1.はじめに
(1)新学習指導要領との関係
電気にかかわっては、第3学年および第4学年の「目標」及び「内容」に、次のように示されている。
目標(1)「地域の産業や消費生活の様子、人々の健康な生活や安全を守るための諸活動について理解できるようにし、地域社会の一員としての自覚をもつようにする。」
内容(3)「地域の人々の生活にとって必要な飲料水、電気、ガスの確保や廃棄物の処理について、次のことを見学したり調査したりして調べ、これらの対策や事業は地域の人々の健康な生活の維持と向上に役立っていることを考えるようにする。」ア「飲料水、電気、ガスの確保や廃棄物の処理と自分たちの生活や産業とのかかわり」、イ「これらの対策や事業は計画的、協力的に進められていること。」また、電気の確保については「発電に必要なエネルギー源を確保するための対策や、発電所から各家庭や工場などに送電される事業を指している。」「電気の需要の増大と安定供給のため、例えば、燃料や水資源の確保のための対策や、発電所から消費地に送電されるまでの事業が行われていることを取り上げることが考えられる。」と学習指導要領解説書に記述されている。
私たちの生活は、健康なくらしを目指した電気・水・ガスなどの確保及び廃棄物(下水・ごみなど)の処理についての対策や事業の上に成り立っている。今日、電気は、人々の日々の生活に欠かすことのできない大きな存在になっている。
本単元においては、くらしと電気のかかわりを通して、電気が広く人々のくらしに役だっていること、電力の確保が計画的・協力的な事業で推進されていることを理解させ、最終的には電力の源であるエネルギー問題についても考えさせていく必要がある。
(2)教材化の意義や教師の教材観
安全で、クリーンで、使いやすいなど、多くの優れた特性を持つ電気は、光、動力、熱、電子など様々な形に姿を変え、我々の快適なくらしや産業活動を支えている。特に近年、オフィスのOA機器、生産用のロボットなど、コンピュータによってコントロールされる機器やシステムが社会の至る所で活躍するようになった。このため全国の電気使用量も年々増え続け、平成10年度(1998)では昭和30年度(1955)に比べて約18.5倍に増加している。(昭和40年度の約5.5倍)
また、パソコンや各種通信機器の普及は、外国との瞬時の情報の交換・共有を促すことになった。特にインターネットの劇的な世界展開は、人々の生活構造さえも変えつつある。しかし、忘れてならないのは、パソコンを始めとする通信機器類は、「電気」が作られているからこそ、また送られているからこそ使用が可能になるということである。つまり、何らかの形で外国との交信を行うには、両国の送電システムが機能していることが前提となるのである。これは自明の事実であるが、日常生活においては、ほとんど意識されていないのではなかろうか。
そこで、本単元においてアメリカ合衆国の送電システムを紹介し、日本と比較したり、両国の送電ネットワークを総合的に捉えさせたりする活動は、意義あるものと考えられる。生まれながらに新種の電気製品に囲まれ、外国との通信にもあまり珍しさを感じていない子どもたちに、それらを支える社会のしくみを改めて意識させるきっかけを与えることは、より広い視野から自分たちの生活を見直すことになろう。
また、発電のためのエネルギー資源問題は、自国だけではなく世界全体が共に取り組むべき課題である。電力消費量世界第1位の米国と第3位の日本を同時に扱うことにより、グローバルな視点からもエネルギー問題に目を向けていくことができるのではないかと考えられる。そうした視点は、総合的な学習の時間などの環境学習に取り組む際にも生かされていくであろう。
2.授業構想
(1)授業の意図
本単元は、本来は我が国の発電・送電事業のみを扱うわけであるが、今回は上記の理由により、単元の終末を中心に、米国の送電事情の紹介の時間を設定した。本時の授業の意図を整理すると、次のようなものになる。
・ |
米国の送電事情を見ていく中で日米の比較を行い、どちらも国内の諸条件を考慮しながら事業を進めていることに気付かせる。また、我が国の電力供給の特徴を改めて見つめ直すとともに、日米双方に共通する要素にも着目させることにより、概念的な思考を深めていく。 |
・ |
主に送電事情を通して、米国理解を深めていく。事前に授業を行うクラスの児童(4年生32名)にアンケート調査を行い、米国について知っていることを自由記述させたところ、次のような結果になった。
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・ |
英語を話す 7名 |
・ |
ベースボール 3名 |
・ |
グランドキャニオン 2名 |
・ |
自由の女神 7名 |
・ |
カウボーイ 3名 |
・ |
ハンバーガー 2名 |
・ |
広大な国土 5名 |
・ |
ニューヨーク 2名 |
・ |
ドル 2名 ・ 銃 2名 |
・ |
日本と戦争をした、ディズニーランド、山脈がある、アメリカンドッグ、食事の量が多い、人種差別 各1名 |
・ |
何も知らない 12名 |
(複数回答可)
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この結果から、児童の米国に対するイメージは、娯楽や観光的な要素に偏っていることがわかる。おそらくほとんどが、テレビを中心とするメディアによって形成されたものであろう。そこで本時では「電気」という日常生活に密着したテーマから、米国の素顔に迫っていきたい。 |
・ |
授業の導入で、日米の小学校をつなぐインターネットに着目させることにより、両国の送電システムを一体のものとして捉えさせる。これにより、国際社会の発展のために電気(送電)の果たしている役割の大きさを意識できるようにする。
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(2)指導計画 (単元)
主な学習活動 |
指導上の留意点 |
[1] |
単元の導入 くらしに電気は欠かせないことに気付き、追究していく課題を設定する。
・電力消費量の変化 電気によってくらしはどのように変わったか。
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[2] |
電気はどのようにして送られてくるのか、発電所からの道筋を調べる。
・家庭→変圧器→配電線→送電線→変電所→
送電線→発電所の順に遡らせる。 |
[3] |
電気はどのように作られるのかを調べる。
・発電所の種類
・発電に使われているそれぞれの資源 |
[4] |
電気を安定して送るための役目を持つ施設や電気を守る人々の工夫や努力について調べる。 |
[5] |
米国の送電の様子について知り、自分達の調べた日本の送電システムとの比較をする。
本時 (60分) |
[6] |
米国の送電(発電)に関する学習内容をもとに単元のまとめの作文を書く。(30分)
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○ |
米国のパソコンルームの写真を提示し、電気製品であるコンピュータを使用することにより、本校と外国の学校との瞬時の通信も可能になっていることに気付かせる。
(第[5]時でも再度提示) |
○ |
あらかじめ、身近にある送電線や電柱を観察しておくようにさせる。 |
○ |
電力系統図などから、自分たちの住む地域の電力は、どこで作られているのかを確認する。 |
○ |
ここでは、日米の発電方法の比較を行う。また、米国の自然エネルギーによる発電(アルタモントの風力発電)を紹介する。 |
○ |
電気はためておけないことを押さえる。 |
○ |
見えないところで、たくさんの人々の様々な努力があること、発電・送電が計画的・協力的に行われている点を理解させる。
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○ |
ピッツバーグの電力会社(デュケインライト社)の取り組みを中心に紹介していく。 |
○ |
写真、送電マップ、ポスターなど、視覚に訴える資料を中心に授業を進める。 |
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本時の展開
主 な 学 習 内 容 |
資 料 |
時間 |
【導入】
ピッツバーグの小学校の紹介(教室・コンピュータルーム) |
・ |
教室、コンピュータルーム等の写真 |
・ |
ミナデオ小学校のホームページ |
・ |
送電設備の写真 |
・ |
ピッツバーグの送電マップ(デュケインライト社) |
・ |
デュケインライト社ポスター(停電時の対応を示す内容) |
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10
(分) |
【学習問題の設定】
アメリカ合衆国の電気はどのように送られているのだろう |
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5 |
【展開】 |
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[1]日米の送電柱の比較 米国の鉄塔、送電線 |
10 |
[2]ピッツバーグの送電設備 (送電経路の確認)
(送電線の長さ、電柱・変圧器の数) |
15 |
[3]送電に携わる人々のしごと (停電時の対応を例に) |
10 |
[4]本時のまとめ |
10 |
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図1 電気がどこから送られてくるのかを予想した児童の絵 |
3.主な授業の概要
(1)導入
まず、ピッツバーグのジョン=ミナデオ小学校の教室内やコンピュータルームの写真を提示し、電気製品に着目させた。そして、ジョン=ミナデオ小学校のホームページを紹介することにより、インターネットにより日米の学校がつながっていることに目を向けさせた。
教師: |
これは、ピッツバーグにある小学校の校舎の写真です。
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写真2 ジョン=ミナデオ小学校 |
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写真3 教室での授業風景 |
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写真4 コンピュータルーム |
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児童: |
教会かと思った。 |
教師: |
教室内の授業の様子はこんな感じです。(写真2) |
児童A: |
髪の毛や肌の色が違う子がたくさんいます。 |
児童B: |
日本人に似ている子もいるよ。 |
教師: |
アメリカ合衆国は「多民族国家」と言って、いろいろな民族の人たちが一緒に暮らしているんですよ。(民族という言葉について補足説明をする。 |
教師: |
さあ、この教室内に何か電気製品はあるかな。(勢いよく手があがる。) |
児童C: |
スクリーンに映すやつ・・・。あっ、そうだ。OHPがあります。 |
児童D: |
教室の奥の方にパソコンがあります。 |
教師: |
この学校にはコンピュータルームもあるんですよ。(写真3を提示) |
児童: |
うわあ。たくさんある。日本の学校よりも、パソコンの数は多いのかな。 |
教師: |
アメリカ合衆国は、世界中の国の中で、最もパソコンの(普及)台数が多いんですよ。
(12,900万台 世界計の35.4% 情報化白書1999)
ところでみなさん。「インターネット」という言葉を知っていますか。 |
児童E: |
お母さんがパソコンを売る会社に勤めているので知っています。 |
児童F: |
お父さんがE-メールを出すところを見たことがあります。 |
教師: |
実は、八木崎小のパソコンと、ピッツバーグのミナデオ小学校のパソコンは、インターネットでつながっています。これは、ミナデオ小学校のホームページを、八木崎小学校のパソコンから引き出してきたものです。ここには学校名の由来が紹介されています。
(John Minadeo Elementary Schoolのホームページ http://151.201.171.7/ をプリントアウトしたものを提示し、学校名の由来となった警備の少年の人命救助について説明) |
(2)学習問題の設定
教師: |
大変便利な世の中になりましたが、パソコンを動かすのに忘れてはならないものがありますね。 児童A:マウスです。(笑いが起こる。) |
児童B: |
あっ、わかった。電気だ。 |
教師: |
その通りです。アメリカの学校とインターネットでつながるのも、八木崎小、ミナデオ小に電気が送られているからこそできることなんですね。日本についてはみなさんが自分たちで調べてきましたが、今日は先生がアメリカ合衆国の送電について紹介したいと思います。 |
アメリカ合衆国の電気は、どのように送られているのだろう
─日本とくらべながら考えてみよう─
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(3)展開
【[1]日米の電柱・鉄塔の比較】
教師: |
これは、日本とアメリカ合衆国(ピッツバーグ)の電柱の写真です。どちらが日本のものかはすぐに分かりますね。両方に共通していることは何だろう。
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児童A: |
たくさんの電線がつながっています。 |
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児童B: |
どちらにも丸い箱のようなものが乗っています。 |
教師: |
この丸い箱のようなものは何でしょう。 |
児童: |
電力会社のパンフレットに出ていました。確か柱上変圧器という名前だったと思います。 |
教師: |
電圧を下げるための設備でしたね。形はちょっと違いますが、どちらも同じ働きをしています。では、日本とピッツバーグの電柱の大きな違いは何ですか。
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児童: |
はい。(一斉に挙手をして)
日本の電柱はコンクリートでできていますが、ピッツバーグのものは木でできています。 |
教師: |
ミネアポリスとサンフランシスコにも行って来ましたが、そこで見た電柱も、やはり木でできているものがほとんどでした。では、なぜアメリカ合衆国の電柱は木製で、日本のものはコンクリート製が多いのでしょう。
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児童: |
・・・・。 |
教師: |
実は先生もわからなかったので、日本の電力会社の方とアメリカ合衆国の専門家の方から回答をいただきました。(以下の表の内容をかみ砕いて説明)この回答は、カリフォルニア州からE-メールで送っていただいたものです。 <メールをプリントアウトしたものを提示> |
日本の電力会社がコンクリート製の電柱を多く採用している理由 |
アメリカ合衆国の電力会社が木製の電柱を多く採用している理由 |
・ |
木材は腐食する。(家屋倒壊・人身災害の可能性がある。)
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・ |
コスト(日本の木材は高価である) |
・ |
柱として使用できる仕様の木材が確保できなくなった。(数が多いため) |
・ |
材料としての強度を考慮して |
・ |
自然保護、資源への配慮 |
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・ |
アメリカ合衆国においては木材が豊富にあり安価である。 |
・ |
森林資源が豊富であることから、どの地域でも、あまり(木材の)輸送の必要がなかった。
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○ |
新たな開発地区では地中送電も採用されている。また、コンクリート製のポールも一部では使われ始めている。 |
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※実際には、これ以外に日米のメンテナンスに対する意識の違いが反映されていると考えられる。 |
教師: |
アメリカ合衆国は、原料・材料に使う木(原木)の生産量が世界一です。電柱には、松などの生長の速い木が使われているそうです。
では、次に変電所と、送電線を支えている鉄塔を紹介します。日本の鉄塔によく似ているものから、ちょっと珍しい形をしているものまでいろいろありましたよ。 |
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写真9 変電施設 |
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【[2]ピッツバーグの送電施設】
教師: |
さて、この地図は何の地図でしょう。(ピッツバーグの送電マップを掲示)
ヒントは赤や緑、青色の線です。 |
児童: |
わかった。その線は電線を表しているのだと思います。 |
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写真11 |
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オハイオ川中洲の発電所近くの鉄塔と送電線 |
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写真12 |
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ピッツバーグの送電マップ
(デュケインライト社) |
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教師: |
その通りです。大きな黒丸は発電所を、小さな黒丸は変電所を示しています。線の色の違いは電圧の違いを表しているのです。この地図のエリアは、右側の地図とだいたい同じ範囲です。これは、ピッツバーグの市内に電気を送っているデュケインライト社の送電マップです。(http://www.duquesnelight.com)
デュケインライト社では、となりのビーバー郡にも電気を送っています。両方を合わせると、送電のための設備は次のようになるそうです。
Overhead
power Lines 45,000miles
→ 架空送電線 4万5千マイル
Utility Poles 250,000→送電柱 25万本
Transformers 103,000 →変圧器 10万3千個 |
送電線はマイルという単位で示されているので、メートルに換算してみましょう。
1マイルは約1,600メートルです。
<45,000×1,600の計算をする> 約7万2千km
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教師: |
ちなみに、地球の周りの長さが、およそ4万kmです。 |
児童: |
すごい。地球を1周してしまうんですね。
教師:ということは、世界中の送電線の長さを合わせたら、とんでもないことになりそうですね。また、電柱の25万本は、春日部市全体の人口(約20万人)と比べると、見当がつきますね。 |
【[3]送電に携わる人々の努力 停電時の対応を例に】
教師: |
さて、ここまでは送電の設備を紹介してきましたが、今度は送電のために働いている人の様子を見ていきましょう。次のポスターには、どんな場面が描かれていますか。
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児童: |
強い風が吹いたり雨が激しく降ったりして電線が切れてしまっています。 |
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図2 |
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デュケインライト社ポスター
「outages」より転載 |
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教師: |
電線が切れると、どうなってしまうでしょう。
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児童:
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停電になると思います。 |
教師: |
みなさんは停電を経験したことがありますか。 |
児童A: |
工事のときに、2時間くらい停電になったことあります。 |
児童B: |
でも、夜に真っ暗になったりしたことはありません。 |
教師: |
日本は、世界中でも停電が少ない国なのですよ。それだけ電気が安定して届けられているということです。ピッツバーグは、ちょうど嵐の通り道になっていること、大きな都市の中では非常に緑(木)が多いことなどから、倒された木によって停電になることも多いようです。停電の原因には次のようなものがあるということです。
雷 風 雪・氷 雨・洪水 交通事故 小動物(アライグマ、蛇など) 木々 |
このポスターには、もしも停電になった場合の電力会社の対処のしかたが順を追って表されています。さて、パソコンがある部屋のイラストの下に、次のような番号が書かれていますね。
1-888-393-7000 これは何の番号だと思いますか。 |
児童A: |
停電したときにかける電力会社の電話番号だと思います。 |
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児童B: |
ポスターの左下の赤い枠の中にも同じ番号が出ています。 |
教師: |
この番号は、緊急事態が発生したときの連絡先です。赤い枠の中の説明には「24」という数がありますが、これは何のことだかわかりますか。
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児童C: |
24時間のことだと思います。 |
児童D: |
つまり、一日中受け付けているということではないでしょうか。 |
教師: |
よくわかりましたね。ここは、コールセンターと言って、電柱に取り付けられた装置や、電話による連絡により、停電などの事故をいち早く察知するのです。そして、その後の対処のしかたを考えます。停電は夜中にも起こる可能性があるので、24時間体制なんですね。今度は、復旧のための工事をしている場面を見てみましょう。
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児童: |
先生、道路で木を砕いている車は何ですか。 |
教師; |
これは、トゥリートリミングクルーと言って、工事をしやすいように、倒れた木や折れた木の枝などを処理する仕事をする人たちです。ピッツバーグは緑が多いだけに、こうした作業を専門に行うクルーが必要になってくるのです。
(http://www.duquesnelight.com/outages/poster.htm)
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【[4]まとめ】
教師: |
さて、今日はアメリカ合衆国の電気がどのように送られているのかを、ピッツバーグを例に見てきました。日本の送電の学習も含めて、どんな感想を持ちましたか。
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写真14 |
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工事の様子
(デュケインライトニュース2000年5月号より転載) |
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児童A: |
日本もアメリカ合衆国も、それぞれの国の事情に合わせた送電の工夫をしています。 |
児童B: |
ピッツバーグの学校とインターネットで結ばれるには、電気を送るためのたくさんの設備が必要だということがわかりました。そして、そうした設備を守るために、日本とアメリカ合衆国の多くの人々が、昼も夜も働いていることに驚きました。 |
4.授業の評価
米国の送電事業の教材化という、あまり前例のない分野に取り組んだわけであるが、児童は強い関心を示した。それは、実際に自分の目で観察できる施設(送電線・送電柱・鉄塔など)を媒介にして思考を深めることができるからである。米国との比較を通して、日本の送電の特徴を改めて見つめ直す機会を得た。しかしながら、送電への取り組みには、日本人とアメリカ人のものの考え方の相違(メンテナンスに対する意識、停電を事前に防ぐか、事後に迅速に対応するかといった点、国民性等)が横たわっており、小学校4年生には難しい部分も含まれていた。
主に観光・娯楽的な側面からアメリカ合衆国のイメージを捉えがちである子どもたちにとっては、生活に密着したテーマに沿った視覚資料を用いた学習は、異文化理解への入り口となるであろう。
5.参考文献
『電気のはなし指導資料(平成12年度版)』 社団法人 家庭電気文化会
『データブックオブザワールド 2000 vol.12』 二宮書店
デュケインライト社ホームページ http://www.duquesnelight.com
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