(57)【要約】【課題】小学校学習指導要領（２０００８）で、電気についての基本事項の理解、電気が保有する性格や、電気エネルギーについて推論する能力の育成が求められているが、目に見える形でそれを理解させ、推論能力の育成に有効な実験教具は見当たらず担当教職員の創意により開発した教具を利用しているのが実情である。【解決手段】理科実験用教具の構成を、可能な限り簡素化することで、理科担当教職員に、教具作成時や、実験実施時に過大な負担が課せられる事は無く、児童自身が教具の作成をし、実験の操作が出来る事から、指導要綱が求めている基本事項の理解が深められ、発生現象に関わる推論能力の向上が期待できる教具作製セットである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
図１〜図３・符号ＰＩに例示された円盤中心部にセンターピースが固着され、同図・符号ＰＯに例示されたセンターピース支承ピンを、同図・符号ＰＳに例示された軸受けストローに挿入固定し、同軸受けストローを、同図・符号ＢＰに例示されたベースプレートに、同図・符号ＢＮに例示された固定ビスで連結固定し、センターピース支承ピンを安定させ、豆電球への点灯で発生する微弱な熱源で、回転するプロペラの製作方式、及び、理科実験教具製作用の資材セット。
【請求項２】
請求項１に記述された理科実験用教具の製作手順により、小学校高学年児童が、教諭の指導のもとで自ら製作する事が可能であり、且つ、教具製作時、及び、実験実施時に危険を伴う事が無く、請求項１に記述された成果が得られるように構成され、児童の工作能力に適合するように構成された理科実験用教具の資材セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、小学校高学年児童に、電気が保有する質・量について、児童自身が製作した理科実験用教具を自ら操作し作動させ、その成果を目視確認させることにより、理科実験用教具をうまく作動させるために製作時に注意しなければならない事項の認識と、同教具を操作し、作動時に得られた各種の計測値等から、目視確認した発生現象の原因にかかわる推論を構築する学習で、小学校学習指導要領（２００８年告示）で求められている学習成果が得られる事が期待できる理科実験用教具セット、及び、その活用法と、副次的に得られる物作りへの興味や、その大切さを認識させる事が出来る理科実験教具の提供をするものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の技術方式には、小学校高学年児童が自ら製作し、操作する事が可能な実験教具はなく、次のような問題点が存在する。
１  高度な専門知識や技能を保有する技術者用の実験装置では、小学校高学年の理科室での実験授業にはなじまない。
２  理科実験用の教具が工場で製作され、且つ。教具を製作するための資材が身近に入手できないような特殊なものでは、児童自らが理科実験用教具を製作し、その教具を操作することで、さまざまな現象を確かめる事ができ、身近な資材による、理科実験用教具製作の体験で得られる物作りへの興味や、その大切さを認識させる、実験参加方式授業にはなじまない。
３  理科実験用教具の製作に使用する資材や消耗品が、高額なものであれば、小学校高学年児童自らが理科実験教具の製作をする実験参加学習方式にはなじまない。
【先行技術文献】
【０００３】  なし
【発明の概要】
【０００４】  この発明の概要について、表、及び図面を併用して記述する。
１  次の表に記載された理科実験用教具製作資材のセットを準備する。
【表】
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２  前記の表に記載された資材を使用して、次のア〜クに記述する手順で理科実験教具の製作をする。
ア  図１・符号Ｓに例示されシートに、プロペラを作成するための原型盤となる円形を描き、求心・切込み・折曲げ等の設計要素をマーキングする。
イ  前記設計要素がマーキングされたシートから、羽根となる部分のカットも含めて、円形にカットされた符号ＰＥのプロペラの原型盤を作成する。
ウ  前記符号ＰＥの原型盤にマーキングされた設計要素に基づき所要の加工をし、図１〜図３符号ＰＥＦに例示された回転可能なプロペラを製作する。
エ  前記のプロペラ部材原型盤のセンター部に、図１〜図３・符号ＰＩに例示のセンターピースを挿入し固着する。
オ  図１〜図３符号ＢＰに例示されたプロペラ回転装具を固定するための固定盤に、図２・図３符号ＳＫに例示されたリード線付ソケットを取付け、同図・符号Ｒに例示された豆電球を同ソケットにセットする。
カ  前記符号ＢＰのプロペラ回転装具固定盤に、図１〜図３・符号ＢＮに例示された固定ネジで、図１〜図３・符号ＰＯのプロペラ支承ピンが挿入されたプロペラ支承軸、同図符号ＰＳのストローを連結固着する。
キ  前記符号ＰＳのプロペラ支承ピン挿入軸ストローの先端に、同図・符号ＰＯに例示されたプロペラ支承ピンを挿入固定する。
ク  図１〜図３・符号ＰＩに例示されたセンターピースが装備され、且つ、同図・符号ＰＥＦに例示された回転可能となるように加工されたプロペラを、同図・符号ＰＯに例示された支承ピンの上に、バランスよく載せる。
３  前記ア〜クの手順による理科実験用教具の製作時には、なるべく作製手順の要点説明と所要の指導のみにとどめ、各グループ毎に配布された資材を利用し、創意工夫が発揮できるような環境の整備に努め、理科実験用教具を製作させる。
４  理科実験用教具を使用した実験の実施要領について図面を併用して記述する。
ア  図２・符号ＰＯに例示されたプロペラ支承ピン装着済みの回転実験教具の本体に、図２・符号ＰＥＦに例示された回転可能なプロペラがセットされ、図１・符号Ｒに例示された豆電球と、同図・符号Ｅに例示された乾電池を、同図・符号ＣＲに例示された目玉クリップにより接続する事が出来る状態である事をを確認し、図３・符号ＣＥに例示されたシエルターを、プロペラ回転実験用教具に覆せ外気と遮断する。
イ  図２・図３符号ＣＲに例示された目玉クリップを利用して、豆電球を点灯させる。
ウ  図２・図３符号Ｒに例示された豆電球を点灯させる事により、プロペラが旨く回転するか，又回転した場合の様子や、回転回数、回転速度などのデータを収集し、記録する。などの教育項目に基づく実験を、児童自身の手で製作した教具を、児童自身に操作させ、捜査の結果発生する現象を児童自身に観察させ、記録させるとともに、記録された事項に基づきズキそのような現象が発生するのかを考察させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】    課題を解決する手段として
１  発明の概要で記述した表による資材と、作製要領に基づきこの教具を試作、操作実験実施結果で得られた成果の分析検討により、理科実験用教具として児童自身が容易に製作加工することが可能であり、且つ、構成資材が容易に入手出来る資材である必須の要件を満たしており、表に記述した実験教具作製用の資材をセットにし、小学校高学年理科実験用教具として提供するのが最適である。
２  小学校高学年児童自身に理科実験教具の製作加工を体験させ、物作りの楽しさ、大切さを学習させることを，副次的な目的とした場合の設計構想として、実験目的に適合する範囲内で、可能な限り単純な設計で、且つ、製作加工と資材入手が容易なものであり、高額な経費が不要である事が必須の要件である。
３  児童自身に理科実験用教具の製作加工をさせる事は，副次目的である事から、各グループ毎に製作加工する際それぞれのグループに、製作にかかわる独自のアイデア提案や、発想ができるよう、製作指導時には重要なポイントのみを教示するこにとどめる事とし、児童の創造性開発に期待がもてる教育方式に適合する資材の提供が出来るものである事が必要な要件となる。
【発明の効果】
【０００６】  この発明により得られる効果について記述する。
１  小学校学修指導要領に合致する直接的な効果
小学校学習指導要領（２００８年告示）により、電気の性質や働きについて推論する能力の育成が求められ、その事項にかかわる教育を担当する現場の教職員が、次の理由により教育現場で利用できる実験用教具セットとして活用することができる。
ア  一定の密閉空間内にセットされた豆電球が、点灯により微弱な熱を発生させ、その微弱な熱が熱源となり、上昇気流の発生で、プロペラが回転する現象を目視確認する事ができ、密閉空間内と外界との温度差測定や、熱源に変化を加えた場合に生ずるプロペラの回転状態の変化等が、児童自身の眼で確認できることから、発生する現象に児童が興味を抱き、積極的な学習への参加意欲を示す様子が顕著に認められる。
イ  児童自らの手で理科実験用教具を製作し、その教具を自ら操作して作動させ、目的に合致する計測値を収集し、得られたデータの分析をすることにより、学習指導要領で求められている推論能力の育成が図られる事と併行的に、その教具の製作過程を通じてアイデアの提案等、児童の創造性の開発や伸展が育成される。
ウ  理科実験用教具の構成が複雑なものでない事から、指導を担当する教職員に過大な負担が課せられる事が無く、学修指導要領に示された児童の能力育成の成果が得られる。
２  児童自らが理科実験用教具を製作する事で得られる副次的な効果
ア  理科実験要教具を自らの手で製作する事により、実験実施時に得られる成果に対する期待感から、実験開始以前から学習意欲が高められ、極めて意欲的な学習への取り組みが認められる。
イ  理科実験用教具の主要部品は、前記の表に記述されたとおりで付属消耗品を含めた経費も安価であり、小学校高学年児童が加工組み立てをする難易度もさほど高くはない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】回転するプロペラ教具の原型盤を製作するためのシート、その他教具の作製に必要な構成部材のイメージ図である。
【図２】回転するプロペラの教具構成部材と組み立てイメージ図である。
【図３】豆電球で回るプロペラの実験用教具を、全て所定の部位にセットし完成させた理科実験用京具のイメージ図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  この発明にかかわる最良の形態を、図面、及び、表を併用して記述する。
１  試作品による実験データの成果分析により、プロペラの資材はＴＰシートとする。
プロペラのウイング枚数は、８枚とする。
２  プロペラウイング部分の折り曲げ加工は製作担当者所定とする。
２  試作品による実験データの成果分析からプロペラの軸受けは、金属製ミニカシメとする。
３  試作品による実験データの成果分析から熱源の豆電球は，２，５ｖ・０，５Ａ４個とする。
４  試作品による実験データの成果分析から電源部は、単３の電池直列２個Ｘ４とする。
５  試作品による実験データの成果分析から外筒は、ＰＥＴ樹脂とする。
以上１〜５に記述した資材に、設計要素に基づくカットや所要の加工を施し、図２に例示された組み立てイメージ図の各部位に取付け、図３・符号ＣＥに例示されたシエルルターカバーを、各装具組み立て完了した実験用教具に覆せ、外気と遮断された空間を構成させる
【実施例】
【０００９】１    図１・符号Ｓに例示されたシートから同図・符号ＰＥに例示されたプロペラとなる円盤をカットする。
２    図１・符号ＰＥに例示された円盤に、切込み、折り曲げ、中心箇所の確定その他所要の設計要素を  マーキングし、同設計要素に基づき加工する。
３    図１、及び、図２・符号ＰＥＦに例示された転可能な加工完了プロペラを、図２に例示された教具構成部材の配置部位のとおり結合し理科実験用教具を完成させる。
４    組立てが完了した理科実験用教具に、図３・符号ＣＥに例示されたシエルターカバーを覆ぶせ実験を開始し、発生する現象の観察や、各種データを収集，記録する。
【符号の説明】
【００１０】  ア  Ｓ      プロペラ本体部分となる円盤作製用のシート。
イ  ＰＥ    回転するプロペラとなる加工がされる前の円盤
ウ  ＰＥＦ  回転するプロペラに加工された円盤
エ  ＰＩ    回転するプロペラの中心部に挿入されるセンターピース
オ  ＰＯ    センターピースを支承するプロペラ支承ピン
カ  ＰＳ    支承ピンを挿入固定させるための軸受けストロー
キ  ＰＢ    軸受けストローを固定し。プロペラ支承ピンの保持を安定させる支持盤の              ベースプレート
ク  ＢＮ    軸受けストローを支持盤のベースプレートに連結固着する固定ビス
ケ  Ｒ      豆電球
コ  ＳＫ    豆電球が装着されるリード線付のソケッと
サ  Ｃ      豆電球と、乾電池を連結するリード線
シ  Ｅ      電源となる乾電池
ス  ＢＯ    乾電池収納ＢＯＸ
セ  ＣＲ    乾電池を直列に連結するための目玉クリップ
ソ  ＣＥ    組立て完了後の実験用教具と、外界との遮断をするためのシエルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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