平成21年度　東京都北区 理科実技悉皆教員研修
【研修内容】

平成21年度では新学習指導要領（平成23年度より施行）に新登場の6年「電気の利用」の理科実技研修を行いました。

研修の内容は以下の構成になります。

• 概要
• 詳細
• 物品リスト

概要 

本研修で取り上げた「電気の利用」の中身は次の4つです。

1. 電気の発電
2. 電気の蓄電
3. 電気による発熱
4. 電気の変換

1.電気の発電

講師から「発電して、豆電球をつけて下さい」という課題が出されると同時に、電気の実験道具（乾電池・手まわし発電機・モーター・光電池・豆電球・電子オルゴール・コンデンサ・ガムテープ・ワニ口クリップ）が配られる。「乾電池と手回し発電機は使ってはいけません」という厳しい条件が講師から付け足されると、手回し発電機に手を伸ばしていた教員は「えっ、他に方法があるの？」という表情を浮かべる。 多くの教員が、室内の蛍光灯の光を光電池に当てる方法を試していたが、蛍光灯の光はエネルギーが小さいため豆電球は点灯しなかった。また、モーター軸を手で回転させて発電しようと試みる教員も見受けられたが、軸を十分に早く回すことができず、豆電球は点かなかった。

また、生活で多くの電気を使っていることを実感してもらう方法として、１人１０Wの発電量（先の４０Ｗ電球点灯実験より）として、掃除機やドライヤーの消費電力を「何人分」として換算する方法も紹介された。掃除機（１０００ｗ）なら１００人分、ドライヤー（１２００Ｗ）なら１２０人分の電力を消費することが紹介されると、教員は、どれだけ多くの電力が日常生活で使われているかを実感していた。

最後には、原子力・火力・水力・風力発電がいずれも『モーターの軸を回転させることによる発電』だということが紹介された。教員からは、「生活に関連づけて考えさせていくことで、子供も電気への理解を深めていくことができそう」「モーターを回し発電したことで、モーターが発電機だということへの理解がよくできた」等の声があがった。

2.電気の蓄電

最初に、電気を貯める道具として、充電池（携帯、カメラ、ゲーム機、電気ひげそり等）とコンデンサの２タイプがあることが紹介された。6年生で指導するのは、コンデンサの方である。

• コンデンサの主な用途は電子回路であること
• コンデンサの使用数はTV・パソコン・DVDレコーダー・エアコン・携帯電話等に数十個から数百個単位で使用されていること

蓄電の指導のポイントとして、「コンデンサを充電する実験だけでは不十分。生活との関連を子どもたちに実感させるために、パソコン等の電子回路の実物を授業で紹介してほしい」ということが講師より伝えられた。教員からは、「電子回路を真剣に観察したのは、今回が初めてだったが、とても面白かった。このように電化製品の中の電子回路を見る機会を与えることで、子どもにコンデンサへの興味を持たせることができると思う」等の声があがった。

3.電気による発熱

日常生活で使われている発熱する電化製品の多くに「電熱線」が使われていることが紹介された。「電熱線」と聞いてもピンとこない教員も何割かいたが、「電熱器、トースター、ドライヤーなどの赤くなる部分ですよ」という講師の説明を聞いて、「あっ、あれのことか。わかる、わかる！」という反応をしていた。

その後は、電熱線を使った発泡スチロールカッターを各自で作成し、発泡スチロールトレーを切るという実験を行った。カッターの作り方は、ねじに電熱線（ニクロム線）を巻き、ワニ口クリップで両端を止め乾電池につなぐというシンプルなもの（市販のカッターと同じ仕組み）。電熱線の長さを変えると、切れ味（温度）が変わることも、実験して確認した。

まとめとして、電熱線が熱くなる仕組みが、電気や電熱線を人にたとえた説明で紹介されると、教員からは、「小学生がわかる例え話にしてもらったので、授業に使いやすい」等の声が上がった。その話とは、

• 「銅君」などの導線は、「電気君」が通るのを邪魔しない「親切な人」→発熱しない
• 「ニクロム君」などの電熱線は、「電気君」が通るのを邪魔する「意地悪な人」

→「電気君」と「ニクロム君」がケンカして、発熱する

というものである。

4.電気の変換

電気の変換とは、電気が他の形のエネルギーに変わることである（例　光・熱・音・運動）。この単元は、実験は行わず、講師が質問を投げかけ、教員が答えるという対話形式で理解を深めていった。

「電気製品とは、エネルギー変換機です。」いう説明に、教員たちは納得していた。また、エネルギーが自分たちの利用したいもののみに変換されるわけではないということ（エネルギー効率）についても紹介された。そのことを理解するための実験として、２つの手回し発電機をつなげて、一方の発電機のハンドルを一回転する実験が紹介された。結論を言うと、もう一方の発電機のハンドルは４分の３程度しか回転しないのである。この実験で教員は、エネルギーが変換されると一部が熱などに失われることを体験的に理解していた。

教員からは、「電気エネルギーの変換が身の回りの事例や分かりやすい実験を通してよく理解できた。子供達に指導する手掛かりとなった」「手回し発電機の実験では、エネルギー変換が目に見えて分かった」等の声があがった。

研修の最後には、アンケート記入をしていただいたが、「授業で使える方法が豊富で、すぐ実践できる内容でよかった」「仕組みの説明が、わかりやすくてよかった」「生活との関連がよくわかった」「新出単元だったので、どうやって教えようか悩んでいたので、今日の研修はありがたい。」といった声が多かった。

詳細

＜講師陣＞

お茶の水女子大学サイエンス＆エデュケーションセンターよりメイン講師1名、アシスタント講師１名

＜対象＞

東京都北区立小学校38校の全教員

＜期間＞

平成21年7月～平成22年2月

＜内容と目標＞

＜会場に関する注意点＞

ほとんどの学校の理科室には冷房がない為、夏季に研修をする場合は、教室や図書室（冷房のある部屋）を学校側に用意していただく。夏以外に実施の場合は、理科室で全ての内容を実施すればよい。

＜事前準備＞

1. 会場設置
   • 4人１グループになるよう、机をセットする
   • 会場の前方に机を置き、講師用の実験道具置き場とする
   • 会場の後方に机を置き、参加者用の実験道具置き場とする
2. 資料の準備
   • 配布資料を人数分机上に用意する
   • アンケート①②の右上に「学校№―参加者№」で通し番号を振る
     （例 ①：21-1,21-2…　②：21-1,21-2…）
     アンケート①②の同じ通し番号をセットで参加者に渡す
   • 講師用として、資料一式を講師の机に用意する
3. 実験道具準備
   • ドライヤーを講師用机上に置く
   • 携帯電話、充電器を講師用机に置く
   • ４０W電球とソケットをセットする。実験中にセット・配布するため、後方の机に置く
   • PC基盤を保護シートから出し、後方の机に置く
   • 発泡スチロールを人数分用意し、後方の机に置く
   • デジタルカメラをアシスタントが持つ
   • 参加者へ配布する実験道具を用意する
     • トレイを“参加人数÷２ ＋１（講師用）”枚用意する
     • 各トレイの中に次の物品を入れておく（１トレーで２人分）

       *	手回し発電機	２個
       *	みのむしクリップ（大）赤	２本
       *	みのむしクリップ（大）黒	２本
       *	モーター	２個
       *	コンデンサ	２個 （金属ねじで蓄電された電気を事前に抜く）
       *	電子オルゴール	２個
       *	ソケット	２個
       *	豆球	２個（ソケットに付ける）
       *	単一電池	２本
       *	太陽電池素子版	２枚
       *	乾電池ホルダー	２個
       *	ニクロム線	２本
       *	金属ねじ	４個
       *	布ガムテープ	１巻

物品リスト

研修道具には、研修時に使用する実験器具のような「配布しない物品」、学校ごとに配布する「配布物（学校）」、各参加者に配る「配布資料（個人）」の３種類がある。「配布しない物品」は、研修前日までに各学校に確実に搬入できるよう、昨年と同様、コンテナＡ,Ｂに同数の実験器具を用意し、それらを交互に回す工夫をした。その結果、研修スケジュールが密になった夏休み期間中も滞りなく研修を行うことができた。