Taka先生のカリキュラム案
物理学 単元１光（レンズ）、音（波） 目で感じる光、耳で感じる音、体全体で感じる波。中学校で学習する光と音（波）は、人間の五官で感じ取れる範囲なので、身近に感じることができる比較的学習しやすい内容であると言えるでしょう。高校物理がさっぱり分からなかった先生も、怖れることなく身体で感じる授業を展開して下さい。私のカリキュラム案は、光→ レンズ→ 音の順です（図１）。
図１ 単元１ 光（レンズ）、音（波）の章だて
第１章
光（６時間）→ 第２章
凸レンズ（５時間）→ 第３章
音（４時間）第１章における光の実験は、レーザーポインターの出現によって飛躍的に向上しました。レーザー光線は、直接目に入ると危険ですが、十分な安全指導をした上で有効に活用して下さい。私のカリキュラム案は、光の性質（直進性、屈折など）から展開する、いわゆる正攻法ですが、その他の導入例を２つを提案しておきます。
光の学習の導入案
１ 太陽光を三角プリズムで分解（太陽で虹を作ろう（１年）2002年）
→ 生徒は、美しい光の虹に圧倒されるでしょう。ただし、曇りの日はお手上げです。
２ 体育館のステージで光の三原色を浴びる（第０時案を参照）
→ 私たちが見ているものは、ほどんど反射光であることを体感できます。
３ Mr.Takaのカリキュラム案（このページをゆっくりご検討下さい）
→ ほぼ、正攻法に近い案です第２章では凸レンズの焦点距離、実像と虚像を学習しますが、その他にも中学校に適した教材や学習内容があると思います。時代や社会に応じた適切な教材を配置し、楽しい実験を工夫してください。しかし、面白さや実用面に目を向け過ぎると、物理学としての性格を失ってしまうので、可視光線と凸レンズは基本として残しておく必要があるかも知れません。これらを新しい教材とてんびんにかけ、適切なものを選択して下さい。
第３章は音の学習ですが、音と言えば「音楽」。中学生になると、友達どうしでバンドを組んだり、最新の音楽情報で盛り上がるようになります。理科では、音を波の形で表わし、３つ要素を調べます。私の授業記録では、音色について深く学習することができませんでしたが、もっと他に面白い授業展開があると思います。しかし、ストロー笛（できればビーカーの音楽会）については、先生だけも体験してみて下さい。スピーカーから出る振動音ではない、音そのものの震えが身体の中を通り、あなたの脳髄を揺さぶることでしょう。決して大げさな表現ではありません。ストローを吹いて下さい。
最後に、他教科の先生とよく相談することを忘れないで下さい。数学科と協力して凸レンズの作図時間を少なくしたり、音楽科と連係して音を楽しむ工夫をして下さい。
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＋＋＋＋＋授業の展開例
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１５時間完了
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第０時 いろいろな光
実践記録がないのに提案するのは恐縮だけれど、光の導入として、暗幕を閉めた体育館ステージで実験することをお勧めします。ステージの天井には、光の三原色（赤・緑・青）を発するボーダーライトが吊るされているはずです。そこで、黄色がない理由を考えたり、緑と青のライトをつけた時の色を体験するのはとても面白いと思います。フットライトがあるなら、ステージの上と下の両方から照らされるので、いろいろな色に染まった友達と顔を見合わせ、思い出深い体験になるはずです。設備がない場合は、理科室で、顕微鏡用蛍光灯に『赤』『緑』『青』の色セロファンをつけ、天井に向かって順に点灯さても良いでしょう。赤は怪しい光、青は人気の高い光になりました。全て点灯すると白色となりますが、これは意外な発見です。こうして、私たちが見ているほどんどのものは反射光であることを確認し、ライトを直接見ることで『光源』の説明も必要なくなります。次の時間は、第６時として紹介されている太陽で虹を作ろうを持ってきても良いでしょう。ただし、その場合は、三角プリズムや光の屈折については説明できる段階ではないので、後日、行うことになります。
この授業案は面白いものですが、実験をする前、あるいは、実験後に、ちきんと結果を整理しなければ子どもの遊びになってしまいますので、きちんと科学的にまとめて下さい。
第１時 光の反射の法則（１年）2002年
暗幕を閉めて行えば、感動的な実験になります。導入部分では、セロハンテープで黒板に小さな鏡をはりつけ、それにレーザーポインターで光線を当てて、反射光がどこにいくか予想させます。とても盛り上がります。
＜準 備＞レーザーポインター（生徒）、鏡、三角定規、定規、分度器
＜学習内容＞
１ 光の直進性
２ 反射の法則（入射角＝反射角）
・ レーザーポインターについての注意（理科室で保管する）
・ 演示実験→ 生徒実験
・ 法線は凸面凹面でも得ることができる→ 口頭でさらさらっと
第２時 鏡にうつる像（虚像）（１年）2002年
全身を映す鏡の大きさは？ 答えは「半分の大きさ」だけれど、なぜ半分の大きさに等身大が映るのか？ 毎日見慣れている鏡だけに、その不思議さは自分で作図しても信じ難いものがある。また、虚像についての説明は、「いかにも偽者っぽいね。」にどどめ、第時「虚像」に譲った。
＜準 備＞小さな鏡（生徒）、三角定規、定規、レーザーポインター
＜学習内容＞
１ 全身を見るために必要な鏡の大きさ
２ 作図：鏡に映る自分の虚像
→ 光の直進性と反射の法則を使う
→ 距離とは関係ない
３ 像、虚像について知らせる
４ ２枚の鏡の角度を変えてうつる像の数などを調べる
第３時 光の速さ、音の速さ（１年）2002年
パーン！ 天白川堤防でピストルを鳴らすと、後ろ向きに立った生徒の黄色い画用紙が次々に上がって行きます。この実験は、教室でねらいと方法を十分に説明してから行うと想像以上に盛り上がります。思い出に残る実験なので、ぜひとも運動場など１００メートル以上距離がとれる広い場所で行って下さい。
＜ねらい＞ 光の速さ＝300000000m/s（真空）、音の速さ＝340m/s (空気中)、音の速さ＝1500m/s (水中)であることを紹介し、実験によって光や音に速さがあることを確かめる。
＜準 備＞ピストル、黄色い画用紙２０枚
・ あるクラスでは、運動場の端から端へ『エナメル線』を使ったエナメル線電話を用意し、空気中の速さとエナメル線中の速さを比較しようとした。予備実験は成功したが、生徒実験は失敗。
第４時 光の屈折（１年）2002年
フラスコ内に５円玉を入れると消える（→ 消える石を観察する）。これは横から見ているからで、真上や斜から見れば、ちゃんと５円玉は中に入っている。この理由を説明させるのは複雑なので次時にまわし、本時は、レーザーポインターと直方体や半円形のガラスを使って、光が屈折することを実験で確かめさせたい。暗幕を半分閉め、薄暗い理科室での精密な実験には心踊るものがある。「本当だ！光が曲がった！」と純粋に驚く声が聞こえる。なお、屈折率に触れる必要はない。また、入射角を変える実験は、次時『光の屈折２（全反射）』で行う。
＜ねらい＞ 入射角、屈折角など
１ 空気中→ ガラス （入射角＞屈折角）
２ ガラス→ 空気中 （入射角＜屈折角）
＜準 備＞ ガラス（直方体、半円形）、レーザーポインター、三角定規、定規、分度器
物質に入る光量： １００％ではなく、入射角によって異なる。一般的なガラスの場合、０〜５０度は９６％、それ以上は急激に減少し、６０度で０％の全反射となる。
反射率： 不透明体である鏡の反射率は１００％。しかし、ガラスや水などの透明体は光の入射角によって反射率が変わる。全反射というが、これは鏡と同じであると説明した方が分かりやすいだろう。
第５時 光の屈折２（全反射）（１年）2002年
暗幕を閉め、レーザー光線をアクリル棒の中に通します。光線の角度を変えると、光り輝く光線が棒の中で自在に動き、その文句なしの美しさに生徒は歓声をあげます。美しさを堪能した後は、その理由「全反射」を調べる実験をしましょう。生徒実験の途中で、先生が大きな半円形の水槽を使った演示実験をしながら追加説明すると理解が深まります。
＜ねらい＞ 実験により、全反射を確かめる
＜準 備＞ ガラス（半円形）、レーザーポインター、三角定規、定規、分度器、演示実験用の半円形水槽、アクリル棒
・ 水に浮かんで見える理由
・ 光ファイバーの原理
・ 水中に定規を立てたら長さはどうなるか
・ 水中に空の試験管を入れると鏡のように見える（全反射）
臨界角（屈折角が９０度になる角度）： 水は48.5度（水中の光が空気中に出れない）。ガラスは41.8度、ダイヤモンドは24.5度
第６時 太陽で虹を作ろう（１年）2002年
今日も、文句なしの美しい虹を見て下さい。→ 太陽スペクトルを直接見る それが、小さな三角プリズムによってできることは、生徒にとって大きな驚きでしょう。これまでに学習した光の屈折によって説明します。また、
＜ねらい＞ 三角プリズムや水滴によって虹ができる理由を説明できるようにする。
＜準 備＞ 三角プリズム、色鉛筆、三角定規、定規、
虹： 光の分散による（光の波長によって屈折率が異なる）
青い空： 青い光の散乱
夕焼け： 赤い光だけが通過
光の三原色（）と色の三原色（マゼンタ・黄・シアン）
第７時 凸レンズの焦点距離１年（2002年）
太陽光線を凸レンズで集め、無心で紙を燃やす生徒達の姿が印象的です。この遊びから、レンズの焦点距離とレンズに入る光量の２つが学べます。授業の後半は、レーザーポインターを使って、レンズに垂直な光が屈折する様子を正確に調べます。
＜ねらい＞ 凸レンズには焦点があり、焦点距離はレンズの厚みによって決まっていること。また、実験によってレンズの焦点距離を求められるようにすること。
＜準 備＞ 虫メガネ（生徒）、いろいろな色の色画用紙、レーザーポインター、焦点距離測定用凸レンズ、三角定規、定規、分度器
焦点の作図方法： レンズに垂直な光が集まる点
・ 実際は２回屈折しているけれど、１回にしてしまう
・ 持参した虫メガネの焦点距離を調べる
第８時 凸レンズの見え方（実像）１年（2002年）
凸レンズがつくる像には『実像』と『虚像』の２つがある。実像はスクリーンなどに写し出された倒立像で、物体を焦点距離の２倍の位置においた時、反対側に物体と同じ大きさの像（実像、倒立増）ができる。
・ 凸レンズによる像のでき方（作図）
＜ねらい＞ いろいろな距離におかれた物体の実像を作図させたい。しかし、平行線が書けない生徒が３０％もいる現状では、本時だけでは無理なので、ぼちぼち頑張りましょう。
＜準 備＞ 三角定規、定規、演示実験用ライト、虫メガネ、スクリーン
実像の作図：２本の直線（レンズの中心を通る光、レンズに垂直な光）によって得られる
第９時 実像を作図する１年（2002年）
今日は作図に専念します。美しい図を書く喜びを体験させるしかない。焦点距離の２倍を基準にして、６つの課題を印刷したプリントを用意します。できた生徒は合格印をもらい、友達を教えたり、校庭で凸レンズと戯れます。
＜ねらい＞ 固い決意で、全員が実像を作図できるようにする。
＜準 備＞ ６つの課題を印刷した学習プリント、三角定規、定規
・ 焦点距離の２倍が基準になること
・ 焦点では、平行光線になること
・ 物体からの光は四方八方に飛び散っているが、すべての光は焦点を通るので２本で良い
・ レンズの一部を隠しても像の形は変わらない（暗くなるだけ）
第１０時 凸レンズの見え方２（虚像）１年（2002年）
次回も作図中心の授業です。実像の復習から入り、最後には全員が虚像を作図できるように頑張ります。
＜ねらい＞ 実像と虚像の共通点と相違点を理解し、凸レンズの虚像を作図できるようにする。
＜準 備＞ 三角定規、定規、虫メガネ、ルーペ
・ 虚像は、広がっていく点の延長線上に光源があるように錯覚してできる像。虚像が見えるのは、人の目の網膜が実像を作っているからです。鏡も光を収束できないので、うつし出しているものは虚像です
実像（倒立像）（物体からの光が集まった像）
虚像（正立像）（物体からの光は拡散したまま）
第１１時 凸レンズのまとめ１年（2002年）
実像と虚像の検証実験を光学台を使って行いましたが、生徒の盛り上がりは今１つでした。作図が完璧にできるようになってしまったことも一因だと思います。さて、この光学台を使った実験は凸レンズ学習の導入として行っても良いでしょう。暗幕を閉め、揺らぐロウソクの炎をレンズを通して逆さまの実像となって現れるさまは感動です。発光ダイオードでは面白くありません。炎でお願いします。実像の大きさやレンズとの距離を測定させても良いでしょう。
＜ねらい＞ 光学台を使って、実像と虚像の復習をする。
＜準 備＞ 光学台、凸レンズ、発光ダイオード、ロウソク、スケール、三角定規、定規
補足： 凸レンズの中心を通る光
第１２時 糸電話１年（2002年）
まずは音で遊んでもらいたい。糸電話で「しり取り遊び」はどうだろうか！ そして、音とは何か？ どのようにして伝わるのか？ 空気は必要か？ 鼓膜と紙コップは同じか？ 遊べば遊ぶだけ発見が増えてくるけれど、授業中盤には、発見と感想をまとめさせたい。また、授業終盤に音叉を紹介する。
・ 音源と音を伝えるもの
・ 音は縦揺れ（疎密波）
・ 音叉の共鳴とうなり
＜ねらい＞ 音の進行方向に振動している糸、コップの底、耳の鼓膜を感じる。また、音叉の共鳴とうなりを知る。
＜準 備＞ 紙コップと糸（生徒）、セロハンテープ
＜他の年度の実践例＞
実験９ 縦波・横波１年（1999年）
実験１０ 糸電話１年（1999年）
第１３時 ストーローの笛（１年）2002年
この時間はカットしても良いけれど、びりびりと唇が震えながらストローから激しい音が出るので、軽く１時間は遊べます。時間がない場合はでも、どこかで１５分ぐらい時間をひねり出し、是非ともストロー笛を楽しんで下さい。大人から子どもまで、信じられないほど喜びます。ただし、音程が変わる理由について深入りするのは非常に危険です。
＜ねらい＞ 音が振動であることを楽しむ。
＜準 備＞ ストロー（生徒）、ハサミ、セロハンテープ
第１４時 いろいろな音（１年）2002年
どこのクラスにも歌が好きな人気者がいるはずです。オシロスコープでカラオケをしてもらいましょう。波が激しく動いて盛り上がります。さあ、音の波で生徒の心をつかんだら、正弦波を書く練習です。数学で習ったことがないので、慣れることも大切です。それからのメニューは、次の＜授業の流れ＞を参照して下さい。盛り沢山なので、最後の聴力検査は次時に回しても良いでしょう。
＜準 備＞ オシロスコープ、周波数を変えることができる音源
＜授業の流れ＞
１ 音は波で表わされる
２ 正弦波を書く練習
３ 音の三要素（大きさ、高さ、音色）
第１５時の表を参照して下さい。
４ 波形の練習（４つ）
・ だんだん小さくなる音・ だんだん大きくなる音
・ だんだん高音になる音・ だんだん低音になる音
５ どこまで聴こえるか
生徒全員が、自分の可聴域を調べます
ゆとりの時間
前半、音の波形の復習をお勧めします。大きさ、高さ、幅、長さという言葉が入り乱れ、混乱を招きやすいので注意して下さい。練習問題を解く時間をつくるのも悪くありません。
音の三要素 大きさ 高 さ 音 色 ・正弦波の高さ（振幅）
単位：ｄＢ（デシベル）・正弦波の幅（振動数）（波長）
・物体には固有振動数がある
単位：Ｈｚ（ヘルツ）・正弦波の「ぎざぎざ」
・音源には固有な音色がある
単位：なし
第１５時 ビーカーで音楽会（１年）2002年
ビーカーに水を入れて音階を作り、音楽会をしましょう。物体がもっている固有振動数（音の高さ）を利用します。芸術的な演奏会で音の授業を締めくくります。
＜準 備＞ ビーカー、水、スポイト、薬さじ
＜授業の流れ＞
１ ビーカーで音階ができる原理
２ 先生の演奏を聴き、やる気を出す
３ 音階作り→ 演奏の練習
４ 発表会（１５分）主な曲目（カエルの歌輪奏、チューリップ、ちょうちょ、ラキラ星、エーデルワイス、ミッキーマウスのテーマ曲、さくらさくら）
＜他の年度の実践例＞
実験８ ビーカーで演奏会１年（1999年）