Version 4.0‭単元名‬‭電気の利用(プログラミング体験)‬

1‭‭ 容のまとまり‬内‭第6学年 A (4) 「電気の利用」‬

単元の目標‬‭ 電や蓄電、電気の変換について、電気の量や働きに着目して、それらを多面的に調べる活動を通して、‬
発‭それらについての理解を図り、観察、実験などに関する技能を身に付けるとともに、主にそれらの仕組みや性‬‭質、規則性及び働きについて、より妥当な考えをつくりだす力や主体的に問題解決しようとする態度を養う。‬

2‭

単元の評価規準‬‭知識・技能‬‭思考・判断・表現‬

主体的に学習に取り組む態度‬‭‭① 電気は、つくりだしたり蓄えた‭りすることができることを理解‭している。
‭② 電気は、光、音、熱、運動など‭に変換することができることを‭理解している。
‭③ 身の回りには、電気の性質や‭働きを利用した道具があるこ‭とを理解している。
‭④ 電気の利用について、観察、‭実験などの目的に応じて、器‭具や機器などを選択して、正‭しく扱いながら調べ、それらの‭過程や得られた結果を適切に‭記録している。

‭① 電気の性質や働きについて、‭問題を見いだし、予想や仮説‭を基に、解決の方法を発想‭し、表現するなどして問題解‭決している。
‭② 電気の性質や働きについて、‭観察、実験などを行い、電気‭の量と働きとの関係、発電や‭蓄電、電気の変換について、‭より妥当な考えをつくりだし、‭表現するなどして問題解決し‭ている。
‭③ プログラミングを体験しなが‭ら、コンピュータに意図した処‭理を行わせるプログラムを論‭理的に考えている。

‭① 電気の利用についての事物・‭現象に進んで関わり、粘り強‭く、他者と関わりながら問題解‭決しようとしている。
‭② 電気の利用について学んだこ‭とを学習や生活に生かそうと‭している。

‭1‬

3 指導と評価の計画(例)‬‭‭ ‬時間‬‭

ねらい・学習活動‬‭‭ ‬ ‭重記‬
点‬ ‭‭
録‬

備考‬
‭
‭ 体的の取り組む態度①/【行動分析・発言‬
主‭分析】‬‭知識・技能①/【行動観察・記録分析】‬‭1‬‭○身の回りで使われている電気について, 気‬ 態
‭ ‬‭付いたことを話し合う‬‭○手回し発電機や光電池の使い方を知り、‬‭知‬‭発電をする。‬‭2‬‭○コンデンサーの使い方を知り、コンデン‬‭サーに電気をためる。‬‭知‬ ‭○‬ ‭知識・技能①/【行動観察・記録分析】‬‭3‬‭○発光ダイオードや発熱を調べる装置の使‬‭い方を知り、電気の変換について調べる。‬‭知‬ ‭○‬ ‭知識・技能②/【行動観察・記録分析】‬

‭‬
4
‭5‬

‭○豆電球と発光ダイオードの明かりの付いて‬ ‭思‬ ‭○‬ ‭思考・判断・表現②/【行動観察・記録分析】‬‭知識・技能④/【行動観察・記録分析】‬‭いる時間を条件を整えて調べる。‬‭6‬‭○身近な電気製品が、 電気を光・音・熱・運‬‭動のどれに変えて使っているか話し合う。‬‭○発光ダイオードのように、電気を使う量を‬‭少なくするための工夫があるか調べる。‬‭知‬ ‭○‬ ‭知識・技能③/【行動観察・ワークノート記録‬
‭分析】‬

‭‬ ○7
‭ 目的に合わせてセンサーを使い、LEDの‬‭ ‬ ‭○‬ ‭思考・判断・表現③/【行動観察・ワークノート‬
思‭記録分析】‬‭8‬‭ 灯等を制御するプログラミングを体験す‬ ‭態‬
点‭主体的の取り組む態度②/【行動観察・ワー‬
本‬‭
‭る。‬
時‬
‭
‭クノート記録分析】‬‭○身の回りの電気製品を「プログラム」の視‬‭点から捉え直す。‬‭9‬‭○まとめ‬‭態‬‭ 体的の取り組む態度②/【行動観察・ワー‬
主‭クノート記録分析】‬‭2‬

4 教材について‬‭‭ 小学校学習指導要領(平成29年告示)解説 理科編の「電気‬‭の利用」に関する項目では「...実際に目的に合わせてセンサー‬‭を使い、モーターの動きや発光ダイオードの点灯を制御するな‬‭どといったプログラミングを体験することを通して、その仕組み‬‭を体験的に学習する...」という記述がある。そのため、本学習‬‭で使用する教材はセンサーを用いたプログラミング体験が可‬‭能なものである必要がある。‬‭ この要件に応える教材として、TFabWorks社製のタコラッ‬‭チ・ミニがある。これはScratch用の拡張ボードで、明るさセン‬‭サーや人感センサー、LEDライトが搭載されている（図1）。これ‬‭らはScratch環境でのプログラミングにより制御できる（図2‬‭）。‬‭ タコラッチ・ミニは、授業での使用を念頭に置いて使いやすく‬‭設計されている。外観はコンピュータ基板そのもので、電気製‬‭品に組み込まれる基板をイメージしやすい。アプリのインストー‬‭ルやPCの設定なしで、USBポートに差し込むだけで使用でき‬‭る。プログラミングアプリはWebブラウザ上で使用可能で、‬‭Scratchベースのブロックをドラッグして簡単にプログラミン‬‭グできる。さらに、オフィシャル教材集で「電気の利用」の学習‬‭に最適化されたプログラミングアプリを使用することができる‬‭（図２）。‬‭ また、付属する「課題解決カード」を使用すれば、児童が自ら‬‭学習を進めることができる。カードの表面には計測・制御の状‬‭況がイラストで描かれ（図3）、裏面には使用するブロックやそ‬‭の使い方が具体的に記されている（図4）。‬‭ タコラッチ・ミニは拡張性も高く、より発展したプログラミング‬‭体験につなげることができる。例えば、自作スイッチやセンサー‬‭を組み込んだり、Grove規格のデバイスを接続したりすること‬‭ができる。さらに、音声認識や画像認識、インターネット間通信‬‭などの最新技術も利用可能である。これらの使用に際しても、‬‭オフィシャル教材集「課題解決」というアプリが提供されてい‬‭る。‬‭ 以上、1）「電気の利用」のプログラミング体験に必要な機能が‬‭ある、2）学校の授業で扱いやすい、3）さらに深い学習も可能‬‭である、という点から、本学習でタコラッチ・ミニを教材として使‬‭用することとした。‬

図１ タコラッチ・ミニ‬‭

図２「電気の利用」プログラム環境‬‭

図３ 課題課題解決カード（表面）‬‭

図４ 課題解決カード（裏面）‬‭‭3‬

5 本時の学習（7,8時 / 全9時間）‬‭‭1)‬ ‭本時の目標‬‭●‬ ‭プログラミングを体験しながら、コンピュータに意図した処理を行わせるプログラムを論理的に考‬‭える。‬‭●‬ ‭電気の利用について学んだことを学習や生活に生かそうとする。‬‭2)‬ ‭本時の展開‬‭○主な学習活動 ・予想される児童の反応‬‭◎支援 ◆評価 ☆働かせる見方・考え方‬

‭ ‬事
‭前‬
‭準‬
‭備‬

‭◎用意するもの。‬‭●‬ ‭PC端末（2人で1台）。‬‭●‬ ‭タコラッチ・ミニ（2人で1台）。‬‭●‬ ‭必要に応じてUSB変換コネクタ‬‭●‬ ‭ワニグチクリップ（1台ごとに2本）‬‭●‬ ‭アルミホイル（適量）‬‭◎iPadを使う場合は、アプリ「Scrub」をダ‬‭ウンロードしておく。‬‭ ‬ ○導‭ 問いかけ「あなたの家にはコンピュータは何台あ‬‭入‬‭ ますか？」‬り‭5‬‭●‬ ２‭ ～３台。（パソコンの台数）‬‭分‬ ‭●‬ ‭コンピュータってどこまでの範囲？‬‭●‬ ‭ゲーム機は入るの？‬‭ ワークノートp.1。‬◎‭◎スライド２,３。‬‭◎ワークノートの選択肢に丸をつける。‬‭◎スライド3で身の回りにはコンピュータが‬‭たくさんあることを伝え、児童のもってい‬‭る「コンピュータ」の概念を広げる。‬‭○身の回りの電気製品にはコンピュータの基板が‬‭入っているものがあることを伝える。‬‭●‬ ‭そう考えると、いっぱいあるよ。‬‭●‬ ‭あれもそうだし、これも。‬‭ スライド４,5。‬◎‭◎電気製品に入っている基板のイメージを‬‭持たせる。小さな電気製品を分解したも‬‭のなど実物を見せられると、よりイメージ‬‭しやすい。‬‭◎スライド６。‬‭◎「電気製品の中のコンピュータはなにをし‬‭ているのか？」という疑問を問いかける。‬‭○学習目標の確認する‬‭ 際にコンピュータのプログラミングを体験し、‬実‭身の回りの電気製品について「プログラム」の視‬‭点から考えられるようになろう。‬‭○エアコンを例として、電気製品に入っているコン‬‭ピュータの働きのイメージをもつ。‬‭○「プログラム」「プログラミング」という言葉の意味‬‭を確認する。‬‭ スライド７。‬◎‭◎学習活動のイメージを持たせる。‬‭ スライド8,9。‬◎‭◎エアコンを例に、電気製品の中のコン‬‭ピュータのプログラムの概要を紹介し、‬‭「プログラム」「プログラミング」についての‬‭イメージをもつ。‬‭○学習問題を確認する‬‭ の回りの電気製品に入っているコンピュータに‬身‭はどのようなプログラムが入っているのだろうか。‬‭◎スライド10。ワークノートp.1。学習問題の‬‭共通理解をはかる。‬

‭情‬

‭4‬

‭ ‬報
‭課題解決カードでプログラムを予想してみよ‬
‭提‬
‭う。‬
‭示‬
‭15‬
‭○いくつかの例について、課題解決カードを使いな‬‭分‬‭がらプログラムを予想する。‬‭〇‬‭エアコンを例に、計測カードと制御カードの意‬‭味を理解する。‬‭〇‬‭予想問題１：自動ドア‬‭〇‬‭予想問題２：キッチンタイマー‬‭ ワークノートp.２。‬◎‭◎スライド１１。‬‭◎エアコンを例に、計測カード、制御カード‬‭の意味を説明する。‬‭◎スライド１２〜15。‬‭◎練習問題で電気製品のプログラムに使わ‬‭れていそうなカードを予想する。全体で‬‭カードを提示させたり、ワークノートの記‬‭述欄に予想を書き込ませたりする。‬‭◎スライドで示すカードの組み合わせはあく‬‭までも例であり、それ以外を選んだ児童‬‭の考えも認める。‬‭☆関係的な見方、多面的な考え方‬‭タコラッチ・ミニでプログラミングをしてみよう‬‭ スライド17。‬‭○電気製品に組み込まれている電子基板をタコラッ‬ ◎‭◎電気製品の中の電子基板をタコラッチ・ミ‬‭チ・ミニに置き換えて考えることを理解する。‬‭ニに置き換えて考えるイメージをもたせ‬‭●‬ ‭タコラッチ・ミニは電気製品の電子基板と見た‬‭る。‬‭目が似てるね。‬‭○タコラッチ・ミニを使う準備をする。‬‭ ワークノートp.3。‬◎‭〇‬‭ワークノートp.3に記載されている手順で、プロ‬ ‭◎スライド18。‬‭グラミングの準備をする。‬‭◎iPadの場合は、Scrubアプリを事前にイ‬‭ンストールしておく必要がある。‬‭◎QRコードが読めない場合は、ブラウザの‬‭アドレスバーに699.jp/k2と打ち込みサ‬‭イトにアクセスする。‬‭◎USBの差し込み口を確認し、接続させ‬‭る。また、変換コネクタが必要な場合は、‬‭適切に指示する‬‭◎端末の操作が苦手な児童への適切な助‬‭言を行う。‬‭○センサーの反応をたしかめよう‬‭〇‬‭タコラッチ・ミニのセンサーの位置をたしかめ‬‭る。‬‭〇‬‭人感センサーの反応をたしかめる。‬‭◎スライド19。タコラッチ・ミニのセンサーの‬‭場所を確認する。‬‭◎スライド20。人感センサーでは、センサー‬‭の前で手を通過させたりしながら、値の変‬‭化（1か0）を見せる。‬◎‭
スライド21。明るさセンサーでは、教室の‬‭〇‬‭明るさセンサーの反応をたしかめる。また、明る‬明‭
るさの条件を変えて、値を確認し、ワー‬‭ の条件を変えて、数値をメモする。‬
さ‭クノートp.3にメモをさせる。‬‭○制御できる機能を確認しよう‬‭5‬‭〇‬‭[準備]ブロックが見えるように、画面を調整す‬‭る。‬‭〇‬‭「明かりをつける」、「しゃべる」、「音を鳴らす」‬‭の反応をたしかめる。‬‭◎スライド22。画面の作業領域をドラッグさ‬‭せ、ブロックが全て見えるように調整させ‬‭る。‬‭◎スライド23。ブロックをクリックすることで‬‭動作を確認できる。‬‭◎「明かりをつける」では、ON・OFFのブ‬‭ロックをクリックして確かめる。OFFを押‬‭さないと消えない点に注意する。‬‭ ‬ ○学‭ 【プログラミング体験】‬‭習‬‭ 気をむだなく使うためのプログラムをつくって‬電‭活‬‭みよう。‬‭動‬‭①‬ ‭○プログラミング体験で気をつけることを確認する。‬
‭25‬
‭分‬

‭ ワークノートp.4。‬◎‭◎スライド24。‬‭◎理科「電気の利用」の学習を想起させなが‬‭ら、活動のイメージを持たせる。‬‭◎スライド25。画面左側の領域のブロック‬‭は使わないことを確認する。‬‭◎【重要】数字を入力する際は、半角数字を‬‭使うことを確認する。（ワークノートp.4を‬‭参照させる）‬‭〇‬‭【Mission01】「昼間なのに点灯している街路灯」‬‭の課題を解決せよ‬‭〇‬‭課題を解決するプログラミングを考え、必要な‬‭計測カードと制御カードを選ぶ。（ワークノート‬‭にメモする。）‬‭〇‬‭カード裏面を見てプログラミングをする。ここで‬‭は全体でやり方を確認しながら進める。‬‭〇‬‭プログラムの動作を確認する。‬‭ スライド26。‬◎‭◎想定する状況を確認し、使うカードを用意‬‭させ、イメージをもたせる。（ワークノートの‬‭表にメモをする）‬‭◎カードを裏返すとプログラミングのヒント‬‭が書かれていることを伝える。‬‭◎スライド27。プログラミングのやり方をス‬‭ライドの動画を見ながら全体で確認する。‬‭◎スライド28。暗くなったときだけLEDライ‬‭トがつくかどうか、確認をさせる。‬‭◆主体的の取り組む態度②/【行動観察・‬‭ワークノート記録分析】‬‭◆思考・判断・表現③/【行動観察・ワーク‬‭ノート記録分析】‬‭☆関係的な見方、多面的な考え方‬‭〇‬‭【Mission02】「誰もいないのに点灯しているトイ‬‭レの電気」の課題を解決せよ‬‭〇‬‭課題を解決するプログラミングを考え、必要な‬‭計測カードと制御カードを選ぶ。（ワークノート‬‭にメモする。）‬‭〇‬‭カード裏面を見てプログラミングをする。ここで‬‭も全体でやり方を確認しながら進める。‬‭〇‬‭プログラムの動作を確認する。‬‭ ワークノートp.5。‬◎‭◎スライド29,30,31。‬‭◎Mission01と同様の流れで活動させる。‬‭◆主体的の取り組む態度②/【行動観察・‬‭ワークノート記録分析】‬‭◆思考・判断・表現③/【行動観察・ワーク‬‭ノート記録分析】‬‭☆関係的な見方、多面的な考え方‬

‭ ‬学
‭習‬
‭みんなで協力して色々な課題を解決するプロ‬‭活‬‭グラムにチャレンジしよう‬‭動‬‭②‬‭35‬ ‭○チームで1つ課題を選んで、課題を解決する製品‬‭を開発する。‬‭ ワークノートp.5,6。‬◎‭◎スライド32,33。緑色の課題カード「ウ」～‬

‭6‬

‭分‬

‭〇‬‭緑色の課題カード「ウ」～「セ」から、チームで相‬‭談して課題を選び、その課題を解決するプログ‬‭ラムを考える。‬‭〇‬‭実際にプログラミングをし、動作を確認する。‬‭〇‬‭ワークノートp.6の表に作った製品の説明を記‬‭入する。‬‭〇‬‭作った製品をクラスで発表し合う。‬‭ セ」には、計測カードと制御カードの組み‬「‭合わせで解決ができる課題例が書いてあ‬‭る。（記載されている課題以外でも、良い‬‭アイディアがあればそれでもOK）‬‭◎スライド34。「工作マーク」があるカードで‬‭は、自分でセンサーを作る。ワニグチク‬‭リップとアルミホイル等が必要となる。‬‭◎スライド34。「＋マーク」があるカードで‬‭は、別途Grove規格のデバイスが必要。‬‭デバイスが用意できないカードは除外さ‬‭せる等の対応をする。‬‭ スライド35,36。‬◎‭◎GIGA端末の操作に慣れているクラスで‬‭は、使い慣れている共有ツールなどを使って‬‭発表してもよい。（例えば、Googleスライド‬‭では、プログラムのスクリーンショットを貼っ‬‭たり、製品イメージに画像を貼り付けること‬‭ができる。共有機能を使えば、他のチームの‬‭作ったものを参照しやすい。）‬‭ ‬ ○ま‭ 身近な電気製品のプログラムを想像してみよう‬‭と‬‭ ‬‭身近な電気製品では、色々なセンサーで様々‬〇‭め‬‭ ものを制御するプログラムが働いていること‬な‭10‬‭を知る。‬‭分‬‭〇‬‭身近な電気製品のプログラムを想像し、発表し‬‭合う。‬‭ ワークノートp.7。‬◎‭◎スライド37,38,39。‬‭◎身の回りの電気製品に組み込まれている‬‭プログラムへの興味・関心を高めさせる。‬‭◎発表は、簡易なものでよい。‬‭◆主体的の取り組む態度②/【ワークノート‬‭記録分析】‬‭☆関係的な見方、多面的な考え方‬‭○学習問題についてまとめる‬‭●‬ ‭身の回りの電気製品には、センサーで計測しな‬‭がら、ライトのON・OFFなどの動作を制御する‬‭ようなプログラミングが入っているものがある。‬‭○振り返りをする‬‭●‬ ‭電気は光や熱に変換されるだけでなくプログラ‬‭ミングによって省エネなど思った通りの動作を‬‭させることができるということがわかった。‬‭○教師によるまとめ‬‭ ワークノートp.8。‬◎‭◎スライド40。‬‭◎学習問題に対する自分の考えをまとめさ‬‭せる。‬‭◎学習目標を踏まえて、今回の学習の振り‬‭返りをワークノートに記述させる。‬‭◆主体的の取り組む態度②/【ワークノート‬‭記録分析】‬‭◎スライド41。‬‭ ‬※‭のカードは、「Grove端子アナログA」「Grove端子デジタルA」に、別のセンサーやモーターを‬‭接続‬‭する必要があるものがあります。詳しくは 699.jp/m をご覧下さい。(タコラッチ・ミニの「アナログA」「デジ‬‭タルA」では、Grove規格のデバイスが50種類以上利用可能です。)‬

6 内容の取り扱い(プログラミング関連)に関する資料‬‭‭●‬ ‭小学校学習指導要領(平成29年告示) 第1章 総則 第3の1の(3)‬‭7‬‭○‬ 第‭ ２の２の⑴に示す情報活用能力の育成を図るため、各学校において、コンピュータや情報‬‭通信ネットワークなどの情報手段を活用するために必要な環境を整え、これらを適切に活‬‭用した学習活動の充実を図ること。また、各種の統計資料や新聞、視聴覚教材や教育機器‬‭などの教材・教具の適切な活用を図ること。‬‭あわせて、各教科等の特質に応じて、次の学習活動を計画的に実施すること。‬‭ア 児童がコンピュータで文字を入力するなどの学習の基盤として必要となる情報‬‭手段の基本的な操作を習得するための学習活動‬‭イ 児童がプログラミングを体験しながら、コンピュータに意図した処理を行わせる‬‭ために必要な論理的思考力を身に付けるための学習活動‬‭●‬ ‭小学校学習指導要領(平成29年告示) 第2章 各教科 第4節 理科 第3 指導計画の作成と内容の‬‭取扱い 2(2)‬‭○‬ ‭観察、実験などの指導に当たっては、指導内容に応じてコンピュータや情報通信ネットワー‬‭クなどを適切に活用できるようにすること。また、第１章総則の第３の１の⑶のイに掲げるプ‬‭ログラミングを体験しながら論理的思考力を身に付けるための学習活動を行う場合には、‬‭児童の負担に配慮しつつ、‬‭例えば第２の各学年の内容の〔第６学年〕の「Ａ物質・エネル‬‭ギー」の⑷における電気の性質や働きを利用した道具があることを捉える学習など、与えた‬‭条件に応じて動作していることを考察し、更に条件を変えることにより、動作が変化するこ‬‭とについて考える場面で取り扱うものとする。‬‭ ‬ ‭小学校学習指導要領(平成29年告示)解説 理科編‬‭第3章 第4節 2 第6学年 A物質・エネルギー‬●‭(4)電気の利用 p83‬‭○‬ ‭日常生活との関連としては、エネルギー資源の有効利用という観点から、電気の効率的な‬‭利用について捉えるようにする。このことについて、例えば、蓄電した電気を使って、発光ダ‬‭イオードと豆電球の点灯時間を比較することが考えられる。‬‭また、身の回りには、温度セン‬‭サーなどを使って、エネルギーを効率よく利用している道具があることに気付き、実際に目‬‭的に合わせてセンサーを使い、モーターの動きや発光ダイオードの点灯を制御するなどと‬‭いったプログラミングを体験することを通して、その仕組みを体験的に学習するといったこ‬‭とが考えられる。‬

参考文献‬
‭
‭●‬ 国
‭ 立教育政策研究所 教育課程研究センター(2020),「指導と評価の一体化」のための学習評価に‬‭関する参考資料（小学校編 理科）‬‭https://www.nier.go.jp/kaihatsu/pdf/hyouka/r020326_pri_rika.pdf‬‭●‬ ‭文部科学省(2017), 小学校学習指導要領(平成29年告示)解説 総則編‬
‭https://www.mext.go.jp/content/20230308-mxt_kyoiku02-100002607_001.pdf‬‭#page=91‬‭●‬ ‭文部科学省(2017), 小学校学習指導要領(平成29年告示)解説 理科編‬
‭https://www.mext.go.jp/content/20211020-mxt_kyoiku02-100002607_05.pdf#‬‭page=87‬‭8‬