高校 理科 【光の粒子性 〜歴史と共に、科学者たちの苦悩と奇跡を一緒に体験しよう〜】
神奈川県立湘南高等学校
山元悠
シンキングツール使用のポイント
光という「既習」の事象について、知識を発散し、今回のストーリーに必要な事柄を整理する過程にシンキングツールを使用します。さらに、これまでの知識では説明できない現象を、科学者について調べ学習をし、科学者と同じ視点をもつためにシンキングツールを使用します。最後に、他の生徒の発表から、個々に評価をする過程でもシンキングツールを用いて、個々の考えをまとめていきます。
題材についてのポイント
波としての「光」を学習し、高校物理最終分野である「原子分野」で、「光は、粒子である」という大どんでん返しをただ、「そうだね」で終わらせてしまうことが多いので、それを有名な科学者である「アインシュタイン」の調べ学習を通して、「受験に必要ないじゃん」と思っている生徒の考え方を変えることができる分野だと思っています。
アインシュタインが、非常に有名なので、調べ学習もインターネットや文献等、大量にあるので、こちらがどうやって調べなさいと指示をせずに、生徒の自主活動を大いに楽しむことができる題材でもあります。
授業全体の流れ
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導入 「既習事項の確認と整理の時間」
既習事項の確認と今回の単元に対して知識を整理していくことをメインにおいてます。
光とは「波」なのか、「粒子」なのか、という今回のメインのストーリーを考える上で、そもそも「波とは？」「粒子とは？」を自分の中で考えている定義が何なのかをここで考えていきます。
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展開１ 「光とは本当に波なのか？ここまで整理してきたことをもう一度考え直す時間」
光は波であるという、当たり前の概念を壊してします実験が１９世紀に登場します。この実験を生徒に投げかけ、もう一度、波と粒子の定義とは？と考え直してもらうために、調べ学習を導入します。
ここで、「光電効果」という、光が波であることでは説明ができない現象を、当時の科学者と同様に「光電効果の不思議」を学習していきます。
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展開２ 「アインシュタインは「光は粒子」だという。学習内容と、自分が考えてきたことの一致と結論の時間」
超有名な科学者である「アインシュタイン」について調べ学習を行い、アインシュタインは一体どのように光電効果の謎を解き明かし、光は「粒子性」を持つという結論にたどりついたのかを、アインシュタインの視点で、まとめていきます。
アインシュタインの理論を学習し、そこから、生徒一人ひとりが「光は粒子性も」もっていることに気づき、光電効果の最終結論を導いていきます。
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リフレクション 「結局、アインシュタインは一体何がきっかけでこの理論にたどりついたのだろうか？個々のまとめと、全体共有によってまとめていく時間」
アインシュタインの調べ学習をしていく中で、アインシュタインはきっとこれがきっかけで光電効果を解明したんだと思うキーワードを最後に、生徒一人ひとりがまとめていき、発表を行い、他の意見に評価をつけていきます。
その評価をなぜつけたのか、ピラミッドチャートで具体化と順位付をして最後のまとめとします。
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