Ehime University Institutional Repository

田中, 雅人

Japanese

動きの印象を表す感性語の構造分析

医学部分館のリニューアル完了 / 愛媛大学医学部分館長 高田泰次【医学部分館】新図書館のご紹介高雄第一科技大学との図書館間の交流に関する覚書を締結三輪田米山展記念講演会開催&名品展の御案内シラバス図書って何? 請求記号って何?報告図書館日誌othe

愛媛大学図書館

愛媛大学図書館報「図書館だより」第96号

Ehime University (愛媛大学)博士(工学)thesi

Deepak, Raj Bhat

English

Residual-state Creep Behavior of Clayey Soils and its Implication in Landslide Displacement Prediction

KAWAGUCHI, Laura

A Case Study for Nurturing Global Sensibilities : Creating an International Environment at Ehime University Faculty of Education Fuzoku Primary School

隅田, 学

深田, 昭三

菅谷, 成子

池野, 修

鴛原, 進

熊谷, 隆至

富田, 英司

藤田, 昌子

向, 平和

吉村, 直道

アグカウィリ ザリナ バラキエル,

愛媛大学における海外教育実習プログラムの開発と実践(3) : フィリピン教育実習に対する保護者の反応

淡野, 寧彦

異業種連携による小規模養豚グループの地域的展開と存続 : 鹿児島県霧島市のKグループを事例に

立川, 信子

19世紀末から20世紀初頭の文学における風景についての試論

若江, 賢三

秦律における爵価と贖刑の制度

 
 111
 
 
感性情報を定量化する試み 
-「うまさ」と空間的・時間的物理量 - 
 
（保健体育講座）田中雅人  
 
 
The quantitative analysis of KANSEI information 
‐Relationship between “UMASA” and spatial and temporal information‐  
 
 
Masato TANAKA 
 
（平成26年６月16日受理）  
 
 
１．はじめに 
 動きに関わる情報は、バイオメカニクス的分析により、運動
の速度や距離などの物理情報として記述することができる。こ
れらの情報は、運動者の視覚や聴覚などの感覚受容器を経て獲
得された段階で、「ゆっくり」や「おおきく」といった感性情
報に置き換えられ運動表象を構築する。そして、形成された運
動表象に基づき効果器（骨格や筋）を用いて出力することで、
動きとして表現することができる（図１）。 
 人間の動きに伴う感性情報は、主観的・感覚的であり、「リ
ズミカルな動作」や「勢いのある動き」のように、さまざまに
表現することができる。舞踊の動作などを対象に，感性情報が
どのように伝わっているかを検討している研究では、観察者に
形容詞あるいは形容動詞の対を呈示し、印象を評価させる方法
が用いられている（松本、1987；神野・星野、1999；井上ら、
2001；阪田ら、2002；阪田ら、2003；阪田ら、2004）。また、
田中（2014）は、ダンスで用いられる動きを対象に、動きの印
象を表す感性語（形容詞・形容動詞）を記述することで、動き
の印象を定量化するための心理的尺度の作成を試みている。し
かし、多くの場合、動きのパフォーマンスは、動きの速度や移
動距離などの物理量として測定されることが多く、動作のうま
さ、美しさ、力強さなどを記述するための指標が確立されてい
るとはいえない。 
 そこで、本研究では、動きが伝える感性情報を動作のうまさ、
美しさ、力強さなどの心理的指標を用いて定量化し、感性情報
の特徴を分析する。さらに、感性情報と空間的・時間的物理量
との関連性を検討する。 
 
 
図１．物理情報と感性情報 
 
２．方法 
2-1．対象者 
 大学生68人（男41人、女28人、年齢19.2±0.87歳）とした。 
 
2-2．評定対象の作成 
 スタートからゴールまで30ｍの距離に３台のハードルを設
置し、小学５年生10人のハードル走を撮影した。第１ハードル
までの距離を12ｍ、インターバルを5.5ｍとし、第２ハードル
田中雅人 
 112
の側方にビデオカメラを設置し、「踏切１歩前」から「着地１
歩後」までの動きを30コマ/秒で撮影した（図２）。 
 
図２．撮影状況 
 
2-3．質問紙の作成 
 動きの評価を行うために、８つの感性語を評定項目とする
質問紙を作成した。総合的な評価に関わる語として【うまい】
と【美しい】、時間的・力動的な評価に関わる語として【速い】、
【リズミカル】、【滑らか】、【力強い】、【勢いがある】、空間的
な評価に関わる語として【低い】を選択し、左端を０点、右
端を10点としたVisual Analog Scaleを用いて評価を行った。 
 
2-4．手続き 
 初めに、評定対象である10人のハードル走の映像を連続で２
回呈示した。続いて、各評定対象の映像をひとつずつ３回繰り
返して呈示し、その間に評価を行った。評定終了後、評価する
際のポイント（どこに注目したか）を自由記述させた。 
 
３．結果と考察 
3-1．感性語に対する評定 
 各感性語に対する評定をＺ得点に変換したのち、各評定対象
の平均値と変動係数を求めた（表１）。図３に，全評定対象に
対する各感性語の変動係数を示した。【うまい】と他の感性語
の変動係数を比較すると、【速い】、【力強い】、【勢いがある】
は、【うまい】と同様に変動係数が低く、対象者による評価の
ばらつきが比較的小さいことが示された。一方、【リズミカル】
と【低い】の変動係数は高く、評価者間にばらつきがあること
が明らかとなった。また、評定対象によっても、評価のばらつ
きが大きいものと小さいものとがあった。このことは、評価者
の主観や感覚に左右されやすい映像（ハードル走の動作）とそ
うでない映像があることを示している。 
表１．感性語の平均値（Ｚ得点）と変動係数 
 
 
 
 
 
感性情報を定量化する試み 
 113
 
図３．各感性語の変動係数 
 
 各評定対象について感性語間の相関係数を求め、さらに、相
関係数の平均値と変動係数を求めた（表２）。また、図４に、
【うまい】と他の７つの感性語との散布図を示した。【うまい】
と【美しい】（r=0.78）に高い相関が認められたことから、う
まさと美しさがほぼ同義に解釈されていると考えられる。【う
まい】と【リズミカル】（r=0.75）、【うまい】と【滑らか】
（r=0.77）も同様に高い相関を示したが、【うまい】と【力強
い】（r=0.66）、【うまい】と【勢いがある】（r=0.63）、【う
まい】と【低い】（r=0.61）は、他の感性語と比べると相関が
低かった。これらのことから、ハードル走におけるうまさや美
しさの評価は、リズミカルで滑らかなハードリングが重要な要
素となっていると考えられる。 
 
表２．各感性語間の相関係数の平均値と変動係数 
 
  
  
  
 
図４．「うまい」と各感性語との相関 
 
 変動係数が低かったのは、【うまい】と【美しい】（CV=0.08）、
【うまい】と【リズミカル】（CV=0.10）、【うまい】と【滑
らか】（CV=0.10）、【リズミカル】と【滑らか】（CV=0.09）
であったが、これらの感性語間の相関係数は、いずれも高かっ
た。つまり、これらの感性語間の関連性は高く、さらに評価者
によるずれが小さいことを示している。例えば、「うまいと評
価された動きは、美しく、リズミカルで、滑らかな動き」であ
り、こうした評価は多くの評価者に共通するものであった。 
 変動係数が高かったのは、【うまい】と【勢いがある】
（CV=0.27）、【美しい】と【勢いがある】（CV=0.32）、【リ
ズミカル】と【勢いがある】（CV=0.33）、【滑らか】と【勢
いがある】（CV=0.32）、【低い】と【勢いがある】（CV=0.39）
で、【勢いがある】と他の多くの感性語との変動係数は高かっ
た。このことは、力動感とうまさや美しさ、あるいは力動感と
動きのリズムや滑らかさを同じように評価する評価者もいれ
ば、そうでない評価者もいることを示している。例えば、同じ
動きに対し、ある評価者は「勢いがあり、リズミカルで滑らか
田中雅人 
 114
である」と評価し、また別の評価者は「勢いはあるが、リズミ
カルなく滑らかでない」と評価している場合があると考えられ
る。 
 
3-2．感性語と空間的物理量 
 頭頂、肩、大転子、膝、足首を計測点とし、解析プログラム
（DKH社：Frame-DIASⅣ）を用いて、各評定対象の動作分析を
行った。空間的物理量として、踏切位置（ハードルとの距離）、
着地位置（ハードルとの距離）、頭頂の位置、大転子の位置、
上体の前傾角度を求めた。 
 表３に、空間的物理量と各感性語との相関係数を示した。
「踏切位置」と感性語との相関は認められなかったが、「着地
位置」と感性語との間には、低い相関が認められ、着地位置
がハードルから遠いほど各感性語に対する評価が高かった。
特に、【リズミカル】（r=0.40）、【滑らか】（r=0.42）に対する
相関は、他の感性語における相関よりも高く、着地位置がハ
ードルから遠くなるほど、「リズミカルで滑らか」な動きであ
ると評価されていることが示された。 
 ハードル通過時の「頭頂の位置」と「大転子の位置」は、
いずれも各感性語と負の高い相関が認められた。したがって、
頭頂および大転子の位置が低いほど評定が高く、特に【美し
い】（頭頂：r=-0.78、大転子：r=-0.83）と【うまい】（頭頂：
r=-0.74、大転子：r=-0.84）では、よりその傾向が顕著であ
った。このことは、頭や腰の位置が低くなるほど「うまい、
美しい、リズミカル、勢いがある」と評価されていることを
示している。また、「頭頂の位置」よりも「大転子の位置」の
相関係数が高かったことから、観察のポイントが頭の位置よ
りも腰の位置にあることが示唆された。 
 「上体の前傾角度」と各感性語とには負の相関が認められ、
前傾角度が小さいほど評定が高く、【うまい】（r=-0.59）、【美
しい】（r=-0.65）、【力強い】（r=-0.60）における相関係数は、
他の感性語よりもやや高い傾向を示した。したがって、前傾角
度が小さいほど（前傾しているほど）「うまい、美しい、力強
い」と評価されていることが明らかとなった。 
表３．各感性語と空間的物理量との相関 
 
 
3-3．感性語と時間的物理量 
 時間的物理量として、「ハードル前」の速度、「ハードル後」
の速度、「１歩前～踏切」の時間、「踏切～着地」の時間、「着
地～１歩後」の時間を求めた。 
 各評定対象の「ハードル前」および「ハードル後」の速度を
求めたのち、速度と各感性語との相関係数を求めた（表４）。
「ハードル前」と「ハードル後」の相関係数を比較するといず
れの感性語においても、「ハードル前」の相関係数が「ハード
ル後」よりも高い値を示した。つまり、【速い】、【力強い】、【勢
いがある】は、ハードルを越えてからの速さよりも、ハードル
を越える前の速さによって評価さていることになる。また、【う
まさ】や【美しさ】、さらにこれらの感性語と関連が高い【リ
ズミカル】や【滑らか】においてもハードル前の速度との相関
がハードル後の相関よりも高いことから、ハードルを越える前
の一連の動きがハードリング全体の評価に強い影響を与えて
いると考えられる。 
 
表４．各感性語と速度との相関 
 
 各評定対象の「１歩前～踏切」「踏切～着地」「着地～１歩後」
の時間を求め、各感性語との相関係数を求めた（表５）。「１歩
前～踏切」の時間と各感性語との間には高い相関が認められ、
時間が短いほど評価が高かった。特に、【速い】（r=-0.84）、【力
強い】（r=-0.87）、【勢いがある】（r=-0.84）の評価は、踏切１
歩前の動作に要した時間によってほぼ決定されていると考え
られる。また、「踏切～着地」の時間と各感性語との間には、
「１歩前～踏切」との相関ほど高くはないものの、同様の関係
が認められた。つまり、ハードルを越えるために跳躍している
感性情報を定量化する試み 
 115
時間が短いほど、評価が高くなった。一方、「着地～１歩後」
の時間と感性語、特に【うまさ】や【美しさ】との相関は低く、
着地から１歩目までの時間は、動きの評価に反映されていない
ことが示された。 
 
表５．各感性語と時間との相関 
 
 各評定対象に対して、「１歩前～１歩後」の時間に対する「１
歩前～踏切」「踏切～着地」「着地～１歩後」の時間の比を求め
た。これらの比は、動作のリズムを示す指標になりえると考え
られる。各感性語との相関係数を求めた（表６）。その結果、
「１歩前～踏切」の比と各感性語との相関は高く、「１歩前～
踏切」の比が小さい、すなわちこの動作局面に費やす時間の割
合が小さいほど評価が高かった。「踏切～着地」の比、および
「着地～１歩後」の比と各感性語との相関は低く、これら局面
に費やす時間の割合と動作の評価には関連性が低いことが示
された。なお、「踏切～着地」の比において、【速い】や【力強
い】が低いながらも正の相関であったことは、踏切動作を素早
く、ハードルを越える動作を大きくすることによって、速くて
力強いハードリングを印象づける可能性があることを示して
いる。 
 
表６．各感性語とリズムとの相関 
 
3-4．空間的物理量と時間的物理量との関係 
 空間的物理量と時間的物理量との相関係数を求めた（表７）。
「ハードル前」の速度が速くなると、踏切から着地までの距離
が長くなり、頭頂の位置、大転子の位置が低くなった。 
「１歩前から踏切」までの時間が長くなる（遅くなる）と、踏
切から着地までの距離が短くなり、頭頂の位置、大転子の位置
が高くなった。また、「踏切から着地」までの時間が長くなる
（遅くなる）と、頭頂の位置、大転子の位置が高くなった。高
く跳ぶと踏切から着地までの時間が長くなることを示してい
る。「着地から１歩後」までの時間が長くなる（遅くなる）と、 
踏切の距離がハードルに近くなった。これは、踏切の距離がハ
ードルに近いと着地後のスピードが低下することを示してい
る。 
 
表７．空間的物理量と時間的物理量との相関 
 
 
４．まとめ 
 本研究では、大学生を対象に、動きが伝える感性情報をうま
さ、美しさ、力強さなどの心理的指標を用いて定量化し、感性
情報の特徴を分析した。さらに、感性情報と空間的・時間的物
理量との関連性を検討した。結果は、以下のとおりである。 
１．動きが伝える感性情報を心理的指標を用いて定量化したと
ころ、評定対象や評定者によりばらつきの大きくなる感性
語と小さい感性語が存在した。 
２．動きが伝える感性情報と空間的物理量との間に関連性が認
められ、特に、位置情報が動きの印象に与える影響が大き
かった。 
３．動きが伝える感性情報と時間的物理量との間に関連性が認
められ、主要局面前の動作に要する時間が動きの印象に影
響を与えていた。 
 
付記 
 本研究は、平成21-23年度科学研究費補助金（基盤研究C：課
題番号21500562）の援助を受けて行われた研究の一部である。 
 
文献 
井上正之・岩舘祐一・鈴木良太郎・柴 眞理子・蓼沼 眞（2001）
ダンスにおける身体動作表現に関わる物理量と印象と
の関係．映像情報メディア学会技術報告，25（35）：61-66． 
神里志穂子・小渡 悟・山田孝治・玉城史朗・星野 聖（2004）
沖縄舞踊カチャーシーを用いた印象と上肢運動との関
田中雅人 
 116
連性〜舞踊への知識差による比較．沖縄大学マルチメデ
ィア教育研究センター紀要，4：71-80． 
神里志穂子・星野 聖（1999）沖縄舞踊における運動特性と
感性情報との関係．信学技報，HIP99-41：49-54． 
松本千代栄（1987）舞踊研究：課題設定と課題解決学習 II
〜運動の質と感情価〜．日本女子体育連盟紀要，87（1）：
53-89． 
阪田真己子・丸茂祐佳・八村広三郎・小島一成・吉村ミツ（2004）
日本舞踊における身体動作の感性情報処理の試み〜
motion captureシステムを利用した計測と分析〜．情報
処理学会研究報告，61：49-56． 
阪田真己子・八村広三郎・丸茂祐佳（2003）日本舞踊におけ
る身体動作からの感性情報の抽出〜ビデオ映像を用い
た評価実験〜．情報処理学会研究報告，60：65-72． 
阪田真己子・柴 眞理子・蓼沼 眞（2002）身体表現におけ
る感性情報の認知〜印象評価分析と視線分析〜．映像情
報メディア学会技術報告，26（33）：9-12． 
田中雅人（2002）動きを調節することばの発達．愛媛大学教
育学部紀要 49(1)：159-169． 
田中雅人（2008）投動作のパフォーマンスと主観的・感覚的
評価．愛媛大学教育学部紀要、55：137-143． 
田中雅人（2010）打つ動作における物理情報と動きのイメー
ジ．愛媛大学教育学部紀要、57：153-160． 
田中雅人（2010）ボール投げ課題におけるパフォーマンスと
動きのイメージ．愛媛大学教育学部保健体育紀要、７：
67-76． 
田中雅人（2010）感性情報を定量化する試み〜「速さは「う
まさ」か〜．日本スポーツ心理学会第 37 回大会研究発
表抄録集，pp.72-73． 
田中雅人（2011）感性情報を定量化する試み〜「うまさ」と
空間的物理量〜．日本スポーツ教育学会第31回大会号，
p.60． 
田中雅人（2014）動きの印象を表す感性語の構造分析．愛媛
大学教育学部保健体育紀要，９：29-37．


感性情報を定量化する試み : 「うまさ」と空間的・時間的物理量

大西, 義浩

森, 慎之助

出山, 利昭

斧, 純司

 
105 
 
中学校技術分野との関連に基づく 
風力発電を題材とした小学校 6 年生理科の教材開発 
 
 
（技術教育講座）大西 義浩、森 慎之助 
（松山市立素鵞小学校）出山 利昭 
                   （附属中学校）斧 純司 
   （理科教育講座）向 平和 
 
     
Development of Teaching Materials featuring Wind Power Generation for 
6th Elementary Science Class Based on the Relationship with  
Technology Class of Junior High School 
 
Yoshihiro OHNISHI, Shinnosuke MORI, Toshiaki DEYAMA,  
Jyunji ONO and Heiwa MUKO 
 
(平成 26 年 6 月 16 日受理) 
 
抄録：本研究では、小学校理科と中学校技術分野のエネルギー関連分野との関連から小学校 6 年生の理科
の授業において、ものづくりとＩＣＴを利用した、子どもたちが新しい「知」を創り出せる教材を開発し、
これを利用した授業内容および授業手法について検討する。具体的には、小学 6 年生理科「電気の利用」
の単元を対象に、風力発電を題材にした、ものづくり活動を取り入れた体験的・実践的なカリキュラム開
発を行う。本稿では開発した教材の概要を説明し、授業実践を通じてその有用性を考察する。 
 
キーワード：エネルギー（Energy）、技術教育（Technology Education）、理科教育（Science Education）、
風力発電  (Wind Power Generation) 
 
1．はじめに 
東日本大震災以降、原子力発電の技術や安全性に関
して疑義が生じ、その代替エネルギーによる安定な電
力供給が急務となっている。日本では、新エネルギー
と呼ばれる太陽光・熱発電、風力発電、地熱発電、燃
料電池、バイオマス発電などの技術開発を行っており、
これらの技術内容を児童生徒の年代に知識として授
け、それを理解しやすく、楽しく、実践的な体験で学
習することは重要なことであると考える。エネルギー
学習に関して、学習指導要領解説では小学校理科、社
会科、中学校理科、技術分野に記述されている（１）、（２）。
ただ、学校現場において、エネルギー学習は小学校と
大西義浩、森慎之助、出山利昭、斧純司、向平和 
106 
中学校とで連携して授業実践を行っていることはほ
とんどない。エネルギー学習は、持続的に行われるべ
きものであり、その内容には関連性が必要である。中
学校技術分野と小学校の理科において、学習指導要領や
教科書をもとに目標や内容の系統性を検討すると、もの
づくり、エネルギーというキーワードで関連性がある。
小学 6 年生が中学校へ進学することを考えた場合、小
学校の学習内容に中学校の学習内容と関連した指導を
行うことは、一貫性のある継続した学習となり、学力の
向上が図れると考える。 
一方、愛媛大学教育学部附属校園では「未来を拓く
力の育成」の共通主題のもと附属小学校で「新しい「知」
を創り出す」、また、附属中学校では「持続可能な社
会の形成に向け、自らを生かす生徒の育成」を研究主
題に平成 25 年度から取り組んでいる。そこで、本研
究では、小・中の研究主題を連携するものと捉え、エ
ネルギーをキーワードに小学校 6年生の理科の授業に
おいて、ものづくりとＩＣＴを利用し、子どもらに新
しい「知」を創り出せるような教材開発を行い、これ
を利用した授業内容および授業手法について検討す
る。具体的には、小学 6 年生の理科の授業を対象に、
風力発電を題材に、中学校技術分野エネルギー変換に
関する技術の学習および理科の前教育となるように
ものづくりを取り入れた体験的・実践的なカリキュラ
ム開発を行う。本稿では開発した教材の説明を行い、
授業実践を通じてその有用性を考察する。 
2． 製作した教材 
2.1 実験装置 
本研究では、児童に実践的、体験的な活動を通じて小
学校 6 年生理科「電気の利用」を学ぶために、ペット
ボトル風車の製作を行い、これによる発電量を計測し、
さらに利用できる教材を作成した。風力発電の基本的な
原理は、タービン（風車）と呼ばれる風を受ける部分に
よって発生した回転を発電機に伝達することで発電を
行う。本研究では、タービンとしてペットボトルを加工
したプロペラを製作し、その形状や長さの違いによって
発電特性が変化することを体験的に学習することが目
的である。 
風力発電を題材とした多くの教育実践（３）や市販教材
（４）では、「モータに直接取り付けたタービン（プロペ
ラ）を回転させ、作られた電気を観察する」といった内
容である。そのため、何らかの形で作られた電気を確認
できればよく、多くの場合、消費電力の少ない LED を発
光させることで確認を行っている。しかしながら、この
方法では作られた電気が確認できるのみで、それをほか
の動力やエネルギーとして活用する方法がほとんどな
い。また、LED はあまり電流を必要としないため、消費
電力が低く、回転の抵抗が少ない状態で運用できる。こ
のため、回転にトルクを必要とせず、回転数を上げるた
めには、モーメントの小さい短い羽根が適しているとい
う表現が教科書にも見られる（５）。一方、実用化されて
いる風力発電の装置は、発電機に風車を直結することは
なく、多くの場合、ギアを用いて回転数を増速している。
このような状況下で、エネルギーを生み出すためには重
い負荷に耐えうるトルクが必要となり、必ずしも短い羽
根が有利とは限らない。そこで、本研究は、ただ単に
LED を点灯させるのではなく、実在の風力発電機と同様、
エネルギーを生み出すために、風車の回転を増速する方
式を採ることとした。発電機としてはマブチモータ
RE-280RA を用い、これをタミヤハイスピードギアボ
ックスにより 11.6 倍の回転数に増速する。タミヤハイ
スピードギアボックスは標準で RE-260 タイプのモー
タを使用するが、より多くの電力を得るため、RE-280
タイプのモータを使用することとした。ただし、ギアボ
ックスが RE-260 タイプのモータ仕様になっており、そ
のままでは取り付けられないため、モータ取り付け部の
内部の突起を切除する加工を行いまた、ボックス全長の
延長（3mm 延長、0.5mm 厚ワッシャーを 6 枚使用）
を行っている。ペットボトル風車とギアボックスの連結
にはハイスピードギアーボックスのシャフト部品と、中
心に穴を開けたペットボトルキャップをナットにて固
定し、プロペラの接続器具にしている。 
この装置は無負荷発電時において最大４[V]程度の端
子間電圧を発生することができる。ただし、小学校理科
の学習内容では電圧を取り扱わないため、端子間に
51[Ω]の抵抗を挿入し、ここに流れる電流を測定するこ
ととした。実際に発電する電力としては、計測した電流
の 2 乗に抵抗値を掛けたものとなるが、計測した電流
の値が大きい方が大きな発電をしているという解釈で
この装置を運用することとした。51[Ω]の抵抗を挿入し
風力発電を題材とした教材開発 
107 
図１ 実験装置の発電特性 
て行った予備実験結果を図 1 に示す。図１において「枚」
とは、ペットボトルを切り開いて作ったプロペラの枚数
を意味しており、それぞれの長さによる発電特性の変化
を示している。プロペラの枚数により多少の違いはある
が、概ねプロペラが長い方が、発電量が多いことが確認
できる。この結果は e-learning 教材として児童に提示
し、製作時の参考資料とした。図１にはプロペラの枚数
が 4 枚、6 枚、7 枚、8 枚の結果しか示していないが、
児童用には 3～10 枚までの 7 種類の結果を示した。 
一方、小学校理科の学習内容では「電気をためる」と
いうテーマもあるため、充電用として、耐電圧 2.5V で
10F の静電容量をもつ電気 2 重層コンデンサを用いた。
電気 2重層コンデンサの充電具合を確認するために、フ
ルカラー（3色）LED を利用した。電気 2重層コンデン
サの端子にフルカラーLED を接続することで、端子電圧
の上昇に伴い、赤→黄→白と発光色が変化する。白い色
になると十分に充電ができたことを示している。充電し
た電気を利用するために、モータ付きの模型自動車を用
いた。これにより、発電機により得られた電力が仕事に
なることを児童に理解させる目的である。 
また、ペットボトルの底部を切断する作業が小学生に
は難しいことから、ペットボトルの底部を切ることので
きる治具として、カッターナイフの刃を使ったものとホ
ットカッターを使ったもの 2 種類を製作した。 
2.2 e-learning 教材  
今回の授業実践では、製作活動が多くなることから、
児童ごとの進度に応じた個別学習を促す目的で
e-learning 教材を取り入れた。 
教材のコンテンツとしては、ペットボトルを切り開い
て風車を製作する作業内容の説明、風車の羽根の長さや
形状によって異なる発電特性の解説、実験装置の配置や
配線など実験手順を含む操作の説明などである。これら
は、e-learning の特性を生かすべく、適宜動画を取り入
れた。 
3. 授業実践の概要 
今回の授業では、小学校 6 年生理科「電気の利用」
の学習を、児童にとってより実践的、探究的な活動にす
るために、「発電量（電流の値）が大きいペットボトル
風車を作ろう」を題材に愛媛大学教育学部附属小学校に
おいて 6 年生を対象に行われた。実施期間は平成 25 年
11 月 21 日から平成 25 年 12 月 6 日で全授業時数は 5
時間である。授業の概要を以下に示す。 
○実践校：愛媛大学教育学部附属小学校 
○実践学年：6 年月組・花組・星組（計 113 名） 
○授業時数：各クラス 5 時間 
○実践教室：理科実験室 
○授業者：月組 森央也（技術教育専修 4 回生） 
花組 森岡渉（同） 
星組 武川翔平（同）  
※1 時間目の授業は全クラス合同で行い授業者は森
央也が行った。 
第1次の授業は図2に示すよう3クラス合同で行い、
これまで学んだ電気に関する内容と発電についての
知識の確認を行い、その後、次時以降で行う製作と
実験についてのガイダンスを実験デモを提示しなが
ら行った。 
図 2 第 1次の授業 
0
10
20
30
40
50
60
150 140 130 120 110 100 90 80
発
電
電
流
[m
A 
]
プロペラの長さ[mm]
8枚 7枚 6枚 4枚
大西義浩、森慎之助、出山利昭、斧純司、向平和 
108 
 
図 3 第 2次の授業 
第 2・3・4次の授業は、発電をテーマとして、実際に
ペットボトル風車の製作活動と発電量の計測を繰り返
し行い、より発電量の高いペットボトル風車を作成する
ことを目標にして行った。まず，図 2に示すように治具
を使ってペットボトルを加工し、図 3に示すように扇風
機の風でスムーズに回転するようなプロペラを作成し
た。次に図 4に示すように、発電した電流を計測した。 
第 5次の授業は「電気の利用」をテーマとし、児童が作
ったペットボトル風車で発電した電気を電気 2重層コ
ンデンサに充電し、これを利用する実験を行った。電気
2重層コンデンサを用いた実験の様子を図 6に示す。な
お、第 2～5次の授業では、授業者以外の 2名の学生が
ＴＡとして作業の監督や配線確認等を行った。ペットボ
トルを切り開いて風車を製作する過程では、治具の使用
に監督者が付き添ったこともあり全ての児童が怪我な
く作業することができた。また、配線作業を含んだ実験
段階でも、大きな混乱もなく順調にメニューを消化する
ことができた。ＴＡの存在も大きかったが、すべての作 
 
 図 4 第 3次の授業 
 
 図 5 第 4次の授業 
業を e-learning 教材で説明しており、これを参考にし 
ている児童も多かったことから、一定の効果があったと
考えている。  
4. 考察 
まず、e-learning 教材については iPad の使用方法をス
クリーンで映しながら、一斉授業で進めた。児童は日常
でもコンピュータや他の電子機器に触れる機会が多く、
情報リテラシーに長けているが、児童全員がそのような
状況ではないため、スクリーンに映し、一斉授業型でタ
ブレット端末の使用方法を説明したことは適切であっ
たと考える。その後、製作段階では個別学習型にした。
個別学習によって作業が得意な子はどんどん進むこと
ができ、作業が苦手な児童は、何回も動画を繰り返し見
たりすることができるなど、個に応じた学習ができるこ
とにつながり、適切であったと考える。タブレット端 
末を台数の都合上、2人に 1台で使用したが、2人 1台
にしたことにより、1 人では理解が難しい内容でも、2
人で協力して解決していくという様子も見られた。一方 
 
 図 6 第 5次の授業 
風力発電を題材とした教材開発 
109 
 
図 7 児童が製作した風車（20 枚羽） 
 
図 8 児童が製作した風車（4枚羽） 
 
図 9 児童が製作した風車（6枚羽） 
で、1人だけが使ってもう 1人が使えない状態や、動画 
プロペラの製作作業についての考察を以下に行う。ま
ず、児童が製作した風車の例を図 7～図 9に示す。図 7
のように自由な発想で羽の枚数や長さ、形などに工夫が
あった一方でペットボトルの側面の枚数に合わせて羽
の枚数を決めたり、iPad に入っている見本の通りに作
ったりしている児童も見られた。今回の風車では、各羽
根の大きさを一定にして、ぶれずにスムーズな回転が行
えるものの発電特性が高い傾向にあった。そのため、図
8や図9のようなペットボトルの形状を生かした風車が
よい回転をするという気づきがあった班はよい結果を
得られたようである。結果としては、図 10 に示すよう
に、1回目に製作した風車の発電量に比べて、2回目、3
回目に製作した風車の発電量のほうが高い児童が多く
 
図 10 一つ目に作った風車との比較
10
21 18
12
18 17
11 6 07 5 2
12 9
35
23
10 10
一つ目の風車（個） 自分が作った中で最も発電量が高い風車（個）
大西義浩、森慎之助、出山利昭、斧純司、向平和 
110 
見られた。この結果から多くの児童が作業を重ね
る度に結果を改善していることがわかる。どうす
れば風車がよく回るか、すなわち発電特性が改善
するかを実践的、体験的な活動を通じて学べたの
ではないかと考えられる。 
5. 結言 
本研究では、小学 6 年生の理科の授業において、
風力発電を題材に、ものづくりを取り入れるこ
とのできる教材開発を行った。この教材を使っ
た授業実践では多くの児童が最初に作った風車
より性能を向上させており、実践的・体験的な
活動による学習に効果があったと考えられる。
また、授業実践後のアンケートによると、授業は
ほとんどの児童が楽しいと感じており、主体的に
活動できたと考える。今回の内容を楽しいと感じ
たことが中学校の技術分野に関する興味につな
がると考えられ、今後は、学習内容の深化と小中
学校の関連をより深く検討してくことが課題に
なる。 
謝辞 
本研究は、平成 25 年度教育学部長裁量経費を
受けて行われたものであり、教育学部技術教育専
修学生 武川翔平氏(現：広島県呉市立阿賀小学
校教諭)、森岡渉氏（現：広島県尾道市立吉和小
学校教諭）、森央也氏（現：鳥取県小学校講師）
が卒業研究として取り組んだ。また、平成 25 年
度附属小学校研究部長今井正宏先生、6 年生担任
角藤定男先生、金光賢史先生には実践にあたり、
多大なご協力を頂いた。ここに記して深謝する。 
参考文献 
(1) 文部科学省：小学校学習指導要領解説 理科
編、教育図書（2008）  
(2) 文部科学省：中学校学習指導要領解説 技
術・家庭編、教育図書（2008）  
(3) 私の実践・私の工夫（理科）「電気の利用」
に お け る 指 導 の 工 夫 、 啓 林 館
http://www.shinko-keirin.co.jp/keirink
an/tea/sho/jissen/rika/201208/index.ht
ml（2014 年 6 月 15 日アクセス） 
(4) 屋内風力発電キット Windy ECO-101、鈴木
楽器 
http://www.suzuki-music.co.jp/search/S
_001560.html（2014 年 6 月 15 日アクセス） 
(5) みんなと学ぶ小学理科 6 年、学校図書(2013) 


中学校技術分野との関連に基づく風力発電を題材とした小学校6年生理科の教材開発

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