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小学5年理科「電磁石の性質」【前半】～磁石の学習と電気の学習がつながる楽しさ～ | EDUPEDIA
の続きである。
はじめに
電磁石の仕組みが利用されているものは家や街にあふれていて、私たちの生活になくてはならない。児童はこれまで「磁石」と「電気」を別のものとして学習している。どちらも目に見えない抽象的なものなので「電磁石」は混乱しやすい単元である。手先の器用さが試されるような実験もある。中学校の電磁誘導の学習はもちろん、身近な科学技術の理解のために、イメージを構築できる授業を計画したい。
本単元で身に付けたい資質・能力
電流がつくる磁力について、電流の大きさや向き、コイルの巻数などに着目して、それらの条件を制御しながら調べる。それらの活動を通して次の事項を身に付けることができるよう指導する。
- 次のことを理解するとともに、観察、実験などに関する技能を身に付けること。
- 電流の流れているコイルは、鉄心を磁化する働きがあり、電流の向きが変わると、電磁石の極も変わること。
- 電磁石の強さは、電流の大きさや導線の巻数によって変わること。
- 電流がつくる磁力について追究する中で、電流がつくる磁力の強さに関係する条件についての予想や仮説を基に、解決の方法を発想し、表現すること。
単元の評価基準
知識・技能
- 電流の流れているコイルは、鉄心を磁化する働きがあり、電流の向きが変わると、電磁石の極も変わることを理解している。
- 電磁石の強さは、電流の大きさや導線の巻数によって変わることを理解している。
- 観察、実験などに関する技能を身に付けている
思考・判断・表現
- 電流がつくる磁力について追究する中で、電流がつくる磁力の強さに関係する条件についての予想や仮説を基に、解決の方法を発想し、表現している。
主体的に学習に取り組む態度
- 電流がつくる磁力についての事物・現象に進んで関わり、粘り強く、他者と関わりながら問題解決しようとしている。また学んだことを学習や生活に生かそうとしている。
単元の展開【全3～11時】
第3時 電磁石には、磁石と同じ性質があるのだろうか。
- 前時の児童の気付きから、本時に解決する問題を設定する。
「電磁石は磁石なのか」という疑問を確かめるためには、電磁石には磁石の性質があるか確かめればよいということに気付かせる。
- 3年生で学習した磁石の性質を復習する。
| 【磁石の性質】 ・磁石は鉄を引きつける。 ・磁石にはN極とS極がある。 ・ちがう極同士は引きつけ合い、同じ極同士はしりぞけ合う。 |
- 実験方法を考え、結果を予想する。
※磁石の性質をもっているか調べるために3年生の実験を思い出させ、それぞれの予想が正しければどのような結果になるか、はっきりさせておく。
| 【実験方法】 ・磁石が鉄を引きつけることを確かめる実験の方法 鉄やその他の金属、プラスチックなどに電磁石を近づけ、引きつけられるか調べる。 〈予想と想定される結果の例〉 （予想の例）磁石の性質と同じだと思う。 →（結果）鉄だけを引きつける。 （予想の例）引きつけるものは磁石とはちがうと思う。 →（結果）鉄以外の金属や素材も引きつける。 ・電磁石にN極とS極があることを確かめる実験の方法 電磁石を方位磁針に近づけ、どちらの極が引きつけられるかを調べることで、電磁石の極を調べる。 〈予想と想定される結果の例〉 （予想の例）電磁石にもN極とS極があると思う。 →（結果）電磁石の両側を方位磁針に近づけたとき、ちがう極を引きつける。 （予想の例）電磁石にはN極とS極がないと思う。 →（結果）電磁石の両側を方位磁針に近づけたとき、引きつける針は決まっていない。 ※電流の向きをかえて（電池のつなぎ方を反対にして）同じことが起こるかどうかについても調べさせることで、極が入れ替わることに気付かせる。 |
- 電磁石が磁石の性質をもっているか確かめる実験を行う。
グループで実験を行い、結果をまとめて黒板に書かせたりタブレット端末で提出させたりすることで、結果を共有できるようにしておく。
- 結果を共有し、考察をする。
【確認すること】
・電流の向きを変えると電磁石の極が変わること
・ストローの中に入れていた鉄くぎが磁化（磁石の性質をもっている）されたこと
※くぎの先が方位磁針のS極を引きつけている様子。クリップを持ち上げられないくらい弱い磁力でも、方位磁針の針は振れる。3年生のときに同じ実験をしているので、それを思い出させて電磁石や鉄くぎの極を調べさせる。
第4時 電磁石の性質についてまとめよう。
- 前時の実験を振り返り、電磁石の性質についてまとめる。
※図を用いながら、電磁石の仕組みを視覚的に理解できるようにまとめる。
※磁石や電気の学習でイメージ図をかいたことがあれば、電磁石のイメージ図をかかせることにより、児童それぞれが新たに構築した概念を表現できるようにする。
第2次 電磁石の強さ
第5時 電磁石を強くするには、どうすればよいのだろうか。
- 電磁石を強くするための方法を考える。
「最強の電磁石を作ろう!」などと、児童が楽しめるような声かけをして盛り上げる。
第1時に気付いたことや疑問に思ったことをもとに予想をさせるとよい。
- 考えを確かめるための実験を考える。
予想を確かめるために、実験で変える条件と変えない条件について整理し、やることを明確にする。
※第1時の経験をもとに、つり上げられるクリップの数で電磁石の強さを調べることができると気付かせる。つり上げられるクリップの数には誤差があったことから、同じ実験を3回以上して、その平均の個数を求める必要があることを確認する。
※電流の強さと導線の巻き数以外に予想が出ることもある。予想ごとに班を編成して実験を増やしたり、教師の演示実験で確かめたりするなど工夫をして調べると理解が深まる。
〈予想1〉電流を強くしたら、電磁石が強くなると思う。
〈実験方法〉回路を流れる電流が、乾電池1個分のときと2個分（直列につなぐ）のときで、つり上げられるクリップの数が変わるか調べる。（電磁石は変えない）
〈予想2〉導線の巻き数を増やしたら、電磁石が強くなると思う。
〈実験方法〉100回巻の導線と200回巻の導線で電磁石では、つり上げられるクリップの数が変わるか調べる。（電池の数は1個）
- 実験結果を予想する。
〈予想1〉を確かめるために〈実験1〉を、〈予想2〉を確かめるために〈実験2〉を行う。自分の予想が正しければどんな結果になるかはっきりさせておくことで、次時の実験の目的を明確にしておく。
第6・7時 電流の強さや導線の巻き数は、電磁石の強さに関係があるのだろうか。
- 前時に考えた実験の準備をする。
〈実験1〉
乾電池（1個の場合と2個の場合）、みのむしクリップ、検流計（電流計）、100回巻の電磁石のつなぎ方を全体で確認し、正しく回路を作れるようにする。
〈実験2〉
200回巻の電磁石をつくる。
※全員が実験1と実験2をする場合、前時のうちに作っておくと時間に余裕ができる。
※100回巻の導線に重ねるように導線を巻く。
- 実験をして確かめる。
〈実験1〉と〈実験2〉それぞれの記録用紙（教科書参照）を班ごとに配布し、分担して実験ができるようにする。
- 結果をまとめ、考察をする。
〈実験1〉も〈実験2〉も電磁石の力が強くなったことから、導線の巻き数も電流の強さも、電磁石の強さと関係があるとまとめる。
第8時 電磁石を強くする方法についてまとめよう
- 教科書の問題に取り組んだり、学んだことを自由にノートにまとめたりする時間をとる。
- 故障した電化製品やモーターなどを分解する様子を見て、電磁石が身の回りの電化製品を動かしていることを知る。
【参考】
- 国立教育政策研究所, ”「指導と評価の一体化」のための学習評価に関する指導資料【小学校 理科】”, 東洋館出版社, 令和2年
https://www.nier.go.jp/kaihatsu/pdf/hyouka/r020326_pri_rika.pdf
- 新編楽しい理科5 東京書籍, 令和6年
執筆者プロフィール
Cana
元小学校教諭。学年主任・研修主任などを経験後、退職。現在も非常勤講師として小学校で授業をしながら教育系Webライターとして活動中。学生時代は理科教育を専門に勉強し、大学院で小学校教諭専修免許を取得。理科では、本物にかかわることや、心を動かす授業にこだわっている。
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