岐阜大学教育学部

教師教育研究第5号

2009

小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用―地学現象を空間の広がりと時間の経過で捉えさせる指導のあり方をめざして―

1 ．はじめに

岐阜市立長良小学校

加藤一郎

岐阜大学

川上紳

一

ために開発した流水実験器を示すとともに，小学校理科学習の目標は，自然に親しみ，それを用いた 3 時間の授業内容について報見通しをもって観察，実験などを行い，問題告する．第 3 時の授業は，長良小学校全校解決の能力と自然を愛する心情を育てるとと研究会（2008年10月27日），第 8 時の授業は，もに，自然の事物・現象についての実感をと

長良小学校中間研究発表会（2008年11月 1もなった理解を図り，科学的な見方や考え方日）で，公開授業を行い，授業後の研究会でを養うことである（文部科学省，2008）．地

議論を行っている．

学領域の学習においては，地学現象のスケー

小学 5 年の単元「流れる水のはたらき」にルの大きさや神秘性に興味・関心をもち，追ついては，河川の専門家と小学校教員が連携究した事実を基に，長大な時間と空間の中でして，現場体験，流水実験，動画コンテンツ

変化し続ける地球の姿を，統一的に捉える力を活用した吉冨・埴岡（2004）の授業実践をつけさせることが重要である．など，すぐれた授業実践が多くある．本研究

本研究では，まず小学校の理科，地学分野

でも，授業の導入時に，長良川の平時のようの学習内容を検討し，第 3 学年から第 6 学

すや洪水時のようすなどを撮影した動画コン

年までの学習過程と，その指導における重要テンツを映示して，子どもたちの興味・関心なポイントを明確にし，学習内容の構造図をを高めると同時に，課題づくりに活用してい作成した．そのなかで，小学 5 年の「流れるる．

水の働き」における教材，教具の開発を行っ

2 ．地学分野の学習内容における指導の構て，授業実践による検証を行った．長良小学

造化

校の教育目標は，「郷土を愛し，人間性豊かに生きぬくたくましい子」であり，全校研究

地学分野における体系的な学習過程の構築

主題は，「たくましさを培う教育の創造」でに関する視点には，アースシステム教育（五ある．「流れる水の働き」の授業では，校区島（2001）など）があり，野外観察や体験の南を流れる長良川を視野に入れ，流れる水的な授業の重要性が指摘されている（下野，の働きに関する見方や考え方をもたせるよう1998）．アースシステム教育では，五感を使っな学習と，郷土の自然を調べ，郷土に対するた体験的な活動を通じて，自然をシステム論愛着を育てるような指導計画を立てた．

的にとらえ，自然と人間の関わりを理解する

本論文では，「流れる水の働き」の学習のような学習過程が組み立てられている．アー−95−岐阜大学教育学部

教師教育研究（1）単元指導計画

なっているが，本研究では，地学事象の空間スケールや時間変化の認識における，学習者

2009

3 ．小学 5 年「流れる水のはたらき」

スシステム教育を通じた自然の理解は，理科教育，科学教育における重要な柱の一つと第5号

小学 5 年「流れる水のはたらき」における単元は，全10時間とした．

が行う観察支援のための手立てに注目して，単元指導計画（資料 2 ）に，単位時間ごと学習指導を構造化しようと試みた．地学事象に子どもが空間の広がりと時間の経過を捉えが長大な時間と広大な空間の中で変化し続けるための視点，「形状」，「位置」，「方向」，「時る自然であり，気象現象については，循環性，間」，「要因」を明確に位置付けた．

天文現象は相対性，地質現象は歴史性が重要

また，単元導入時に長良川へ行き，流水のな観点である（沼野，1986）．これらの観点はたらきを体感する場を位置付けた．その後から観察した事実をもとに推論していくこと

流水のはたらきを学校で追究し，そこで明らが小学校における地学学習の重要な課題であかにしたことを長良川ではどうか確かめるこると考えた．とができるようにした．長良川→実験→長良

地学事象に関するこれまでの授業実践から川→実験→長良川…と繰り返して追究してい児童の学習過程において，次のような視点をくことで，教室での学習と，自然界で起こっもって追究すると，空間の広がりや時間の経ている事象との関連性をもたせ，自然のしく過のなかで地学事象を捉えることができるこ

みを深く理解させると同時に，学習内容と日とがわかってきた．

常生活との関連性をもたせるような展開にし（1）事象を見たときに，まず形状や位置かた．

ら特徴を捉える．
（2）実験や観察を行って，事実を捉える中（2）教材開発

で，方向に対する視点で変化や動きを捉える．

子どもが「流れる水のはたらき」である「侵食作用」，「運搬作用」，「堆積作用」を事実か（3）変化がはっきりすると，相互関係や因ら捉えることができるための教材として「流果関係を追究し，時間や要因と関わら水実験器」をグループ数である 9 個製作しせて変化の過程を推論する．

た．侵食作用，運搬作用，堆積作用は，河川（4）変化の過程を推論しながら，全体像をまとめる．の異なる場所で起こっており，地学事象を空間的な広がりのなかで捉えさせることを念頭

こうした学習過程の組み立てについては，
2006年11月 2 日の研究発表会，2007年10月において，比較的大型の流水実験器を製作した（図 1 ）．

27日の中間研究会，2007年11月 8 日の全校

砂を入れる容器は，縦170㎝，幅65㎝，高研究会において，いずれも「水のすがたとゆさ15㎝とした．まず，ベニヤ板を縦170㎝，くえ」の単元での授業実践を通じて，理論化横65㎝にカットし，ベニヤの周辺に角材をおよび実証を目指してきた．また，2008年 6

取り付け，周辺に幅15㎝の板を取り付ける．

月には，「天気とその変化」の授業実践にお横板の側面には，給水口と排水口の穴を明けいて，こうした学習過程を組み立てている．

る．角にカナオレ 9 ㎝をサラタツピングで取資料 1 に，小学校理科，地学分野の学習過程り付けた．木々の境目をセメダインシリコンに関する構造図を示す．

で埋め，水が漏れないようにした．板の表面−96−

小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用

通常時と増水時で統一することができるようにした．また，下流でたまった水が容器から排水できるようにホースを取り付けた．排水槽は半透明のボックスを使用し，濁った水の中に土砂が含まれることに気付けるようにした（図 3 ）．

図 1 ．本研究で開発した流水実験器．

図 3 ．排水槽の部分．
容器に入れる砂は，いろいろな砂で予備実験を行い，最終的に，カーマホームセンターで販売されている「011スナ＠198」を使用
図 2 ．水道の蛇口部分に取り付けた流水量の調節器具．

した．この商品は，粘土の割合が少なく，流れる水が濁らないこと， 5 ㎜程の白，黒，茶など色の付いた小石を多く含んでいるので，は，撥水ニスで塗った．

流水によって回転しながら運ばれる様子がよ

給水部は，ホースの一方を水道の蛇口にとく分かるものであり，子どもたちが，削られりつけ，もう一方を給水口に差し込んだ（図たり積もらされてできる地面の「形状」や，2 ）．蛇口の部分には，ねじ付き蛇口キャッ

小石の粒が流される「方向」，流水の速さ「要プを取り付け，ホースをワンタッチで接続で因」を視覚的に捉えることができるのではなきるようにした．また，水道の蛇口にプラ板いかと考えた．

を円形に切った目盛りをつけた板を設置した．これによって，流水実験器に流す水量を−97−岐阜大学教育学部

教師教育研究4 ．授業実践第5号

2009（2）第 4 時の授業

2008年10月から11月にかけて授業を行っ

本時のねらいた．

川の流れの曲がっているところでは，外側は流れが速く削られ，内側は流れが遅く土砂がたまることが分かる．

（1）第 3 時の授業
本時のねらい流れる水には，速さによって，侵食，運搬，堆積のはたらきがあることが分かる．
第 1 ， 2 時で，実際に流れる水の作用を体感した子どもたちが，「流れる水は，地面をどのように変化させるのか」について流水実験器を用いて追究した．
流水実験器の川は，直線状にした（図 4 ）．
子どもたちは地面が削られている様子，石が運ばれている様子や，土砂が積もっている様子を見つけることができた．また，それらの形状の違いは，流水の速さの違いによると考え，流水の速さをおがくずを用いて調べることができた．
特に，小石が流水によって運ばれる様子がよく分かり，「流れる水によって，小石がころころと回転しながら下流に運ばれていた．」

図 5 ．曲がった河川における侵食作用を調べる実験．と事実を発見することができた．

図 4 ．直線状の河川モデルによる流れる水

図 6 ．流水量の違いに対する侵食作用を調の働きの実験．

べる実験のようす．
流水実験器にカーブのある川を作り，水を−98−小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用

流した．子どもたちは，カーブの外側では地れている洪水時の長良川の様子を関連づけて面がよく削られ，内側には土砂がたまる事実追究することを意図した．以下に，教師と児を捉えることができた．

童の発言の一部を示す．

課題として，「削られて運ばれる小石がどＴ：「 4 年前，台風16号が日本に来たとき，のように運ばれて積もるのか」，その過程に2 日間強い雨が降り続けました．その時着目して追究する姿が少なかった．粒に着目の長良川の様子を撮ったビデオです．」

して追究すれば，流れる水の速さとかかわら（増水時の長良川のビデオに対する児童の反応）せてより深く考察できたのではないかと考え

Ｃ：「すごい水の量が多い．」

られる．

Ｃ：「水が濁ってる．」「真っ茶色だ．」
Ｃ：「流れが激しい．」（3）第 8 時の授業

Ｃ：「すごい．ガードレールごと削りとっている．」

授業のねらい雨が降り続いたり，台風などで大雨が降っ

Ｃ：「流れがすごく速い．」

たりすると，川の流水の量が増えて速くな（ビデオを見終わって）り，土地を削ったり土や石を運んだりする

Ｔ：「大雨が続くと，長良川の水は増えて流はたらきが大きくなる．増水した水は，土れが速くなって色がにごるんだね．流れ

地を変化させるはたらきがある．

る川の水の量が増えたとき，はたらきはいつもと同じかな．」

本時は，「増水した川の流れが，上流で大Ｃ：「ちがう．」Ｃ：「水の量が多いから，地きく土地を削り，その分の土砂を下流に積も面を削るはたらきが大きくなって川岸がらせる．そのため，土地の様子が大きく変わ削られると思うよ．」

る．」ことがねらいと考えた．そのため，子Ｃ：「ビデオで川のまわりのガードレールがどもたちに以下のような実験の視点を与え削りとられていたでしょう．だから，流た．

れる水の削るはたらきが大きくなると思通常時と増水時で水の量を変えて流したときの 2 色の小石に着目することで，うよ．」
Ｃ：「台風の勉強で，大水の後は大きな石や・侵食作用が大きくなること木が川岸に流されていたでしょう．だか・運搬作用が大きくなることら，運ぶはたらきも大きくなると思う

・黄色の石もピンクの石も下流に積もらさよ．」

れることを捉えることができると考え

Ｃ：「水が濁っているってことは，土が含また．

れているっていうことだから，運ぶはたらきが大きくなると思うよ．」（4）授業での子どもの姿

Ｔ：「水が増水すると，削るはたらきと運ぶ（a）第 8 時：対象の特徴を捉える過程，対象はたらきが大きくなると考えるんだね．の違いや変化に気付く過程積もらせるはたらきはどうかな．」

本時は，授業の導入時に，長良川の洪水時

Ｃ：「積もらせるはたらきは，ほとんどの土のようすをビデオで視聴させ，前時の河川のが運ばれてしまうからから小さくなると侵食，運搬，堆積の過程と，学校の近くを流思います．」−99−岐阜大学教育学部

教師教育研究Ｃ：「下流の方は，水の流れる速さが遅かったでしょう．だから，運ばれた土は下流

第5号

2009

5 ．議論
（1）流水実験器の効果についてで積もると思うから，下流では積もらせ本研究で開発した流水実験器では，用いたるはたらきが大きくなると思うよ．」

砂の粒度分布の特性から，侵食作用，運搬作

授業の導入の場面では，それまでの流水実用，堆積作用がどのように起こっているのか，験器を使った実験で，流れる水の働きに関す多様な観察ができ，しかもそれらが実際の河る事象や規則を踏まえて，洪水時の長良川の川で起こっている過程と類似している点にメ様子を観察している．このなかで，児童の発リットがある．このことは，実験器内では，言に上流，中流，下流の違いについての考え多様な現象が観察できるということを意味しを述べている部分では，地学事象の空間的なているが，多くの事象を同時に観察すると，広がりを捉えている内容が含まれており，比児童は何に着目したらよいのか混乱してしま較的大きな流水実験器を使った実験の効果がい，授業の課題がぼやけてしまう危険をとも読み取れた．

なう．すなわち，授業の導入で提起される課題に対し，流水実験器でみられる現象のなか（b）第 8 時：規則性を推論する過程よりで，適切なものを抽出し，規則性を見出してＴ：「水の量を増やすと川や地面の様子はどいくような追究を促す指導案の作成が重要なのように変わりましたか．」

鍵となる．

Ｃ：「通常時の量の水を流すと，ピンクの石

第 8 時の授業では， 2 色の小石の変化をは 1 ㎝ ～14㎝ 運 ば れ て， 黄 色 の 石 は 1

実験の視点として与えたことで，流れる水の㎝運ばれました．増水時の量の水を流す量が増えると，「削るはたらき」と「運ぶはと，ピンクの石は30㎝～最後まで運ばたらき」が大きくなることを捉えることがでれて，黄色の石は78㎝～最後まで運ばきた．Ｕ子の発言からも，「全体をみること」れました．」

で，流れる水のはたらきがどのように変わる（ 3 人がピンクの石と黄色の石が運ばれた長のか捉えることができるのではないかと考えさの事実を発表）る．しかし，「積もらせるはたらき」につい・・・ては，視点を多く与えたことで余計に捉えにＵ子：「増水時の量の水を流すと，通常時のくくさせてしまった児童も含まれており，こ時と比べて，下流で土砂が広がって積の場面ではもう少し観察の視点を絞込む必要もっていて，地面の高さがもりあがってがあった．

いました．大雨が降って川の水が増える

第 3 時と第 8 時の授業において，子どもと，地面が大きく変わることが分かりまたちは，対象の特徴を捉える過程からそれました．」

での実践で捉えにくいとされる「運ぶはたら

これらの発言は，授業のまとめの段階で，き」に着目することができていた．これは，児童の考えを発表させたものの一部であるが，単元の導入時で長良川の流水のはたらきを体実験結果をもとに，大雨が降って河川の水量感したこと，流水実験器で適切な砂を用いたが増えると，侵食作用や運搬作用，堆積作用ことで，小石が運ばれる様子がよく見えたこが大きくなり，大地が変化するという自然のとがよかったからではないかと考える．このしくみを的確に推理していることが伺える．

授業では，教師が，上流で「削るはたらき」，−100−

小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用

中流で「運ぶはたらき」，下流で「積もらせは，地域の小河川（津橋川，可児川）から一るはたらき」というように場所によってはた級河川である長良川へと，空間スケールを大らきを限定した見方を提示して指導した．しきくしていくことで，地学現象に対する空間かし，流水実験器の実験では，下流でも同時的な広がりをもたせるような授業を実践してに 3 作用が起こっているという微視的な観いる．

察も可能である．実際，児童のなかには，「水長良小学校においても，身近な自然から視が速いところでは削られ，水が遅いところで野を広げ，長良川の上流から下流までを視野はたまっている．」という重要な事実を掴んに入れてた単元指導計画の見直しが必要であでいるものもいたが，こうした発言を教師がる．

価値づけることで，児童の探究心が高まるも6 ．おわりにのと期待される．

小学校理科学習における地学的時間スケー（2）郷土（長良川）との関係づけについてルや空間スケールのなかで，事象を捉えさせ，長良小学校の教育目標は，「郷土を愛し，アースシステム教育の枠組みで学習内容を体人間性豊かに生きぬくたくましい子」であり，系化することを目指し，教育方法の手立てや本単元は，学校の近くを流れる長良川を意識実験器具の開発を進めている．本研究はそのして，単元指導計画を立てることで，その具なかで，興味や関心を高め，事象を的確に掴体化を試みている．

むことができるような適切な流水実験器の開まず，第 1 時で，グランドホテル付近の長良川右岸へ行き，川の地面の様子を観察した．

発に力をいれ，その授業での活用による有効性を検証したものである．

この場所は川の流れがカーブしているところ

地学事象の空間スケールや時間スケールのであり，子どもたちは，カーブの内側は，石広がりを捉えさせる指導の有り方や，郷土のや砂がいっぱいに広がっていて，外側は崖に自然を生かし，愛着を育む指導のあり方につなっていることに気付いた．その理由として，いては，さらなる研究を行っていきたいと考外側の流れが激しいことから，川の流れが地えている．

面にぶつかってけずりとったのではないかと考え，流れる水にはどんなパワーがあるのか

引用文献

体感を通して調べるという課題を提示した．

五島政一（2001）正しい科学概念（自然観）

その後の授業でも，長良川の上流，中流，を身に付ける方法（理科教育）－システム

下流の様子を教師が自ら撮影してきたビデオ

科学的な理科教育「アースシステム教育」，映像を視聴させるなど，長良川でみられる現楽しい理科授業，38，58-61.

象を授業の導入時における課題づくりに利用

松原緑（2009）身近な自然を見つめ，事実している．

をとらえて，実感を伴って理解する理科学

松原（2009）は，岐阜県可児郡御嵩町の習の工夫－身近にある自然から，理解する

上之郷小学校において，地域を流れる河川を，自然，そして自然とともによりよく生きる単元を貫くテーマとし，本研究と同様に流水自分へ－，岐阜県総合教育センター平成

実験器を工夫し，博物館との連携を含めた，20年度科学教育シンポジウム，11-13.

すぐれた授業実践を行っている．この授業で文部科学省（2008）小学校学習指導要領解−101−岐阜大学教育学部

教師教育研究説－理科編，大日本図書，168p．

第5号

2009

るもの‐体験学習・野外学習の必要性，地

沼野忠之（1986）時間・空間概念を育成す

学教育，51，201-212.

るための指導の観点−土地の成り立ちを

吉冨友恭・埴岡靖司（2004）現場体験・操中心として−，理科の教育，35，No.8,

作実験・動画コンテンツによる流水現象の526-529.

学習支援とそれぞれの特徴について，日本

下野洋（1998）いま，地学教育に求められ−102−

教育工学会誌，27，21-24.

小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用−103−岐阜大学教育学部

教師教育研究−104−

第5号

2009

小学 5 年「流れる水のはたらき」における流水実験器の開発と授業での活用−105−岐阜大学教育学部

教師教育研究−106−第5号

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