"粒子"の基本的な概念形成は,中学校1年化学分野の柱である。小学校5年の「もののとけ方」では,水に溶けている状態を,目には見えないが物質が存在することをイメージする学習を行ってきたが,"粒子"として物質を扱うのは,本単元が初めてである。粒子モデルを使って現象を説明する段階を経ることにより,中学校2年の学習において,物質やその変化を記述・理解する上で,原子を表す世界共通の記号を用いることが有効であることを実感することができる。中学校における粒子概念を系統的に形成していくための大切な導入として,実験・観察を通して状態変化や溶解を粒子モデルで表し,科学的に捉える見方・考え方を身につけていくことを大切にしていきたい。
本時では,ろ過という実験操作を通して水溶液中の粒を粒子モデルで表すという学習を展開する。肉眼では見えない粒にも大きさがあり,その粒は種類によって違うことに気づかせることで,2年生の「化学変化と原子・分子」の学習につなげていきたいと考えた。本時の前に,「白い物質を見分けよう」という実験を行った。白い物質を見分ける方法を様々挙げさせると,「加熱させること・水に溶かすこと・温度変化させること・水に溶かして液性を調べること」などが出てくる。液性については,小学校の学習の印象が強く,「中学校でもっと学習したい内容」として多数の生徒が挙げている。新学習指導要領において,「水溶液の性質」は3学年「水溶液とイオン」に移行したため,当分出てこない内容である。しかし,生徒から出された方法をいかし,これから多くの実験で"調べる方法"を考えさせていく中で,最初の段階で知識を得ていくことは,考える引き出しを増やすことになると考え,紹介し扱うことにした。
1.身のまわりの物質に目を向け,物質が粒子でできていることに関心を持ち,実験・観察やモデル化に意欲的に取り組むことができる。
(自然事象への関心・意欲・態度)
2.観察・実験したことを粒子モデルでかき表すことができる。
(科学的な思考・表現)
3.物質の性質や状態変化,溶解についての実験の基本操作を,正しく安全に行うことができる。
(観察・実験の技能)
4.身のまわりの物質の状態について,粒子モデルを使って説明することができる。
(自然事象についての知識・理解)
私達の生活は,科学技術の発展の上にある。普段使っている全てのものは,原子という粒からできており,化学変化を起こすことによって多種多様の物質が誕生し,科学技術の進歩によって私達の生活はより多様で便利になっている。私達は日常生活の中で物を購入する際に,何で作られた製品なのかを自然と見る習慣が身についている。今回の学習指導要領で加わったプラスチックの学習では,身近な製品に記載されている"PP,PET,PE"などの性質を調べる。普段の生活の中で,物質が粒子からできているという認識はないが,物質を作っている粒子について学ぶことは,私達の生活で使われている物質への理解を深めることにつながる。更に,これから学習する他分野にもつながる科学の基礎となる単元である。
小学校5年で学習した「溶質を水に入れると,目には見えないけど水溶液中に存在する」ことについて,食塩が水に溶けている状態(食塩水)を図に表すレディネステストを行ったところ,無記入や食塩水全体の塗りつぶし,粒を下の方に多くかいた生徒が多く見られ,"均一"という散らばりを意識してかいた生徒は3割程度であった。
本単元の目標と生徒の実態を考慮し,次の3点に留意して指導を行った。
一人ひとりがイメージしてモデル化することを大切にするとともに,実験で起きている現象を班ごとに共有する活動を通して,仲間との話し合いから自分が持っているイメージが更に深まり具体的になっていくことを実感させたいと考えた。
予測・考察の場面では,目には見えない粒をイメージし粒子モデルで表す場面を設定する。また,班ごとに実験経過を注視させながら現象について話し合わせ,実験中に起きている現象も粒子モデルで表させる。個人実験も取り入れて一人ひとりに結果を確認させて持ち寄り,班全員のデータをもとに納得しながら説明していけるようにした。
学習活動(学習形態) | ☆目指す生徒の姿 | ○教師の手だて |
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セロハンに水溶液を注いだときの現象について,粒子モデルを使って説明しよう。
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セロハンの孔径は約20Åで,実際に通り抜けられる粒子径は約半分以下と言われている。
<準備した水溶液> 7種類 水分子:3Å
天然色素の粒子径は約13Å~(ファンタはカラメル)
アルミニウムイオン約1.1Å,カリウムイオン約2.8Å
<調べる方法>
* 炭酸飲料水 | → | 二酸化炭素:石灰水 ブドウ糖:尿糖試験紙 色素:色を目で見る |
* ビタミンC飲料水 | → | ビタミンC試験紙 |
* 砂糖水 | → | 尿糖試験紙 |
* 食塩水 | → | 硝酸銀水溶液,(塩分濃度計) |
* デンプン溶液 | → | ヨウ素液 |
* 加熱した重曹の水溶液 | → | フェノールフタレイン液,(指示薬) |
* ミョウバン溶液 | → | 指示薬 |
白い物質を調べる実験
マイクロセルプレート使用
個人実験したことを班で確認し,班のホワイトボードにモデル化させた。班ごとに,マイクロセルプレート上の結果を実物投影機でテレビ画面に映し出しながら結果を発表させ,その現象についてホワイトボードのモデルを使って説明させた。これまでの学習でモデル化することを積み重ねてきた成果もあり,どの班も溶けている物質は粒子となって均一に存在すること,物質によって粒子の大きさに違いがあることをまとめることができた。
これからも,段階的に粒子概念を形成していくことを大切にしていきたい。