森竹高裕
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１．日 時 平成２年２月９日（金） 第５時 ２．単元名 「空気でっぽう」 ３．目 標
４．教材と子どもについて （１）指導要領のおさえ 「空気でっぽう」は指導要領の中で「物質とエネルギ－」のなかに位置づけられている。３年生では，空気に弾性があることを理解させるために （２）単元について 本単元は，空気の弾性についてとらえさせることがねらいである。そのために，力とかさ（体積変化）を関係づけて学習していく。その目標は上にあげた通りである。 ２年生で，空気は身の回りに存在し，入れ物の中に閉じ込めることができることを学習した。入れ物の中に空気を集めたりするなどの活動をしながら，入れ物が膨らむことや手ごたえが大きくなることに気付かせるこができる。 空気は閉じ込められた状態では，押し縮められ，容器が狭くなると分子が壁に衝突する割合が激しくなる。空気は空気分子間の距離が大きいから，各分子は自由に容器内を飛び回っている。（図．３）このため，空気は形も体積も不定であり，容器によってその体積が決まる。 ④ 閉じ込めた空気を押し縮めると，元にもどろうとする ③と④は，実は同じ現象である。空気が元にもどろうとする働き（④）が，人間にとって手ごたえが大きくなると感じるのである。（③）これは，ボイル・シャルルの法則によって次のように説明される。ボイル・シャルルの法則は「気体の体積は，絶対温度に比例し，圧力に反比例する」で，式で表すと 本単元では，教具としてマヨネ－ズ鉄砲，空気鉄砲を用いている。これは次のようなしくみで玉がとぶ
段階２
段階３
空気鉄砲で玉が飛ぶ第一の理由は，容器内に閉じ込められた空気が押し縮められると元の体積にもどろうとする働きが現れ，その力によって玉が飛ばされる。第２の理由は，玉と筒の間にある摩擦によって玉が飛ぶ。接触しあっている２つの物体がが互いに反対方向に動こうとしているとき，その動きを妨げようとする力が接触面に現れる。（Ｆ２ ）これを摩擦力という。Ｆ１ は，圧縮された空気が玉を押す力で，玉が飛ばないときは常に 力は小さくなるので，前玉はますます動きやすくなり，ついには筒の中から飛び出す。その後押し縮められた空気も解放されてポンと音がでる。この場合，摩擦力が大きいほど遠くに飛ぶので，よく水分を含んだ紙やジャガイモが玉として使われる。
水も空気も（図．７）のように，ピストン内に分子が存在する。水の場合，その分子間のすきまは大変狭く押し縮めにくい。気体はそのすき間が広いため押し縮めた様子をはっきり見ることができる。一般的に物質は，気体はいうまでもなく固体や液体でも外から力を加えて圧縮すると体積は小さくなる。しかし，固体や液体についてその様子を見せることは学校の実験では無理である。そのため指導要領では，「水では押し縮めようとしても押し縮められない」という結論をだしている。 （３）児童について （男子１９名 女子１６名 計３５名） ３年生になると何でも自分でやってみようとする気持ちが旺盛になる。学習，生活両面に渡って「やりたい」「できるようになりたい」という意欲が旺盛になってきた。子供対教師という縦のつながりから，子供対子供という横のつながりを求めるようになってきた。子供社会のつながりが一層進歩してきたといえよう本学級でもこの傾向は顕著にみられる。本学級では係活動が活発である。学級会の時間に係の子が企画した会を行う時間を設けてある。子供たちは非常に意欲的に取り組んでいる。２学期は，「Ｗ君おめでとうパ－ティ」「うしししマンガ大会」「いちご新聞大会」「風雲森竹城」などをおこなった。
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| 項 目 | 解答例 | 数 | 考 察 |
空気でっぽうで遊んだことがありますか 水てっぽうで遊んだことがありますか |
ある ない ある ない |
１３ １８ ３０ ２ |
空気でっぽうで遊んだことのあるものは兄・姉のいるものが多かった。しかしそのほとんどは製品化されているもので，竹を使った紙玉鉄砲などはほとんどいなかった 子どもたちは，空気でっぽうに非常に興味をもっており，空気でっぽうで遊ぶことを楽しみにしている。 |
空気について知っていることがありますか |
目に見えない ないと人は生きていけない 空気でっぽうをつくれる バネの働き 押して縮めることができる 宇宙には空気がない 別にない |
４ ３ ２ １ １ １ １５ |
身の回りに空気が存在し，ないと人間が生きていけないこと，目に見えないことなどを知っている子がいる。しかし，空気についての理解はまだまだ浅く，分からない・しらないと答えた子が１５名いた。 |
空気を使ったおもちゃにはどんなものがありますか |
空気でっぽう ふうせん 空気あつめ 風車 |
２１ ７ ３ ３ |
空気を使ったおもちゃがどのような仕組みになっているか理解しているものは少ないといえる。既習経験のものでは，風船遊びが最も多いと思われる。 |
空気を閉じ込めることができると思いますか |
思う 風船（ビニルぶくろ） 思わない わからない |
２５ １７ ３ ３ |
児童は，２年時に「空気を閉じ込めるこ 17とができる」ことを学習している。閉じ込めることができるものとしてビニル袋を最もも多くあげた。しかし，ビニル袋のように柔らかい入れ物ではなく，堅い入れ物に閉じ込められること，閉じ込められた空間にも空気が存在していることは，気付きにくい傾向にある。 |
空気には，力があると思いますか。 |
思う 思わない わからない |
２７ ３ ２ |
空気には，力があると考えている児童がほとんどだが，風船を押したときのような手応えについて考えていると思われる。 |
空気を押して，縮めることができると思いますか。 |
思う
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１６ 1 1 1 3 １６ 9 1 5 |
児童は，空気が押し縮められるか半信半疑である。押し縮められるとした者も空気
の弾性に気が付いている者は２名で，後の者は風船で押したとき一部分が凹むことから押し縮められると結論づけた者が多い。
押し縮められないとしたものは，空気が すぐにどこかへ逃げてしまうことを理由としてあげており，閉じ込められた空間につ いては考えていない。 空気でっぽうなどの遊びの経験不足のためか，空気の圧縮については，児童の経験が不十分でありあやふやな部分である。いずれにせよ，児童は，直感的に空気の圧縮について考えている。 |
水を押して縮めることができると思いますか。 |
思う 袋に入れて 押すと 縮む 思わない 水が 出ていってしまう 水が 逃げちゃう 何故かは わからない |
４ 1 ２８ 1 13 11 |
児童は直感的に，水は縮めることができないと感じている。しかしその理由は明ら
かではない。風呂場や水でっぽうなどの経 験から，わずかの隙間からでも水が逃げて
しまうことから，押し縮められないと考え ている。 |
空気で遊んでいて気が付いたことがありますか。 |
凄い勢いで弾が出る ふわふわしていい気持ち 袋で空気をつかまえられた 小さい穴でも空気が抜ける いろんなところへ動く ぱんぱんにふくむ |
１ １ １ １ １ １ |
空気を閉じ込めて遊んだことは，多くの児童が経験している。しかしその遊びの中で空気の弾性に気が付いているものはごくわずかである。 |
| ５．指導構想 ここでは児童の実態を受け，単元をどのように教えていくかについて述べる。「空気でっぽう」の単元の目標は，「閉じ込めた空気に力を加えたときの様子を調べ，空気には弾性があることを理解させる」である。調査結果は，以下のとおりであった。
① 空気は閉じ込めることができる 実態調査から明らかなように，児童は空気を閉じ込めることができると思っているものがほとんどである閉じ込められるものとして上げたものは，ビニルぶくろが多かった。（１７名）このことは２年生で学習済みなので自然な思考の流れである。しかし，注射器や空気でっぽうなどのような閉じ込められた空間にも空気が存在していることには気付きにくい傾向にある。そこで，水中で泡を出す実験などをしながら空気の存在に気が付かせていきたい。 実態調査では，「空気を押して縮めることができますか」という質問に対して「できると思う」「できないと思う」が双方１６名であった。児童は，空気が押し縮められることについて，半信半疑の状態である。「押し縮められる」とした者はその理由について，ほとんどあげることができない。「押し縮められない」と答えたものは，空気がすぐ逃げてしまうことをその理由としてあげていた。この「逃げる」ということは，柔らかい容器に閉じ込められたときの現象である。 児童は，空気を閉じ込めるものとしてビニルぶくろを最も多くあげた。そこでまず，ビニルぶくろに入れた空気を押し縮めることができるか考えさせていきたい。ところがこれでは，空気を押し縮めることができない。そのため児童は，空気を押し縮めることができないと考えるであろう。 その後，コップの中の空気が押し縮められる現象を見せる。児童は空気を押し縮められないと思っているだけに，驚きをもってこの現象を見つめ，理由を考えるであろう。 最後に大きな筒の中に風船を入れて実際に空気が縮む様子を見せたい。このように，直観的にとらえていたものについて，事実をもとに思考を深めさせていきたい。 ③ 閉じ込めた空気を押し縮めると手ごたえが大きくなる ④ 閉じ込めた空気を押し縮めると元にもどろうとする 児童は空気の弾性について感覚的に気が付いているようである。風船を押したときの手応えなどで空気には力があると考えているのであろう。しかしこの力が何による力であるかは理解していない。そこで，注射器の圧縮・膨張の実験を通して，ピストンがもとの位置に戻ると，このピストンを動かしたのは空気の力によるものであることに気が付かせたい。注射器の目盛りを使って，目盛りのどこまで押し縮められるか，目盛りのどこまでピストンが戻るかなど，空気の弾性を数量で表すことによって理解を深めさせていきたい。 空気でっぽうは，楽しい活動が期待できる優れた教材である。児童は空気でっぽうで遊んだ経験が乏しいので的当て点取りゲームなどをしながら十分に活動の楽しさを味わわせたい。この時は，筒の中が見えないように塩化ビニルで作った空気でっぽうを用いる。その後，空気でっぽうの前玉が飛び出す仕組みについて考えさせる。 ⑥ 水は，押し縮めることができない 児童はこれまでの経験から，水は押し縮められないと考えているものが多数である。実際には押し縮められるのだが，そのかさは非常に小さく，わずかである。小学校では，水は押し縮められない物とし，空気との比較対象物として扱いたい。
比較表を作ることによって，空気は押し縮められることをはっきり理解させたい。 |