障害物コース
位置エネルギーと運動エネルギーの変換を図に表してみましょう。
関心を引きつける
(プロジェクト パートA、授業前、30分)
- このレッスンでは、位置エネルギーと運動エネルギーについてこれまでに学習した内容を応用します。工学デザインプロセスに従いながら、この2つのエネルギーの働きを実証する障害物コースを制作するオープンプロジェクトに挑戦させます。
- このプロジェクトに最も適しているのは、振り子やシーソー、上下の動きを使った障害物です。
- 様々な資料を使ってピッチ角度、ロール角度、ヨー角度データ値のトピックに生徒の関心を引きつけてください。
ディスカッションを活性化させる
レッスンに関連する質問を問いかけ、ディスカッションを促しましょう。質問の例:
- 運動エネルギーと位置エネルギーはどのように関係していますか？
- 障害物コースに使われる障害物を何か 知っていますか？
考えた答えを仮説としてノートに書かせます。
探究する
(プロジェクト パートA、授業中、45分)
- 生徒にペアを組ませ、組み立てたい障害物のモデルを2～3種類ブレインストーミングさせます。
- エネルギーの変換をグラフにするために、数値を記録する方法を考えるよう指示します。
- アイデアには必ずデータを使用させます。
- そのアイデアに基づいてプロトタイプを制作する時間を設けてください。
説明する
(プロジェクト パートB、授業中、45分)
- 制作したモデルを使って実験をするよう指示します。
- 後で使用するデータをできる限り多く収集するよう促し、グラフの値が何を意味するのか説明してもらいましょう。
- モデルが実際に動く様子をビデオに録画してもらいます。
さらに実践する
(プロジェクト パートB、授業後、45分)
- 生徒が実験結果について発表し、情報を共有する時間を設けてください。手段は問いません。最も効率的だと思うものを選んで ください (対面、オンラインなど)。
評価する
- それぞれの生徒に取り組みを評価して伝えます。
- 評価の際は、以下に提示するルーブリックを参考にすると効率的に作業できます。
学習評価
この学習におけるルーブリックの例
次のルーブリックを参考に、評価規準や判定基準を作成しましょう。
- 課題を部分的にこなした。
- 課題を十分にこなした。
- 期待を上回る達成度であった。
以下の成功基準を使用して、生徒の進度を評価します。
- 問題の重要な要素を特定することができる。
- 実用的で独創的な解決方法を自分の力で考えることができる。
- 自分のアイデアをはっきりとわかりやすく伝えることができる。
自己評価
それぞれの生徒に、自分の成果に最もよくあてはまるブロックを選ばせます。
- 青:障害物コースのモデルを作ることができた。
- 黄:障害物コースのモデルを作り、データを記録してエネルギーの変換を実証することができた。
- バイオレット:障害物コースのモデルを作ることができた。データを記録してエネルギーの変換を実証し、自分のアイデアをはっきりとわかりやすく伝えることができた。
仲間のフィードバック
次の方法で、生徒同士でフィードバックをやりとりするよう促します。
- 上記の色付きブロックの評価方法を使用し、ほかの生徒のパフォーマンスを評価する
- 次のレッスンでグループのパフォーマンスを向上できるよう、お互いに建設的なフィードバックをするよう促す
個別化
学習に困る生徒が多い場合は、次のように学習方法を工夫してみましょう。
- 下のような障害物の例を4～5種類提示し、その中から好きなものを選ばせる
- 鉄棒の障害物
- 吊り輪の障害物
- ジップラインの障害物（貼ってあるワイヤーをプーリーを使って滑り降りる）
- はしごを登って降りる障害物
- 鉄棒の障害物モデルをお手本に使って実験の内容を実演する。
この学習で物足りない場合は、次のように学習方法を工夫してみましょう。
- クラス全体でブレインストーミングを行い、出たアイデアの中から各グループが好きなものを選べるようにする
- 障害物のアイデアや、モーターやセンサーを使う方法を共有させる
ヒント
組み立てのヒント
オープンエンドの解決方法
このプロジェクトは、生徒が独自の解決方法を持てるように設計されています。
解決方法の例
生徒のデザインプロセスにヒントを与えるアイデア。
プログラミングのヒント
メインプログラム
サイエンスデータのヒント
この実験で収集されるデータの一例です。
発展課題
数学の発展課題
数学スキルの発展的課題として以下の課題を行います。
- ハブを使って教室の外でデータを収集するよう指示します。例えば、エレベーターや公園の遊具、遊園地で加速値を記録するとよいでしょう。それぞれの場所で収集したデータを比較し、その特徴を説明させる。
注：時間が別途必要です。
国語の発展課題
国語スキルの発展的課題として以下の課題を行います。
- レッスンの「さらに実践する」の部分でグループ同士でペアを組ませる。片方のグループにモデルについて発表してもらい、もう片方のグループはメモをとり、質問をしたりインタビューしたりするよう指示する。終わったら交代する。両方のグループの発表が終わったら、相手グループの発表についてまとめたブログ記事を書くかビデオを制作させる。
注：時間が別途必要です。
職業適性
この授業を楽しむことができた生徒は、以下の進路について興味がある可能性があります。
- 療法士
- エンジニアリング、テクノロジー
教師用サポート
学習内容:
- 位置エネルギーと運動エネルギーの働きを示す障害物コースのモデルを作ります
レゴ® エデュケーション SPIKE™ プライムセット
レゴ エデュケーション SPIKE アプリをインストールしたデバイス
プロジェクトに関連するその他の資料
小学校学習指導要領
*国語 第２-2-A-(1)-イ *
話の内容が明確になるように、事実と感想、意見とを区別するなど、話の構成を考えること。
*国語 第２-2-B-(1)-エ *
引用したり、図表やグラフなどを用いたりして、自分の考えが伝わるように書き表し方を工夫すること。
*国語 第３-3-(2)-エ *
科学的、論理的に物事を捉え考察し、視野を広げるのに役立つこと。
*算数 第２-第６学年-2-C-(1)-ア-(ア) *
比例の関係の意味や性質を身に付けること。
算数 第２-第６学年-2-D-(1)~(2) データの活用
*算数 第２-第６学年-2-[数学的活動]-(1)-ア *
日常の事象を数理的に捉え問題を見い題して解決し、解決過程を振り返り、結果や方法を改善したり、日常生活等に生かしたりする活動
*算数 第３-２-(2) *
数量や図形についての感覚を豊かにしたり、表やグラフを用いて表現する力を高めたりするなどのため、必要な場面においてコンピュータなどを適切に活用すること。
*理科 第２-第６学年-2-A-(4)-イ *
電気の性質や働きについて追求する中で、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。
*理科 第３-2-(1) *
問題を見出し、予想や仮説、観察、実験などの方法について考えたり説明したりする学習活動、観察、実験の結果を整理し考察する学習活動、科学的な言葉や概念を使用して考えたり説明したりする学習活動などを重視することによって、言語活動が充実するようにすること。
中学校学習指導要領
数学 第２-[第１学年]-1-(2)
数の範囲を拡張し、数の性質や計算について考察したり、文字を用いて数量の関係や法則などを考察したりする力、（中略）数量の変化や対応に着目して関数関係を見出し、その特徴を表、式、グラフなどで考察する力、データの分布に着目し、その傾向を読み取り批判的に考察して判断したり、不確定な事象の起こりやすさについて考察したりする力を養う。
数学 第２-[第１学年]-2-[数学的活動]-(1)-ア
日常の事象を数理的に捉え、数学的に表現・処理し、問題を解決したり、解決の過程や結果を振り返って考察したりする活動
数学 第２-[第２学年]-2-C-(1)-ア-(イ)
一次関数を用いて具体的な事象を捉え考察し表現すること。
技術・家庭 第２-[技術分野]-2-D-(3)-ア
計測・制御システムの仕組みを理解し、安全・適切なプログラムの制作、動作の確認及デバッグ等ができること。
技術・家庭 第２-[技術分野]-2-D (4)-ア
生活や社会、環境との関わりを踏まえて、技術の概念を理解すること。
高等学校学習指導要領
情報Ⅰ 2-(3)-ア~イ コンピュータとプログラミング
コンピュータで情報が処理される仕組みに着目し、プログラミングやシミュレーションによって問題を発見・解決する活動を通して、次の事項を身に付けることができるよう指導する。
情報Ⅱ 2-(3)-ア~イ 情報とデータサイエンス
多様かつ大量のデータを活用することの有用性に着目し、データサイエンスの手法によりデータを分析し、その結果を読み取り解釈する活動を通して、次の事項を身に付けることができるよう指導する。
情報Ⅱ 2-(5) 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探求
「情報Ⅰ」及び「情報Ⅱ」で身に付けた資質・能力を総合的に活用し、情報と情報技術を活用して問題を発見・解決する活動を通して、新たな価値の創造を目指し、情報と情報技術を適切かつ効果的に活用する資質・能力を高めることができるよう指導する。