電気を身近に感じよう

今日において、電気は私たちの生活になくてはならないものであり、それは中学生とて例外ではない。しかし、「電圧と電流」について具体的に説明できる生徒は少ない。また、授業で扱うこれらの内容はどうしても抽象的になりがちであり、教員の立場からしても指導しづらい領域である。これらを鑑み、誰もが扱いやすく具体性のある授業プログラムの展開を目的とした。本教材は、PowerPointや動画、シミュレーション等を用いて電圧と電流の概念について理論的かつ体験的な学習を推進するものである。また、昨今の情報化教育の流れを汲み、Society 5.0の社会において求められるデータサイエンス力の育成にも力を入れた内容となっている。これらの内容を包括した本講義プログラムを通して、身近な電気についてより深く理解し、電気工学分野に興味を持ってもらうことを狙いとする。
回路と電流・電圧（電圧と電流とは何か、直列・並列回路における電圧・電流について学ぶ。）

・本教材では、PowerPoint、動画、シミュレーション等により電気回路を多角的に捉えることが可能であり、電気回路の各要素（電圧・電流・抵抗）について具体的に理解することが学習効果として期待できる。また、Excel等各種ソフトウェアを扱う中で論理的思考力の育成が期待される。本講義プログラムの達成目標は、生徒が身のまわりの電気について興味を持ち、自発的に学習に向かう姿勢を養うことである。50分×3コマ分の授業を想定し、講義1コマ、シミュレーション1コマ、実験1コマで実施する。3限は班分けして実験を行う。ここでは、1班5人前後を想定している。

（1）１限目（50分）
Ⅰ. 副教材.pptxと動画を用いて、電気回路の基本的な用語、法則について学習を行う。
　 ・身近にある電気を挙げよう！（10分）
　 ・電圧ってなに？電流ってなに？（15分）
　 ・抵抗の直列接続と並列接続（15分）
　 ・電位と電位差（10分）
（2）２限目（50分）
　Ⅱ. シミュレーションソフト(Tinkercad)を用いて、回路(直列・並列・直並列)のシミュレーションを行う。
　 ・Tinkercadの使い方（10分）
　 ・回路(直列・並列・直並列)のシミュレーション+α（40分）
（3）３限目（50分）
　Ⅲ. 実物を用いて２限目と同じ実験を行い、PC上にデータを取得して、シミュレーションと同様の結果が得られたか確認する。
　 ・実験準備（15分）
　 ・実験（30分）
　 ・まとめ（5分）

1限目は、身近にある電気と今回の学習内容との関連付けを行う内容とした。具体的には、生徒自身に身のまわりの電化製品等について挙げてもらい、そこから、乾電池やコンセント等の電源に話を移し、電気の流れについて意識をさせる。その上、電気回路を水路に例えたシミュレーション動画を用いることで、より深い内容の理解が期待できる。また、2限以降の内容と関連した直列・並列回路、電位と電位差についても扱い、実験の円滑化を図るよう努めた。
・2限目は、副教材.pptxの内容に従ってTinkercadを用いた電気回路のシミュレーションを行う内容とした。Tinkercadは生徒個人がもつタブレット端末でも動作するCADソフトであるため、使い方を学べばいつでも電気回路のシミュレーションができる。本プログラム内では、副教材.pptxに示した具体例に沿って、計算値とTinkercad上のシミュレーションの結果を比較することで、電気回路の基礎的理解を促す。
・3限目は、実物を用いて2限目と同様の回路を組んで実験を行い、Excel上にデータを取得して、リアルタイムで電圧の変化を確認する内容とした。ここでは、結果の整理やまとめを行うことでSociety 5.0において求められるデータサイエンスへの一歩を踏みだすことができる。また、他者と共同で実験を行うことで電気回路への理解が深まると同時に、主体的に問題解決しようとする態度を養うことができる。

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