【小4理科】人の体のつくりと運動を図解で総まとめ—骨・関節・筋肉のはたらき｜武蔵野個別指導塾

ひじを曲げるとき、骨と筋肉はどう変わるのでしょうか。関節の位置と筋肉のちぢみを示す図、イヌとの比較、観察記録を読む例題で、体が動く仕組みを親子で確かめられます。

よくあるのは、定期テスト前の自習室の白板の前で、うでを曲げた絵を描いたものの、「骨がやわらかく曲がるから、ひじが曲がる」と説明してしまう場面です。自分のうでは動かせても、皮ふの下で何が起きているかを言葉にするのは簡単ではありません。「骨」「関節」「筋肉」という名前を知っていることと、そのつながりを説明できることの間には、少し距離があります。

この単元では、体を支えるつくりと、体を動かすつくりを分けて考えます。うでを曲げる前後を比べ、変わるものと変わらないものを見つけると、骨そのものが折れ曲がるわけではないことが見えてきます。筋肉を触った感覚も、図や観察記録と結びつけて整理できます。

保護者の方がお子さまと確かめるときは、「何という名前か」の次に「どこが、どう変わったか」を聞いてみてください。動きからつくりを考える見方は、人だけでなく、身近な動物の歩き方を調べるときにも役立ちます。

この単元で身につけること

• 骨の役割を説明します。骨は体を支え、頭や胸などでは体の中の大切な部分を守っています。うでを動かすときにも、筋肉に引かれて動く部分としてはたらきます。
• 関節の位置を見つけます。骨と骨のつなぎ目を関節といい、ひじやひざなどでは、関節のところで曲げのばしができます。体のどこでも同じように曲がるわけではありません。
• 筋肉の変化を読み取ります。うでを曲げるときと、のばすときでは、主にちぢんではたらく筋肉が変わります。筋肉が骨を引くことと、うでの動きを結びつけます。
• 観察したことと、そこから考えたことを分けます。「触るとかたく感じた」は観察、「筋肉がちぢんではたらいた」は、学んだ仕組みによる説明です。両方をそろえて記録します。
• 人とほかの動物を同じ観点で比べます。歩く姿が違っていても、骨・関節・筋肉のつながりに注目すると、共通点を見つけられます。見た目だけで、体の中のつくりを決めつけないようにします。

小3でこん虫の体を部分に分けて観察した学習を土台に、小4では、体の内側のつくりとはたらきまで結びつけて考えます。ただし、人の体で学んだ骨のつくりを、そのまますべての動物に当てはめるわけではありません。

基本の考え方

骨は体を支え、関節は動きのつなぎ目になる

机に手を置いて指をそっと触ると、皮ふの下にかたい部分があります。これが骨のある場所を探す手がかりです。骨は体の形を保ち、体を支えています。頭の骨は脳を、胸の骨は心臓や肺などを守るはたらきもしています。ここでは中の器官の細かなはたらきまで覚えず、骨には支える役割と守る役割があることを押さえます。

骨は、うでの端から端まで続く、曲げられる棒ではありません。いくつもの骨がつながって体をつくっています。そのつなぎ目が関節です。ひじを曲げたとき、ひじより上の骨と下の骨の間の角度が変わります。ふつうの曲げのばしで、骨そのものがゴムのように折れ曲がっているわけではありません。

図1のように、肩、ひじ、手首を順に見ていくと、曲がる場所を整理できます。図では仕組みを見やすくするため、実際には複数ある骨をまとめて線で示しています。線の本数を、実際の骨の本数として数えないでください。

図1の丸は関節の位置を表しています。骨の長さを変えなくても、関節のところで骨の向きが変われば、手の位置は変わります。曲がったうでを見て「うで全体が短くなった」と感じることがありますが、肩から手までの見かけの近さと、骨自体の長さは別のものです。

また、すべての関節が同じ向きに動くわけではありません。ひじの曲げのばしと、肩でうでをいろいろな向きに動かす動作は違います。自分の体で確かめる際は、楽に動かせる範囲にとどめます。友達や家族の関節を押したり、曲がりにくい向きに無理に動かしたりして、仕組みを調べる必要はありません。

筋肉はちぢむことで骨を引く

骨だけを並べても、自分で動くことはできません。うでを動かすときには、骨についている筋肉がはたらきます。筋肉はちぢむことで、つながっている骨を引きます。関節をはさんだ骨の向きが変わり、うでの曲げのばしが起こります。「筋肉がちぢむ→骨を引く→関節のところでうでが動く」という順番で考えると、役割が混ざりにくくなります。

ひじより上のうでで、力こぶのできる側の筋肉にそっと触れ、ゆっくりひじを曲げてみます。曲げるときには、この側の筋肉がちぢみ、ふくらんでかたくなる様子を確かめられます。形の変化がはっきり見えなくても、強い力を入れたり、物を持ったりする必要はありません。図や模型も使い、触った感覚だけに頼らず確かめます。

反対に、ひじをのばすときには、うでの反対側にある筋肉がちぢんではたらきます。曲げるときにはたらいた筋肉は、ゆるんで引きのばされます。筋肉は、長くのびながら骨を押し出すものとして考えないことが大切です。曲げる側とのばす側が、引く役割を分担しています。

小4では、このような筋肉の組み合わせを、曲げる動きとのばす動きに分けて学びます。ただし、重い物を持ったままうでを止めるときなどは、両側の筋肉がはたらくこともあります。「片方がかたければ、どんな動作でも反対側は完全にやわらかい」とまではいえません。まずは、力を入れて姿勢を固定する動作と、ゆっくり曲げのばす動作を分けて考えましょう。

比べる前後で、調べる場所をそろえる

観察は、ただうでを動かすだけではなく、同じ場所を前後で比べることが出発点です。曲げる前は力こぶ側を触り、曲げた後は反対側を触ったのでは、動作によって変化したのか、場所が違うためなのか判断しにくくなります。調べるうで、触る場所、動かし方をそろえます。

記録には、「うでを曲げた」だけでなく、「ひじより上の、力こぶのできる側がかたく感じた」のように書きます。「かたかった」の主語が骨なのか筋肉なのかもはっきりさせます。骨は曲げる前からかたいため、筋肉の変化と混ぜてはいけません。

観察記録をまとめるときは、見えたことや触って感じたことを先に書き、その後で仕組みを説明します。皮ふの上から触っただけで、骨についている筋肉の端まで直接見えたわけではありません。図から学んだことと、自分で確かめられたことを区別すると、説明に必要な根拠がそろいます。

例題で解き方を確かめる

例題1　うでが曲がる場所を選ぶ

うでの図に、ア「ひじより上の骨の中央」、イ「ひじの骨と骨のつなぎ目」、ウ「ひじより下の骨の中央」という印があります。ひじを曲げるとき、骨どうしの角度が変わる場所を選び、その部分の名前を答えましょう。

1. まず、問題が「曲がる場所」を聞いていることを確かめます。体を動かす筋肉の名前ではなく、骨と骨のつながりに注目するためです。
2. 次に、図1のひじの位置と、ア・イ・ウの説明を照らし合わせます。骨の中央ではなく、骨どうしがつながる場所を選ぶと、動きの中心を見つけられます。
3. 最後に、選んだ場所を理科の言葉に置き換えます。骨と骨のつなぎ目は関節なので、記号だけでなく名前も書きます。

答え：イで、その部分の名前は関節です。

この問題で「筋肉」と答えた場合、体を動かすはたらきと、動く場所が混ざっています。質問の最後が「何がはたらくか」なのか「どこで曲がるか」なのかを読み分けると、知っている言葉を適切に使えます。

例題2　曲げるときとのばすときの筋肉を読む

図2は、うでの筋肉のはたらきを簡単に示したものです。Aは力こぶのできる側、Bはその反対側の筋肉を表しています。左はひじを曲げるとき、右はひじをのばすときです。それぞれ、主にちぢんで骨を引くのはAとBのどちらでしょうか。

図2の赤はちぢんではたらく筋肉、淡い色はゆるむ側を表しています。筋肉の位置やつながりを見やすく整理した模式図で、太さや長さを測るための図ではありません。実際の筋肉が骨につく場所を、細かく写したものでもありません。

1. はじめに、AとBがどちら側の筋肉かを確かめます。図の左右が変わっても、Aは力こぶ側という対応を保つ必要があるからです。
2. 曲げるときは、力こぶ側がちぢむことを使います。左の図で、短くふくらんだAと、ひじの曲がった向きを結びつけます。
3. のばすときは、反対側の筋肉が骨を引くことを使います。Aが骨を押すのではなく、右の図でBがちぢむと考えます。
4. 答えは動作ごとに分けて書きます。「AとB」と並べるだけでは、どちらがいつはたらくか伝わらないためです。

答え：曲げるときはA、のばすときはBが主にちぢんで骨を引きます。

図を覚える際は、赤い部分だけを追わず、「どの筋肉が、何を引いて、どこが動くか」を文章にしてみます。筋肉、骨、関節の言葉が順につながれば、違う向きに描かれたうでの図でも考えられます。

例題3　筋肉の変化を比べられる調べ方を選ぶ

ひじを曲げる前後で、力こぶ側の筋肉のかたさを比べたいと考えました。次のうち、目的に合う調べ方はどれでしょうか。アは「同じうでの同じ場所を軽く触り、無理のない範囲で曲げる前後を比べる」、イは「曲げる前は右うで、曲げた後は家族の左うでを触る」、ウは「曲げる前は力こぶ側、曲げた後はひじの骨の出っ張りを触る」です。

1. 調べたい違いを確認します。知りたいのは曲げる前後の筋肉の変化なので、人や場所の違いを比べる問題ではありません。
2. 変えてよい条件を探します。この場合はひじを曲げる前と後という動作の違いで、それ以外はできるだけそろえます。
3. 各方法を、同じ人、同じうで、同じ場所という観点で読みます。アなら、調べたい動作の前後を、同じ筋肉で比べられます。

答え：アです。同じうでの同じ場所を比べるので、曲げる前後の筋肉の変化を調べられます。

イでは、人やうでの違いが結果に重なります。ウでは、筋肉と骨という別のものを比べています。結果のかたさだけを見るのではなく、何と何を比べた結果なのかを確認しましょう。

例題4　観察と仕組みをつないで記述する

うでを曲げると、ひじより上の力こぶ側がふくらみ、かたく感じられました。ひじより上の部分と下の部分の向きも変わりました。この動きを、「筋肉」「骨」「関節」の言葉を使って説明しましょう。

1. 観察記録から、変化した部分を取り出します。ふくらんでかたく感じられたのは筋肉で、骨自体がふくらんだのではありません。
2. 筋肉のはたらきを「ちぢんで骨を引く」と表します。「かたくなる」だけでは、その変化が動きにどうつながるか説明できないためです。
3. 骨が動く場所を加えます。ひじの関節のところで骨どうしの角度が変わるので、関節の言葉を動きと結びつけます。
4. 原因から結果の順に読み直します。筋肉の変化、骨へのはたらき、うでの動きの順がそろうと、説明の途中が抜けていないか確かめられます。

答え：力こぶ側の筋肉がちぢんで骨を引き、ひじの関節のところでうでが曲がります。

「筋肉がちぢんだので曲がる」でも方向は合っていますが、骨がどのように動くかが抜けています。一方、筋肉の詳しい名前を書く必要はありません。この単元の言葉で、つながりを省かず説明することを目指します。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　骨そのものが曲がると考える

誤った書き方は「ひじを曲げると、うでの骨が曲がる」です。どこが違うかというと、うで全体の形の変化を、骨そのものの形の変化に置き換えている点です。正しい書き方は「ひじの関節のところで、骨と骨の間の角度が変わる」です。

直すときは、曲げたうでの絵を消して描き直す前に、関節の位置に丸をつけます。その丸から上の骨、下の骨をそれぞれたどり、向きが変わる場所を確かめます。骨の途中をぐにゃりと曲げて描かず、つなぎ目で向きを変えると、絵と説明が一致します。

誤り2　のばすときは筋肉が骨を押すと考える

誤った書き方は「力こぶ側の筋肉がのびて、骨を押すのでうでがのびる」です。どこが違うかというと、筋肉が自分でのびる力を使って骨を押す仕組みにしている点です。正しい書き方は「力こぶ側とは反対側の筋肉がちぢんで骨を引き、うでがのびる」です。

図2に戻り、曲げるときとのばすときで、赤い筋肉が入れ替わることを確かめます。ゆるんだ側が長くなって見えるのは、反対側がちぢんで骨が動くことと結びつけて考えます。「のびている筋肉」と「骨を動かすためにちぢんでいる筋肉」を分けると、見た目と原因を取り違えずに済みます。

誤り3　歩く姿が違えば、体の仕組みも全部違うと考える

誤った書き方は「人は立って歩き、イヌは前あしも使うので、イヌのあしには人のうでのような関節はない」です。どこが違うかというと、歩き方の違いだけから、見えないつくりまで決めている点です。正しい書き方は「人のうでにもイヌの前あしにも骨と関節があり、筋肉のはたらきで動く」です。

図3のように、肩からひじ、手首に当たる部分へと順にたどると、向きや長さが違っても、対応するつなぎ目を比べられます。図では比較する部分だけを取り出し、骨を線でまとめています。実際の体の大きさをそろえた図でも、全身の骨を描いた図でもありません。

図3では骨と関節に注目していますが、実際にはその周りの筋肉も動きに関わっています。人とイヌで共通するつくりを見つけた後に、体の向きや地面へのつき方の違いを調べると、共通点と相違点を両方書けます。動物のあしをつかんで動かすのではなく、写真や歩く様子で確かめます。

なお、こん虫にもあしの曲がるつなぎ目がありますが、人やイヌと同じように体の内側の骨で支えているわけではありません。共通する名前や動きがあっても、体のつくりまで全部同じとは限らないのです。比べる相手を確かめてから説明しましょう。

練習問題

答えを書く前に、聞かれていることが、場所、筋肉の変化、観察の方法、動物との比較のどれなのかを確かめます。記号だけで答えられる問題でも、理由を短く添えると、言葉の暗記で選んでいないか確認できます。

練習1

ひじを曲げるとき、ふつうは変わらないものを選びましょう。アは「うでの骨そのものの長さ」、イは「ひじより上の骨と下の骨の間の角度」です。また、角度が変わるつなぎ目の名前も答えましょう。

練習2

うでの力こぶ側の筋肉をP、その反対側の筋肉をQとします。ひじをのばす動きでは、主にちぢんで骨を引くのはPとQのどちらですか。そのとき、もう一方の筋肉はどうなるかも書きましょう。

練習3

ある観察記録に「うでを曲げる前は力こぶ側の筋肉を触り、曲げた後は手首の骨を触った。後の方がかたかったので、曲げると筋肉がかたくなるといえる」とありました。この比べ方の問題点と、直した調べ方を書きましょう。

練習4

人のうでとイヌの前あしを比べると、見た目の向きや地面へのつき方が違います。それでも共通する動きの仕組みを、「骨」「関節」「筋肉」の言葉を使って説明しましょう。違いがあることを、共通点がないという意味にしないように考えます。

答えと解説

練習1の答えは、ア、関節です。曲げのばしでは、骨そのものの長さが変わるのではなく、関節のところで骨と骨の間の角度が変わります。肩と手の位置が近づくことを、骨が短くなることと混ぜないようにします。

練習2の答えは、Qがちぢみ、Pはゆるんで引きのばされる、です。のばす動きでも筋肉はちぢんで骨を引きます。「うでがのびる」と「はたらく筋肉がのびる」は同じ意味ではありません。

練習3の答えは、違う場所の筋肉と骨を比べている点が問題で、同じうでの同じ筋肉を軽く触り、曲げる前後を比べるように直す、です。後にかたく感じたとしても、触った対象が違うため、その結果だけでは筋肉の変化を説明できません。

練習4の答えの例は、「どちらも骨と関節があり、筋肉がちぢんで骨を引くことで、関節のところで動く」です。骨の形や長さまで同じだと書く必要はありません。比較では、確かめられた共通点の範囲を守って書きます。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

この単元で学んだ「体の部分には役割があり、つながってはたらく」という見方は、小6で呼吸や消化、血液の流れを学ぶときにも使います。運動では骨、関節、筋肉を結びつけました。次の学習でも、名前だけで終わらず、どの部分がどんなはたらきを受け持つかを考えます。

家庭での確かめ方の1つ目は、保護者の方とお子さまで、約5分、うでの動きと言葉を対応させることです。座って楽な姿勢をとり、力こぶ側に指を軽く添えて、ひじをゆっくり曲げます。「触って感じたこと」と「骨が動く仕組み」を別々に話し、最後につないで説明します。痛みがあるときは動かさず、図を見るだけにします。

2つ目は、約5分、イヌが歩く写真や動画を見て、前あしの曲がる場所を探すことです。肩から下へ順にたどり、人のうでと共通するつなぎ目を図3で確かめます。毛や姿勢で見えにくい部分は無理に決めず、図でつくりを確かめてからもう一度見ます。動物に触れなくても取り組める方法です。

個別指導で説明が止まったときは、用語を増やす前に、「骨の途中」と「骨どうしのつなぎ目」を見分けられるかまで戻って確かめます。そのうえで、曲げる動きだけを言葉にし、筋肉が骨を引く仕組みをのばす動きへつなげます。

まとめ

自分のうでを動かせることと、その動きを説明できることは、別の段階です。説明に迷ったら、力こぶの形だけを眺めるのではなく、骨の向きがどこで変わったかへ視線を移してみます。そこから筋肉のはたらきまで戻ると、目に見える動きと、皮ふの下のつくりがつながります。

確かめたいのは、用語を何個並べられるかではありません。曲がったうでの絵に対して、どの部分が、何をして、どう動いたのかを示せることです。うでをのばす動きも、筋肉が骨を引くことで起こります。