高等学校理科基礎【第１版】

エネルギー教育のための小中高連携カリキュラム

平成２４年２月

カリキュラム・教材開発ワーキンググループ

目 次

はじめに ························ 1
単元の構成図 ······················ 3
高等学校カリキュラムの全体概要 ············· ５
コア・カリキュラム
物理基礎（電気の利用） ·················· ９
化学基礎（様々な酸化還元反応） ··············· １４
生物基礎（細胞とエネルギー）················ １９
地学基礎（大気や海水の運動とエネルギー） ············ ２７
科学と人間生活（科学技術の発展とエネルギーの使い方） ······· ３２
資料編○エネルギー教育実践トライアル校（小学校・中学校）学習テーマ ·························資料-1○エネルギー教育実践パイロット校４つの課題 ···········································資料-4○理科の系統 ·········································································資料-7○関連する他教科の単元テーマ（小学校・中学校） ·······································資料-8

はじめに

私 た ち は ，普 段 の 何 気 な い 日 常 を 大 量 の エ ネ ル ギ ー 消 費 に よ り 享 受 し て い る 。
しかし，エネルギー自給率４％の我が国はエネルギー供給面で極めて不安定な
上，エネルギー消費による地球環境問題への迅速な対応を迫られているのが現状である。
このような諸問題に対応するため，今私たちに求められているのが，エネル
ギー環境教育，即ち「持続的な社会の構築をめざし，エネルギー・環境問題の解決に向けて適切に判断し行動できる人間を育成する」（「エネルギー教育ガ
イドライン」より）教育である。
エ ネ ル ギ ー 環 境 教 育 は ，決 し て 新 し い 特 別 な も の で は な く ，「 人 間 の 生 き 方 」にかかわる教育であり，理科・社会・算数・国語・家庭科等，あらゆる教科の底辺に横たわる根幹となるべきものである。そのため本カリキュラムも，学習指導要領に沿った授業の中で無理なくエネルギー環境教育が実践できることを狙いとして作成しており，取り上げた教材は，エネルギー教育の入門用として
活 用 で き る よ う 配 慮 し た 。ま た ，エ ネ ル ギ ー 教 育 実 践 パ イ ロ ッ ト 校 に お け る「 ４つの課題」との関連付けにも留意して作成している。
このカリキュラムがエネルギー環境実践トライアル校，エネルギー教育実践
パイロット校をはじめとして一人でも多くの教員の手に渡り，エネルギー環境
教育は「誰でも」，「すぐに」実践可能であることを実感して頂ければ幸いである。

カ リ キ ュ ラ ム・教 材 開 発 ワ ー キ ン グ グ ル ー プ
広島大学大学院教育学研究科

蔦

－1－

岡

教授

孝

則

座長

カリキュラム・教材開発ワーキンググループとは地域特性を活かしたエネルギー教育の実践・研究，普及・啓発および地域におけるエネルギー教育関係者の組織化などを進め，次世代層がエネルギー全般に関する関心と理解を深めるための各種支援を行う代表者を中心とした組織体である。
ワーキンググループでは，小学校・中学校・高等学校を通じたエネルギー環境教育における縦の系統性を持たせたカリキュラム作成に努めている。

－2－

単元の構成図１
小学校「エネルギーを感じさせる」○小学校カリキュラム
コア・カリキュラム

小学３年生「電気の通り道～電池パワーであかりをつけよう～」
・電気を通すつなぎ方
・電気を通す物○中学校カリキュラム
発展カリキュラム

コア・カリキュラム

発展カリキュラム
中学１年生「光と音」

小学３年生「太陽と地面の様子」
・日かげの位置と太陽の動き
・地面のあたたかさや湿り気の違い
小学３年生「磁石の性質」
・磁石に引きつけられるもの
・異極と同極小学３年生「風やゴムのはたらき」
・風のはたらき・ゴムのはたらき

小学４年生「電気のはたらき～乾電池と光電池～」
・乾電池の数とつなぎ方
・光電池のはたらき

中学校「エネルギーを感じ，考えさせる」～光のエネルギーを利用しよう～
・光の反射・屈折・凸レンズの働き小学校コア・カリキュラムより中学１年生「力と圧力」
・力の働き
・圧力

中学２年生「電流」
・回路と電流・電圧
・電流・電圧と抵抗
・電気とそのエネルギー・静電気と電流

小学４年生「もののあたたまり方」
・金属，水，空気のあたたまり方

中学２年生「電流と磁界」
・電流がつくる磁界・磁界中の電流が受ける力

小学６年生「電気の利用～エネルギーの工場と変身と銀行～」
・発電，蓄電・電気による発熱
・電気の変換・電気の利用

小学５年生「振り子の運動」
・振り子の運動
小学５年生「流水のはたらき」
・流れる水の働き（侵食・運搬・堆積）・川の上流・下流と川原の石・雨の降り方と増水

中学３年生「エネルギー」

小学校コア・カリキュラムより・電磁誘導と発電～発電と送電～
小学５年生「電流のはたらき～電磁石でパワフル・省エネ～」
・鉄心の磁化，極の変化
・電磁石の強さ

・音の性質

中学３年生「運動の規則性」
・力のつり合い・運動の速さと向き
・力と運動

・様々なエネルギーとその変換
・エネルギー資源

中学３年生「力学的エネルギー」
・仕事とエネルギー
・力学的エネルギーの保存

中学３年生「科学技術の発展」
小学６年生「燃焼の仕組み」
・燃焼の仕組み

中学３年生「水溶液とイオン」
・水溶液の電気伝導性
・原子の成り立ちとイオン
・化学変化と電池

中学校カリキュラムへ

中学３年生「自然環境の保全と科学技術の利用」
・「水溶液とイオン」から化学変化と電池について：鉛蓄電池の充電・放電実験を通して※囲みに陰のある単元は，本カリキュラムで学習指導案の記載がある単元－3－
高等学校コア・カリキュラムへ

単元の構成図２
小学校・中学校カリキュラムより

小学３年生「太陽と地面の様子」
・日かげの位置と太陽の動き
・地面のあたたかさや湿り気の違い

小学６年生「電気の利用～エネルギーの工場と変身と銀行～」
・発電，蓄電・電気による発熱
・電気の変換・電気の利用中学２年生「電流」
・回路と電流・電圧
・電流・電圧と抵抗

中学１年生「光と音」～光のエネルギーを利用しよう～
・光の反射・屈折・凸レンズの働き

・電気とそのエネルギー・静電気と電流・音の性質
中学２年生「電流と磁界」
・電流がつくる磁界・磁界中の電流が受ける力

中学３年生「運動の規則性」
・力のつり合い・運動の速さと向き

・電磁誘導と発電～発電と送電～
・力と運動
中学３年生「エネルギー」

中学１年生「植物の体のつくりと働き」
・花のつくりと働き・葉・茎・根のつくりと働き

・様々なエネルギーとその変換
・エネルギー資源

中学２年生「動物の体のつくりと働き」
・生命を維持する働き
・刺激と反応中学３年生「水溶液とイオン」
・水溶液の電気伝導性
・原子の成り立ちとイオン
・化学変化と電池
中学３年生「自然環境の保全と科学技術の利用」

中学３年生「生物と環境」
・自然界のつり合い・自然環境の調査と環境保全

・「水溶液とイオン」から化学変化と電池について：鉛蓄電池の充電・放電実験を通して

コア・カリキュラム○高等学校カリキュラム
物理基礎

化学基礎

生物基礎

地学基礎

科学と人間生活電気
・物質と電気抵抗

化学反応・酸・塩基と中和

生物の特徴
・生物の共通性と多様性

大気と海洋
・地球の熱収支

・電気の利用・酸化と還元～さまざまな酸化還元反応～

・細胞とエネルギー

・大気と海水の運動～大気や海水の運動とエネルギー～

光や熱の科学～科学技術の発展とエネルギーの使い方～
・光の性質とその利用・熱の性質とその利用

高等学校「エネルギーを感じ，考え，行動をさせる」※囲みに陰のある単元は，本カリキュラムで学習指導案の記載がある単元－4－

高等学校カリキュラムの全体概要
学年・テーマ名キーワード

子どもが獲得する
見方や考え方教師の持つ指導ポイント＜エネルギー教育の視点＞・交流が，変圧や直流への変換が簡 ・身近に利用されているものや，電力輸送のようなインフラに関連した内容に対して，物理法則に従って説明し，量的考察
単であることや，
高圧送電が効率ができるように指導する。
のよいことなどを知り，科学的根拠をもった省エネに向けての社会のしくみづくり（インフラの整備）が行われてきたことを知る。

物理基礎
電気の利用
交流，電力輸送，送電，整流＜理科の視点＞
・交流の発生，変圧のしくみや，直 ・観察，実験を通して，実感をもって事物・現象を理解し，身近な生活との関連を進んで考えようとする態度を育成する。
流への変換のしくみを学び，科学的な知識や，
実験技能の習得を行う。

＜エネルギー教育の視点＞

化学基礎
様々なな酸化還
元反応
燃料電池，電気エネルギー，クリーン，エネル
ギー高効率

評価規準

（自然事象への関心・意欲・態度）
・交流の性質や電力の輸送に対して，どのような社会のシステムになっているのかについて，関心を持ち，意欲的にそれらを探究しようとする。
（科学的な思考・判断・表現）
・交流の性質や電力の輸送に対して，科学的に説明したり，量的な説明したりすることができる。
（観察・実験の技能）
・それぞれの素子の働きを理解し，目的にあった電流回路を正しく接続し，実験をしてまとめることができる。
（自然事象についての知識・理解）・交流の性質や電力の輸送，社会のシステムについて，実感をもって理解し，知識を身に付けている。

単元の計画・構成

他の単元との連関

第１次 発電機とモーター（２時間）
・中学校の内容を踏まえ，電磁誘導の法則の確認，整理・モーターと発電機のしくみの比較・整理
第２次 交流と直流（１時間）
・交流と直流の違い
・交流の周波数，実効値，消費電力・交流発電機のしくみ
第３次 変圧と送電（１時間）（本時案）
・変圧器の原理・交流の高圧送電・交流から直流への変換

小学６年生「電気の利用～エネ
ルギーの工場と変身と銀行～」
中学１年生「光と音」（光のエ
ネルギーを利用し
よう）
中学２年生
「電流」
「電流と磁界」中学３年生「運動の規則性」

エネルギー教育
実践パイロット校
４つの課題との関連（資料編参照）
Ｂ－２
温室効果ガスの排出削減のためには，
省エネルギーによりエネルギー消費を減らすことが最も有効な対策であること。

（自然事象への関心・意欲・態度）
・交流の発生や変圧，高圧送電について，関心を持ち，意欲的にそれらを探究しようとする。
（科学的な思考・判断・表現）・交流の発生や変圧，高圧送電などについて，考察し，考えを表現している。
（観察・実験の技能）
・交流の発生や変圧，高圧送電について観察，実験などを行い，基本的操作を習得するとともに，それらの過程や結果を的確に記録，整理している。
（自然事象についての知識・理解）・交流の発生や変圧，高圧送電について，理解し，知識を身に付けている。

第１次 酸化と還元（２時間）
・酸化還元の定義
・燃料電池は，水素と酸素を反応さ ・燃料電池が，電気を取り出す過程で水しか排出されないクリ （自然事象への関心・意欲・態度）
・酸化数と酸化還元
ーンなエネルギー源である上，高効率で電気エネルギーを取 ・身の回りにあるいろいろな電池について興味を持ち，自ら調べようとしている。
せて水を作りながら電気を取り
第２次 酸化剤と還元剤の反応（３時間）
り出せるため，将来的にその利用が期待されているエネルギ （科学的な思考・判断・表現）出す装置であるため，クリーンな・身の回りの電気エネルギーがどのようにして供給されているのかについて見出し， ・酸化剤と還元剤ー源であることを理解させる。
エネルギー源であることを理解
・酸化還元反応の反応式
身近な例を用いて説明することができる。
・燃料電池は，燃料である水素を得る過程（メタン１分子と水する。
・酸化還元滴定
１分子から水素４分子と二酸化炭素１分子が生成する化学変 （観察・実験の技能）
・燃料電池は，火力発電と比べて高化を利用して水素を得ている）で二酸化炭素が間接的に排出 ・安全に配慮した実験操作を行うことができ，実験によって得られたデータおよび観 第３次 金属のイオン化傾向（２時間）
い効率で電気エネルギーをつく
・金属のイオン化傾向とイオン化列
察結果を正しく記録している。
されるが，火力発電所よりも高い効率で電気エネルギーを取ることができるため，期待されて第４次 酸化還元反応の利用（１時間）
り出すことができるため，使用する化石燃料を減らせ，それ （自然事象についての知識・理解）いるエネルギー源であることを・燃料電池の原理を理解するとともにクリーンなエネルギー源であることを理解して ・金属の精錬，漂白剤と酸化防止剤
が二酸化炭素排出量の減少につながることを理解させる。
理解する。
第５次 様々な酸化還元反応（５時間）
いる。
・燃料電池の学習を通して，有限である化石燃料の利用につい・金属の製錬（１時間）て考えさせ，将来のエネルギーのあり方について興味・関心
・ダニエル電池（１時間）
をもって自ら探究する態度を育てる。
・マンガン乾電池，鉛蓄電池（２時間）＜理科の視点＞
・燃料電池（１時間）（本時案）
・燃料電池の原理から，電気を取り出す過程で水しか排出され （自然事象への関心・意欲・態度）
・燃料電池の原理を理解する。
・身の回りにあるいろいろな電池について興味を持ち，いくつからの例を挙げながらないクリーンなエネルギー源であることを理解させる。
・燃料電池は，水素と酸素を反応さ自ら調べようとしている。
せて水を作りながら電気を取り ・燃料電池の原料である水素は一般的に次の化学変化によって得られることを理解し，間接的に二酸化炭素は排出されるが， （科学的な思考・判断・表現）出す装置であるため，他の電池と火力発電所よりも高い効率で電気エネルギーを取り出すこと ・実験結果をもとに，燃料電池の原理を説明することができる。
は異なり，燃料を供給し続ける限ができるため，使用する化石燃料を減らせ，それが二酸化炭 （観察・実験の技能）
り電気を発生させることが可能
・安全に配慮した実験操作を行うことができ，実験によって得られたデータおよび観素の減少につながることを理解させる。
であることを理解する。
察結果を正しく記録している。
CO ＋ H2O → CO2 ＋ H2
・燃料電池は，電気を取り出す過程 CH4 ＋ H2O → CO ＋ 3H2
で水しか排出されないクリーン ・身の回りにはさまざまな電池が存在し，それぞれの特性に応 （自然事象についての知識・理解）
じて身の回りでどのように使われているのかについて興味・ ・燃料電池の原理を理解するとともにクリーンなエネルギー源であることを理解してなエネルギー源であることを理いる。
関心を持ち，自ら探究する態度を育てる。
解する。

中学３年生
「水溶液とイオン」（化学変化と電池）「自然環境の保全と科学技術の利用」（「水溶液とイオン」から化学変化と電池について：
鉛蓄電池の充電・放電実験を通し
て）

Ｃ－２
現在は，
エネルギーの安定供給確保に加え地球温暖化対策のため，石油を始めとする化石燃料への依存度の低減・非化石エネルギー（原子力・再生可能エネルギー）の導入拡大が求められていること。

－5－学年・テーマ名
キーワード

子どもが獲得する
見方や考え方＜エネルギー教育の視点＞
・酒造りなど，微生物のはたらきを利用した伝統的な発酵・醸造技術を用いて，バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーが生成できることを理解する。
・植物資源から生成され，自動車の燃料として利用されるバイオエ
タノールが，理論上はカーボン（ＣＯ２）ニュートラルであることを理解する。
生物基礎
・バイオエタノールなどのバイオマ
スエネルギーの開発・普及におい細胞とエネルて，効率化や大量生産，低コスト
ギー化などの解決とともに，有限な生物資源の保存や食糧問題などの
微生物，発酵，
諸課題への対処が必要であるこ
バイオマスエとを見いだす。
ネルギー，バイ＜理科の視点＞
オエタノール・微生物の多様性と共通性，人間生
活とのかかわりについて理解する。
・糖化やアルコール発酵の反応過程を理解する。
・微生物の働き（代謝）が一連の酵素反応であること，微生物が生命活動の営みとして多様な酵素を分泌していることを理解する。
・アミラーゼやセルラーゼなど，酵素の特性を理解する。
＜エネルギー教育の視点＞
・地域による温度差が，風を吹かせたり，海流を起こすエネルギーとなり，それらを利用することが可能であること。

地学基礎
大気や海水の運動とエネルギー＜理科の視点＞
・太陽放射の受熱量は緯度や地域に太陽放射，受熱
よって異なり，そのことで生じて量，大気の大循いる大気の大循環や海水の運動
環，熱輸送により，地球規模で熱が輸送されていること。

教師の持つ指導ポイント

評価規準

単元の計画・構成

第１次 微生物がエタノールをつくりだすしくみ（２時間）・出芽酵母（ドライイースト）の観察
・キューネ発酵管を用いたアルコール発酵の実験
第２次 エタノールを効率よく取り出すには（２時間）
・酵母ビーズを用いた簡易バイオリアクターの作成（本時案１）
・蒸留によるエタノールの抽出実験（本時案
２）
第３次 何を原料に用いるか（糖化と酵素，
バイオマス資源）（３時間）
・麹菌の観察とアミラーゼによるデンプンの糖化
・バイオマス資源（デンプン系からセルロー
ス系へ）（本時案３）・セルラーゼによるセルロースの糖化（ろ紙分解試験）（本時案４）
第４次
バイオマスエネルギーの現状と将来・糖化や発酵などの微生物のはたらきは，生命活動に必要なエ （自然事象への関心・意欲・態度）的な展望（課外学習＋１時間）
ネルギー（ATP）を取り出したり，そのための栄養分を摂取し ・糖化や発酵の現象に関心を持ち，そのしくみや微生物と人間生活とのかかわりにつ・近隣の研究所を訪問・見学し，発酵技術やいて意欲的に調べようとする。
たりするといった，代謝の一種であること，それらが古くか
木質系バイオマスの先端研究の動向を学ぶ（科学的な思考・判断・表現）
ら人々の生活を支えてきたことを理解させる。
（課外学習）
・代謝の過程で起こる様々な反応は，酵素の触媒作用によって ・実験結果をもとに，エタノールを効率よく取り出す方法（微生物の固定化，蒸留）・単元のまとめ（ディスカッション）
や糖化に必要な酵素の種類などを提案することができる。
進み，様々な微生物が特定の物質に応じて特定の酵素を分泌させていることから，酵素そのものの特性や微生物の多様性， （観察・実験の技能）
・蒸留実験の危険性を理解し，安全かつ適切な操作を行えている。
共通性を理解させる。
（自然事象についての知識・理解）・実験結果をもとに，糖化や発酵の原理を説明することができる。
・酵素の特性や微生物の多様性・共通性を理解している。
第１次 大気の構成（２時間）
・気圧や気温の鉛直方向の変化を扱い，大気・風力発電や潮汐発電，潮流発電などの資料から，風力や潮力・ （自然事象への関心・意欲・態度）
潮汐力をエネルギー資源として利用する方法について考察さ ・風力や潮力・潮汐力などのエネルギーについて，関心をもって調べることができる。 中で見られる雲や降水，オゾン層による紫外線の吸収などについて考えさせる。
（科学的な思考・判断・表現）せる。
・風力や潮力・潮汐力は再生可能なクリーンエネルギーである ・自然界のエネルギー利用の可能性について，科学的に考察し，発表することができ 第２次 地球のエネルギー収支（１時間）
・太陽放射の受熱量と地球放射の放熱量がつる。
が，実際に大規模に利用していくためには，技術的な課題がり合っていることを理解させる。
（観察・実験の技能）多くあることに気づかせる。
第３次 大気の大循環と熱輸送（１時間）
・エネルギー量を，水の温度変化をもとに測定することができる。
・緯度によって太陽放射の受熱量が異なるこ（自然事象についての知識・理解）とおよびそのことで生じている大気の大循
・地域による温度差が，風を吹かせたり，海流を起こすエネルギーとなり，それらを環により，地球規模で熱が輸送されている
利用することが可能であることを理解している。
ことを理解させる。
第４次 海水の運動（１時間）
・風や海流の発生するしくみについて理解し，鳴門海峡などで （自然事象への関心・意欲・態度）
は潮流発電の実験が行われていることを紹介し，これらのエ ・大気や海洋の地球規模での熱の移動について，関心をもって調べることができる。 ・海流や海洋の層構造と深層に及ぶ循環について考えさせる。
（科学的な思考・判断・表現）
ネルギーの利用に関心を持たせる。
・風や海流の発生するしくみについて，熱の移動や循環と関連づけて考察することが 第５次 大気や海水の運動とエネルギー（１時間）（本時案）
できる。
・風や海流，潮汐などの自然エネルギーにつ（観察・実験の技能）
いて，それらの発生のしくみやエネルギー
・太陽からの受熱量を，水の温度変化をもとに測定することができる。
利用の可能性について考えさせる。
（自然事象についての知識・理解）・古くから酒造りなどで用いられてきた微生物による発酵・醸
造技術を用いて，バイオエタノールなどのバイオマスエネル
ギーが生成できることから，伝統的な発酵・醸造技術とその研究が，持続可能な社会を支える基盤技術となりうるものであることを理解させる。
・バイオエタノールを自動車の燃料として用いると CO2 が排出されるが，その原料となる植物資源は，光合成によって大気中の CO2 を材料にしてつくられた有機物であり，理論上は，カーボン（CO2）ニュートラルであることを理解させる。
・バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーの開発・普及において，効率化や大量生産，低コスト化などの解決とともに，有限な生物資源の保存や食糧問題などの諸課題への対処が必要であることを見いだすことにより，エネルギー問題の解決を含めた持続可能な社会の実現に向けて科学的に探究する能力や態度を育成したい。

（自然事象への関心・意欲・態度）・バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーに関心を持ち，研究開発や実用化の事例などを自ら調べようとしている。
（科学的な思考・判断・表現）・バイオマスエネルギーの開発・普及における諸課題や対処法を見出し，科学的な立場から意見を述べることができる。
（観察・実験の技能）
・バイオマス資源からエタノールを取り出すための基礎的な操作に習熟している。
（自然事象についての知識・理解）・微生物のはたらき（糖化，発酵）を利用して，バイオエタノールが生成されるしくみを理解している。
・バイオエタノールが理論上カーボンニュートラルであることの理由を説明することができる。

他の単元との連関

中学１年生「植物の体のつくり
と働き」
中学２年生
「動物の体のつくりと働き」（生命を維持する働き）中学３年生「エネルギー」（エネルギー資源）「生物と環境」（自然界のつり合い）

小学３年生「太陽と地面の様子」（日かげの位
置と太陽の動き）中学１年生「光と音」（光のエ
ネルギーを利用しよう）

エネルギー教育
実践パイロット校
４つの課題との関連（資料編参照）
Ｃ－４
太陽光発電や風力発電等の新エネルギーは，
エネルギー自給率の向上や地球温暖化対策の観点から長期的にはエネル
ギー源の一翼を担うことを目指して着実に推進していること。
現時点では，
新エネルギーはエネルギー供給の２％程度を占めるにとどまり，経済性や供給安定性などの課題も多く，
当
面は補完的なエネルギーとしての位置づけであることに留意することが適当であること。

Ｂ－３
省エネを進めるためには，
私たち一人一人が常に省エネを意識し，日常生活で実践することが重要であること。

Ｃ－１
日本では，石油ショック以降，エネルギーの安定供給確保のため，石油依存度の低減とエネルギー源の多様化に取り組んできたこと。

Ｃ－４
太陽光や風力などの再生可能エネルギーは，
国産で温室効果ガスを排出しないエネルギー源であるが，現時点では，発電に要するコストの高さや供給の不安定さなどの課題も抱えていること。

・太陽放射の受熱量は緯度や地域によって異なり，そのことで生じている大気の大循
環や海水の運動により，地球規模で熱が輸送されていることを理解している。

－6－

学年・テーマ名
キーワード

子どもが獲得する
見方や考え方教師の持つ指導ポイント

評価規準＜エネルギー教育の視点＞
・よりよくエネルギーを使うための ・熱機関（エンジン）とモーターを組み合わせることにより， （自然事象への関心・意欲・態度）
エネルギーをよりよく使おうとしていることを知るととも ・ハイブリッドや燃料電池などの科学技術に関心を持ち，よりよくエネルギーを用い科学技術を知り，自分たちの周りる方法を考えようとする。
に，日常生活の中でのエネルギーの利用の仕方について考えの生活と関連させて考える。
（科学的な思考・判断・表現）
させる。
科学と人間
・エネルギーの変換について考察を行い，科学技術との関わりについて考えることが生活できる。
（観察・実験の技能）
科学技術の発・エネルギーの変換に関わる実験を行い，結果を考察することができる。
展とエネルギ（自然事象についての知識・理解）
ーの使い方・エネルギー変換の仕組みについて考察し，理解することができる。
熱機関，ハイブ ＜理科の視点＞
リッドカー
・熱機関（エンジン）やモーターが ・熱機関による熱から運動エネルギーへの変換の仕組みや，モ （自然事象への関心・意欲・態度）（HEV），プラーターによる電気から運動エネルギーへの変換の仕組みを学 ・身近なエネルギーについて関心を持ち，意欲的に取り組むことができる。
それぞれ動力を発生させる仕組
グインハイブ（科学的な思考・判断・表現）
ばせる。
みや変換の効率の考え方。
リッドカー
・減速時に，運動エネルギーから電気を回収するしくみを，電 ・熱機関（エンジン）やモーターのエネルギー変換の仕組みについて科学的に考察す(PHEV)，燃料電ることができる。
磁誘導の考え方から学ばせる。
池（観察・実験の技能）
・水の電気分解により水素を発生させ，燃料電池で用いることを実験により，考察することができる。
（自然事象についての知識・理解）・エネルギーの保存や変換について，科学的に理解し，知識を身につけている。

単元の計画・構成

他の単元との連関

エネルギー教育
実践パイロット校
４つの課題との関連（資料編参照）
Ｄ－３

第１次 エネルギーの変換と保存（２時間） 小学６年生
省エネを進めるためには，・エネルギー変換（運動エネルギーから電気 「電気の利用～エネ
私たち一人一人が常に省エネ
ルギーの工場と変 を意識し，日常生活で実践すエネルギーへの変換，熱機関）に関して，
身と銀行～」
実験により確認する。
ることが重要であること。
・エネルギー総量が保存されていることを学 中学１年生「光と音」（光のエネぶ。
ルギーを利用しよ・エネルギー変換の効率について学ぶ。
う）
第２次 エネルギーの有効利用と科学技術
中学２年生（１時間）（本時案）
・動力（自動車・電車）として利用している 「電流」（電気とそのエネルギー）
ものの仕組みを考える。それらのエネルギ
中学３年生
ーの利用効率について調べる。
・科学技術の発展により，ハイブリッドカー， 「水溶液とイオン」（化学変化と電池）
燃料電池車などが開発されていることを学び，その仕組みについて考える。

－7－

学習指導案【各単元共通】※全ての単元の終末において，可能であれば「地球と私たち」といった題で作文を書かせ，学習内容が地球にどれだけ役立っているのか話し合う機会を持つことが有効である。

理科高等学校 物理基礎（電気の利用）○単元計画・構成
提案項目
実施時期
キーワード
エネルギー教育実践パイロット校４
つの課題との関連

単元計画・構成（全４時間）

内容
２月ごろ
交流，電力輸送，送電，整流Ｂ－２
温室効果ガスの排出削減のためには，省エネルギーによりエネルギー消費を減らすことが最も有効な対策であること。

第１次 発電機とモーター（２時間）
・中学校の内容を踏まえ，電磁誘導の法則の確認，整理・モーターと発電機のしくみの比較・整理
第２次 交流と直流（１時間）
・交流と直流の違い
・交流の周波数，実効値，消費電力・交流発電機のしくみ
第３次 変圧と送電（１時間）（本時案）
・変圧器の原理・交流の高圧送電・交流から直流への変換
小学６年生「電気の利用～エネルギーの工場と変身と銀行～」（電気を発電し，コンデンサーに蓄電できること。電熱線での発熱など。）

他の単元との連関中学１年生「光と音」（光のエネルギーを利用しよう）
中学２年生「電流」，「電流と磁界」
中学３年生「運動の規則性」（「電流」での回路やエネルギーの考え方，「電流と磁界」での電磁誘導，発電，送電，直流と交流など。）

子どもが獲得する
見方や考え方教師の持つ指導ポイント＜エネルギー教育の視点＞・交流が，変圧や直流への変換が簡単であることや，高圧送電が効率のよいことなどを知り，科学的根拠をもった省エネに向けての社会のしくみづくり（インフラの整備）が行われてきたことを知る。
＜理科の視点＞
・交流の発生，変圧のしくみや，直流への変換のしくみを学び，科学的な知識や，実験技能の習得を行う。
＜エネルギー教育の視点＞
・身近に利用されているものや，電力輸送のようなインフラに関連した内容に対して，物理法則に従って説明し，量的考察ができるように指導する。
＜理科の視点＞
・観察，実験を通して，実感をもって事物・現象を理解し，身近な生活との関連を進んで考えようとする態度を育成する。

－9－

評価規準

＜エネルギー教育の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・交流の性質や電力の輸送に対して，どのような社会のシステムになっているのかについて，関心を持ち，意欲的にそれらを探究しようとする。
（科学的な思考・判断・表現）
・交流の性質や電力の輸送に対して，科学的に説明したり，量的な説明したりすることができる。
（観察・実験の技能）
・それぞれの素子の働きを理解し，目的にあった電流回路を正しく接続し，実験をしてまとめることができる。
（自然事象についての知識・理解）・交流の性質や電力の輸送，社会のシステムについて，実感をもって理解し，知識を身に付けている。
＜理科の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・交流の発生や変圧，高圧送電について，関心を持ち，意欲的にそれらを探究しようとする。
（科学的な思考・判断・表現）・交流の発生や変圧，高圧送電などについて，考察し，考えを表現している。
（観察・実験の技能）
・交流の発生や変圧，高圧送電について観察，実験などを行い，基本的操作を習得するとともに，それらの過程や結果を的確に記録，整理している。
（自然事象についての知識・理解）・交流の発生や変圧，高圧送電について，理解し，知識を身に付けている。

－10－

○本時の学習指導案（指導項目） 単元のテーマ名：変圧と送電
第３次 変圧と送電（４時間目/全４時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師の働きかけ・関連資料，指導上の留意点

１．導入（交流の高圧送電の実際）・発電所で発電された交流の電力が，過 ・「発電所でつくられた交流は，11～22 万ボルトで変程まで送られるときの，変圧などを説電所へ送られ，各地へと送電している。また，用途
明し，課題を明確にする。
に応じて電圧を変換して送電を行っている。」
・どのようなしくみで電圧を変えているのだろうか？
・なぜ，このような高電圧になっているのだろうか。
２．展開①変圧器の原理○電磁誘導の法則を利用して，コイル２個で変圧する変圧器の原理を説明する。
・１次コイルと２次コイルの巻き数とそ ・コイルの巻き数と電圧の関係，１次側（送り手）と２次側（受け手）での電力（P＝IV）は同じと考え
れぞれの電圧の関係を考察する。
られることを説明し，整理する。
［演示実験］変圧器の原理○変圧器を使って，巻き数と電圧の関係を確認する。
＜準備物＞
単巻き変圧器，電磁現象実験機，交流電圧計２個②高圧送電○２次コイル側で利用する電力をP，１次コイル側の送電線の抵抗をr，電圧をVとしたときの，送電線での電力のロス（ジュール熱で損失する電力）が，rP2/V2で示されることを導出する。
・電力輸送の際，送電線でのジュール熱を考察し，高圧送電の利点をまとめる。

③交流から直流へ○身近な電気製品が電池で動くことから，多くのものが直流で動作するようになっており，送電された交流を直流に変換して利用していることに気づかせる。
○ダイオードとコンデンサーを利用して交流を直流に変換できることを学ぶ。

［生徒実験］交流から直流への変換＜準備物＞１班あたり
オシロスコープ，交流電源装置，ダイオード（４個），
抵抗，平滑用コンデンサーコードア） 交流の出力をオシロスコープで観察イ） ダイオード１個を使った半波整流の観察
ウ） ダイオード４個を使った全波整流の観察エ） ウ）に平滑用コンデンサーを接続して観察

－11－

３．終結
・交流の特徴と送電について○実験結果などを基に，交流の性質と利点，現在の送電システムについてまとめる。

＜参考資料＞【導入】で利用する送電の図の例
中国電力(株)HP「環境＠エネルギー ご家庭までの電気の流れ」
http://www.energia.co.jp/energy/energy/power/power5.html－12－①変圧器の原理
演示実験で利用する電磁現象実験機
例えば島津理化(株)電磁現象実験機 EF-4N
http://www.shimadzu-rika.co.jp/kyoiku/buts
uri/denryu/134_491.html②高圧送電での送電による損失の計算は，「物理基礎」各社の教科書で扱っている。
③交流から直流への変換の実験回路
ア）半波整流イ）全波整流ウ） イ）＋平滑用コンデンサー

それぞれ抵抗の両端の電圧をオシロスコープで観察する。

－13－

理科高等学校 化学基礎（様々な酸化還元反応）○単元計画・構成
提案項目

内容

実施時期
キーワード

３月ごろ
燃料電池，電気エネルギー，クリーン，エネルギー高効率エネルギー教育実 Ｃ－２
現在は，エネルギーの安定供給確保に加え地球温暖化対策のため，石油を始めとする化石燃料へ践パイロット校４の依存度の低減・非化石エネルギー（原子力・再生可能エネルギー）の導入拡大が求められている
つの課題との関連 こと。

単元計画・構成（全 13 時間）

他の単元との連関

子どもが獲得する
見方や考え方教師の持つ指導ポイント

第１次 酸化と還元（２時間）
・酸化還元の定義 ・酸化数と酸化還元
第２次 酸化剤と還元剤の反応（３時間）
・酸化剤と還元剤 ・酸化還元反応の反応式 ・酸化還元滴定
第３次 金属のイオン化傾向（２時間）
・金属のイオン化傾向とイオン化列
第４次 酸化還元反応の利用（１時間）
・金属の精錬，漂白剤と酸化防止剤
第５次 様々な酸化還元反応（５時間）
・金属の製錬（１時間）
・ダニエル電池（１時間）
・マンガン乾電池，鉛蓄電池（２時間）
・燃料電池（１時間）（本時案）
中学３年生「水溶液とイオン」（化学変化と電池）「自然環境の保全と科学技術の利用」（「水溶液とイオン」から化化
学変化と電池について：鉛蓄電池の充電・放電実験を通して）＜エネルギー教育の視点＞
・燃料電池は，水素と酸素を反応させて水を作りながら電気を取り出す装置であるため，クリーンなエネルギー源であることを理解する。
・燃料電池は，火力発電と比べて高い効率で電気エネルギーをつくることができるため，期待されているエネルギー源であることを理解する。
＜理科の視点＞
・燃料電池の原理を理解する。
・燃料電池は，水素と酸素を反応させて水を作りながら電気を取り出す装置であるため，他の電池とは異なり，燃料を供給し続ける限り電気を発生させることが可能であることを理解する。
・燃料電池は，電気を取り出す過程で水しか排出されないクリーンなエネルギー源であることを理解する。
＜エネルギー教育の視点＞
・燃料電池が，電気を取り出す過程で水しか排出されないクリーンなエネルギー源である上，高効率で電気エネルギーを取り出せるため，将来的にその利用が期待されているエネルギー源であることを理解させる。
・燃料電池は，燃料である水素を得る過程（メタン１分子と水１分子から水素４分子と二酸化炭素１分子が生成する化学変化を利用して水素を得ている）で二酸化炭素が間接的に排出されるが，火力発電所よりも高い効率で電気エネルギ
ーを取り出すことができるため，使用する化石燃料を減らせ，それが二酸化炭
素排出量の減少につながることを理解させる。
・燃料電池の学習を通して，有限である化石燃料の利用について考えさせ，将来のエネルギーのあり方について興味・関心をもって自ら探究する態度を育てる。

－14－

教師の持つ指導ポイント（つづき）

評価規準＜理科の視点＞
・燃料電池の原理から，電気を取り出す過程で水しか排出されないクリーンなエ
ネルギー源であることを理解させる。
・燃料電池の原料である水素は一般的に次の化学変化によって得られることを理解し，間接的に二酸化炭素は排出されるが，火力発電所よりも高い効率で電気エネルギーを取り出すことができるため，使用する化石燃料を減らせ，それが二酸化炭素の減少につながることを理解させる。
CO ＋ H2O → CO2 ＋ H2
CH4 ＋ H2O → CO ＋ 3H2
・身の回りにはさまざまな電池が存在し，それぞれの特性に応じて身の回りでどのように使われているのかについて興味・関心を持ち，自ら探究する態度を育てる。
＜エネルギー教育の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・身の回りにあるいろいろな電池について興味を持ち，自ら調べようとしている。
（科学的な思考・判断・表現）
・身の回りの電気エネルギーがどのようにして供給されているのかについて見出
し，身近な例を用いて説明することができる。
（観察・実験の技能）
・安全に配慮した実験操作を行うことができ，実験によって得られたデータおよび観察結果を正しく記録している。
（自然事象についての知識・理解）
・燃料電池の原理を理解するとともにクリーンなエネルギー源であることを理解している。
＜理科の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・身の回りにあるいろいろな電池について興味を持ち，いくつからの例を挙げな
がら自ら調べようとしている。
（科学的な思考・判断・表現）
・実験結果をもとに，燃料電池の原理を説明することができる。
（観察・実験の技能）
・安全に配慮した実験操作を行うことができ，実験によって得られたデータおよび観察結果を正しく記録している。
（自然事象についての知識・理解）
・燃料電池の原理を理解するとともにクリーンなエネルギー源であることを理解している。

なお，次のようなデメリットもあることも踏まえた授業展開をお願いいたします。
負極表面では，H2 → 2H+ ＋ 2e－ という反応を低温（常温）で起こさねばならず，そのためには触媒として白金が必要です。しかし，たとえば，自動車用の燃料電池は，1 台に約 100ｇの白金を使用します。白金の価格は 100ｇで約 50 万円ですので，自動車の価格を押し上げることになります。さらに，問題は，日本国内で使用している白金は現在 30 トンですので，仮にすべてを（実際には不可能ですが），自動車用燃料電池にまわしたとしても，30 万台分にしかなりません。年 1,000 万台以上（輸出分も含む）生産している現状では，白金触媒を使用している限り広く普及することは難しいです。
また，メタンから水素を作らねばならず，そのためのエネルギーも含めて燃料電池のエネルギー変換率を算出すると，最大でも 50％であり，これは，火力発電所でのエネルギー変換率とさほど変わりません。
＜参考資料＞
荻野和子ら著『環境と化学 グリーンケミストリー入門』（東京化学同人，2009）－15－

○本時の学習指導案（指導項目） 単元のテーマ名：様々な酸化還元反応
第５次 様々な酸化還元反応
・燃料電池（13 時間目/全 13 時間）
指導と支援
準備物，教師の働きかけ・関連資料，指導上の留意点

学習過程
１．原理の説明
負極：H2 ＋ 2OH- → 2H2O ＋ 2e正極：O2 ＋ 2H2O ＋ 4e- → 4OH全体：2H2 ＋ O2 → 2H2O

２．実験「燃料電池」①装置を組む（下図）・燃料電池は 1839 年に開発され，1960 年頃から本格的な研究が始められた。その後，人工衛星や潜水艇の電源として利用されるようになり，
アポロ 13 号の事故では一躍有名になったなどの話題に触れてから，授業を始める。
・現在は，リン酸型の燃料電池が最も開発が進んでいるが，本時の実験では，スペースシャトルなどの宇宙船の電源として使用されているアルカリ型の燃料電池で行う。そのため，アルカリ型での反応式で原理を説明する。

・全体の反応式より，水しか生成されないことを確認させる。装置を横から見たものが下図である。

電極

電極

パッキン（ゴム製）

パッキン（ゴム製）

水素

酸素
自作アクリル製
キット

水素

酸素（水素）
流入口

酸素

セパレーター（ろ紙）自作アクリル製キット
セパレーター（ろ紙）②装置をクリップで固定した後，酸素，水 ・本実験では，気体発生には下図のような装置を用い，素それぞれの流入口にゴム管をつなぐ。
連続的に酸素と水素を供給できるようにした。
ゴム管の先には漏斗をつけ，水槽中に沈ガラス管●酸素の場合
める。
ゴム栓

インクの瓶

過酸化水素水と酸化マンガン（Ⅳ）を入れる。
●水素の場合塩酸と亜鉛を入れる。

※過酸化水素の濃度は約５％※塩酸の濃度は４mol/L，この濃度で発生しにくい場合には，硫酸銅（Ⅱ）･五水和物を少量加えると発生しやすくなる。濃度を大きくしてもよい。

－16－

③気体発生装置を漏斗の下に置く（水中内） ※塩酸は濃度が大きいので取り扱いには注意する。
※水酸化ナトリウム水溶液の濃度は 2mol/L＜電極の作成法＞①自作アクリル装置に合わせたサイズのニッケルメッシ
ュ金網を用意する。
②ニッケルメッシュ金網を２mol/L の塩酸に５分間浸し，表面の洗浄を行う。
③炭素棒を陽極に，ニッケルメッシュ金網を陰極にし，塩化白金酸水溶液に浸し，約２Ａの電流を 10 分間流
し，ニッケルメッシュに白金メッキを行う。このとき，④駒込ピペットを用いて，水酸化ナトリウ
表裏とも均等にメッキするために，５分経過したとき
ム水溶液でろ紙をしめらせた後，電極をに表裏の向きを反対にする。
みのむしクリップではさみ，起電力を測
定する。
＜準備物＞
・白金メッキしたニッケルメッシュ金網（50×50mm）２
枚・アクリル板（60×60×５mm）２枚
・アクリルパイプ（直径８mm，長さ 50mm）４本※アクリル板に穴をあけ，アクリルパイプを差し込み，アクリル専用接着剤で固定する。
・ゴム製パッキン（50×50mm）２枚⑤プロペラや電子オルゴールなどにつな※中央を 40×40mm でくりぬいておく。
ぎ，電池としてはたらくことを確認する。 ・２mol/L 水酸化ナトリウム水溶液
・ゴム管 ２本・漏斗 ２個・気体発生装置（酸素：５％過酸化水素水，酸化マンガン（Ⅳ））（水素：４mol/L 塩酸，亜鉛）・みのむしクリップ ２本・電圧計 １個・プロペラ（太陽電池用），電子オルゴールなど

３．まとめ

・各班の起電力を確認する。
・燃料電池と他の電池のとの違いについて考えさせる。
・燃料電池の利点について考えさせる。
・環境問題と関連付けて，燃料電池の有用性について考えさせる。

＜参考資料＞
B,Z,Shakhashiri 著，池本勲訳『教師のための化学実験 ケミカルデモンストレーション７』（丸善，
1999）

－17－

気体発生装置は，気体ボンベで代用可能であるが，・キットを作成することが手間である・ニッケルメッシュ金網と塩化白金酸水溶液が高価であるなどが解決できていない。

白金線

ゴム栓

ガラス管

起電力は落ちるが，簡易的に行うのであれば，右のような装置でも可能である。しかし，白金線が高価である。
水酸化ナトリウム水溶液－18－

理科高等学校 生物基礎（細胞とエネルギー）○単元計画・構成
提案項目
実施時期
キーワード

内容
５～６月ごろ微生物，発酵，バイオマスエネルギー，バイオエタノール
Ｃ－４

太陽光発電や風力発電等の新エネルギーは，エネルギー自給率の向上や地球温暖化対策の観点かエネルギー教育実ら長期的にはエネルギー源の一翼を担うことを目指して着実に推進していること。
践パイロット校４
現時点では，新エネルギーはエネルギー供給の２％程度を占めるにとどまり，経済性や供給安定
つの課題との関連 性などの課題も多く，当面は補完的なエネルギーとしての位置づけであることに留意することが適当であること。

第１次 微生物がエタノールをつくりだすしくみ（２時間）
・出芽酵母（ドライイースト）の観察
・キューネ発酵管を用いたアルコール発酵の実験
第２次 エタノールを効率よく取り出すには（２時間）
・酵母ビーズを用いた簡易バイオリアクターの作成（本時案１）
・蒸留によるエタノールの抽出実験（本時案２）
単元計画・構成
第３次 何を原料に用いるか（糖化と酵素，バイオマス資源）（３時間）（全８時間
・麹菌の観察とアミラーゼによるデンプンの糖化＋課外学習）
・バイオマス資源（デンプン系からセルロース系へ）（本時案３）・セルラーゼによるセルロースの糖化（ろ紙分解試験）（本時案４）
第４次 バイオマスエネルギーの現状と将来的な展望（課外学習＋１時間）
・近隣の研究所を訪問・見学し，発酵技術や木質系バイオマスの先端研究の動向を学ぶ（課外学習）
・単元のまとめ（ディスカッション）
中学１年生「植物の体のつくりと働き」
中学２年生「動物の体のつくりと働き」（生命を維持する働き）
他の単元との連関中学３年生「エネルギー」（エネルギー資源）
中学３年生「生物と環境」（自然界のつり合い）＜エネルギー教育の視点＞
・酒造りなど，微生物のはたらきを利用した伝統的な発酵・醸造技術を用いて，バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーが生成できることを理解する。
・植物資源から生成され，自動車の燃料として利用されるバイオエタノールが，理論上はカーボン（ＣＯ２）ニュートラルであることを理解する。
・バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーの開発・普及において，効率化や大量生産，低コスト化などの解決とともに，有限な生物資源の保存や食糧問題などの諸課題への対処が必要であることを見いだす。
子どもが獲得する
見方や考え方
＜理科の視点＞
・微生物の多様性と共通性，人間生活とのかかわりについて理解する。
・糖化やアルコール発酵の反応過程を理解する。
・微生物の働き（代謝）が一連の酵素反応であること，微生物が生命活動の営みとして多様な酵素を分泌していることを理解する。
・アミラーゼやセルラーゼなど，酵素の特性を理解する。

－19－

教師の持つ指導ポイント

評価規準＜エネルギー教育の視点＞
・古くから酒造りなどで用いられてきた微生物による発酵・醸造技術を用いて，バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーが生成できることから，伝統的な発酵・醸造技術とその研究が，持続可能な社会を支える基盤技術となりうるものであることを理解させる。
・バイオエタノールを自動車の燃料として用いるとCO2が排出されるが，その原料となる植物資源は，光合成によって大気中のCO2を材料にしてつくられた有機物であり，理論上は，カーボン（CO2）ニュートラルであることを理解させる。
・バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーの開発・普及において，効率化や大量生産，低コスト化などの解決とともに，有限な生物資源の保存や食糧問題などの諸課題への対処が必要であることを見いだすことにより，エネルギー問題の解決を含めた持続可能な社会の実現に向けて科学的に探究する能力や態度を育成したい。
＜理科の視点＞
・糖化や発酵などの微生物のはたらきは，生命活動に必要なエネルギー（ATP）を取り出したり，そのための栄養分を摂取したりするといった，代謝の一種であること，それらが古くから人々の生活を支えてきたことを理解させる。
・代謝の過程で起こる様々な反応は，酵素の触媒作用によって進み，様々な微生物が特定の物質に応じて特定の酵素を分泌させていることから，酵素そのものの特性や微生物の多様性，共通性を理解させる。
＜エネルギー教育の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）・バイオエタノールなどのバイオマスエネルギーに関心を持ち，研究開発や実用化の事例などを自ら調べようとしている。
（科学的な思考・判断・表現）・バイオマスエネルギーの開発・普及における諸課題や対処法を見出し，科学的な立場から意見を述べることができる。
（観察・実験の技能）
・バイオマス資源からエタノールを取り出すための基礎的な操作に習熟している。
（自然事象についての知識・理解）・微生物のはたらき（糖化，発酵）を利用して，バイオエタノールが生成されるしくみを理解している。
・バイオエタノールが理論上カーボンニュートラルであることの理由を説明することができる。
＜理科の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・糖化や発酵の現象に関心を持ち，そのしくみや微生物と人間生活とのかかわりについて意欲的に調べようとする。
（科学的な思考・判断・表現）
・実験結果をもとに，エタノールを効率よく取り出す方法（微生物の固定化，蒸留）や糖化に必要な酵素の種類などを提案することができる。
（観察・実験の技能）
・蒸留実験の危険性を理解し，安全かつ適切な操作を行えている。
（自然事象についての知識・理解）・実験結果をもとに，糖化や発酵の原理を説明することができる。
・酵素の特性や微生物の多様性・共通性を理解している。

－20－

○本時の学習指導案１（指導項目） 単元のテーマ名：細胞とエネルギー
第２次 エタノールを効率よく取り出すには・酵母ビーズを用いた簡易バイオリアクターの作成（３時間目/全８時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師のはたらきかけ・関連資料，指導上の留意点

１．事前準備○酵母液（ドライイースト５ｇに水 15mL を加えてかき混ぜたもの）を作成する。
・アルギン酸ナトリウムは難溶のため，教師があらかじめ溶液を作成しておく。

２．実験準備○本時では，有効な方法の１つとして，酵母を固定化することを説明する。
○「アルコール発酵で，エタノールが生成されていることを確認するためにどのような実験方法が有効か」という前時の問いについて，生徒の考えを確認し，共有する。
・1.5％アルギン酸ナトリウム水溶液 500ml と酵母液を混合する。

３．ビーズの作成○混合液 50mL を 1.0％塩化カルシウム水溶液 200mL の中へ一滴ずつ滴下し，大きさが均一なビーズを作成する。
・形状が球状で，大きさが均一になるように，一滴ずつ慎重に滴下するように指導する（操作は生徒全員に経験させたい）。
・アルギン酸については未習のため，ビーズができるしくみ
は「塩化カルシウムとの反応により，表面が疎水性の膜になる」という程度の説明にとどめておく。
・発酵が始まると，液中でビーズが上下運動するようすが観察できるため，反応が起こっていることを確認させたい。

CaCl2 水溶液
酵母ビーズ

・上図のように，酵母液とアルギン酸 ＜準備物＞
ドライイースト（市販のもの），アルギン酸ナトリウム，
ナトリウム水溶液の混合液を塩化カ
塩化カルシウム，グルコース，振とうフラスコ，ピペット，
ルシウム水溶液に滴下すると，ビー
ビーカー，薬さじ
ズ状になる。
４．本時のまとめ○「発酵によってエタノールが生成された場合に，できるだ
け純粋なエタノールを取り出すにはどのような方法が適切か」という問いを与え，次時で，エタノールを高濃度で取り出す実験を行うことを伝える。

次時の準備：次時で，エタノールを高濃度で取り出す方法について考察する。
・茶こしで酵母ビーズだけを取り出し，水洗して，塩化カルシウムを取り除く。
・10％グルコース水溶液 150mL（フラスコ内）に酵母ビーズ（グルコース水溶液の半分を埋める程度）を入れる。
・綿栓で栓をし，インキュベーター（37℃）内で約 24 時間反応させる。

－21－

○本時の学習指導案２（指導項目） 単元のテーマ名：細胞とエネルギー
第２次 エタノールを効率よく取り出すには・蒸留によるエタノールの抽出実験（４時間目/全８時間）
学習過程
１．実験前の考察

指導と支援
準備物，教師のはたらきかけ・関連資料，指導上の留意点○フラスコをインキュベーターから取り出し，酵母ビーズと液体を分離し，液体 50mL を蒸留用フラスコに入れる。
・蒸留の操作の前に，においにより，エタノールが生成されていることを確認させておく。

２．蒸留実験
・リービッヒ冷却器を用いてもよいが，図のように，中学校の学習内容であるワインの蒸留で用いる簡易な装置でよい。やけどなどに十分注意し，安全な操作を行うように指導する。
・最初の蒸留では，１本目 の液体が集まり出す温度が 85～90℃になるため， 高濃度のエタノールが得られていないことが容易に判断できる。
WEB 版「地学わいわい広場ｉｎ福島」
http://homepage1.nifty.com/kow1/chem/
jikken02.htm より引用

３．サンプル採取と記録○蒸留により，試験管（４本）に順に，５mL ずつ液体を集め，ゴム栓をしておく。
○それぞれの試験管に液体が集まりだした温度（℃）（あるいは５mL 集め終わったときの温度（℃））を記録する。
○それぞれの試験管について，「におい」，「少量皮膚につけたときのようす」，「脱脂綿に含ませてマッチの火を近づける」を確認する

４．再蒸留実験○各班で１本目の試験管に集めた５mL の液体を合わせて50mL にし，これまでの操作を再度行う。
・再蒸留では，10 班分の試験管の液体を合わせると 50mL になる。時間の都合上，教師が演示することが望ましい。
・再蒸留では，１本目の液体が集まり出す温度が 75～80℃になる。得られた液体を少量脱脂綿に含ませてマッチの火を近づけると，３分以上燃焼を続けるため，高濃度のエタノールが得られていることが容易に判断できる。
＜準備物＞
発酵液，試験管，（枝付き）丸底フラスコ，ガラス管，ゴ
ム管，ゴム栓，ビーカー，ガスバーナー，金網，温度計，
脱脂綿，燃焼皿，マッチ，スタンド－22－

５．本時のまとめ○実験結果より，発酵によってエタノールが生成され，なおかつ２回の蒸留で高濃度のエタノールが得られたことを理解させる。
・次時では，アルコール発酵に必要なグルコースを得るためにどのような過程（糖化）が必要かを学習することを伝え
る。

－23－

○本時の学習指導案３（指導項目） 単元のテーマ名：細胞とエネルギー
第３次 何を原料に用いるか（糖化と酵素，バイオマス資源）
・バイオマス資源（デンプン系からセルロース系へ）（６時間目/全８時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師のはたらきかけ・関連資料，指導上の留意点

１．アルコール発酵過程の理解○ワイン，ビール，清酒など醸造酒の発酵形態の分類から，どの形態においても，アルコール発酵の過程が共通である
ことを理解する。

２．バイオエタノール生成の仕組み○サトウキビやトウモロコシといった植物資源（バイオマス）
からエタノール（バイオエタノール）が生成されることを理解する。
・発酵の過程はどれも同じ（グルコースからエタノールと二酸化炭素を生成する）であり，何（多糖類）を原料にして，何を用いてグルコースまで糖化するかが異なっていることに気づかせ，バイオエタノールの話題へとつなげていきたい。
＜参考資料＞
独立行政法人酒類総合研究所「エヌリブ」（広報誌）
http://www.nrib.go.jp/sake/sakeinfo.htm#bisei
・酒造りに用いられる伝統的な発酵・醸造技術がバイオマス
エネルギーの開発に応用されていることに気づかせる。
＜参考資料＞
宮古島バイオエタノールプロジェクト（糖蜜を原料としたバ
イオエタノール生成）HP
http://www.bioethanol-miyakojimapj.jp/index.jsp
・既習事項である光合成，糖化，発酵（嫌気呼吸），燃焼の化学反応式を用いて説明する。
・サトウキビやトウモロコシといった植物資源が同時に食料資源であり，食料と競合しない原料を用いることが必要であることに気づかせる。

３．バイオエタノールのメリットの認 ○バイオエタノールがカーボンニュートラルであることを理解する。
識
４．バイオエタノールの課題の検討○バイオエタノール生産の課題について考察する。

－24－

○本時の学習指導案４（指導項目） 単元のテーマ名：細胞とエネルギー
第３次 何を原料に用いるか（糖化と酵素，バイオマス資源）
・セルラーゼによるセルロースの糖化（ろ紙分解試験）（７時間目/全８時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師のはたらきかけ・関連資料，指導上の留意点

１．木質系バイオマスからのエタノー ○木質系（セルロース系）バイオマス資源を利用したバイオ
ル生産の認識エタノール生産について理解する。
・間伐材や雑草などに含まれるセルロースがセルラーゼなどの酵素によってグルコースに分解される過程を説明する。
アミラーゼによるデンプンの分解と比較すると理解しやすい。
２．ろ紙分解試験○ろ紙分解試験を通して，セルロースの糖化の過程および酵素剤であるセルラーゼのはたらきを理解する。
・50mM 酢酸緩衝液（pH5.5）を 4 本の遠沈管に 10mL ずつ分注する。
・4 本の遠沈管それぞれに，0mL（入れない），0.1mL，0.5mL，
1.0mL の各分量，セルラーゼ剤を添加し，混ぜ合わせる。
・4 本の遠沈管それぞれに，2cm×2cm のろ紙を 1 枚入れ，50℃で 20～30 分程度湯煎する。
＜参考資料＞
独立行政法人産業技術総合研究所バイオマス研究センターHP
http://unit.aist.go.jp/btrc/
・セルラーゼ剤は，用途や含まれる酵素の種類とその割合によって様々な製品があるが，本実験では，アクセルレース 1500（ジェネンコア製）という酵素剤を用いている。酵素剤は，各社が製造・販売を行って0mL 0.1mL 0.5mL 1.0mLいるので，以下を参考のこと。
＜参考資料＞
酵素剤メーカー連絡先一覧
http://www.nfri.affrc.go.jp/yakudachi/koso/Renraku
saki.index.html
・上写真のように，0.1mL ではわずかに分解し，0.5mL および
1.0mL ではほとんど分解する。
＜準備物＞
セルラーゼ剤，酢酸緩衝液，ろ紙，遠沈管，マイクロピペ
ット，実験用浴槽－25－

３．バイオマス資源利活用に対する課 ・グループディスカッションを行い，科学的な視点から多様
題・問題点の考察な意見を共有することが望ましい。
○木質系（セルロース系）バイオマス資源が普及していく上
生徒の意見の例
での課題や問題点について考察する。
・グルコースあるいはエタノールの生成効率，酵素剤のコスト（酵素を作り出す微生物の発見），生成過程におけるエネルギー（湯煎など）の使用，森林保護（資源の持続的な確保）など－26－

理科高等学校 地学基礎（大気や海水の運動とエネルギー）○単元計画・構成
提案項目
実施時期
キーワード

内容
10 月ごろ（教科書によって異なる）
太陽放射，受熱量，大気の大循環，熱輸送
Ｂ－３
省エネを進めるためには，私たち一人一人が常に省エネを意識し，日常生活で実践することが重要であること。

エネルギー教育実 Ｃ－１
日本では，石油ショック以降，エネルギーの安定供給確保のため，石油依存度の低減とエネルギー践パイロット校４
つの課題との関連 源の多様化に取り組んできたこと。
Ｃ－４
太陽光や風力などの再生可能エネルギーは，国産で温室効果ガスを排出しないエネルギー源であるが，現時点では，発電に要するコストの高さや供給の不安定さなどの課題も抱えていること。

単元計画・構成（全６時間）

第１次 大気の構成（２時間）
・気圧や気温の鉛直方向の変化を扱い，大気中で見られる雲や降水，オゾン層による紫外線の吸収などについて考えさせる。
第２次 地球のエネルギー収支（１時間）
・太陽放射の受熱量と地球放射の放熱量がつり合っていることを理解させる。
第３次 大気の大循環と熱輸送（１時間）
・緯度によって太陽放射の受熱量が異なることおよびそのことで生じている大気の大循環により，地球規模で熱が輸送されていることを理解させる。
第４次 海水の運動（１時間）
・海流や海洋の層構造と深層に及ぶ循環について考えさせる。
第５次 大気や海水の運動とエネルギー（１時間）（本時案）
・風や海流，潮汐などの自然エネルギーについて，それらの発生のしくみやエネ
ルギー利用の可能性について考えさせる。
小学３年生「太陽と地面の様子」（日かげの位置と太陽の動き）（鏡を使って日光をはね返し，日光を重ねて当てたところの明るさや温度について調べ，まとめさ他の単元との連関せる。）

中学１年生「光と音」（光のエネルギーを利用しよう）（直径の異なる凸レンズで太陽光を集め，そのようすの違いを明らかにし，太陽光の持つエネルギ
ーの利用方法について考えさせる。）

子どもが獲得する
見方や考え方教師の持つ指導ポイント＜エネルギー教育の視点＞
・地域による温度差が，風を吹かせたり，海流を起こすエネルギーとなり，それらを利用することが可能であること。
＜理科の視点＞
・太陽放射の受熱量は緯度や地域によって異なり，そのことで生じている大気の大循環や海水の運動により，地球規模で熱が輸送されていること。
＜エネルギー教育の視点＞
・風力発電や潮汐発電，潮流発電などの資料から，風力や潮力・潮汐力をエネル
ギー資源として利用する方法について考察させる。
・風力や潮力・潮汐力は再生可能なクリーンエネルギーであるが，実際に大規模に利用していくためには，技術的な課題が多くあることに気づかせる。

－27－

教師の持つ指導ポイント（つづき）

評価規準＜理科の視点＞
・風や海流の発生するしくみについて理解し，鳴門海峡などでは潮流発電の実験が行われていることを紹介し，これらのエネルギーの利用に関心を持たせる。
＜エネルギー教育の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・風力や潮力・潮汐力などのエネルギーについて，関心をもって調べることができる。
（科学的な思考・判断・表現）
・自然界のエネルギー利用の可能性について，科学的に考察し，発表することができる。
（観察・実験の技能）
・エネルギー量を，水の温度変化をもとに測定することができる。
（自然事象についての知識・理解）・地域による温度差が，風を吹かせたり，海流を起こすエネルギーとなり，それらを利用することが可能であることを理解している。
＜理科の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）
・大気や海洋の地球規模での熱の移動について，関心をもって調べることができる。
（科学的な思考・判断・表現）
・風や海流の発生するしくみについて，熱の移動や循環と関連づけて考察することができる。
（観察・実験の技能）
・太陽からの受熱量を，水の温度変化をもとに測定することができる。
（自然事象についての知識・理解）
・太陽放射の受熱量は緯度や地域によって異なり，そのことで生じている大気の大循環や海水の運動により，地球規模で熱が輸送されていることを理解してい
る。

－28－

○本時の学習指導案（指導項目） 単元のテーマ名：大気や海水の運動とエネルギー
第５次 大気や海水の運動とエネルギー（６時間目/全６時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師の働きかけ・関連資料，指導上の留意点

１．導入○前時までの確認「太陽放射の受熱量が地域によって異なることが原因で地球規模での大気の大循環や海水の運動が起こっている」こ
とを確認する。
○本時の主題の提示
・風や海洋のエネルギーを利用する方法について調べそれらの特徴を明らかにしよう。

２．展開○資料１の説明・中国地方の風力発電所の場所を，地図上で確認する。
（2010.12 現在の「資源エネルギー庁 RPS 法認定設備一覧」のデータを元に作成されたものである。）
・分布にどのような特徴があるか。それはなぜか？
○資料２の説明・潮流は，潮汐現象によって発生する流れで，１日に満潮と干潮が２回ずつ繰り返す。その潮位差を利用して発電が行われている。
・ランス潮汐発電所は湾を堤防で締め切って，湾の内側と外側の落差の大きい時間帯にその落差を利用して発電を行っている。
・日本で潮汐発電が可能か検討してみよう。
・日本には流れの速い「瀬戸」や「海峡」と呼ばれるところがたくさんある。潮位差はあまり大きくなくても，海底地形が狭まっているところではエネルギーが集約され，利用の可能性がある。
・黒潮は世界でも最も流速の大きい海流の１つであり，風力発電よりも安定した電力供給が可能なエネルギー源として，研究が始まっている。
○その他のエネルギー源の利用
・他の自然エネルギーについても，その特徴を調べてみよう。

○自然エネルギーの利用方法には，いろいろな方式が考えられる。風力発電，潮汐発電，海流発電などについて，それ３．本時のまとめ・生徒による考察，まとめ，発表
ぞれの長所や短所をあげながら，それぞれの特徴をまとめ，発表させる。
＜準備物＞
資料プリント－29－

「大気や海水の循環とエネルギー」資料＜資料１＞中国地方の風力発電所（資料）風力発電所位置検索DB（http://kisnet.dip.jp/~aika/huryoku/tyugoku.htm）＜資料２＞潮汐，潮流，海流発電○ランス潮汐発電所（フランス）の堤防と発電施設（資料）「海と旅」HP（http://members.jcom.home.ne.jp/umi-to-tabi/step4.html）－30－

○ランス潮汐発電所（フランス）
1966 年に完成した，世界初の潮汐発電を行なう発電所。フランス・ブルターニュ地方のランス川河口にあり，出力 24 万ｋＷは，海洋エネルギーを利用した発電所として，世界最大の規模を誇る。付近の潮位差は平均で８ｍもあり，潮汐発電の条件に恵まれている。
日本では，有明海が干潮と満潮の平均潮位差が最も大きく，最大で 4.9ｍに達する。瀬戸内海も潮位差が大きく，備讃瀬戸より西側で３～４ｍに達する。
（資料）フリー百科事典「ウィキペディア」（http://ja.wikipedia.org/wiki/ランス潮力発電所）○海流発電への取り組み
海流発電への取り組み（資料）(株)ノヴァエネルギーHP（http://www.nova-ene.co.jp）○海流発電
海流発電は，海流による海水の流れの運動エネルギーを水車，羽根の回転を介して電気エネルギーに変換させて発電させる方式である。風力発電や，太陽光発電のように天候に左右されず，また，空気と比べると海水の密度は 1,000 倍近く大きいため，発電源として比較的安定している。海流には世界
中では年間数百 TWh のエネルギーが存在するとされている。黒潮に関しては，水深 50m の断面におけるエネルギーポテンシャルは，2.1GW という見積もりがある。黒潮発電 160 万キロワットを目標に，実験が開始されている。
（資料）フリー百科事典「ウィキペディア」（http://ja.wikipedia.org/wiki/海流発電）－31－

理科高等学校 科学と人間生活（科学技術の発展とエネルギーの使い方）○単元計画・構成
提案項目

内容

実施時期

10 月ごろ（学校による）
熱機関，ハイブリッドカー（HEV），プラグインハイブリッドカー(PHEV)，燃
キーワード
料電池
エネルギー教育実 Ｄ－３
省エネを進めるためには，私たち一人一人が常に省エネを意識し，日常生活で実践することが践パイロット校４
重要であること。
つの課題との関連
第１次 エネルギーの変換と保存（２時間）
・エネルギー変換（運動エネルギーから電気エネルギーへの変換，熱機関）に関して，実験により確認する。
・エネルギー総量が保存されていることを学ぶ。
単元計画・構成・エネルギー変換の効率について学ぶ。
第２次 エネルギーの有効利用と科学技術（１時間）（本時案）（全３時間）
・動力（自動車・電車）として利用しているものの仕組みを考える。それらのエネルギーの利用効率について調べる。
・科学技術の発展により，ハイブリッドカー，燃料電池車などが開発されていることを学び，その仕組みについて考える。
小学６年生「電気の利用～エネルギーの工場と変身と銀行～」
中学１年生「光と音」（光のエネルギーを利用しよう）
他の単元との連関中学２年生「電流」（電気とそのエネルギー）
中学３年生「水溶液とイオン」（化学変化と電池）＜エネルギー教育の視点＞
・よりよくエネルギーを使うための科学技術を知り，自分たちの周りの生活と関連させて考える。
子どもが獲得する
見方や考え方
＜理科の視点＞
・熱機関（エンジン）やモーターがそれぞれ動力を発生させる仕組みや変換の効率の考え方。
＜エネルギー教育の視点＞
・熱機関（エンジン）とモーターを組み合わせることにより，エネルギーをよりよく使おうとしていることを知るとともに，日常生活の中でのエネルギーの利用の仕方について考えさせる。
＜理科の視点＞
・熱機関による熱から運動エネルギーへの変換の仕組みや，モーターによる電教師の持つ指導ポ
気から運動エネルギーへの変換の仕組みを学ばせる。
イント
・減速時に，運動エネルギーから電気を回収するしくみを，電磁誘導の考え方から学ばせる。

－32－

評価規準

＜エネルギー教育の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）・ハイブリッドや燃料電池などの科学技術に関心を持ち，よりよくエネルギーを用いる方法を考えようとする。
（科学的な思考・判断・表現）・エネルギーの変換について考察を行い，科学技術との関わりについて考えることができる。
（観察・実験の技能）
・エネルギーの変換に関わる実験を行い，結果を考察することができる。
（自然事象についての知識・理解）・エネルギー変換の仕組みについて考察し，理解することができる。
＜理科の視点＞（自然事象への関心・意欲・態度）・身近なエネルギーについて関心を持ち，意欲的に取り組むことができる。
（科学的な思考・判断・表現）
・熱機関（エンジン）やモーターのエネルギー変換の仕組みについて科学的に考察することができる。
（観察・実験の技能）
・水の電気分解により水素を発生させ，燃料電池で用いることを実験により，考察することができる。
（自然事象についての知識・理解）・エネルギーの保存や変換について，科学的に理解し，知識を身につけている。

－33－

○本時の学習指導案（指導項目） 単元のテーマ名：科学技術の発展とエネルギーの使い方
第２次 エネルギーの有効利用と科学技術（３時間目/全３時間）
学習過程

指導と支援
準備物，教師の働きかけ・関連資料，指導上の留意点

１．動力として利用しているもの ○普段の生活で利用している動力を考え，その仕組みと変換の仕組みと利用効率
効率について考える。
・自動車 タンクにためているガソリンを用いて，エンジンを動かし，動力を得る
・電車
架線から電気を得て，モーターを動かし，動力を得る。
・自動車の効率は，10～20％ ・電車の効率は，34％＜参考資料＞
経済産業省資源エネルギー庁『エネルギー教育用教材キット
先生用ガイド』２．科学技術の発展とハイブリッ ○ハイブリッドカー，燃料電池車などが開発されていること
ド・燃料電池を学び，その仕組みについて考える。
・ハイブリッドカー（HEV）
・ハイブリッドカーの仕組み
ガソリン

バッテリー

エンジン

モーター
減速時に

車輪

電気を起こす・ハイブリッドカーは，ガソリンと電気で走ることができるだけでなく，従来なら捨てていた減速時のエネルギーを，
車輪の回転によりモーターを回転させ，電磁誘導により回収することができる。
・これと同様の仕組みは，電車では「発電ブレーキ（回生ブレーキ）」と呼ばれ，ブレーキ時に電気を電磁誘導で発生させ，架線に電気を返している。
・プラグインハイブリッドカー ・プラグインハイブリッドカーの仕組み（PHEV）
家庭などの
コンセント

ガソリン

バッテリー

エンジン

モーター
減速時に

車輪

－34－

電気を起こす・燃料電池・プラグインハイブリッドカーの仕組みはほとんどがハイブ
リッドと同様である。異なるのは，家庭などのコンセントから充電することができることである。
・プラグインハイブリッドの必要性はなぜか？
完全な電気自動車では，走行距離が少ないという課題があるため，ガソリンを利用して，ハイブリッドより効率のよいプラグインハイブリッドを開発している。
・水素の利用（燃料電池）
環境との兼ね合いもあり，排出ガスのない燃料電池が開発されている。
・燃料電池の仕組み
酸素（空気中）
水 ＋ 電気水素（タンク）
・車内のタンクの水素と空気中の酸素を反応させて電気を取り出している。排出ガスがないという利点がある。
＜準備物＞
燃料電池自動車実験セット
・写真のセットは，水の電気分解で発生した水素を利用している。また，水素ボンベからの水素も利用できる。

３．課題の提示○科学技術の発展により，様々な仕組みが考案され，エネル
ギーを効率よく使う方法が開発されたり，自然への負荷を少なくする方法が考え出されたりしている。
・生徒への課題「君ならどのような方法でよりよくエネルギーを使う方法を考えますか？また，自然への負荷を少なくするためにはどのような手立てが考えられますか？」－35－

資 料 編エネルギー教育実践トライアル校（小学校・中学校）学習テーマ
以下に，エネルギー環境教育情報センターが指定するエネルギー教育実践トライアル校（小学校・中学校）
で実践が望まれる学習テーマを示す。こうした既に作成されている学習指導案を参考とし，単元を関連させてエネルギー教育を実践することにより，多角的な視点からエネルギーについて思考する子どもの資質を育てることが可能となる。
以下のテーマにおける事業展開例については，エネルギー環境教育情報センターのホームページにＰＤＦ
文書の形式で掲載されている（http://www.icee.gr.jp/koubo/jissenkou.html）。
○小学校 理科
学年

3

4

5

6

テーマ名

関連単元
Ａ物質・エネルギー（２）風やゴムの働き（３）光の性質Ａ物質・エネルギー（５）電気の通り道
Ａ物質・エネルギー（３）電気の働き

自然の力ってすごい！
（太陽や風のはたらき）
明りをつけよう～電気を通すもの通さないもの～
どうしたら電気の働きを大きくできるかな？
（電気のはたらき）
いろいろな電池を作ろう（身近なものを使った電池作り）
電流のパワー！
（電流のはたらき）
電磁石のはたらきとおもちゃ作り－ペットボトルモーターを作ってみよう－
燃焼の仕組みを理解しよう（燃焼と二酸化炭素）
電気の利用～電気の変身！！
～エネルギーの変換～
電気の利用～電気の効率的な使い方～

Ａ（３）電気の働き
Ａ（３）電流の働き
Ａ（３）電流の働き
Ａ物質・エネルギー（１）燃焼の仕組み
Ａ物質・エネルギー（４）電気の利用
Ａ物質・エネルギー（４）電気の利用○小学校 社会科
学年
3

4

5

6

テーマ名
もしわたしが店長だったら（買い物から考えるエネルギー問題）
電気に「ありがとう」！
（暮らしを支える電気）
わたしたちのくらしとガス（暮らしを支えるガス）
むかしのくらしと今のくらし～エネルギー利用の移り変わり～
工業製品にかかわるエネルギー（製品をつくるためのエネルギー）
スローフードで省エネしよう（地産地消とエネルギー問題）
50 年前の日本にタイムスリップ（日本の戦後復興を支えたエネルギー）

関連単元（２）地域の人々の生産や販売（３）資源の有効活用
ア 飲料水，電気，ガス（３）生活に必要な飲料水・電気・ガス
ア 飲料水，電気，ガス（５）地域の人々の生活
ア 古くから残る暮らしにかかわる道具（３）我が国の工業生産（２）日本の農業や水産業
ア 食料品の輸入（１）我が国の歴史上の主な事象
ケ 戦後の国民生活の向上－資料-1－

○小学校 家庭科
学年
5

6

テーマ名
省エネクッキング～ごはんとみそ汁を作ろう～
広げよう！マイ・エコ・プラン～リサイクルで省エネ～
これでいいの？冷暖房にたよる生活（冷暖房にたよる生活の見直し）

関連単元
Ｂ日常の食事と調理の基礎
Ｄ身近な消費生活と環境（２）環境に配慮した生活の工夫
Ｃ快適な衣服と住まい（２）快適な住まい方○小学校 総合的な学習の時間
学年
３
4
5-6
6

テーマ名
－
エネルギーの昔・今・未来
原子力発電について調べよう
教えて江戸人～昔の灯りと今の灯り～
地球の未来のために行動しよう！（6 学年又は高学年）
太陽からのおくりもの ～未来のエネルギーにズームイン～○中学校 理科
学年

テーマ名

関連単元

1

■第 1 分野
石油製品ができるまで（２）身の回りの物質
ウ 状態変化（イ）物質の融点と沸点2

電気のはたらきを調べよう（電気のエネルギーを体験しよう）（３）電流とその利用（６）化学変化とイオン
ア 水溶液とイオン（ウ）化学変化と電池（６）化学変化とイオン
ア 水溶液とイオン（イ）原子の成り立ちとイオン（７）科学技術と人間
ア エネルギー（ア）様々なエネルギーとその変換（７）科学技術と人間
ア エネルギー（イ）エネルギー資源

身のまわりのもので電池を作ろう～化石燃料やいろいろな電池～
原子の成り立ち 原子力って何？
～原子力発電のしくみを理解しよう～
3
光の世代交代（様々なエネルギーとその変換）
放射線の特性を知ろう（放射線の利用と性質）○中学校 社会科
学年

テーマ名■地理的分野私たちが住んでいる都道府県のエネルギー利用～資源エネルギー・環境の観点から～国産のエネルギーを調べよう～新エネルギーの特徴～

1
食べ物を運ぶエネルギー～フードマイレージとは何？～
日本と世界のエネルギー事情～中東地域をめぐる諸問題～
2■歴史的分野エネルギー革命と高度経済成長（高度経済成長と石油危機）

関連単元（２）日本の様々な地域
イ 世界と比べた日本の地域的特色（ウ）資源・エネルギーと産業（２）日本の様々な地域
イ 世界と比べた日本の地域的特色（ウ）資源・エネルギーと産業（２）日本の様々な地域
イ 世界と比べた日本の地域的特色（エ）地域間の結び付き（１）世界の様々な地域
ウ 世界の諸地域（ア）アジア（６）現代の日本と世界
イ 高度経済成長，国際社会とのかかわり（以下略）－資料-2－

○中学校 社会科（つづき）
学年
3

テーマ名
■公民的分野
持続可能な社会とエネルギーの課題

関連単元（４）私たちの国際社会の諸課題○中学校 技術・家庭科
学年
1

2

3
全学年

テーマ名
■技術分野
エネルギー・環境問題と技術の役割■技術分野
ミッション「地デジ対応テレビを調査せよ」「地デジ対応テレビ購入のポイントはこれだ！」（生活を支えるエネルギーと技術）■家庭分野
料理上手になろう（省エネクッキング）
快適な暮らしとエネルギーについて考えよう！
（資源・エネルギーや環境に配慮した住まい方）
買い物上手になろう（消費生活とエネルギー・環境）■技術分野
エネルギー変換を利用したものづくり■技術分野
電気機器の安全で効率的な使い方

関連単元
Ａ材料と加工に関する技術（ガイダンス的内容）
Ｂエネルギー変換に関する技術（１）エネルギー変換機器の仕組みと保守点検
ウ エネルギー変換に関する技術の適切な評価・活用
Ｂ食生活と自立
Ｃ衣生活・住生活と自立
Ｄ身近な消費生活と環境
Ｂエネルギー変換に関する技術（２）エネルギー変換に関する技術を利用したものづくり
Ｂエネルギー変換に関する技術（１）エネルギー変換機器の仕組みと保守点検○中学校 総合的な学習の時間
学年
2～3
3
全学年

テーマ名
「エコハウス」から見えるエネルギー問題と，私たちにできること！！
〇〇県電力プロジェクト 〇〇県に建設する発電所はこれだ！
日本と世界のエネルギー－資料-3－

エネルギー教育実践パイロット校 ４つの課題
エネルギーは，私たちの暮らしや企業の活動の基盤であり，持続可能な社会を構築と，安心で快適な生活に必要不可欠なものであることを踏まえ，以下の４つの事項について理解させることに留意してエネルギー
教育の実践に取り組み，最終的には，「エネルギーの供給は，用途とエネルギー源ごとの特性に応じ，最適な組合せ（ベストミックス）の実現を図るのが唯一の解決策である」ことについて理解させることが重要であり，課題となる。

Ａ．エネルギー安定供給の重要性
ねらい：「資源小国である我が国では，エネルギーの安定供給確保が重要課題であることを理解させる。」
Ａ-１
Ａ-２
Ａ-３

日本はエネルギー資源に乏しく，必要なエネルギー資源の大半を輸入に依存しており，エネル
ギーの自給率はわずか４％と非常に低い資源小国であること。
資源小国である日本としては，エネルギー資源の輸入を特定の国に頼りすぎないことが重要であること。
中国やインドを中心とするアジア諸国の経済成長によるエネルギー需要の増加や，資源産出国の供給能力の低下などにより，国際的にエネルギーの需給は逼迫する傾向にあること。

Ｂ．表裏一体である地球温暖化問題とエネルギー問題
ねらい：「地球温暖化問題をエネルギー問題としてとらえることが重要であることを理解させる。」
Ｂ-１
Ｂ-２
Ｂ-３

温室効果ガスの大半はエネルギーの消費から発生する二酸化炭素であるため，地球温暖化問題とエネルギー問題は表裏一体の関係にあること。
温室効果ガスの排出削減のためには，省エネルギーによりエネルギー消費を減らすことが最も有効な対策であること。
地球温暖化問題の解決に向けた温室効果ガスの大幅な削減のためには，現在の技術だけでは限界があり，革新的なエネルギー技術の開発が不可欠であること。

Ｃ．多様化を求められる我が国のエネルギー供給
ねらい：「エネルギーの安定供給確保と地球温暖化対策のために，エネルギー源を多様化することが必要なことを理解させる。」
Ｃ-１
Ｃ-２
Ｃ-３
Ｃ-４

日本では，石油ショック以降，エネルギーの安定供給確保のため，石油依存度の低減とエネル
ギー源の多様化に取り組んできたこと。
現在は，エネルギーの安定供給確保に加え地球温暖化対策のため，石油を始めとする化石燃料への依存度の低減・非化石エネルギー（原子力・再生可能エネルギー）の導入拡大が求められていること。
供給安定性が高く，発電の過程で温室効果ガスを発生しない原子力は，日本の発電電力量の約１／３を占めていること。
太陽光や風力などの再生可能エネルギーは，国産で温室効果ガスを排出しないエネルギー源であるが，現時点では，発電に要するコストの高さや供給の不安定さなどの課題も抱えていること。
－資料-4－

Ｄ．増加するエネルギー消費とエネルギー消費効率の改善
ねらい：「エネルギー消費効率を改善するためには，私たち一人一人が省エネを実践するとともに，日本の高い省エネ技術を外国に普及させる国際貢献も重要であることを理解させる。」
Ｄ-１
Ｄ-２
Ｄ-３
Ｄ-４

日本では石油ショック以降省エネルギー対策を進め，特に産業部門では大幅な省エネに成功し，過去３０年間でエネルギー消費効率を３０％以上改善した結果，世界で最も省エネが進んだ国となっていること。
しかしながら，産業部門に比べ，一般家庭などの民生部門，自動車などの運輸部門では対策が遅れており，地球温暖化対策のためにも改善が求められていること。
省エネを進めるためには，私たち一人一人が常に省エネを意識し，日常生活で実践することが重要であること。
世界最高水準にある日本の省エネ技術をエネルギー需要が急激に増加しているアジア諸国などに普及させていくことは，世界のエネルギー安全保障と地球温暖化対策のための国際貢献になること。

－資料-5－

小学３年生

小学４年生

小学５年生

中学２年生

中学３年生

力学的エネルギー
・運動エネルギーと位置エネルギー・力学的エネルギーの保存

波
・波の性質
・音と振動

高校生

エネルギーの変換と保存

太陽系と恒星・太陽の様子・月の運動と見え方
・惑星と恒星運動の規則性・力のつり合い・運動の速さと向き
・力と運動

力学的エネルギー
・仕事とエネルギー
・力学的エネルギーの保存

電気
・物質と電気抵抗
・電気の利用宇宙の構成
・宇宙のすがた・太陽と恒星運動の表し方・物理量の測定と扱い方
・運動の表し方・直線運動の加速度

様々な力とその働き・様々な力・力のつり合い・運動の法則・物体の落下運動

熱
・熱と温度
・熱の利用

小学６年生
中学１年生

地球の周辺

エネルギーの見方

理科の系統

電流と磁界
・電流がつくる磁界・磁界中の電流が受ける力
・電磁誘導と発電

天気の変化
・霧や雲の発生・前線の通過と天気の変化
月と太陽・月の位置や形と太陽の位置
・月の表面の様子てこの規則性・てこのつり合いと重さ
・てこのつり合いの規則性
・てこの利用

惑星としての地球
・太陽系の中の地球・地球の形と大きさ・地球内部の層
構造

気象観測
・気象観測

力と圧力
・力の働き
・圧力

光と音
・光の反射・屈折・凸レンズの働き
・音の性質

電流
・回路と電流・電圧
・電流・電圧と抵抗
・電気とそのエネルギー・静電気と電流

地球の表面

大気と海洋
・地球の熱収支
・大気と海水の運動

天体の動きと地球の自転・公転・日周運動と自転・年周運動と公転

地球の環境
・地球環境の科学
・日本の自然環境

日本の気象
・日本の大気の特徴
・大気の動きと海洋の影響

振り子の運動
・振り子の運動エネルギー資源の
有効利用

エネルギー
・様々なエネルギーとその変換・エネルギー資源

科学技術の発展・科学技術の発展

電気の利用
・発電・蓄電・電気の変換・電気による発熱・電気の利用電気の通り道・電気を通すつなぎ方
・電気を通す物

自然環境の保全と科学技術の利用・自然環境の保全と科学技術の利用

物質の構成粒子・原子の構造・原子配置と周期表

物質量と
化学反応式
・物質量
・化学反応式

粒子の結合
化学反応
・酸・塩基と中和
・酸化と還元太陽と地面の様子
・日陰の位置と太陽の動き
・地面の暖かさや湿り気の違い

化学と
人間生活
とのかかわり・人間生活の中
の化学
・化学と
その役割

生物と環境
・生物と水，空気とのかかわり
・食べ物による生物の関係

季節と生物
・動物の活動と季節
・植物の成長と季節
物の溶け方
・物が水に溶ける量の限度
・物が水に溶ける量の変化
・重さの保存化学変化
・化合・酸化と還元・化学変化と熱金属，水，空気と温度
・温度と体積の変化
・温まり方の違い
・水の三態変化

人の体のつくりと運動
・骨と筋肉
・骨と筋肉の動き

植物の発芽，成長，結実・種子の中の養分・発芽の条件・成長の条件・植物の受粉，結実

生物と環境のかかわり
動物の誕生
・卵の中の成長・水中の小さな生物
・母体内の成長生態系とその保全
・生態系と物質循環
・生態系のバランスと保全

人の体のつくりと働き・呼吸・消化・吸収・血液循環・おもな臓器の存在

水溶液
・物質の溶解・溶解度と再結晶

植物の養分と水の通り道
・でんぷんのでき方
・水の通り道状態変化
・状態変化と熱・物質の融点と沸点

地球の内部

生物の観察
・生物の観察

昆虫と植物
・昆虫の成長と体のつくり・植物の成長と体のつくり水溶液の性質・酸性，アルカリ性，中性・気体が溶けている水溶液
・金属を変化させる水溶液

酸・アルカリとイオン
・酸・アルカリ・中和と塩土地のつくりと変化
・土地の構成物と地層の広がり
・地層のでき方と化石・火山の噴火や地震による土地の変化

物と重さ
・形と重さ
・体積と重さ物質の成り立ち・物質の分解・原子・分子化学変化と物質の質量・化学変化と質量の保存
・質量変化の規則性

地層の重なりと
過去の様子
・地層の重なりと
過去の様子

活動する地球・プレートの運動
・火山活動と地震

身近な自然の観察
・身の回りの生物の様子
・身の回りの生物と環境とのかかわり

燃焼の仕組み・燃焼の仕組み水溶液とイオン・水溶液の電気伝導性
・原子の成り立ちとイオン
・化学変化と電池

火山と地震・火山活動と火成岩
・地震の伝わり方と地球内部の働き
流水の動き
・流れる水の働き
・川の上流・下流と川原の石・雨の降り方と増水

天気の様子
・天気による１日の気温の変化
・水の自然蒸発と結露

空気と水の性質
・空気の圧縮・水の圧縮
物質のすがた・身の回りの物質とその性質
・気体の発生と性質

粒子の存在

物質と化学結合・イオンとイオン結合
・金属と金属結合
・分子と共有結合

磁石の性質
・磁石に引きつけられる物
・異極と同極風やゴムの働き
・風の働き
・ゴムの働き天気の変化
・雲と天気の変化
・大気の変化の予想

月と星・月の形と動き・星の明るさ，色・星の動き

自然環境の保全と科学技術の利用
・自然環境の保全と科学技術の利用

電気の働き
・乾電池の数とつなぎ方
・光電池の働き

光の性質
・光の反射・集光
・光の当て方と明るさや暖かさ

自然の恵みと災害
・自然の恵みと災害

電流の働き
・鉄芯の磁化，極の変化
・電磁石の強さ

生物と環境
・自然界のつり合い ・自然環境の調査と環境保全

エネルギーとその利用
・エネルギーと物理学が拓く世界
その利用・物理学が拓く世界

移り変わる地球・地層の形成と地質構造
・古生物の変遷と地球環境

植物の体のつくりと働き
・花のつくりと働き・葉・茎・根のつくりと働き

植物の仲間
・種子植物の仲間
・種子をつくらない植物の仲間
動物の仲間
・脊椎動物の仲間
・無脊椎動物の仲間

動物の体のつくりと働き・生命を維持する働き
・刺激と反応生物と細胞・生物と細胞遺伝の規則性と遺伝子・遺伝の規則性と遺伝子
生物の成長と殖え方
・細胞分裂と生物の生長
・生物の殖え方

生物の変遷と進化
・生物の変遷と進化

生命の連続
粒子の保存

植生の多様性と分布
・植生と遷移・気候とバイオーム

物質の探究
・単体・化合物・混合物
・熱運動と物質の三態
生物の体内環境・体内環境
・体内環境の維持の仕組み・免疫粒子のもつエネルギー（資料）文部科学省「高等学校学習指導要領解説 理科編」
（http://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/micro_detail/__icsFiles/afieldfile/2010/01/29/1282000_6.pdf）を基に作成

生命の構造と機能

生物の特徴
・生物の共通性と多様性
・細胞とエネルギー

遺伝子とその働き・遺伝情報とDNA・遺伝情報の分配
・遺伝情報とタンパク質の合成

生物の多様性と共通－資-7－

関連する他教科の単元テーマ（小学校・中学校）
資源・エネルギーの活用

社会・生活と交流＜社会＞ 世界の様々な地域の調査
近代の日本と世界，現代の日本と世界
私たちと国際社会の諸課題(世界平和と人類の福祉の増大)＜音楽＞ 我が国及び諸外国の音楽の表現＜美術＞ 身近な地域や日本・諸外国の美術文化＜外国語＞ コミュニケーション能力の総合的な育成(教材選定の観点：多様なものの見方・考え方の理解，外国やわが国の生活・文化の理解，国際理解・協調精神の涵養)＜道徳＞ 世界平和，人類幸福への貢献＜社会＞ 世界の中の日本＜音楽＞ 旋律楽器(和楽器，諸外国の楽器など)の演奏＜図画工作＞ 諸外国の親しみのある美術作品の鑑賞＜技術・家庭＞ エネルギー変換に関する技術＜家庭＞ 調理の基礎(我が国の伝統的な日常食)＜社会＞ 電気の確保(原子力)＜道徳＞ 世界の人々との親善＜外国語活動＞ 外国語の音声やリズム
日本と外国の生活，習慣，行事などの違い
異なる文化をもつ人々との交流＜社会＞ 世界と比べた日本の地域的特色(資源・エネルギーと産業)＜技術・家庭＞ 生活や産業の中で利用されている技術
エネルギー変換機器の仕組みと保守点検，エネルギー変換に関する技術を利用した製作品の設計・製作＜社会＞ ごみの処理と利用
飲料水，電気，ガスの確保＜社会＞ 国民生活と政治の働き＜道徳＞ 外国への関心＜社会＞ 世界各地の人々の生活と環境，世界の諸地域
世界と比べた日本の地域的特色(自然環境，産業，地域間の結び付きなど)＜技術・家庭＞ 日常食の調理と地域の食文化
生活や産業の中で利用されている技術＜生活＞ 地域と生活
生活や出来事の交流＜社会＞ 我が国の農業や水産業
我が国の工業生産＜社会＞ 身近な地域や市区町村の様子
地域の人々の生産や販売
地域社会における災害・事故から安全を守る工夫＜生活＞ 地域と生活＜家庭＞ 調理の基礎
衣服の着用と手入れ・快適な住まい方
物や金銭の使い方と買物・環境に配慮した生活の工夫＜社会＞ 現代の日本と世界
私たちと国際社会の諸課題(よりよい社会を目指して)＜技術・家庭＞ 家庭と家族関係・幼児の生活と家族
日常食の調理と地域の食文化＜道徳＞ 権利を大切にし，義務を果たす
働くことの意義，社会奉仕＜道徳＞ 社会の秩序と規律
公共の福祉と社会の発展＜保健体育＞ 心身の機能の発達と心の健康
健康と環境
健康な生活と疾病の予防＜家庭＞ 快適な住まい方＜特別活動＞ 学級や学校の生活づくり＜社会＞ 地域の人々の生活＜家庭＞ 調理の基礎
物や金銭の使い方と買物・環境に配慮した生活の工夫＜生活＞ 家庭と生活＜社会＞ ごみの処理と利用＜図画工作＞ 身近な材料(空き容器など)や場所などを基に発想してつくる造形遊び＜社会＞ 世界と比べた日本の地域的特色(資源・エネルギーと産業)
日本の諸地域(環境問題・環境保全)＜家庭＞ 家族や近隣の人々とのかかわり＜道徳＞ 公徳心＜道徳＞ 決まりを守る
働くことの大切さ
働くことのよさ＜社会＞ 地域の人々の生産や販売
都道府県の産業＜社会＞ 日本の諸地域(生活・文化)＜技術・家庭＞ 衣生活，住生活などの生活の工夫
家庭生活と環境＜社会＞ 身近な地域の調査
私たちと国際社会の諸課題(よりよい社会を目指して)＜音楽＞ 我が国の伝統音楽(雅楽，歌舞伎，能楽，琵琶楽，民謡など)，郷土の音楽，諸外国に伝わる民謡などの鑑賞＜技術・家庭＞ 生活や産業の中で利用されている技術
家庭生活と環境＜体育＞ 運動と健康とのかかわり＜体育＞ 健康な生活＜体育＞ 心と健康
病気の予防
地域の保健活動＜生活＞ 自然や物を使った遊び＜音楽＞ 自然を題材にした楽曲＜音楽＞ 身の回りの音を使った音遊び＜技術・家庭＞ 中学生の食生活と栄養＜音楽＞ 自然や四季の美しさを感じ取れる歌曲＜図画工作＞ 身近な材料(木切れなど)や場所などを基に発想してつくる造形遊び＜美術＞ 対象(自然，動植物など)の形・色彩・美しさの表現
美術作品の中の自然，自然や身近な環境の造形美＜図画工作＞ 身近な自然物(土・小枝・木の実・貝殻など)の形・色などを基にした造形遊び＜体育＞ 自然とのかかわりの深い活動(雪遊び，スキー，水辺活動など)＜図画工作＞ 材料や場所などの特徴(材料の性質，光や風などの自然環境)を基にした造形遊び ＜道徳＞ 自然への畏敬＜道徳＞ 自然愛＜道徳＞ 環境保全＜道徳＞ 動植物愛護＜特別活動＞ 遠足・旅行・集団宿泊的行事＜社会＞ 我が国の国土の自然などの様子
森林資源の働き＜道徳＞ 生命尊重＜生活＞ 動植物の飼育・栽培＜社会＞ 世界の地域構成，世界各地の人々の生活と環境
日本の地域構成，世界と比べた日本の地域的特色(自然環境)＜社会＞ 公害と国民の健康・生活環境＜社会＞ 日本の諸地域(歴史的背景，産業)
現代の日本と世界(高度経済成長)
国民の生活と政府の役割(公害の防止など環境の保全)＜保健体育＞ 健康と環境＜技術・家庭＞ 生物の生育環境と育成技術・生物育成に関する技術を利用した栽培又は飼育＜技術・家庭＞ 住居の機能と住まい方

持続的な発展（注）矢印は長期間にわたって関連が続くことを示す（資料）環境省 総合環境政策局環境教育推進室 HP（http://www.env.go.jp/policy/nerai/pdf/matrix.pdf）を基に作成

小学校低学年

小学校中学年

小学校高学年

中学校

自然と環境の理解−−平成２３年度
座

カリキュラム・教材開発ワーキンググループ

委員名簿

長

蔦岡

孝則

広島大学大学院教育学研究科 教授※中・高等学校部会長

副座長

金沢

緑

海田町立海田東小学校 元校長※小学校部会長

委

生田 一人

東広島市立高屋西小学校 校長

石井信孝

広島大学附属三原小学校

井上純一

広島大学附属中・高等学校 教諭（生物）

員

小茂田

顧

問

聖士

教諭

広島大学附属福山中・高等学校 教諭（物理）佐伯貴昭

熊野町立熊野東中学校 教諭

髙山学

岡山市立芳泉小学校

教諭

中田

晋介

広島大学附属小学校

教諭

平賀

博之

広島大学附属福山中・高等学校 教諭（地学）平松

敦史

広島大学附属中・高等学校 教諭（化学）

森岡

美智子

広島市立福木小学校

村中

政文

岩国市立麻里布小学校 教諭

山下雅文

広島大学附属福山中・高等学校 教諭（物理）角屋重樹

国立教育政策研究所

古賀信吉

広島大学大学院教育学研究科 教授

竹下俊治

広島大学大学院教育学研究科 准教授

林武広

広島大学大学院教育学研究科 教授

司

社団法人 中国地方総合研究センター 主任研究員

主幹教諭

教育課程研究センター基礎研究部

部長

オブザーバー渡里（氏名五十音順・敬称略）