1 単元の概要 課題を解決するために必要な資質 能力を育成する授業に関する研究 - 第 3 学年 酸 アルカリとイオン ( 中和反応 ) の実践を通して - 鹿屋市立第一鹿屋中学校 教諭安田泉香 (1) 単元名 酸, アルカリとイオン ( 大単元化学変化とイオン ) (2) 単元について本単元のねらいは, 水溶液の電気的な性質や酸とアルカリの性質についての観察, 実験を行い, 結果を分析して解釈し, 水溶液の電気伝導性や中和反応について理解させ, イオンのモデルと関連付けて捉える微視的な見方や考え方を養うこと である そこで, 指導に当たっては, まず, 水溶液の電気伝導性やイオンの存在, イオンが原子に関係することを理解させる 次に, 電解質の水溶液と金属を用いて電池をつくり, イオンのモデルを活用しながら, 電極による電子の受け渡しや, 化学エネルギーが電気エネルギーに変換されていることを理解させる さらに, 酸性とアルカリ性の性質を示すイオンの存在に気付かせ, 中和反応によって起きる事象を, イオンのモデルを活用して思考 表現させながら理解させる このように, 段階的な学習過程を計画することにより, イオンについての興味 関心を高め, より微視的な見方や考え方が身に付くようにする そして, 生徒が日常生活で化学変化の利用について考えることができるようにする (3) 生徒の実態 平成 27 年度第 2 学年鹿児島学習定着度調査の結果より ( 平成 28 年 1 月実施 ) 図のように, 水素が注入されているガラス管に熱した銅を入れて, 還元する実験を行った すると, ガラス管の中に水がついた 通過率 ( 学年 ) (1) 銅を熱したときにできる物質の化学式を答えよ 28.5% 2 (2) 還元の時に起こっている化学反応をモデルを使って表せ ただし, 水素原子を, 銅原子を, 銅を熱したときに銅と化合した物質の原子を 6.0% で表すこととする (3) この実験で, 熱した後の銅の質量が 40.0gだった これに 1.0gの水素を混ぜて, 還元を行ったところ水が 9.0gできた もともとの銅の質 26.5% 量は何 gあったことになるか 学年全体の化学分野の通過率は 50.0% であった 特に, 還元の様子をモデルで表す問題は 6.0% の通過率だったことに加え無回答も 43.0% あり, 苦手意識をもつ生徒が多いことがうかがえる これは, 酸化銅を水素で還元する仕組みが理解できていないため, 回答することができなかっただけでなく, 分子数の概念を用いた科学的な思考ができていないためではないかと考えられる 平成 28 年度第 3 学年教研式標準学力検査 (NRT) 分析より ( 平成 28 年 4 月実施 ) 通過率通過率通過率水の電気分解の問題について ( 学級 ) ( 学年 ) ( 全国 ) 9 1 水の電気分解による水素発生 58 54 61 2 集まった気体の体積比 42 43 55 3 水の電気分解のモデル 64 57 64 4 水の分解の化学反応式 56 54 66 全国の通過率と比較すると全体的に低く, 特に, 化学分野は差が大きい結果であった 本学級 の生徒は,NRT 分析結果では化学変化をモデルで表すことはある程度理解していると考えられる しかし, 全国に比べ, 物質のなりたち は-14 ポイント, 化学変化 は-22 ポイントとなって おり, 化学変化に苦手意識がある生徒が少なくはないこともうかがえる
2 単元の評価規準関心 意欲 態度 科学的な思考 表現 観察 実験の技能 知識 理解 酸 アルカリ, 中和と塩に関する事物 現象に興味 関心を持ち, それを科学的に探究しようとするとともに, 事象を日常生活との関わりで捉えようとする 酸 アルカリ, 中和と塩に関する事象 現象の中に問題を見いだし, 目的意識をもって観察, 実験などを行い, 酸 アルカリの特性と水素イオン 水酸化物イオンとの関係, イオンのモデルと関連付けた中和反応による水と塩の生成などについて自らの考えをまとめ, 表現している 酸 アルカリの性質, 中和反応に関する観察, 実験の基本操作を習得するとともに観察, 実験の計画的な実施, 結果の記録や整理などの仕方を身に付けている 酸 アルカリの特性が水素イオンと水酸化物イオンによること, 中和反応によって水と塩が生成することなどについて基本的な概念を理解し, 知識を身に付けている 3 単元の指導計画 ( 全 10 時間計画の第 8~9 時のみ記載 ) 小単元 時 主な学習活動 評価の観点関思技知 酸 ( 塩酸 ) とアルカリ ( 水酸化 酸ナトリウム水溶液 ) の水溶液を混と 8 ぜ合わせると, どのような変化が ア 本時 起こるか, イオンのモデルを使っルて考える カ リ を 前時より, 水溶液中の水素イオ 混 ン (H + ) と水酸化物イオン (OH - ) ぜ 9 はどうなったかを考え, イオンの 合 モデルを使いながら表現し, 中和 わ と中性の違いを説明する せ た と うすい硝酸とうすい水酸化カ き リウム水溶液, うすい硫酸とうす の 10 い水酸化バリウム水溶液を混ぜ 変 合わせたときの様子を観察し, 中 化 和と塩の生成について理解する 評価規準酸とアルカリを混ぜ合わせると, 水素イオンと水酸化物イオンが互いの性質を打ち消し合って水が生じる変化を, イオンのモデルを使って自らの考えをまとめ説明している 酸とアルカリの水溶液を混ぜ合わせると水と塩が生じることを説明している 中和と中性の違いをイオンのモデルを使いながら説明している 身の回りの酸とアルカリの水溶液を取り上げても, 中和反応が起こり, 塩が生成されることについて説明している 中和反応の実験を安全に行うことができる 4 本時の実際 (1) 本時の目標 (8/10) 塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の中和 ( 打ち消し合う反応 ) を, イオンのモデルを使って理解し, 酸とアルカリの水溶液を混ぜると, 水素イオンと水酸化物イオンが結び付き, 水が生じることを説明できる
(2) 判断基準 の設定 評価規準 ( 科学的な思考 表現 ) 酸とアルカリの水溶液を混ぜ合わせると, 水素イオンと水酸化物イオンが結び付き, 互いの性質を打ち消し合う そして, 水が生じることをイオンのモデルを使って自らの考えをまとめ, 説明している 評価の場面及び評価の対象 ( 思考 判断に基づく表現内容 ) 発表の場面, 生徒の説明やワークシートへの記入で評価する 判断の要素 ア中和反応を起こすイオンの種類と数イ反応後の水溶液中に存在するイオンの種類と数ウモデルを使った考察及び説明 尺度判断基準予想される表現例 B A H + ( 水素イオン ) と OH - ( 水酸化物イオン ) のモデルを使って, 互いの性質を打ち消し合い, 水が生じることを表現することができる 判断基準 B に加えて Na + ( ナトリウムイオン ) と Cl - ( 塩化物イオン ) の存在について考えることができる C 状況の生徒への補充指導 酸性とアルカリ性の水溶液には, それぞれ電離したら酸の性質を表す H + とアルカリの性質を表す OH - のイオンがあることを確認させる H + と OH - はどのように性質を打ち消し合うか考えさせる (3) 主体的 協働的に学ぶ学習の展開 酸の性質を示す H + の数が多いと酸性, アルカリの性質を示す OH - の数が多いとアルカリ性を示す H + と OH - が反応して水となり, 互いの性質を打ち消し合う Na + と Cl - が反応して NaCl( 塩化ナトリウム ) ができる B 状況の生徒への深化指導 中和が起こったとき, 水溶液中にある他のイオンはどうなっているか考察させる 過程形態学習活動主体的 協働的に学ぶ学習の工夫 課題の設定 (10 分 ) 班 全 体 1 中和の実験を体験する 1 BTB 溶液を加えた塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を混ぜ合わせる 2 フェノールフタレイン溶液を加えた塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を混ぜ合わせる 2 気付いたことを発表する 3 学習課題を知る 酸とアルカリの水溶液を混ぜ合わせると, 水溶液中のイオンはどうなるのだろうか 1 班ごとに酸性とアルカリ性の水溶液を混ぜ合わせる実験を行い, 気付いたことを発表させた [ 安全指導で配慮した点 ] こまごめピペットの使い方や薬品の取扱いに注意を促した 保護眼鏡の着用を促した
個 人 4 何を使って説明するか考える 5 モデルを使って, 自分の考えをまとめ 4 条件整理を行った アイオンの数の条件整理もともとの塩酸中には H + と る Cl - が 2 個ずつあると設定し 1 塩酸に, 水酸化ナトリウム水溶液を 1 た 滴加えるとどうなるか イ加えるアルカリのイオンの 2 更に 1 滴加えるとどうなるか 数の条件整理 3 もう 1 滴加えるとどうなるか 水酸化ナトリウム水溶液 1 滴中には,Na + が 1 個,OH - が 1 個あると設定した 5 水溶液を混ぜ合わせるとき, ビーカーの中では何が起こって いるのか, 段階的に考えさせた イメージができない生徒には, 次 の補充指導を行った [ 補充指導 ] ア混ぜ合わせていく中で, イオ 課題の探究 (30 分 ) 班 6 班の意見をまとめる ンがどうなるかを考えさせた イ H + の数と OH - の数に注目させて, 水溶液の性質の変化に気付かせた 6 班全員の意見を聞き, 班の意見としてまとめさせた 7 他の班の意見を聞き, 考えを深める 1 班 2 班 3 班 アイウ エオカ 班 4 班 5 班 6 班 [ 手順 ] 1 各班から,1 人ずつ他の班に行き, 説 明を聞く ア 2 班イ 3 班ウ 4 班 エ 5 班オ 6 班カ 説明
個人班班 2 元の班に戻り, 他の班の説明を伝え る 3 自分たちの班の考えと比較し, 見直し をする 付箋を活用して, 他の班の考えをメモする 8 各班の考えを参考に, 自分たちの班の考 えをホワイトボードにまとめ, 発表する 評価 ( 思考 表現 ) 酸の性質を表す H + とアル B カリの性質を表す OH - が反応して水ができている 酸性とアルカリ性の水溶液には, それぞれ電離したら C 酸の性質を表す H + とアルカリの性質を表す OH - のイオンがあることを確認する 8 H + と OH - が結び付いて水になることに気付かせた 課題の解決 (10 分 ) 全 体 9 本時のまとめをする 酸とアルカリの水溶液を混ぜ合わせると, 水溶液中の H + と OH - が結び付いて水ができる 10 次時の予告を聞く 9 水素イオンと水酸化物イオンに注目してまとめを行った [ 深化指導 ] 水溶液中にある他のイオンはどうなったか発問し, 考察させた 10 他の酸性の水溶液やアルカリ性の水溶液を混ぜ合わせるとどうなるか, 考えるように伝えた
5 研究の成果と課題 (1) 成果 互いに説明し合う活動の時間を設けたことにより, 実験結果を基にまとめた自分たちの班の意見を, 他の班へ説明しなければならないという責任感が生じ, 主体的に理解を深めていこうとする姿が見られた 他の班の意見を聞きに行った際, 意見を聞きながらメモを取ることで, 理解できていない部分をもう一度確認するなどの動きが見られた 付箋を使った活動を取り入れたことにより, 化学実験における考察の苦手意識を減らすことで, その後の実験の考察も意欲的に取り組めるようになった 生徒のメモ 生徒の考察 考察の際に付箋を活用し, 個人から班, 班から他の班, そして再び自分たちの班に返すことで, より深く考え, 表現力や思考力が身に付き, 自信をもって発表することができるようになった 化学変化とイオンの単元において, 第 1 章から第 3 章まで関連付けて学習ができるようになった 例えば, イオンとはどういうものか, 電池の仕組みにイオンが関係していること, 酸性とアルカリ性もイオンと関係があること を 原子 を中心としてメモリーツリー ( ウェッビング図 ) でつなげてかくことができるようになった 生徒がかいたメモリーツリー ワークシートの工夫を行い, 電池の仕組みや電気分解, 中和反応などモデルを使って表現できるようになった また, テストや課題を解く際には, モデルを使って考え, 理解する様子が見られた (2) 課題 実験での活動やその後の考察など, 今, 何について取り組んでいるのか, 常に目的意識をもたせて活動させる必要がある 〇実験を通して得られた結果から考察した自分なりの考えをもち寄り, 互いに意見を交わしながら, 多様な考察が導き出されるような指導の工夫が必要である 結果や考察を他者に伝えたり, 発表を行ったりする際に, 聞く相手の立場を考え, より分かりやすく伝える工夫を考えさせ, 取り組ませる必要がある