研究紀要第130号 「自ら学び自ら考える力を育成する授業改善に関する研究2」 -043/074page

調査研究　1　　 中学校・高等学校理科　地学

1　単元・領域

○　中学校理科第2分野「天気とその変化」

　　高等学校理科地学IB「大気と水」

　　気圧の変化を観察する

2　研究の概要

（1）　教材の工夫

　自ら学び自ら考える力にかかわる要素に焦点を当てて，科学的な思考を促すように，教材を工夫し，活用法を考えれば，既習の学習事項や日常経験との関連付けがなされ，概念の構造化が図られると考えた。

＜1＞　教材のねらい

　中学校と高等学校では，気圧の概念について学んだ後に，高度による気圧の違いや高気圧，低気圧などについて学習する。その際，気圧の観測には，気圧計が用いられている。しかし，気圧計による観測では，気圧の変化を数値として捉えることになる。

　そこで，目で見て気圧の変化を実感し，大気の圧力としての気圧の概念が理解できる 「簡易気圧変化測定器」 を工夫した。

＜2＞　教材の特徴

　この簡易気圧変化測定器は，図のように，L字型に曲げた細いガラス管の中央付近に色水を入れ，ゴム栓に通したものを，びんの口に差し込んで，色水の左右の動きによって気圧の変化を観察する装置である。

　この装置では，ガラスびんの中の空気の温度が一定ならば，回りの気圧が下がると，びんの中の空気が膨張するために，色水は図の右に向かって動く。

　また，回りの気圧が上がると，びんの中の空気が圧縮されるために，色水は図の左に向かって動く。

　短時間の観測なら，ガラスびんの中の空気の，温度変化による体積の変化を考慮しなくてもよい。正確に気圧の変化を観測する場合は，右のように，氷水などを使って，ガラスびんの中の空気の温度を一定に保つようにする。

　また，この簡易気圧変化測定器には，次のような特徴がある。

・　びんの容積を変えたり，L字型に曲げた細いガラス管の太さを変えることによって，気圧測定の感度を変えることができる。

・　あらかじめL字型に曲げた細いガラス管に，一般の気圧計による測定値に合わせて，気圧の目盛りを付けることによって，気圧の絶対値を測定することができる。

・　市販の気圧計は高価なものが多く，台数を多く揃えることが難しい。この簡易気圧変化測定器は，安価に製作することができ，授業などでは，生徒全員分を準備し，一人一人に気圧の変化を観測させることができる。

・　分解，組み立てが容易で，携帯性を備えている。

（2）　授業における活用例

＜1＞　高さによる気圧の違いの観察

ア　単元の導入部分で活用する場合

1　装置を，名前や仕組みについては触れずに提示する。

2　高さの異なる場所で，色水の位置の違いを観察する。

3　装置の仕組みや，観察結果について考察する。

イ　単元のまとめの段階で活用する場合

1　装置を，仕組みを確認しながら提示する。

2　高さの異なる場所で，色水の位置の達いを観察する。

3　観察結果について考察する。