指示ほぼゼロで生徒が動いた！オームの法則を”探究型”に変えた３時間の記録

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

「先生が指示を出さなくても、生徒が真剣に実験に取り組んでいる」——そんな授業、想像できますか？実は、実験の設計をちょっと変えるだけで、教室の空気がガラリと変わります。今回は、長年の悩みだったオームの法則の実験を”探究型”にリニューアルした記録をお届けします。

オームの法則の実験は以前はとても指示が多く、こちらの記事を見てもわかるように、生徒の様子を見ていると探究をしているというよりも、教師の指示に従って動いているという感じがしていました。

目に見えない電気を「見える」にする！オームの法則実験を成功させる４つの準備術（指示の多い実験）

回路を組む段階で手こずる生徒が意外と多く、前回の授業で回路接続の練習をしたにもかかわらず、機器の操作についての経験がもう少し必要だと痛感しました。また電源装置もくせものです。20Vまで出てしまうという危険性があるため、教師も慎重に使い方を指示しなければなりません。豆電球から抵抗器に変わる点も「なぜ？」となりやすいポイントです。そのため、どうしても実験をレシピ通りに進める流れになってしまう——これが長年の悩みでした。

そこで今回は、乾電池から電源装置への切り替え・豆電球から抵抗器への切り替えをより早い段階に持ってきたうえ、電流計と電圧計をデジタルに変えて、「装置での困り感」を減らすとどうなるかを検証しました。

この実験に至るまでの道のり（全8時間）

この実験は、次の授業の流れを経てたどり着いたものです。

• 鉛筆回路　１時間目
• 回路図の描き方　２時間目
• 電流計の使い方　３時間目
• 豆電球の前後の電流はどうなるか？　４時間目
• 電流の規則性　直列回路・並列回路　５時間目
• アナログからデジタル電圧計へ　６時間目
• 電圧の規則性　直列回路・並列回路　７時間目
• モデルを作ってみよう！電流と電圧　８時間目

そして、オームの法則の実験には３時間を確保しました。

オームの法則１時間目：実験計画を立てる

まず１時間目は、実験計画の立案に丸ごと使いました。生徒に与えた学習課題はシンプルなひと言です。

「抵抗器に流れる電流と電圧には、どのような関係があるのだろうか？」

まず仮説をサッと立てさせました。「グラフをざっくり描いてみる」という程度のものです。生徒のグラフを見ると、多くは比例関係を予想していましたが、横軸が電流だったり電圧だったりとバラバラ。中には「電圧をかけると電流がだんだん小さくなって一定値に近づく」という、コンデンサーや非線形素子を連想させる面白い予想をした生徒もいました。教師はここでまとめようとはせず、全体に共有するにとどめました。

その後、実験計画をじっくり練る時間を取りました。意識させたのは「実験時間は20分」という制約。また、抵抗器といってもセメント抵抗からジュール熱実験で使うばね状のものまで様々あることを実物を見せながら紹介しました。

生徒はほぼ白紙の用紙に自分たちの実験計画を書いていきます。複数の抵抗器を使って比較する班、0.1V刻みで細かくデータを集めようとする班など、班によって個性豊かな計画が生まれました。

オームの法則２時間目：いよいよ実験本番

２時間目はいよいよ実験の日です。まず前回の目的を全体で再確認しました。

「抵抗器に流れる電流と電圧には、どのような関係があるのだろうか？」

20分間で実験を行い、その後10分でグラフを描き、考察を書いたり他の班の結果を見に行ったりする時間を設けました。実験中の生徒の様子を見ていると、私はほとんど指示を出していないのに、全員が真剣そのもので課題に向き合っていました。「教師が介入しすぎると、生徒の探究心を損なう」——そのことを改めて実感した瞬間でした。

生徒の考察から生まれた、素晴らしい発見

考察では、多くの生徒が「電流と電圧には比例関係が見られる」という結論をまとめました。従来の授業と変わらない結論のように見えますが、注目すべき記述もありました。ある生徒はこう書いていました。

「同じ抵抗器を使うと、電流と電圧には比例関係が見られる。」

「同じ抵抗器を使うと」——この一言に気づきが凝縮されています。これは「抵抗値」というもう一つの物理量の存在への気づきであり、オームの法則の本質に自力で迫った瞬間です。教師が教え込んだのではなく、実験を通じて生徒自身がたどり着いた発見だからこそ、価値があります。次回はクラス全体で結果を共有し、どのような考察が見られたかをみんなで検討していきます。探究はまだまだ続きます！

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