理科とプログラミング教育/Nakagami201906

昭島市立中神小学校　校内研究授業
2019年6月25日

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1. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 昭島市立中神小学校 校内研究授業 20190625 理科とプログラミング教育 東京学芸大学 ICTセンター 教育情報化研究支援チーム 加藤直樹
2. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU はじめに 学習指導要領における情報教育の方針 創造 協働 自立 加速度的に進展 し続ける社会 Industry4.0 （第四次産業革命） 生きる力 情報技術の発展・浸透 情報化・グローバル化 人間性 学びに向 かう力 思考力 判断力 表現力 知識 技能 言語能力・情報活用能力 問題発見・解決能力 学習の基盤 情報及び情報技術を適切かつ効果的に 活用して、問題を発見・解決したり自 分の考えを形成したりしていくために 必要な資質・能力 （小学校学習指導要領解説 p.51） 情報の科学的な理解に裏打ちされた 情報活用能力を育むことが重要
3. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU はじめに 小中高一貫の視点からの位置付け 情報Ⅰ（必修） 技術分野 情報に関する技術 情報Ⅱ 情報技術の発展・浸透 情報の科学的な理解に 裏打ちされた 情報活用能力 を育むことが重要 プログラミング教育 基本的な操作 情報モラル 情報化と社会・産業 2021- 2022- 2020-
4. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU はじめに プログラミング教育で育む力 抽 象 化 モ デ ル 化 一 般 化 分解 構造化 手順化 評価 順序 分岐 反復 並列 演繹・帰納（類推，仮説） 問題 Computer 大きく複雑な 高速化・自動化 高度情報化社会における 高度情報化社会における 大きな武器である 論理的思考・パタン認識 パ ラ メ タ ラ イ ズ
5. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU はじめに プログラミング教育で育む力 プログラムの働きやよさ，情報社会がコンピュータをはじめと する情報技術によって支えられていることなどに気付き，身近 な問題の解決に主体的に取り組む態度やコンピュータ等を上手 に活用してよりよい社会を築いていこうとする態度などを育む こと （小学校学習指導要領解説 p.85） すごい やってみる のような態度
6. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU はじめに 教科横断・系統的な学びから創造へ 創造的プログラミング ア ン プ ラ グ ド 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング プログラミング 導入 操作練習 教科の学びに絡めた プログラミング 総合 教科 課程外 多角形を描く 電気の利用
7. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミング教育
8. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科の学びの目標 n 自然の事物・現象についての理解 n 観察，実験などに関する基本的な技能 n 妥当な考えをつくりだす力 自然の 事物・現象 科学的に捉え （論理的・客観的・実証的） についての 問題 科学的に解決する力 観察・実験を通して
9. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科におけるプログラミング教育の方策 Type1 l 自然の事物・現象 をプログラミングで再現 Type2 l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと をプログラムで表現 を活用したプログラミング：ものづくり Type3 l 自然の事物・現象を科学的に捉える ためにプログラミング
10. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科におけるプログラミング教育の方策１ l 自然の事物・現象 をプログラミングで再現 画像：YouTube 地球と月 by ラボエムエム 現象 そのものを プログラミング
11. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科におけるプログラミング教育の方策２ l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと をプログラムで表現 図：板村地質研究所webサイトより 事物 現象 を科学的に捉えた結果 をプログラムで表現
12. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科におけるプログラミング教育の方策３ l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと を活用するプログラミング活動 事物 現象 を科学的に捉えた結果 を活用したものづくり ∝ ∝
13. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科におけるプログラミング教育の方策４ l 自然の事物・現象を科学的に捉える ためにプログラミング活動 事物 現象 を科学的に捉える手助け
14. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 「電気の性質と働き」を目指して 理科とプログラミング教育
15. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 学習指導要領での記載 l 第３ 指導計画の作成と内容の取り扱い ２ (２) 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， ・・・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 p.93）
16. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 教科横断・系統的な学びから創造へ 創造的プログラミング ア ン プ ラ グ ド 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング プログラミング 導入 操作練習 教科の学びに絡めた プログラミング 総合 教科 課程外 多角形を描く 電気の性質と働き
17. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して
18. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ３年理科 電気の回路について，乾電池と豆電球などのつな ぎ方と乾電池につないだ物の様子に着目して，電 気を通すときと通さないときのつなぎ方を比較し ながら調べる活動を通して，次の事項を身に付け ることができるよう指導する。 「電気を通すつなぎ方と通さないつなぎ方がある こと，電気を通す物と通さない物があること」を 理解し，観察，実験の技術を身につける． 乾電池と豆電球などのつなぎ方と乾電池につない だ物の様子について追究する中で，差異点や共通 点を基に，電気の回路についての問題を見いだし 表現すること。
19. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電気の通り道（３年） 通電チェッカー 条件分岐，条件式（不等式） 変数
20. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電気の通り道（３年）
21. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して おまけ：水分は電気を通りやすくする
22. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ４年理科 電流の働きについて，電流の大きさや向きと乾電 池につないだ物の様子に着目して，それらを関係 付けて調べる活動を通して，次の事項を身に付 けることができるよう指導する。 「乾電池の数やつなぎ方を変えると，電流の大き さや向きが変わり，豆電球の明るさやモーターの 回り方が変わること」を理解し，観察，実験の技 術を身につける． 電流の働きについて追究する中で，既習の内容や 生活経験を基に，電流の大きさや向きと乾電池に つないだ物の様子との関係について，根拠のある 予想や仮説を発想し，表現すること。
23. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 電池を直列につなげると l 豆電球が明るくなる l 電流の大きさが大きくなる
24. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 電流の大きさをコンピュータで制御
25. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） 変数，条件付き実行 イベントドリブン
26. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して ついでの通信の導入（リモコン操作）
27. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から
28. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から
29. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から
30. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から
31. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から 講評？ l 計２時間で収めたのはすごい（2.5h?） l 扇風機の強弱切り替えに結びつけたのは すごい l プログラミング体験が初めてなら 今日の内容で良いと思う l ３年，４年でブロックプログラミングを 経験していれば，もっといい感じになる だろうな
32. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から 環境整備 自分ができなかったとき l プログラミング教育もだんだんと教材と 指導法が整ってくる l 研究校はそれを考える役目も できない子は？ l 体験させれればいい l レベルごとのグループ分け， レベルが異なる課題を用意するのも 良いようです
33. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から プログラミング的思考？ l 作りたいものをイメージしてたか l テキトーにやっていなかったか ボタンAが 押されている 電流の大きさを 1023にする 電流の大きさを 0にする
34. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から 強弱ボタンなら
35. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 今日の授業から
36. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して プログラミング活動の適用によって l プログラミング活動によって できなかったことができるようになる 今までは 電池を入れ替えたり 配線を変えたり するしかなかった せいぜい２～３段階 プログラムで 多段階に制御可能に どう考えても 楽しいし，意味ある
37. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ６年理科 人や他の動物について，体のつくりと呼吸，消化， 排出及び循環の働きに着目して，生命を維持する 働きを多面的に調べる活動を通して，次の事項を 身に付けることができるよう指導する． 「血液は，心臓の働きで体内を巡り，養分，酸素 及び二酸化炭素などを運んでいること。」を理解 し，観察，実験の技術を身につける． 人や他の動物の体のつくりと働きについて追究す る中で，体のつくりと呼吸，消化，排出及び循環 の働きについて，より妥当な考えをつくりだし， 表現すること．
38. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 脈拍の可視化（センサの導入） ６年 実は3年とほぼ同じコード 条件分岐，条件式（不等式） 変数
39. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して ついでに脈拍計を作る 写真：小平市立小平第七小学校
40. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して そして創造的なプログラミング活動へ 創造的プログラミング ア ン プ ラ グ ド 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング プログラミング 導入 操作練習 教科の学びに絡めた プログラミング 総合 教科 課程外 多角形を描く 電気の性質と働き
41. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ６年理科 発電や蓄電，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，次の事項を身に付けることができるよう指 導する． 「 電気は，つくりだしたり蓄えたりすることがで きること。電気は，光，音，熱，運動などに変換 することができること。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， 観察，実験の技術を身につける． 電気の性質や働きについて追究する中で，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，表現するこ と．
42. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領と解説 内容の「Ａ物質・エネルギー」の指導に当たって は，２種類以上のものづくりを行うものとする。 学習指導要領 p.84 電流の働きを活用したものづくりとしては，乾電 池の数やつなぎ方を変えると電流の大きさや向き が変わり，モーターの回り方が変わるという観点 から，例えば，物の動きを制御することを目的と した，乾電池などを用いた自動車や回転ブランコ， クレーンなどが考えられる。 学習指導要領解説 理科編 p.50
43. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して そして創造的なプログラミングへ n 理科＋総合＋図工＋社会＋家庭科 （写真） 前原小、6年生がフィジカルコンピューティングで「電気」を学ぶ ICT教育ニュース 2017年10月30日 入力 明るさ 温度 加速度 方位 ボタン 湿度 気圧 酸素濃度 ： 出力 光 熱 音 動力 ： ６年 人がそばにいて 温度が高いと 温度に応じて回る扇風機
44. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 教科横断の必要性 脈拍数＝1分間あたりの回数 ＜脈拍計を作ろう＞ ２つの量の関係 ＜周りの明るさに合わせる電灯＞ 算数の内容
45. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU その他の理科における プログラミング教育
46. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 気圧と天気の関係から天気予報機を具現化 l ５年：天気の変化 左写真：小金井市立前原小学校 小金井市立前原小学校
47. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 電磁石でリズムを刻む l ５年：電流が作る磁力 Coming Soon
48. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 呼吸に含まれる酸素を可視化する道具作り l ６年：呼吸の働き 写真：小平市立小平第七小学校 小平市立小平第七小学校
49. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育 ギアの性質を測る道具作り l ６年：てこの規則性 小金井市立前原小学校
50. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU おわりに 理科とプログラミング教育
51. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU おわりに 今までに囚われ過ぎないとうまくいく 従来の教科等の学び 教科等で育てる資質・能力 プログラミング教育 （プログラミング活動） で育てられる 資質・能力 教科等の学び
52. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU おしまい 理科とプログラミング教育