科学的な方法や手続きを発揮しながら，主体的に自然のきまりを見いだす理科授業
～４年　「電気のはたらき」を通して～

４年

鹿児島市立東谷山小学校　下窪　理政

１．はじめに

新学習指導要領になり，理数教育と言語活動の充実が言われ，授業時間の増加，内容の見直しが行われた。それに合わせ，自分自身も理科の授業する中で，観察や実験を中心に据えた授業を行ってきた。

これまでに子どもたちは，実験や観察に興味をもって取り組んでいる。しかし，観察や実験することが目的となり，目的意識をもって観察や実験に取り組み，分かったことをもとに考えを深めるといった姿は少ない。さらに，自分自身の考えを明確にもてないために，話し合いをさせても，考えを練り上げるということがうまくいかなかった。

そこで，子どもの興味・関心を大切にして，授業を行い，観察や実験を工夫することで理科の目標である「科学的な見方や考え方を養う」ことになるのではないかと考えた。

２．これまでの問題点

子どもたちは，モーターカーを作り，電気のはたらきを学習する。モーターカーを速く走らせたいという思いが強く，乾電池の直列つなぎに興味を強く持つが，反面，速さが乾電池１個と変わらない並列つなぎには，興味をあまり示さない。

今回の指導要領から並列つなぎによる乾電池の持続時間を発展で扱うようになったが，付け加えたような扱いになり，子ども自身が並列つなぎのよさを実感するには弱かった。また，乾電池の並列つなぎは，生活の中に多くあるが，しくみが見えないことから気付く機会は少ない。

また，できた回路を直列つなぎと並列つなぎ，直結回路とその他の動かないつなぎ方に分類する学習では，乾電池の直列つなぎは理解するが，並列つなぎのグループの中には直結回路があったり，回路が混雑しているものもあるなど，並列つなぎを整理して理解することが難しく，教え込みになりがちであった。

３．実際

そこで，子どもたちが主体的に学習に取り組むなかで，科学的な方法や手続きを発揮できる授業をすることができないかと考えてみた。

今回，４年生「電気のはたらき」で実践を行った。主体的に取り組ませるために，以下の３点について具体的な手立てを行い，検証してみることにした。

○ 子どもの問題意識を高めるための教材開発（導入部分での事象提示）

つなぎ方調べに集中して取り組める教具の工夫
子どもの関心を高める学習課題の提示の工夫

○ 子どもどうしの情報交換を促し，練り合いを活性化させる教具の開発及び機器活用
（調べる過程で活用する実験器具や「実験ボード」等の教具の工夫・活用）

子どもの追求意識を持続させるとともに，自らの考えを明確にもつことができるようなワークシートの工夫
子どもが情報交換を活発に行うことができるような発表ボードの工夫

○ 子どもが見いだした自然のきまりを，他の身近な自然現象に適用したり，違った視点で再度同じ自然現象を検証したりする「生かす」活動（主に「振り返る・生かす」過程で，定量的に自然現象を見る方法として「電流」という視点を確認する）

モーターカーの速さを電流の大きさと関係付けるための指導計画の工夫

（１）指導計画の工夫

従来の指導計画では，第１次「モーターの回る向きは何によって変わるのだろうか」，第２次「乾電池２個をどのようにつなぐと，自動車は速く走るだろうか」，第３次「光電池に当てる光の強さを変えると，電気のはたらきは変わるのだろうか」のような流れになっていた。

しかし，第２次の乾電池２個のつなぎ方を調べる学習では，モーターカーを速く走らせたいという思いが強く，直列つなぎを追求する姿は見られるが，並列つなぎを追求する姿は見られない。

そこで，直列つなぎと並列つなぎを同時に扱わず，直列つなぎを学習した後に並列つなぎを学習し，その後両者の違いを電流の強さと関係づけるように設定した。

単元名	時数	学習内容
電池のはたらき（全11時間）	１	モーターカーを作ろう。
	１	電流の向きとモーターの回る向きを調べよう。
	２	乾電池２個を使って，乾電池１個より速く走るつなぎ方を調べよう。
	１	乾電池２個を使って，乾電池１個と同じ速さで走るつなぎ方を調べよう。
	２	直列つなぎと並列つなぎの速さの違いと，電流とを関係づけてまとめてみよう。
	１	乾電池の数とつなぎ方で何が変わるか調べよう。
	２	光電池には，どんなはたらきがあるのだろう。
	１	電流のはたらきをまとめよう。

その結果，子どもが直列つなぎと並列つなぎ両方の理解が進み，どちらの回路にも興味をもって取り組む姿が見られた。

（２）教具の工夫

自作モーターカー

① 子どもの問題意識をつなぎ方に集中することができるようにするために，さらに子どもたち自身がつなぎ方を自由に試すことができるように，市販のセットを使わずに，プラスチック段ボールで車体をつくり，タイヤをつけたものを準備した。また，乾電池やモーターの場所を自由に変えることができるようにマジックテープでどこにでもつけられるようにした。電池ボックスに確実に導線をつなぐことができるように，両側に，わに口クリップをつけた。電池ボックスとモーター等をつなぐ導線は市販のものは長く，車体からはみ出す。そこで，導線のつなぎ方が分かりやすくするために短いものを準備した。

その結果，導線のつなぎ方に集中して取り組む姿が見られた。しかし，スイッチを入れなかったために，速さを比べる際は活動しにくかった。

ブラックボックスの車

② 子どもたちが，並列つなぎのよさを感じることができるように事象提示を行った。具体的には，乾電池１個と速さは変わらないが，どちらの乾電池１個を外しても走ることができる「スペシャルカー」のしくみを調べようと提示をした。「スペシャルカー」という呼び名は，直列つなぎのモーターカーを「スーパーカー」と呼んでいたことから，名前を募集したところ子どもたちから乾電池１個でも走る「スペシャルカー」にしようと出た。さらに，しくみを調べたいという意欲を高めるために，つなぎ方が分からないように箱で覆って提示をし，『速さは乾電池１個と変わらないが乾電池を片方外しても走り続けることができるスペシャルカーのしくみはどうなっているのだろうか』という学習課題を提示した。

その結果，実験中に回路を作っては条件通りかを１人で調べたり，一緒に活動していた友だちと条件に合っているかについて意見交換したりする姿が見られた。

また，速く走らせたいという子どもも不思議なしくみをもったスペシャルカーのつなぎ方に問題意識をもつことができた。

（３）ワークシートの工夫

ワークシートの回路の予想図

実験をする際に，子どもが同じつなぎ方でも乾電池の向きが異なると違うつなぎ方ととらえて混乱することがないようにするために，ワークシートには乾電池やモーターの置き方を書きこんだものを提示した。

また，発表を基に話し合う際にもつなぎ方に着目できることをねらった。

その結果，ワークシートや発表ボードに乾電池とモーターの図を書き込むことで，調べる際にも意識をもって取り組むことができた。また，話し合う際にも書きこむ時間を短縮できるだけでなく，乾電池の向きによる混乱や誤りが減り，つなぎ方に絞って話し合うことができた。

（４）　本時の流れ

本時の流れ（PDF：181KB）

４．課題と考察

（１）子どもの問題意識を高めるための教材開発について
課題として，スイッチを入れなかったために，しっかりと回路をつなぐ前にモーターカーが走り始めてしまい，一人で活動をしたり，友だちと速さ比べをする際に課題が残った。簡易的なスイッチを作成して，よりスムーズに活動ができるようにしていきたい。

（２）子どもどうしの情報交換を促し，練り合いを活性化させる教具の開発及び機器活用について
ワークシートの中で，回路を予想することはできていたが，ホワイトボードを使っての話し合いをするときに積極的に参加できない子どももいた。今後の学習で考えを深めることができるように指導を継続していきたい。

（３）子どもが見いだした自然のきまりを，他の身近な自然現象に適用したり，違った視点で再度同じ自然現象を検証したりする「生かす」活動
乾電池の直列つなぎと並列つなぎを別々に扱うことにより，並列つなぎのよさについてもとらえることができる子どもが見られた。そして，直列つなぎと並列つなぎの速さの違いを回路に流れる電流の大きさでまとめることで，定性的な面が強いが，電流が強いほうが速いとまとめることができた。