小4理科「電池のはたらき」指導アイデア

特集
【文部科学省教科調査官監修】1人1台端末時代の教科指導ヒントとアイデア
小4理科「電池のはたらき」

執筆/福岡県北九州市立ひびきの小学校教諭・中本 誠也   
  福岡県北九州市立浅川小学校教諭・江口 活
監修/文部科学省教科調査官・鳴川 哲也
  福岡県北九州市立曽根東小学校校長・澤野 孝雄
  福岡県北九州市立若園小学校教頭・國房 智之

単元の目標

電流の大きさや向き、乾電池につないだ物の様子に着目して、それらを関係付けて電流の働きを調べる活動を通して、それらについての理解を図り、観察、実験などに関する技能を身に付けるとともに、主に既習の内容や生活経験を基に、根拠のある予想や仮説を発想する力や主体的に問題解決しようとする態度を育成することがねらいとなります。

学習指導要領では、次のことを理解するようにすることが示されています。

(ア)乾電池の数やつなぎ方を変えると電流の大きさや向きが変わり、豆電球の明るさやモーターの回り方が変わること。

子供が問題解決の活動を通して、上の(ア)を理解するように指導しましょう。また,その過程において、思考力、判断力、表現力等や学びに向かう力、人間性等を育成しましょう。


「エネルギー」を柱とする領域である本単元は,主として量的・関係的な視点でとらえることが求められています。4・5時間目の「乾電池のつなぎ方とモーターの回る速さや豆電球の明るさの違いを調べる」場面などで,「量的・関係的な視点で捉える」見方を働かせることができるように促しましょう。
「エネルギー」を柱とする領域である本単元は,主として量的・関係的な視点でとらえることが求められています。4・5時間目の「乾電池のつなぎ方とモーターの回る速さや豆電球の明るさの違いを調べる」場面などで,「量的・関係的な視点で捉える」見方を働かせることができるように促しましょう。

単元展開

総時数 8時間

第1次 乾電池とモーター

1 学習問題を立てる

2 乾電池の向きとモーターの回る向き  を調べる

3 電流の向きを確かめる

第2次 乾電池のつなぎ方

4・5 乾電池のつなぎ方とモーターの回る速さや豆電球の明るさの関係を調べる(授業の詳細①)

6 検流計を使って直列つなぎと並列つなぎの電流の大きさについて調べる>(授業の詳細②)

7 乾電池で動くおもちゃを作る

8 学習のまとめ

授業の詳細① 第2次 4・5

4・5 乾電池のつなぎ方と<モーターの回る速さや豆電球の明るさの関係を調べる

電池のはたらき 板書1
板書例(クリックして拡大)
① 問題を見いだす【自然事象との出会い】

モーターをもっと速く回して、風を強くしたいな。

3年生のときに使った豆電球をもっと明るくすることができるのかな。

 
モーターをもっと速く回したり、豆電球をもっと明るくしたりするには、どのようにすればよいだろう。

②予想する


電池が2個組み込まれていたり、それを活用して明るさを調節したりできる懐中電灯等を提示し、電球が光る時の明るさやモーターが回る時の速さは乾電池の数やつなぎ方と関係があることに気付けるようにしましょう。ここでは量的・関係的な見方(Aという量を変えれば、それに伴ってBという量も変わるのか?という見方)を働かせながら、問題解決していくことが大切になります。これまでの生活経験や既習の内容を想起する場を設けて、「一方を増やすと、もう一方も増える。」という見方を働かせて、実験の見通しをもつことができるようにしましょう。

懐中電灯には、電池が2つ使われていたよ。数を増やすことで、明るさが強くなるかもしれない。

2個のかん電池をつないで調べてみるのはどうかな。

2個のかん電池はどのようにつなぐとよいだろう。

電流は+極から-極に向かって流れるから、向きをそろえるといいかもしれないね。

③解決方法を考える

2つの乾電池をいろいろなつなぎ方にした時に、豆電球の明るさや、モーターの回る速さがどうなるか調べよう。

かん電池が1個の時の明るさや回る速さと比べてみましょう。


2つの乾電池のつなぎ方について,子供に案を出させましょう。いくつかの案を整理,分類することで,実験で試すつなぎ方が何種類あるのか確認しましょう。

安全指導

① 1個の乾電池をモーターや豆電球につないだときの様子を調べる。

② 2個の乾電池をモーターや豆電球につないだときの様子を調べる。その時の様子を比べる。

乾電池のつなぎ方

BとDは極の向きが同じだからまとめてもよさそうだね。

④ 観察・実験をする

1個の乾電池の時と2個の乾電池の時とで、豆電球の明るさやモーターの回る速さが変わるか調べる。

⑤結果の処理


どのつなぎ方がどのような結果になったのか分かるように、表を使った結果の整理をしましょう。実験の結果はより客観性がもてるように一覧掲示しましょう。自分の班の結果だけでなく、できるだけ多くの結果から判断できるように、各グループの結果も一緒に見られるようにすることを大切にします。事実を基に、より妥当な考えへと導いていくようにしましょう。

①1個の乾電池の時と同じくらいの明るさや回る速さだった。②1個の乾電池の時より明るかったり、回るのが速かったりした。③明かりがつかなかった、回らなかった。の3つに結果を整理する。

3つに結果を整理
⑥ 結果を基に考察する


2個の乾電池のつなぎ方と、豆電球の明るさやモーターの回る速さとの関係について、丁寧に結び付けていきましょう。特に極の向きをどのように操作したのかを整理しながら結果を考察することで、つなぎ方と明るさや速さの関係に気付いていけるようにしましょう。

乾電池のつなぎ方

Aのように同じ極どうしでつなぐつなぎ方だと、明るさも回る速さも乾電池1個の時と変わらなかったよ。

Bのようにちがう極どうしでつなぐつなぎ方だと乾電池1個のときより明るくなったり速くなったりしたよ。

⑦結論を出す

 
2このかん電池をちがうきょくどうしでつなぐと、モーターは速く回り、豆電球は明るくなる。
2このかん電池を同じきょくどうしでつなぐと、1このかん電池のときと変わらない。

※つなぎ方に名前があることについて指導する。

乾電池のつなぎ方

Aのように同じ極どうしでつなぐつなぎ方をへい列つなぎ。Bのようにちがう極どうしでつなぐつなぎ方を直列つなぎと言います。

⑧振り返る

乾電池の数が増えることで、電流の大きさが変わっているのかなと思いました。

つなぎ方によって明るさや速さがちがうのが不思議でした。

授業の詳細② 第2次 6

6 検流計を使って直列つなぎと並列つなぎの電流の大きさについて調べる

電池のはたらき 板書2
板書例(クリックして拡大)
①問題を見いだす

乾電池の数が変わるとどうして明るさや速さが変わるのかな。

乾電池のつなぎ方によっても明るさや速さが変わったね。

 
2このかん電池のつなぎ方で、モーターの回る速さや豆電球の明るさが変わるのはどうしてだろう。

②予想する

乾電池の数が変わることで、電流の大きさが変わっているのかもしれないよ。

つなぎ方によっても明るさや速さがちがったから、電流の大きさが変わっているのかもしれないね。

③解決方法を考える

簡易検流計を使えば電流の大きさを調べることができるよ。

乾電池が1個の時の電流の大きさと、乾電池2個を直列つなぎや並列つなぎにした時の電流の大きさを比べるとよさそうだよ。

 


電気用図記号を使って表せることを指導しましょう。回路のつくりを共有するときに役にたちます。

① 1個の乾電池をつないだときの電流の大きさをはかる。また、モーターの回る速さを調べる。

電気用図記号

② 2個の乾電池を直列つなぎにしたときの電流の大きさをはかる。また、モーターの回る速さを調べる。

電気用図記号

③ 2個の乾電池を並列つなぎにしたときの電流の大きさをはかる。また、モーターの回る速さを調べる。

電気用図記号
④観察・実験をする

1個の乾電池の時と2個の乾電池を直列つなぎや並列つなぎにした時とで、電流の大きさが変わるか調べる。

⑤結果の処理


この授業でのポイントは乾電池の数とつなぎ方が電流の大きさに関係していることです。それと同時に電流の大きさがモーターの回る速さや豆電球の明るさに関係していることも大切なポイントです。それぞれの関係が一覧掲示で視覚的に結び付くようにしましょう。

①1個の乾電池の時の電流の大きさ。②2個の乾電池を直列つなぎにした時の電流の大きさ。③2個の乾電池を並列つなぎにした時の電流の大きさ。の3つに結果を整理する。

3つに結果を整理
⑥結果を基に考察する


実際の結果は例として挙げている表のように電流の大きさが一律にはなりにくいです。乾電池のつなぎ方と電流の大きさの関係がどのような傾向にあるか、多くの結果から客観性をもって整理できるようにしましょう。結果が大きくずれている班の実験内容をみんなで検証し、原因を話し合うことは、実験の内容を振り返る習慣をつける上で大切なことです。

直列つなぎにすると、1個の乾電池のときより電流の大きさが大きかったよ。

並列つなぎは直列つなぎのようには電流が大きくならなかったよ。

2個の乾電池のつなぎ方と流れる電流の大きさは関係があるんだね。

⑦結論を出す

 
2このかん電池のつなぎ方によって、回路に流れる電流の大きさが変わる。電流の大きさが変わると、回路にあるモーターの回る速さや豆電球の明るさが変わる。

⑧振り返る

もっと電池を増やすとどうなるのか知りたいです。

つなぎ方によってなぜ電流の大きさが変わるのか不思議でした。

安全指導

ショート回路は熱をもち、やけどをする 危険があるので、絶対にしないよう安全指導を徹底する。

その他のポイント

電流の大きさをはかる実験をはじめとして,回路を使う実験では,結果にばらつきが生じがちです。作った回路をタブレット端末で撮影して記録として残しておくと,結果の違いを検証する際に役に立つことがあります。

   

イラスト/したらみ

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