第３学年３組 技術・家庭科（技術分野）学習指導案
日時 令和５年１１月３０日（木）５校時
場所
生 徒 数
授 業 者
１．

技術科教室
３ ３ 名
石 川

航

題材名
「技術を活用して災害時の問題を解決できるシステムをつくろう」
D 情報の技術（１）アイ（３）アイ（４）アイ

２．題材について（１）生徒について
ここまで総合的学習の時間や社会科など多くの教科の授業で防災や安全の学習を進めてきている。防災の基本的な考えや被災した時の困り感を知る学習をすることで、防災を普段から意識している生徒は84％、何らかの防災対策を考えている生徒が 82％とほとんどの生徒が既知のものとして身に付いている。
しかし、被災者（システムの受け手）としての想定はできても、主体的に災害時の問題を解決しようと思う生徒は 6％しかおらず、技術を活用して被災時などの問題を解決しようとする考えには多くの生徒が及んでいない。本クラスの生徒はプログラミング技能の習得深度や意欲に差があり、制作にかかる時間の個人差が大きい。
（２）題材について
本題材は災害という特殊な環境を想定することで、システムを自動化することで安全や QOL（生活の質）向上に役立つことに気付く。また、限られたセンサを最適化し、出力の制御を考えることで課題を考え出しやすい内容となっている。実際に一般家庭で多く使用される 100V 交流電源を制御することは、感電や火災などの危険を伴うので、本題材ではシミュレータとして電子基板を製作し３V の直流電流の入切を制御する。個人作業かつ他の生徒と話し合える環境を整えることで、自分のペースで制作・デバッグができ、すべての生徒がプログラミングの理解を深める機会を得る。情報の技術のみではなく、技術分野で学習した内容はもちろん、理科や社会などの他の教科での学習を生かすことができる。統合的な問題解決に取り組むことで、技術分野の学習内容の活用だけに留まらずよりよい社会の構築を目指し、資質を獲得していくことが価値あるものだと実感できる内容となっている。そして、学習した内容を社会と関連付け、持続可能な社会の構築に向けて工夫し創造する資質・能力の育成を図る。
（３）指導について
災害時という特殊な環境を想定させること、適切な制約条件を設けることで、思考が深まりやすくシステムの完成をすべての生徒が目指すことができる。学習を通して社会にある技術開発の流れと、自分の課題解決活動の流れの共通点に気付き、自分事として考えていくことに結びつく題材を選んだ。本題
材を通して、見いだした問題に対して学習した内容や生活経験を活用して課題に取り組むことにより、学びの価値を感じ、学んだことを活かして課題を解決する喜びを味わうことにつなげたい。将来的に様々な自動制御システムを利用してく人間として、そのシステムのメリット・デメリット、改善案、改良・応用を考えることができ、質の高い技術活用者として、技術発展に寄与できる人間像を目指す。また、新たな視点での問題解決に気付き、そのために学び続けることの価値を認識させたい。
３．題材の目標
情報の技術の見方・考え方を働かせ、災害を想定した問題を解決するシステムを構想し設計・制作する
実践的・体験的な活動を通して、生活や社会で利用されている情報の技術を含む技術全般についての基礎的な理解を図り、それらに係る技能を身に付け、技術と生活や社会、環境との関りについて理解を深めるとともに、生活から技術と生活に関わる問題を見いだして課題を設定し解決する力、便利で安全な社会の構築に向けて適切かつ誠実に技術を工夫し創造しようとする実践的な態度を身に付ける。
４．題材の評価規準
観点

知識・技能

思考・判断・表現

主体的に学習に取り組む態度

評価

生活や社会で利用されている

災害の備えや被災時、被災後よりよい生活の実現や持続可規準

情報の技術についての科学的の避難生活の中で問題を見出能な社会の構築に向けて、課な原理・法則や基礎的な技術して計測・制御システムの設

題の解決に主体的に取り組んの仕組み、情報モラルの必要計・制作などの課題を設定し、 だり、振り返って改善したり性及び、情報の技術と生活や解決策を構想し、実践を評価・ して、情報の技術を工夫し創社会、環境との関わりについ改善し、表現するなどして課造しようとし、実践しようとて理解しているとともに、安題を解決する力を身に付けてしている。

全・適切なプログラムの制作、 いるとともに、よりよい生活動作の確認及びデバッグなどの実現や持続可能な社会の構ができる技能を身に付けてい築を目指して情報の技術を評る。

価し、改良、応用する力を身に付けている。

５．題材の指導と評価の計画（17.5 時間扱い） ○囲みが本時〇評価規準と◇評価方法
指導時数

学習活動

事項

主体的に学習に知識・技能思考・判断・表現
取り組む態度・情報に関する技術と社会の関りを・情報のデジタル

・進んで情報の技術理解する。

化、処理の自動化、と関わり、主体的に・計測・制御のシステムを理解す

システム化などに関理解し、技能を身にる。（microbit によるプログラミ

わる基礎的な技術の付けようとしていング）

仕組みを説明できる。◇ワークシート・信号などの身近な自動制御についる。◇ワークシーて理解し、工夫に気付く。（信号機ト、テスト基板の製作、基板への出力制御）

・計測・制御システ

・自分なりの新しい・安全で適切な制御、動作を理解す

ムの基本的な仕組み

考え方や捉え方によるを説明できる。◇ワって解決策を構想し・適切なデバッグを身に付ける。

ークシート、テストようとしている。◇

12
D
3（１）
4
アイ
56

・社会や生活の安全

構想シート

・社会や生活の問題（災害予防、安や利便に関わる問題全確保、避難生活など）を発見し、7を見いだし、課題を計測・制御を活用して解決できる課設定できる。◇構想・著作権などについシートて気を付けて設計す・課題の解決策となるなど、知的財産をる計測・制御システ

想像、保護及び活用・設定した課題に基づいて、既習事ムの機能や条件を構しようとしている。

項を活用し解決策を具体化する。

想し、大まかな動作◇構想シート、アクを具体化できる。◇

ティビティ図、レポアクティビティ図ート

題を設定する。

8・安心・適切なプロ
D
（３）
アイ

9101112○13・各種センサや出力機能、通信シスグラムの制作、センテムを活用して問題解決に取り組サやアクチュエータ・自らの問題解決とむ。

を含めた動作の確認

その過程を振り返・シミュレータ（電子基板）の作成及びデバックができり、より良いものと・電子基板への出力によるデバッグる。◇制作プログラなるよう改善・修正

ム、観察、テストしようとしている。
・問題解決とその過◇レポート

程を振り返り、社会・問題解決の評価、新たな視点からや環境、経済への影の問題発見をする。

響を考えて、製作し・作成したシステムの発表たシステムがより良・システムの改善・修正を考えてまいものとなるよう改とめる。

善及び修正を考える

1415

ことができる。◇プ
レゼン資料、テスト
・これまでの学習
・よりよい生活の実と、情報の技術がよ現や持続可能な社会・よりよい生活の実の構築を目指して、現や持続可能な社会情報の技術を評価の構築に向けて、情し、新たな発想に基報の技術を工夫し創づいた改良や応用の造していこうとして仕方を提言できる。

いる。◇レポート

りよい生活の実現や・社会で活用されている技術の評価
D

持続可能な社会の構
16

・社会の中での統合的な問題解決に（４）築に果たす役割や影
17.5

ついて技術の評価、選択、管理・運アイ

響を踏まえ、情報の用、応用・改良を考える。
技術の概念を説明できる。◇レポート、
◇レポート
テスト

６．本時の学習指導（本時 12/１７.5）（１）目標○課題解決のための構想・設計からプログラムを作成しデバッグできる。
（２）展開
時・指導上の留意点

◇評価規準

学習活動

間

【評価観点】 （評価方法） →手立て

１

制作進度の確認をし、基本的な分岐プログ

ラム例、基板のつなげ方の確認をする
5・マイクロビットのセンサやプログラミング、出力の確認をさせる
・接続や基板作成については、クラウドにある動画などの資料を参考にさせる

学習課題：構想・設計からプログラムを制作・デバッグできる

２ 制御プログラムを作成する・制作したプログラムを出力し、適切に制御できているかデバッグさせる。デバッグの必要性を説明する。

３40

デバッグのためのシミュレータ基板作成の作製をする

・基板製作やプログラムのダウンロード、基板との接続をク
ラウドの動画などで確認させる。
・制約条件の中での解決を目指しているかを確認させる。

４

デバッグをし、必要があればプログラムの修正をする・設計したアクティビティ図からプログラムの難易度を考えさせる◇課題の解決策となる災害時などに役立つプログラムを使用場面などの条件を踏まえて製作し、適切に制御できるかをデバッグすることができる。
【知識・技能】（プログラム・出力基板）

おおむね満足できる状況（B）

5

設計をもとに、プログラムを制作・デバッグし必要に応じてプログラムを修正している→センサのしきい値や変数を利用するなどの調整で制御をより洗練することがで５ 本時の振り返りと次回の授業の確認をする

７．研究テーマとの関連〇児童生徒自らが課題を設定し解決することを目指し、ICT を効果的に活用した授業の実践への工夫（2023 志木市内一斉授業研究会 テーマに関わる内容）
・課題設定・設計の段階で制作難易度を自分で決定できる。
（センサやアクチュエータの数など）
・クラウド上にある動画などの資料を、生徒個人の判断で必要な情報を必要な時に得ることができる。
・設計、プログラミング制作・デバッグ、シミュレータ基板の製作を個人のペースで進めることができる。
・発表により他の問題解決活動を知る機会を得て、学びに向かう力の向上につなげることができる内容である。

・災害時の問題発見という設定をすることで、災害大国といわれる日本の国民として、生涯関わっていくことになる様々な災害を想定する。そして、生徒自身が自分事として学習に取り組める内容である。
〇他教科との横断的な内容（2023 埼玉県調査研究 テーマに関わる内容）
・総合的学習の時間…防災・安全教育（宗岡の防災・安全を提案する）、SDGs 学習
・理科…電流とその利用、科学技術と人間、身近な物理現象、大地の変化、自然環境と人間・社会…公民的分野（私たちが生きる現代社会と文化の特色、現代社会を捉える枠組み）
地理的分野（日本の地域的特色と地域区分）
・保健体育…保健分野（傷害の防止、健康と環境、心身の機能発達と心の健康）
・技術・家庭科…家庭分野（住生活）・外国語…非常時のアナウンスを聞こう
・数学…データの活用
・道徳…行動する建築家坂茂参考資料 ７/１７.5 配布

技術を活用した問題解決（プログラミング、電気回路など）
３年組

番 氏名※今回は安全のため、実際にヒーターやモーターを動かすことはしません。システムを開発し、シミュレータとして電気回路基板を制御します。※斜体の文字は記入例です
１．制約条件
制作時間（目安）

プログラミング ３時間
シミュレータ電気回路製作

２時間

災害時
・災害の種別は自由（地震・水害・火災・台風など）
問題解決の場面・問題解決の場所は自分の教室・制作したシステムを活用するタイミングは自由（タイミング…避難してすぐ、避難生活中、被災してすぐ、日々の防災など）制御する負荷の数

１～３つまで（メロディは含みません）
照明

使用できる負荷※電気回路に出力することを学習するので、メロディのみではダメ

・・・白 LED

警報・サイレン・・・電子ブザー※メロディ

・・・内蔵スピーカ（電気回路には入れない）

ヒーター・暖房・・・赤 LED
冷房・冷却装置・・・青 LED（この部品は教員が直接渡します）
モーター

・・・緑 LED

ポンプ・・・黄 LED

モーターでできること

扇風機、エスカレータ、エレベータ、自動ドアなど回す・動かすポンプでできること

水を吸い上げる、水を流す・まく、液体の制御など
・物理センサ（ボタン A・B）
・光センサ

使用できるセンサ

・加速度センサ（傾き、ゆさぶりなど）
・温度センサ・音センサ・方角センサ２．システム開発に当たって決めること
システムを活用するタイミング

災害が起こった瞬間

システムを活用する場所
負荷を実装する場所（教室のどこに付けるか）使用するセンサ

3-

１教室「教室見取り図」プリントに書き加える

天井に散水スプリンクラー
教室工法のドアに冷却装置
温度センサ 加速度センサ

ドアにモーター（自動ドア）

技術科 情報の技術参考資料 ７/１７.5
配布
技術を活用したシステム

３年の開発・構想

統合的な問題解決

組

番 氏名 おおむね満足記入例（十分満足できる）

災害時に問題解決できるシステムを開発しよう

１．プログラミングや電気回路の技術を活用

２．問題を解決できるプログラムと電気回路を考えよう（課題設定）

して解決できる問題を見付けよう（問題発見）

火災を一時的におさめるためにある温度になったら散水する。

地震による火災で逃げ遅れる人がでてしま（退路が高温で逃げられないことが考えられるので、退路に冷却装置う。

をつけ災害時に起動するようにする。また、ドアが開かなくなる前に開くように揺れを感じたら、ドアが開くようにしておく）※製作上の制約条件を考慮しながら…
３．アイデアをまとめよう○製品の製作に必要なデータを整理しよう
災害時、解決する場
所やタイミングは？

地震による火災
アイデア１にでも抑える（地震による火災
教室後方のドア被災の瞬間）

例）

避難場所（避難したすぐあと）使用する電気回路の負荷（３つまで）

火災の燃え広がりを一時的

天井
被災の瞬間

アイデア２

解決したいことポンプ【黄 LED】によるスプリンクラー（退路が熱やパニックで逃冷却装置【青 LED】げられなくなることを防ぐ）

自動ドアのモータ【緑 LED】

・避難場所の寒さを防ぎたい

・ヒーター【赤色 LED】

・電気を節約したい・ファンをまわすモータ【緑 LED】

…etc.

・ブザー

４． プログラムの設計図（アクティビティ図）を書こう （太枠内は十分満足できる）

スプリンクラースプリンクラー
冷却装置

自動ドア（モータ）参考資料 １４/１７.5 配布

情報の技術
システムの工夫３年〇見つけた問題を書こう

組番

氏名おおむね満足できる（十分満足できる）

構想で設定した課題を書こう

火災を一時的におさめるためにある温度になったら散水
地震による火災で逃げ遅れる人がでする。てしまう。

（退路が高温で逃げられないことが考えられるので、退路に冷却装置をつけ災害時に起動するようにする。また、ドアが開かなくなる前に開くように揺れを感じたら、ドアが開くようにしておく）

使用したセンサ使用を想定する負荷負荷に対応する LED やブザー

温度センサ

ポンプによるスプリンクラー

黄 LED（温度センサ）（冷却装置）（青 LED）（加速度センサ）（自動ドアのモーター）（緑 LED）〇課題を解決するための工夫点を説明しよう

最初は火災に対応するために温度センサの基準を７０℃に設定していたが、それでは人が亡くなってしまってから作動するという指摘を友達からされたので、災害情報をネットで調べて 55℃にした。
（自動ドアは温度センサで一緒に動かそうとしたが、温度や大きな揺れでドアがゆがんでしまい、開かなくなることがあるという事例を見つけたので、いち早く作動させるために揺れに感知するように加速度センサを使用した）。

〇作成したシステムの改善点を書こう

温度の設定をスプリンクラーと冷却装置で変えたいので、別々で作動するようにしたい。
（ドアは少しの揺れでも開いてしまうので、何秒か揺れたら作動するようにしたかった。）

参考資料 ３/１７.5 配布

出力制御のプロ

グラミング課題

３年組番

氏名

指導者用

信号機の課題 ※斜体のテキストボックスは生徒用には入りません

課題１．車の三色信号機
動作①緑のみ３秒点灯。
②黄色のみ１秒点灯。
③赤のみ３秒点灯。
④以後繰り返し。

課題 1，2，3 の知識・技能習得の狙い

課題２．歩行者用２色信号機
動作①緑のみ３秒点灯。

順次、ループ、タイマー制御
デジタル出力②緑が４回点滅。
③赤のみ３秒点灯。
④以後繰り返し。

課題３．歩行者用道路幅が広く渡りきるまでに１０秒かかる。これを解決する歩行者信号。
課題２のプログラムを改良して安全にわたりきれる制御をする。

課題４．夜間通行止め信号。
動作 昼間は常に緑のみ点灯。夜間に通行を止めるため、暗くなったら赤のみ点灯。

課題５．押しボタン式歩行者信号。
動作①ボタンが押されていない時は赤のみ点灯。
②ボタンを押したら緑のみ点灯。

課題４、５、６、７、８
知識・技能習得の狙い

課題６．押しボタン式歩行者信号。（実用レベル）
課題５の信号は危ない。安全に使用できるように改良しよう。

光、加速度、物理センサー制
御、分岐
実用的なプログラムへの応用

課題７．地震時、安全確保信号（車用）
動作①緑のみ点灯。
②揺れが起きたら、黄色の点滅に切り替わる。

課題８．地震時、安全確保信号（車用）実用版
動作①課題１と同様の点灯をする。
②揺れが起きたら、黄色の点滅に切り替わる。

課題 EX
課題 EX．地震時、安全確保信号（車用）実用・改良版
動作①課題１と同様の点灯をする。
②３回揺れが起きたら、黄色の点滅に切り替わる。

知識・技能習得の狙い
変数（揺れた回数をカウントする）

ここからは信号機から離れて、様々な制御を練習していきます。

課題 2-1．ボタンで LED 制御
動作

A ボタンを押すと赤のみ点灯
Ｂボタンを押すと黄色のみ点灯
Ａ＋ＢボタンですべてのＬＥＤが消灯

課題 2‐1
知識・技能習得の狙い
基本的な出力制御

課題 2-2．揺れと音で制御
動作

ゆさぶると３色点灯する
音を感じると 3 色消灯する。

課題 2-2
知識・技能習得の狙い
音センサー

課題 2-3．ランダム点滅
動作

赤のみ 0.1 秒から 2 秒の間で点滅する。
点滅の仕方がランダムな点灯。

課題 2-3、2-4
知識・技能習得の狙い
乱数

実用的なプログラムの理解（イルミネーション）
課題 2-4．イルミネーション
動作

３色がランダムの間隔（ 0.1～２秒）で別々に点滅する。

すべての課題をクリアすれば、「災害時の問題解決」課題解決学習で制御プログラムが、スムーズに作成できるようになります。

2 年生で習得したプログラム技能
電子サイコロ（乱数、計算）
万歩計（変数）
相性占い（タッチセンサー）
電子カウンター（加算、リセット）※2 年生ではマイクロビットの中だけでプログラムを学習しています。3 年生ではマイクロビットの外に電流の入り切りを制御しています。