②木材で長いものは、太くないと、しなるか折れるかしてしまう。
③支点が角材では、実験中に滑ってずれてしまう。
④栓抜きやペンチ、ドライバーなどの道具だけでは、楽な力を実感できない。
【実践記録】 理科学習を楽しくする教材開発の一試み
～ ６年「てこのはたらき」の学習
～
大和町立吉田小学校 教諭 菅原 浩一
子ども達にとって、理科の学習の楽しさといったら何だろう。
「ものを使って実験ができる」、「ものを見て観察できる」、「変化を見ることができる」、「発見できる」などがあげられるだろう。
それは、教える側の教師でも授業の中で共有できる理科の楽しさである。
では、我々教師が、理科の授業をやるにあたってネックになることとは何だろう。
「準備や片づけの時間の不足」、「内容の指導に苦手意識がある」、「設備備品や消耗品の不足」などがあげられる。
つまり、時間的なことや指導的なこと、ハード面の問題である。
それらの中でも、教材となるハード面で、いかにしたら楽しい理科学習ができるかと、教材開発に取り組んでいる。
今回は、６年生の「てこのはたらき」の単元について、教材を開発してみた。
開発といっても、ちょっとした工夫と、おもしろそうな材料を使ってみただけである。
しかし、それが意外に学習の中で生きるのである。
使えるのである。
一つは、１本の棒で重いものを持ち上げる活動をさせるために、３ｍほどの鉄パイプを使用した。支点として、足場用の自在クランプというものを使った。
これを体育館のバドミントン用の支柱２コートに、合計で４本の大型てこ実験器を設置した。
この大型てこ実験器の利点は、次のことである。
①かなり重いものでも十分に耐えられ、楽な力で持ち上げることができる。
②支点がずれることなく安全で、しかも支点を移動することができる。
実験中、２０㎏のものは当然で、友達や教師までも持ち上げることができた。
もう一つは、工事用の道具体験である。
釘抜きやペンチは一般家庭でもあるが、柄の長いバールや太い番線を切断する道具を使用させることにより、小さな力で大きな力を生み出すことができることを体感させることができる。
理科の教材だけでなく、なんでもそうだが、教材はとにかく「工夫して実用化すること」である。
そんな教材と学習プランをまとめてみた。
１．研究主題
理科学習を楽しくする教材開発の一試み ～６年「てこのはたらき」の学習～
２．はじめに
私が理科に興味を持ち始めたのは、確か中学１年生の時だったと思う。
新卒の女の先生が、さっそうと白衣を着て２本の試験管を取り出した。
中には透明の液体と青色の液体が入っていた。
それを混ぜた瞬間、いきなり赤色に変化した。
「すごい。」
その時の驚きは今でも忘れない。
今考えると、おそらくリトマス溶液に酸性の液体を混ぜ合わせたのだろうと思う。
６年生の「水溶液の性質」の授業の時は、今でもこのネタを使わせてもらっている。
その時以来、理科の授業、特に実験が楽しみになった。
それから教師になり、教える立場となる。
「授業を受ける側」から「授業をする側」の難しさも感じたが、それ以上に、子どもたちと理科学習の楽しさを味わうことができた。
そして、さらには、もっと「理科の楽しさ」を子どもたちに味わわせたいという思いが膨らみ、教材研究に取り組んだり、悩んだりした。
「どんな教材を扱ったなら、子ども達はくいついてくるだろうか。」、
「どうやったら、ねらいをつかみ取り理解してくれるだろうか。」
それが、私の授業への格闘であり、楽しみでもある。
「理科離れ」という言葉が聞かれるが、子どもたちは、実験や観察には興味・関心があるものと確信する。
それは授業の中での、子どもたちの喜びの顔・目・声からも大いに感じられる。
私が中学の時に味わった、あの時の感動を胸に、理科学習の楽しさを子どもたちに伝えたい思いから、この実践に取り組んだ。
３．理科の教材開発について
子ども達にとって、理科の学習の楽しさといったら何だろう。
「ものを使って実験ができる」、「ものを見て観察できる」、「変化を見ることができる」、「発見できる」などがあげられるだろう。
それは、教える側の教師でも授業の中で共有できる理科の楽しさである。
では、我々教師が、理科の授業をやるにあたってネックになることとは何だろう。
「準備や片づけの時間の不足」、「内容の指導に苦手意識がある」、「設備備品や消耗品の不足」などがあげられる。
つまり、時間的なことや指導的なこと、ハード面の問題である。
その中で、本テーマに関するハード面について考えていきたい。
いわゆる理科の設備備品や消耗品は、算数科の三角定規やコンパス、社会科の地図などに比べると特殊な感覚がある。
そして、教える側の教師に、いくつかのマイナーな感じも持たせる。
①使い方が複雑で、理解するのに時間がかかりそう。
②単元の指導の中で、どうとり扱えば効果的か悩む。
③準備や片付けに時間がかかりそう。
④高価で数がない。壊しそうで気軽に扱えない。
⑤自分で作るにも、どう作るか、材料をどこで入手するかが分からない。
これらの事が少しでも軽減され、理科学習ができればと教材開発に取り組んでいる。
理科の教材だけでなく、なんでもそうだが、教材はとにかく「工夫して実用化すること」である。
なんでもないようなものが、あたえ方次第・扱い方次第ですぐれた教材になることは、実践している教師には分かるはずと思う。
視点を変えるとそういったものが、日常の身の回りにいっぱい転がっている。
私は、ホームセンターに行って、いろいろなものをぶらぶら見て回るのが好きである。
その中に、教材に使えそうなお宝が見つかったり、ひらめいたりするものがある。
また、１００円ショップにもそうしたものがあり、しかも安い値段で手に入るのが魅力的である。
失敗しても壊しても、安心して子ども達に実験や観察をさせることができるのである。
４．今回の授業の教材開発
６年「てこのはたらき」の実践
《「てこのはたらき」を体感させる教材の開発と工夫》
本単元は、新学習指導要領により第５学年から第６学年に移行されたものである。
単元の展開にあたっては、先ず、棒を使って重いおもりを持ち上げる活動をとおして、棒を工夫して使うと重いものが楽に持ち上げられることを体感させるようにしている。
次に、実験用てこを使って、おもりの重さや支点からの距離によって、てこを傾けるはたらきの大きさがどう変わるかを調べ、てこのつり合いのきまりを見つけるようにしている。
また、てこを利用した道具を実際に調べることにより、てこのきまりが日常生活に利用され、私たちの生活に役立っていることに気づくことができるようにしている。
このことは新学習指導要領の内容ウ「身の回りには、てこの規則性を利用した道具があること」として付加され、生活の中で見られるてこへの活用場面が一層重視されている。
単元のはじめに、１本の棒で重いおもりを持ち上げる活動を十分にさせ、棒の使い方で、楽におもりが持ち上がったり、逆に重く感じたりすることを体感させるようにする。
この活動を通して、てこについての興味・関心を強く持たせ、学習意欲を高めるようにする。
しかし、教科書に掲載されている教材には、いくつかの難点があるようだ。
①体育用棒のような短く細いものでは、あまり重いものは持ち上げられない。
②木材で長いものは、太くないと、しなるか折れるかしてしまう。
③支点が角材では、実験中に滑ってずれてしまう。
④栓抜きやペンチ、ドライバーなどの道具だけでは、楽な力を実感できない。
これらのことを踏まえながら目を付けたのが、工事現場の道具である。
まさしく力を要する仕事に使われる道具。
先ずは、１本の棒で重いものを持ち上げる活動をさせるために、３ｍほどの鉄パイプを使用した。
支点として、足場用の自在クランプというものを使った。
【単管パイプ３ｍ（１３００円ぐらい）】→
これをどこに設置するかが問題である。
外の鉄棒の支柱が適していると見たが、幸いにも、体育館にバドミントン用の支柱が２コートあり、合計で４本の大型てこ実験器を設置することができた。
ちなみに、体育館に屋内用の固定鉄棒があれば、それに設置することも可能である。
バレーボールのポールは太すぎて、クランプでは挟めないようである。
【自在クランプ （ １５０円ぐらい）】→
この大型てこ実験器の利点は、次のことである。
①かなり重いものでも十分に耐えられ、楽な力で持ち上げることができる。
②支点がずれることなく安全で、しかも支点を移動することができる。
実験中、２０㎏のものは当然で、友達や教師までも持ち上げることができた。
次に、工事用の道具体験である。
釘抜きやペンチは一般家庭でもあるが、柄の長いバールや太い番線を切断する道具を使用させることにより、小さな力で大きな力を生み出すことができることを体感させることができる。
買うと高価なものなので、地域の業者さんなどに貸していただくのも一つの手である。
バールも長さ様々 小 中 大 ペンチ（上）と番線切り 太い番線も楽に切れる。
《授業実践》
（１）本時のねらい
棒を使って楽にものを持ち上げることに興味を持ち、楽に持ち上げる方法を予想して、いろいろな方法で試すことができる。
（２）本時の指導にあたって
本時は、本単元の導入段階である。
「物理的実験はダイナミック」にといわれるように、なんとか子どもたちの興味・関心を引きつけ、意欲を持たせるような実験装置を設定しようと工夫した。
さらに人数に見合う台数をそろえ、限られた時間で、全員が体感できるように設置した。
また、はじめから調べる位置を決めておかずに、おもりの位置と力を加える位置を自由に変えて調べることができるよう、子どもたちに自由試行させていきたい。
これらの体験活動から、「てこのはたらき」のしくみ（規則性）に気付き、次時への学習に結びつけていけるように指導していきたい。
なお事前に、鉄ﾊﾟｲﾌﾟや鉄筋切断器、バール、釘、金づち、ペンチなどの器具の扱い方や、鉄ﾊﾟｲﾌﾟのてこの棒から手を急に離さないなどの安全指導を十分に行っておく。
（３）準備物
大型てこ実験器（鉄支柱、３ｍ鉄パイプ）×４セット、２０㎏石灰袋、
鉄筋切断器、鉄筋、バール、釘、角材、金づち、ペンチ、針金
児童用プリント、掲示写真、移動黒板
（４）指導過程
| 段階 | 学 習 活 動 | 教 師 の 支 援 | |
| つ か む ５ |
１．本時ののめあてをつかむ。 （５分） ・２０㎏の重さの袋を持ち上げてみる。 「かなり重いぞ。」「片手では無理だ。」
・写真（伊勢神宮宇治橋の工事）を見て、てこを利用していることに気づく。 |
・素手で２０㎏の重さの袋を持ち上げ上げさせてみることにより、 かなり重いことを実感させ、てこを利用した際に感じる違いにつなげていきたい。 ・作用点で持ち上げることなどを「仕事」と定義づけたい。 ・「てこ」という道具、言葉については、見たことがある・聞いた ことがある児童から引き出して、てこのしくみや用語について、 前もって教える。そうすることにより、てこを認識しながら実験を 進められ、話し合いでも用語を使うことができると考える。 ・児童自らが課題をもって取り組むように、最初から細かい指示 を与えず、自由に実験させたい。 ・“楽に持ち上げる”を意識させるよう声がけていく。 ・逆に“楽ではない”場合を問いかけてみる。 ・支点、力点、作用点の用語を意識して話し合わせるようにする。 ・話し合いで結論づけの方向には持っていかない。今後の実験で検証していく形で話し合わせたい。 ・話し合いで新たに気づいたことを確かめさせる。 ・この時点で、てこの規則性に気づく子も出てくると予想される が、次時の学習につなげさせたい。 ・製品として、てこのしくみが使われているものを紹介し、体験 させてみる。第４次の「身の回りの道具」にもつなげていきたい。 ・実験用紙に自分の考え・感想をまとめさせ、次回の学習に意欲 を持たせる。 |
《児童の感想から》
Ａ 作用点や力点を変えるだけで、あんなに重い２０㎏を簡単に持ち上げられるなんてすごい。
けっこう身近にてこを使っているものがあると思いました。
Ｂ 力点を近くすると、私の力ではびくともしないくらい重く感じたけれど、支点と作用点を近くすると、
私の力でも軽々と持ち上がったので、てこって不思議だなあ思いました。
Ｃ 作用点を支点に近づけて、そして力点を遠ざければ、少しの力で持ち上げられることができました。
ぼくが力点になって、○○くんが作用点になってやったらつり合いました。
Ｄ 今回の勉強で分かったことが２つあります。
１つ目は、てこには作用点や支点、力点があることです。
２つ目は、てこは釘をぬいたり針金を切ったり、太い鉄の棒を切ることができるので、すごいと思
いました。
てこは、いろいろなものに役立っているのだと分かりました。
５．成果と今後の課題
①成果
今回の教材開発において、「力の大きさ」というテーマから、工事現場の資材にヒントを得たが、ねらいどおりのダイナミックな授業を展開することができた。
いくら大きな力を加えても、器材自体が安定していることで、実験が支障なく進められたことが成果につながった。
また、４台設置することでグループ毎一人一人が、十分力の大きさを体感することができた。
人数が多いとどうしても、代表の児童が実験を進めたりすることになるが、やはり基本は全員体験することが望ましい。
一人一人の感想からも、てこのすごさを体で、そして力で感じ取ってくれたようだった。
また、工事で使われる道具からも、小さな力で大きな力の仕事ができることを体感させることができ、てこが身の回りで役立っていることに気づかせることができた。
②今後の課題
今回はコスト面から見ても、理科の教材から比べると安い費用で済ませることができたが、問題は材料調達の方法と設置の手間である。
ダイナミックな実験をさせたいだけに、大きな材料であり場所も確保しなければならない。
３ｍの鉄パイプとなると、やはりトラックか大きなバンタイプの車が必要である。
また、使用後の収納場所も必要で、私の場合は、体育館の倉庫に保管した。
次の先生が使うためにも、引き継ぎのための使用書なども作ることが大切と思う。
ただその時だけの教材にならないためにも。