中学校第３学年理科学習指導案
期

日：令和５年１２月１８日

時

間：第３校時対象：第３学年 A 組 26 名

学校名：清心中学校
授業者：山田 直史
１

単元（題材）名「モデルを使って知識をアウトプットする」
２

単元（題材）の目標(1)眼に見えないものをモデルで表現できる。
(2)目の前で起きた現象を論理立てて考えることができる。
(3)自分の考えをグループ内で表現することができる、
３

４

単元（題材）の評価規準
知識・技能

思考・判断・表現

主体的に学習に取り組む態度■「石灰水を用いて二酸化炭素か■「石灰水を用いて二酸化炭素か■対話によって、「窒素」「酸素」どうかを調べる。」「塩化コバルトどうかを調べる。」「塩化コバルト「水蒸気」「二酸化炭素」をモデル氏を用いて水かどうかを調べる」

氏を用いて水かどうかを調べる」

化することできる。
（机間巡視、プを回答することができる。
（プリンを回答することができる。
（プリンリント提出）

ト提出）

ト提出）

指導観

(1)単元（題材）観
中高の理科教員は、目に見えない原子や分子を「モデル」で表して授業展開を行うが、この「モデル」を使った表現は小学校の教科書ではあまり見られない。つまり、生徒は中学生になると当たり前のようにモデル化を使った授業を受けているが、モデル化に慣れていないため、モデル化された単元を苦手にしているという報告がある。例えを挙げると、分子モデルや化学反応式、湿度などの単元である。さらに、化学反応の実験結果から、何が生成したかを予想させると、直感的に解答をすることが多く、存在する原子や分子から論理だてて考察することができる生徒は少ない。これは、化学反応に限られたことではなく、実験結果から考察する過程を苦手としている生徒は多い。
本単元では、目の前で起きた現象を説明するために、既習内容をモデル化で表現し、論理的に思考する力をつけることを狙う。
(2)教材観本教材は、１年生での学習内容をアウトプットさせる投げ込み教材である。
液体窒素で低温した金属棒をガスバーナーの青色の炎の中にいれると「白い物質が付着し、しばらく経つと消える。そのときに、液体が生じる」という現象がみられる。このときに、金属棒に付着した物質が何かをグループで考えさせる。生徒は「白い物質」「液体」と『見えている』情報で考察を始めていくことが予想される。ここで、「目に見えないものはモデル化させて考えるとよい」ことを教えることで、ガスバーナーとその周りにはどのような物質が存在していて、それらがどのように変化したのかをグループで考えさせる。すなわち、モデル化によって『見えるもの』を増やして考えさせることが、生徒の論理的に考える力を伸ばすことに有効であることの学習を狙っている。ガスが燃焼することによって生じた二酸化炭素と水が炎の中に存在することをモデル化で表すことができれば、金属棒に付着した物質がドライアイスと氷であり、しばらく経つとドライアイスは二酸化炭素となって見えなくなり、氷が水となって表れたことに気付くことができる。
また、ここでの回答が「考察」という予想であり、この予想を確認するためには、次にどのような実験を行うとよいかという研究計画の思考も体験させることができる。
なお、知識のアウトプットを狙った教材であり、授業時間内での完結を目指すため、生徒実験は行わず演示で進行する。液体窒素は生徒の科学的好奇心を揺さぶる教材であるため、ぜひまた生徒が自ら実験できる機会を作りたい。
(3)生徒観本授業担当者は、中学３年生への授業指導を中１から行っていないため、初めて顔を合わせる生徒たちである。
本校では、３年次の総合学習の時間にグループでの探究活動に取り組ませており、グループの研究内容に合わせて、理科の教員たちで研究グループの指導を行っている。このように、理科の授業担当者に限定されず、「清心中学校・清心女子高等学校の先生たちに自分たちは指導を受けることができる」という環境が出来上がっている。
５

年間指導計画における位置付け

学年

第１学年

単元（題材）名・身の回りの物質

主な内容

・有機物と無機物

第２学年

第３学年

・気体の性質※本時は、第１学年の学習内容ですすめることができる独立した単元である。
６

単元（題材）の指導計画と評価計画（全 1 時間扱い）時★目標 ○学習内容 ・学習活動■評価規準（評価方法）★目に見えない気体成分をモデル化で表し、現象を説明できるようにする。

第１時○目に見えていない物質を「モデル化」させて表現する。

■対話によって、「窒素」「酸素」「水蒸・実験環境にある気体成分をモデル化で表す。

気」「二酸化炭素」をモデル化すること・グループでどのような気体が存在するかを対話する。

できる。（机間巡視、プリント提出）○有機物の燃焼と状態変化の知識を現象とつなげる。

■気体が冷やされて固体になるようす

・有機物の燃焼で二酸化炭素と水が生成することに気づく。

をモデル化することができる。
（机間巡・状態変化で、ドライアイスと氷ができることに気づく。

視、プリント提出）○考察を確認するための研究計画をたてる。

■「石灰水を用いて二酸化炭素かどう・二酸化炭素と水の確認方法を計画する。

かを調べる。
」「塩化コバルト氏を用いて水かどうかを調べる」を回答することができる。（プリント提出）

７

指導に当たって(1) 液体窒素やガスバーナーを用いて演示を行うため、教壇周辺の生徒の位置には安全面で気をつける。
(2)液体窒素の体験や考察の検証実験などにも取り組みたいが、本時の目的はモデルによって考察をすすめていくことであるため、50 分という時間中では盛り込みすぎない。生徒の理解度や時間によっては検証実験がかのうであるため、実験準備は行っておく。
(3)最後は、新しい問いを投げかけてオープンエンドで終わり、授業後も生徒が関心を持たせた状態を作り出す。
(4)授業の前後で同じ問いを生徒に投げかけて、自己の成長をメタ認知させる。
８

本時（全 1 時間中の 1 時間目）

(1)本時の目標
・目に見えないもの（気体分子や原子）をモデルで表現できる。
・有機物の燃焼や状態変化の知識をグループ活動の対話を通してアウトプットすることができる。
・アウトプットした知識で、目の前の現象を論理的に説明することができる。
(2)本時の展開
時間

5

導入
（

○学習内容 ・学習活動

・指導上の留意点○液体窒素の紹介

・液体窒素について、多くの・液体窒素が－196℃であることを紹ことを説明したくなるが、本介し、花を凍らせて割って見せる。

時では、多くの物質が凍って分）しまうような低温であることの説明にとどめる。
○金属棒を液体窒素で冷やした金属棒をガスバーナーの青色の炎の中に入れたときに起こる変化を予想させたのちに、確認させる。
［演示実験］

展
開（10分）

・教壇前に集合させる。

・液体窒素をそそぐときに、・ガスバーナーの準備を復習しながら教壇と高さに生徒の顔がない準備する。

ことを確認する。

・金属棒を液体窒素中で 30 秒程度かけて十分に冷やす。
・金属棒を炎の中に入れたときに起こ・「金属棒が割れる」「爆発する変化を予想させ、発言させる。

る」などの自由な解答を生徒

・ガスバーナーの炎の中に金属棒を入が発表するが、否定せず、意れて、起こる変化を確認させる。

見を十分に出させる。

・着席させ、グループで対話させながら、プリントの【授業前】《結果》をま・水滴のようなものが残ることめさせる。とに気づかない場合が想定さ・発表させて、「白い物質が付いたあとれるので、演示中にしっかりに消えた」「水滴のようなものが残っと確認させる。

た」ことを確認する。

■評価規準（評価方法）

○実験環境に存在する物質をモデルで・これまでにも、露点や化学表す。

反応式の単元でモデル化を用

・白い物質と水滴のようなものが何かいてきたことを確認しながらをグループで対話させ、プリントの《な説明する。特に、「見えていなぜそうなったか》に予想させる。

いもの」を表していることを・見えないものを考えるときに「モデル理解させる。

化」が有効であることを紹介する。

・モデル化の例は金属棒の■対話によって、「窒素」「酸素」

・ガスバーナーと金属棒とその周りに「鉄」を「○に鉄」で表して「水蒸気」「二酸化炭素」をモデ

ある空気に存在する物質を、プリント紹介する。

ル化することできる。（机間巡にモデルで書かせる。
（机間巡視）

15展開（分）視、プリント提出）

・空気中にある物質を生徒に発表させながら、黒板でモデル化された物質を確認する。

・最初の指示では、ガスバー・ガスバーナーの炎の中にある物質にナーの炎の中に二酸化炭素とついてもモデル化させ、改めて、金属棒水蒸気があることに気づく生に付着した物質が何かを対話で考えさ徒は少ない。そのため、二段せる。

階で説明を行い、気づかせる・ガスバーナーの炎の中にある物質をステップを踏む。

■気体が冷やされて固体にな生徒に発表させ、黒板に表す。

・状態変化を気体のモデルがるようすをモデル化すること

・金属棒で冷やされることで、二酸化炭金属棒の表面に集まる様子をができる。
（机間巡視、プリント素と水蒸気が状態変化して付着する様図示して説明する。

提出）○考察した内容の検証実験の計画を立・授業計画では、実際に検証■「石灰水を用いて二酸化炭素てる。

実権は行わないが、時間に余かどうかを調べる。
」「塩化コバ・ドライアイスと氷が付着したという裕があれば、行っても良い。

ルト氏を用いて水かどうかをのは、予想であるので、確認することがそのため、石灰水と試験管、調べる」を回答することができ必要になることを伝える。

塩化コバルト紙の準備はしてる。（プリント提出）

・二酸化炭素と水の検出方法を、グルーおく。

子を黒板で示す。
・集合させ、現象を再び確認させる。
・プリントの【授業後】を記入させる。

10展
開（分）

プで確認させる。
・【私の成長】を記入させる。
・現象の理論を科学的に理解

炎のガスバーナーに入れたときの変化できた上で、もう一度確認さについて、予想させる。

せることで、理解が一層深ま・空気調節ねじを締めて、赤色の炎にしることを期待する。

たガスバーナーに金属棒を入れて変化

8

まとめ（・液体窒素で冷やした金属棒を赤色の分）を確認させる。

・赤色の炎に中に入れたとき・着席させ、プリント提出の指示を出の変化についてはオープンエす。

ンドとし、解答の確認は行わない。

思考力を高める実験プリント（）組（）番 名前【授業前】ガスバーナーの青い炎の中に，冷やした金属棒を入れると，どんな様子が見られるか説明せよ。

《結果》《なぜそうなったか》

目に見えないものは「」をつかって表してみるとわかりやすい。

【授業後】ガスバーナーの青い炎の中に，冷やした金属棒を入れると，どんな様子が見られるか説明せよ。

上の説明を確認するには、どのような実験を計画するとよいだろうか。
（次の実験計画案）【私の成長】