛び出した理由を説明し，結論をまとめる。・結論付ける際の焦点化を図るため，子どもたちの言葉から，体積変化とその要因にかかわるキーワードを拾い上げる。 (3) 「仲間との対話」を通して新たな価値を創造する子どもの姿《学習活動③において》【協働して追究する「問い」】「フラスコのせんが飛び出したのは，どうしてだろうか。」・子どもの姿自分たちの実験では，空気をあたためると体積が大きくなることが確かめられた。他のグループの実験結果はどうだったのだろうか。・あたためられた空気が上に移動して栓を押していると予想したけれど，実験結果から違うことが分かった。それなら，空気をあたためると体積が大きくなるのかな。【教師の手立て】・グループごとの実験の様子を再現し共有できるように，タブレット型端末を電子黒板に接続し，映像を根拠にしながら考察し合う場を設定する。また，実験結果や考察を検討する際の視点を次のように設定する。 ① 予想を確かめることができる実験であったか。 ② 実験したグループの考察は妥当であったか。仲間との対話・へこませたペットボトルをあたためるとふくらむということは，あたためられたことによって空気の体積が大きくなったということだ。・私たちのグループは別の方法で実験したけど，その方法でも，空気をあたためると体積が大きくなるということが確かめられるね。・モデル図のように，シャボン玉を使って空気を可視化させて実験すると分かりやすいな。・空気をあたためると体積が大きくなるという実験はしていなかったけど，瓶をあたためることで風船がふくらむという実験結果を見て納得できた。・その実験方法では，空気が上に移動して栓が飛び出した可能性もあるので，予想が確かめられたとは言えないのではないか。容器を横にしたり，逆さまにしたりしながら同じ実験をする必要があるのではないか。目指す子どもの姿・他のグループの実験結果も合わせて，空気があたためられたことによって体積が大きくなり，フラスコの栓が飛び出したと説明している。