電磁石のクレーンゲームを通した、主体的・対話的な問題解決－プログラミングを理科における主体的・対話的で深い学びにつなげる授業デザイン－宇都宮大学教育学部附属小学校

教諭

渡邊 雅浩

キーワード：プログラミング実践，５年理科『電磁石の性質』，主体的・対話的で深い学び

小学校

実践の概要

ミングによって車の進退や磁石・電磁石の上げ下げを調

５年生理科「電磁石の性質」で、単元を通じて『レゴ整し、クレーン装置の下に並ぶ景品をつり上げる。単元

WeDo 2.0』を用いたクレーンゲームを学習に取り入れた。

を通じてこの「附属キャッチャー」をバージョンアップ

プログラミング教材を活用することが、理科の本質的なしていく授業を展開することで、学習に遊びやゲームの学びに活かされ、理科における主体的・対話的で深い学要素を持たせ、子どもの興味・関心を高めて、主体的・びにつながるよう単元展開を工夫し、実践を行った。

対話的に問題解決できるようにした。

１．目的・目標

2.2 主体的・対話的な学習活動の展開

プログラミングを主体的・対話的で深い学びにつなぐ本実践では、子どもたちが単元を通じて、教師自作の理科におけるプログラミング教育は、理科の学びをよ教材「附属キャッチャー」をより良くバージョンアップり確実なものとするために取り入れるものである。しかし、問題を解決していく問題解決学習のプロセスにこれし、新学習指導要領に例示のない単元においては、具体までの実践にない工夫がある。

的な指導例が少なく、先行実践もあまりないため、プロ

レゴ WeDo2.0 を活用したプログラミング活動は数多

グラミング教材を理科の本質的な学びにつなぐよう検討

く実践されているものの、電磁石の単元において、クレする必要がある。そこで本実践は、プログラミング教材ーン型ゲーム教材として導入したものは他に例がない。

を活用することが、理科の本質的な学びに活かされ、理また、主体的・対話的な問題解決という理科の学びの本科における主体的・対話的で深い学びにつなぐことがで質に即した授業展開を工夫していることも、先進的な取きるようにすることを目的とした。

り組みであると言える（写真２）。

２．実践内容2.1 レゴ® WeDo2.0 を用いた附属キャッチャーの導入
本実践は、上記の目的を達成するために、クレーン型
ゲームのプログラミングを導入している。このゲームは、レゴ® WeDo2.0 （Afrel 社）を活用している。
クレーン装置上のレールを走る車型にブロックを組み、車を写真２

動かすモーター、磁石

対話的に学びを行うには、友達と対話しながら試行錯誤た糸を巻き上げるモする場面を多く設定する必要がある。そのためには、学ーターをそれぞれ装iPad を使ったプログラ

んだ科学的なきまりを、主体的に友達と対話をしながら
写真１

附属キャッチャー追究していく活動が必要である。また、子どもたち一人【本時の学習内容】●指導目標／電流やコイルの巻き数と電磁石の性質について、仮説を基に解決の方法を発想して調べ、電磁石の働きを理解することができる。
●評価／電流やコイルの巻き数と電磁石の性質について、仮説を基に解決の方法を発想し、実験結果から、電流やコイルの巻き数と電磁石の強さとの関係について考え、表現している。
【指導略案】●単元指導計画（全体時間 12 時間）(1) 体験活動・学習問題作り「附属キャッチャーを作ろう！」（３時間）(2) 追究活動①「磁石と電磁石の違いは何だろうか？」（３時間）(3) 追究活動②「ぬいぐるみを附属キャッチャーで取るにはどうすればよいだろうか？」（４時間）(4) 追究活動③ 「附属キャッチャーをカスタマイズしよう!」（２時間）●本時の目標と展開 令和元年６月 児童数 35 名
（宇都宮大学教育学部附属小学校、第 52 回初等教育公開研究発表会）
現時点で分かっていることを基に、電磁石の力が強くなることをノートに図でかき、説明することができる。

ＩＣＴ夢コンテスト2019

実験の様子

子どもたちが問題解決の場面において、より主体的・や電磁石をつり下げ着している（写真１）。

体験活動

ＩＣＴ活用実践事例集-1- ＩＣＴ活用実践事例集

ＩＣＴ夢コンテスト 2019− 18 −

学習活動
指導上の留意点
前 時 ま で の 実 験 結 ICT 機器を用いて前時の実験の様子を動果や考察をもとに、 画で見せ、実験結果から仮説を再度振り返
電 磁 石 の 磁 力 を 強 るように促すことで、前時に書いた考察がく す る 条 件 に つ い 妥当かどうか確認することができるようにする。て話し合う。
実験結果をもとに、 前時の実験結果を活かして、ぬいぐるみが附 属 キ ャ ッ チ ャ ー 取れるように附属キャッチャーを作り替を バ ー ジ ョ ン ア ッ えているグループを取り上げて称賛する
ことで、科学的に問題を解決する良さに気プする。
付くことができるようにする。
電 磁 石 が 強 く な る 子どもがかいたイメージ図を拡大して全
こ と に つ い て の 自 体で共有し、話し合う場を設定すること
分 の 考 え を イ メ ー で、自分がかいたイメージ図と比較して共ジ 図 に 表 し て 伝 え 通点や差異点を考え、表すことができるようにする。
合う。
本 時 の 活 動 を 振 り 次時は、学習で分かったことを基にして、返り、次時への見通 オリジナルの附属キャッチャーを作ることを伝えることで、次の時間も意欲的に学しをもつ。
習に取り組むことができるようにする。

一人が、「電磁石のことを深く追究したい。
」と思うためその限界を調べる方法を主体的に話し合うことができ、には、電磁石や磁石について素朴な見方や考え方からの試行錯誤しながら実験をする姿が見られた（写真３）。

出発だけでは、不十分であり、問題を見出す魅力的な体

本実践による子どもたちの変容を見るために、今年度

験活動が必要である。そこで、本実践でのプログラミンプログラミング教材を用いて実践を行った児童と、昨年グ教材を「子どもが主体的・対話的に問題解決するため度、同単元においてプログラミングを活用しない教材での支援」と位置づけた。

実践を行った児童を対象に同じ質問項目で授業後にアンケート調査を行った。上のグラフが今年度、下が昨年度

ャーでぬいぐるみなどを取る活動を行った。ここでは、の児童の結果を示したものである。アンケートの結果か

子どもたちに iPad でプログラミングをさせ、学習への意

ら「とても＋やや」と「どちらとも＋あまり＋全く」に欲を最大限に高めると共に、棒磁石では、「最後まで行っ分けた際、特に Q５、６、８の項目において今年度の５ても落ちないからクレーンゲームっぽくない。
」という思年生の方が肯定的回答（とても＋やや）が有意に多い結いを意図的に持たせた。電磁石の体験活動では、スイッ果となった。

チを切ると取った景品が落ちることからクレーンゲーム

表１『電磁石の性質』事後アンケート結果比較に近くなったと印象付けた。提示した電磁石の強さは、

Q5４つの景品のうち下から２番目の大きさの景品がギリギ

附属キャッチャーを使うことで、粘土やクリップを使って電磁石の力の性質を調べる方法を考えやすくなった。

Q6

附属キャッチャーをもとに、粘土やクリップを使って、電池の数やまき数について調べ、それぞれの条件の限界の重さを調べることができた。
Q8 他にもプログラムを組んで、自分たちで実験方法を考えながら実験したい。

リとれる力の電磁石である。こうすることで、「もっと電磁石を強くすれば、あのぬいぐるみをとれるのに！」「電磁石って何だろう？」という思いや疑問をもてるように

令和元年し、子どもたちが課題を明確にできるようにした。

0%

学習問題を追究する追究活動①では、「重いぬいぐるみ

５年

20%

電磁石アンケート

40%

60%

80%

100%

Q5を取るために、電磁石を強くしたい。
」という思いをもと

Q6に、電池の数を増やす方法と、コイルの巻き数を増やす

Q8

方法の２つの方法について、予想をもとに仮説を立て、平成30年

実験方法を考えた。次に、強くなった電磁石を用いて附0%属キャッチャーをバージョンアップし、重いぬいぐるみがとれる附属キャッチャーに作り替える活動を行った。

Q5

以前は取れなかったぬいぐるみが取れたグループからはQ6

歓声が上がり、科学的に問題を解決した達成感につつま

Q8

５年

20%

電磁石アンケート

40%

60%

80%

100%

れた。また、電磁石が強くなることについても、目に見えない電磁石の力を図や言葉で表現させ、ICT 機器で思考の共有を行い、メタ認知につなげることができるようにした。

とてもそう思う

そう思う

あまりそう思わない

全くそう思わない

どちらとも言えないこれらの項目はいずれも、小学校第５学年で重視され学習の最後に、子どもたちが自由に問題を追究するこている「問題解決の方法を考えること」に関連するものとのできる時間を取ることで、プログラミングをさらにである。特に「他にもプログラムを組んで、自分たちで工夫してオリジナルのキャッチャーを作ったり、電磁石実験方法を考えながら実験をしたい」といった次の学習に砂鉄をかけて見えない力を見えるようにしたりと、各への意欲向上に大きく寄与している点は、特筆に値する。

自がそれぞれ主体的に追究活動を行うことができた。

以上のことから、プログラミング教材を取り入れるこ

３．成果とで、理科の本質的な学びが活性化され、観察・実験を「より重いぬいぐるみを取るために、電磁石をどう改通して科学的に根拠をもって思考するという、理科にお良するか。」「どう実験すれば電磁石が強くなったといえける主体的・対話的で深い学びにつなげるための支援とるだろうか。
」と、グループやクラス全体で話し合いながして、本実践は有効であったと言える。

ら、実験方法を考える姿がいくつも見られた。特に、追４．今後に向けてプログラミング教材を活用することが、理科の本質的究活動②では、「附属キャッチャーで重いぬいぐるみを取る。」ということを念頭な学びに活かされ、理科における主体的・対話的で深いに置き、「各条件で、何学びにつなぐことができるようにすることを目的としてグラムまで電磁石の力実践を行った。それによって、論理的思考力を養うことが重さに耐えられるのはもとより、電磁石の性質に目を向けた追究活動を行うか調べたい。」と、目玉ことができ、主体的・対話的な学びを実現することができた。今後は、学習効果をどう評価に反映させていくか、クリップに粘土をつけ、写真３

追究活動②実験の様子さらなる検証を行っていく。

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小学校

体験活動では、棒磁石や電磁石を使った附属キャッチ