6年理科「電気の性質とその利用」

ねらい

教科のねらい
「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の理解」と「電気の働きを目的と合わせて制御したり，電気を効率よく利用できることを理解する」ことがねらいである。マイコンボード型プログラミング教材マイクロビットによる電光掲示板を作成することで，電気の利用においてプログラムが利用されていることを科学的に理解することができる。また，プログラムを通じ電気の利用が効率化にもつながることを理解できる。
プログラミング学習のねらい
ここで最も働くプログラミング的思考は，記号化・アルゴリズムである。これまで電気のon-off は物理的なスイッチによって行った。プログラミングによってスイッチを記号として理解することができる。まず，電光掲示板の点灯の仕組みをスイッチのon-off をもとに分解する。意図した通りに表示させるための命令の記号化や，組合せを試行錯誤する。それらの組合せを応用させた仕組みづくりにプログラミングを使った電気の利用が社会にどのように生かされているのか理解することができる。

単元計画

つくる電気・ためる電気
・生活と電気　・つくる電気　・ためる電気
電気とそのはたらき
・電気はどのようなものに変わる性質があるか調べる。（音・光・熱）
・発熱の様子
身の回りの電気の利用（本時）
・電気は身の回りで利用するにはスイッチが必要である。
・「電光掲示板」はどんな仕組みになっているのだろう。（スイッチをプログラムに置き換える）
電気を効率よく利用しよう（センサー制御）（本時）
プログラムによる電気の利用の仕組みを考えてみよう
・生活の中で活用できるもの
・社会の中で便利な仕組み
・社会問題を解決する仕組み

導入
1. 電光掲示板の仕組みを考える。
  ・教室の蛍光灯のOn-Offを考える。
  ・手動電光掲示板を操作する。
  ・電光掲示板はプログラミングが使われている。
2. 本時の課題をつかむ。電光掲示板はどんな仕組みでLEDのOn-Offしているのだろうか？
留意点
- 教室の蛍光灯は，手動（人間）によって制御している。しかし，すべての電気製品を人間が制御することは難しいことを，手動電光掲示板の体験を通して理解する。
- 回路図のスイッチを提示し，プログラミングは，物理スイッチをコンピュータで置き換えることと同じ意味であることを理解させる。
展開
1. 「マイクロビット」で，電光掲示板のプログラミングをする。・ワークシートを基に電光掲示板のプログラミングを予想しながら操作する。
2. グループで課題解決をする
  ・グループでお互いのプログラムを見せ合い，比較検討しながら課題解決する。
  ・実際にプログラムを動かしてみる。
  ・点灯時間や点滅の方法などを工夫する。
留意点
- プログラミングで電光掲示板を作ることを通して，その仕組みを考えさせる。
- 自分が意図した通りの動きにするためにはどのようにしたら良いかワークシートを使って考えさせる。
- プログラムがうまく動作しない時は理由を考えさせる。
- 自分が予想したプログラムと友達のプログラムが違うことに気づくようにする。（ループ，制御の順番，制御の数等）
- 更によいプログラムにする方法や，工夫した点灯の方法などを考えさえる。
まとめ
1. 電気をプログラムで制御するしくみを振り返る。
留意点
- 物理スイッチによる制御をプログラムにおきかえることができるとことに気づかせる。
- それらを身近な生活で生かしていこうという意欲をもたせる。
- 次時にアイディアを出し，実際にセンサー制御をすることを伝える。