高等学校 工業科 工業情報数理（３）プログラミングと工業に関する事象の数理処理 ウ 数理処理
「事象をモデル化してシミュレーションする数理処理の学習の充実に関する実践」
日 時
令和４年 10 月 20 日（木）花北青雲高等学校 １学年 １クラス
対 象
指導者
総合教育センター 研修指導主事 宮沢 一裕
花北青雲高等学校 教諭
大森 忠彦
１ 単元名（教科等によっては、題材名、主題名）
工業情報数理（３）プログラミングと工業に関する事象の数理処理 ウ 数理処理

２

単元の目標
知識及び技術工業に関する事象の数理処理をモデル化してシミュレーションを行うアルゴリズムを踏まえて理解するとともに、関連する技術を身に付ける。

単元の評価規準
知識・技術
工業に関する事象の数理処理をモデル化してシミュレーションを行うアルゴリズムを踏まえて理解しているとともに、関連する技術を身に付けている。

思考力、判断力、表現力等
学びに向かう力、人間性等
工業に関する事象の数理処理に工業の事象の数理処理のモデル化に着目して、工業に関する事象 ついて自ら学び、情報技術の活用の数理処理に関する課題を見いだ に主体的かつ協働的に取り組む。
すとともに解決策を考え、科学的な根拠に基づき結果を検証し改善する。

３

思考・判断・表現
主体的に学習に取り組む態度
工業に関する事象の数理処理に工業の事象の数理処理のモデル化に着目して、工業に関する事象 ついて自ら学び、情報技術の活用の数理処理に関する課題を見いだ に主体的かつ協働的に取り組もう
すとともに解決策を考え、科学的 としている。
な根拠に基づき結果を検証し改善している。

４ 「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けて・単位のついた数値である量を理解し、意味のある数値の導き方や国際的に共通の尺度を有効的に活用する技術を身に付けるようにする。
・共同編集が可能な表計算ソフトウェアを活用し、対話しながら協働することで互いの考えを交流することができる。また、タブレット端末を用いた発表を行い、互いの考えを可視化し、他者と思考の共有化を図ることができるようにする。
・生徒が「工業の見方・考え方」を働かせて工業の事象を適切に捉え、モデル化してシミュレーションする
数理処理の方法を学習する中で自ら学び、問題を発見し解決していく力を身に付けるようにする。

５

情報活用能力について
本単元の実践で、児童生徒に必要なＩＣＴの基本操作〇 ＰＣの起動や終了〇 文字の入力
プレゼンテーション

写真や動画の撮影

写真や動画の視聴〇 ファイルの呼び出し・保存〇 アプリケーションの操作〇 ブラウザでのインターネット検索〇 問題解決のための活用〇 クラウドの協働作業

情報モラル・情報セキュリティ

110

写真や動画の編集

６時
１２３４

５６７８・
９
本時

単元の指導と評価の計画（全９時間）
学習活動

指導上の留意点

重点知・国際単位系や数式モデ ・ 生 活 の 中 に 定 着 し て い る
ルの扱い方、シミュレー「量」に関心をもち、それらションの方法などにつに対応した記号について理いて単元の見通しをも解を深めるようにする。
つ。
思・量記号と単位記号、国際単位系（SI）を理解し、具体的な数値計算をする。
・指数法則とSI接頭語、単 ・SIの接頭語の名称と取り扱いに慣れることができるよ位換算を理解し、具体的うにする。
な数値計算をする。
・測定器の性能や測定す ・測定値には「ある範囲内の誤 知る人の技量による誤差差が生じること」、「読み取っと精度、有効数字の意義た数字が有効数字であること数字の丸め方を理解と」、「測定値を使った計算でし、具体的な数値計算をは、むやみに多くの数値を並する。
べても意味がないこと」を理 思解できるようにする。
・実験結果をグラフ化す ・実際の実験データを用意し、ることで実験の全体像グラフ化した後にデータのをつかみ、グラフから分特徴を読み取ることを実際かることをまとめて実に体験できるようにする。
験式を導き出す。
・表計算ソフトウェアを利用し、実験結果からグラフを作成する。
・単位時間あたりの移動 ・いろいろな事象が、モデル化 知距離である「速さ」につによって数式として扱えるいて数式モデルを考え、ことを理解できるようにす
表計算ソフトウェアをる。
利用してグラフを作成 ・科学的な根拠に基づき物理 思
して数式を表示する。の理論と関連付けて考察し、数理処理を活用する力・時間とともに速さが変を身に付けることができる化する「加速度」についようにする。て、数式モデルを考え・表計算ソフトウェアを用いる。
た解析手順を実際に操作・身の回りにある乗り物し、技能を身に付けながらで加速度を感じるもの理解を深めるようにする。
を調べ、旅客機の加速度と比較する。
・水を高い位置にもち上げる「位置エネルギー」について、ベルヌーイの定理から数式モデルを考える。
思・自動車の「運動エネルギー」と「位置エネルギー」について数式モデルを考え、二つのグラフからエネルギーの大き態さを比較する。

111

記
録

評価規準・評価方法【知・技】〔ワークシート〕
組立単位が固有の記号の組合せで構成されていることを理解している。
【思・判・表】〔ワークシート〕
量の名称・量記号・単位(SI)について説明することができる。

【知・技】〔ワークシート〕
実際の実験データを用意し、グラフ化する方法を理解し、実際にあるデータから特徴を読み取る技
能を習得している。
【思・判・表】〔ワークシート〕
実験データをグラフによって可視化し、データの特徴を見いだす方法を提案できる。

○○

○

○

【知・技】〔ワークシート〕
表計算ソフトウェアを用いた解析手順を行う技能を習得している。
【思・判・表】〔ワークシート〕
い ろいろ な事象 をモデ ル化 によって数式として扱う方法を理解し、適切な方法を選択して説明することができる。

〔ワークシート〕【思・判・表】い ろいろ な事象 をモデ ル化 によって数式として扱う方法を理解し、適切な方法を選択して説明することができる。
【主体的】〔ワークシート・発表〕
い ろいろ な事象 をモデ ル化 に
よって数式として扱う方法に関心があり、解決していくことに意欲がある。

７ 本時の指導（１）本時の目標
自動車の「運動エネルギー」と「位置エネルギー」をモデル化してシミュレーションし、エネルギーの大きさを比較して衝突時のエネルギーについて考える。
（２）学校におけるＩＣＴを活用した学習場面（３）コンピュータでできること
個別のドリル学習○

試行錯誤する
写真撮影する
念入りに見る
録音・録画と再視聴調べる

○

分析する

○

考える

○

見せる

○

共有・協働する
その他（）「教育の情報化に関する手引－追補版－」2020 年６月 文部科学省（４）活用するＩＣＴ機器等○○

ＰＣ（ノート・タブレット）

電子黒板

大型テレビ

書画カメラ

ウェブブラウザデジタル教科書

プロジェクター（スクリーン）プレゼンテーションソフト

○授業支援ソフト
ドリル教材

その他（

○

動画コンテンツ
ウェブ会議システム）（５）学習場面でのＩＣＴの活用の仕方、目指す児童生徒の姿
本時では、「自動車の『運動エネルギー』と『位置エネルギー』についてモデル化してシミュレーションを行い、エネルギーの大きさを比較することで、衝突時のエネルギーについて思考すること」を目指す。そのために、以下の学習場面でＩＣＴを効果的に活用していく。
【Ａ 一斉学習】〔Ａ１ 教員による教材の提示〕
導入場面において、自動車の衝突実験映像を提示して学習課題を把握することができるようにする。
【Ｃ 協働学習】〔Ｃ１ 発表や話合い〕
生徒が二つの「力学的エネルギー」を比較することで、衝突時のエネルギーについて気が付いた点を発表させる。その際、各グループの意見を Microsoft Teams 上の Excelに入力をさせ、タブレット端末で情報の共有化を図る。また、単元全体の振り返りにおいても、生徒が自分の考えを Microsoft Teams 上の Excel に入力する場を設定することで、様々な考え方を共有させる。
〔Ｃ３ 協働制作〕「運動エネルギー」と「位置エネルギー」をモデル化しシミュレーションを行う場面
で、Microsoft Teams 上の Excel を用いて協働して編集する。この作業をとおしてグループ内での対話的な学びが促される。

112

（６）本時の指導案（８・９／９）
学習活動

指導上の留意点（◇評価【】評価の観点■活用するＩＣＴ機器等）

１

既習を振り返る。
・走行する自動車の「運動エネルギー」と、高い場所での「位・前時までの学習を振り返り、どのよ置エネルギー」についてイメージさせ、本時の学習課題へうな表やグラフを作成したか確認とつなげる。
する。

２学習課題を把握する。
■動画コンテンツ・プロジェクター
・自動車の衝突実験動画を視聴する。 教師による教材の提示［Ａ１］導入
10分

自動車の「運動エネルギー」と「位置エネルギー」をモデル化してシミュレーションし、エネルギーの大きさを比較して、衝突時のエネルギーについて考えよう。

３ 学習課題を解決する。
・「運動エネルギー」のモデル化が困難な生徒には、前時での（１）走行する自動車の「運動エネルギ
既習事項【(mv 2 )/2】の想起を促す。
ー」を求めるため、表計算ソフトウ
ェアを利用してグループ毎にモデ ■タブレットＰＣ（Chromebook）
ル化とシミュレーション、グラフを ■Microsoft Teams（Excel）作成する。
協働制作［Ｃ３］

展 （２）高い場所にある自動車の「位置エ ・「位置エネルギー」のモデル化が困難な生徒には、前時での開ネルギー」を求めるため、表計算ソ既習事項【m g h】の想起を促す。
フトウェアを利用してグループ毎70にモデル化とシミュレーション、グ ■タブレットＰＣ（Chromebook）
分ラフを作成する。
■Microsoft Teams（Excel）
協働制作［Ｃ３］（３）自動車の「運動エネルギー」と「位 ■タブレットＰＣ（Chromebook）置エネルギー」を比較して気が付い ■Microsoft Teams（Excel）
た点をグループごとにまとめ、発表発表や話合い［Ｃ１］する。
◇いろいろな事象をモデル化によって数式として扱う方法を理解し、適切な方法を選択して説明することができる。
【思考・判断・表現】〔ワークシート〕
４
終
末
20分

学習を振り返る。
◇いろいろな事象をモデル化によって数式として扱う方法に・単元を通して学んだことや気が付関心があり、解決していくことに意欲がある。
いたことを Microsoft Teams 上の【主体的に学習に取り組む態度】〔ワークシート・発表〕
Excel に入力し、学習を振り返る。
《学習の振り返り例》
モデル化とシミュレーションによって、運動エネルギーと位置エネルギーの値を表にすることで比較して考えることができた。今後もモデル化やシミュレーションを活用していきたい。

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