【小学理科】小学理科の全体地図—生命・地球・物質・エネルギーのつながりと中学理科への橋｜武蔵野個別指導塾

植物の成長、水の変化、電気のはたらきを4領域の地図でつなぎます。学年ごとの重点と、分類・条件整理・計算・記述の例題を通して、家庭で復習を始める場所を見つけてください。

よくあるのは、卒業アルバムを開いた居間で、ヘチマを育てた写真と電磁石を作った写真を見たお子さまが、「どちらも理科だったけれど、何を確かめたのだろう」と手を止めるという場面です。葉の形やコイルの姿は思い出せても、観察した理由や実験で比べた条件までは、すぐに言葉にならないことがあります。

小学理科は、単元名を順に覚えるだけでは全体が見えにくい教科です。植物、水、月、電気は違うものに見えますが、「何と何を比べるか」「何を同じにするか」「何を根拠に説明するか」という考え方でつながっています。離れた単元の間に道筋が見えると、復習で戻る場所も選びやすくなります。

そこで、生命・地球・物質・エネルギーという4つの見方を使って、小3から小6までの学びを整理します。名前の暗記を増やすための地図ではありません。身近な現象に問いを立て、知っていることを使って説明するための地図です。中学理科への準備も、小学校で確かめた事実と、その確かめ方を結び直すところから始められます。

この単元で身につけること

• 生命の見方を持ちます。生き物の体、育ち方、食べ物や水との関係を整理し、植物と動物の共通点や違いを考えます。
• 地球の見方を持ちます。天気、川、土地、月や星を、場所や時間の変化に注目して調べる学びとしてつなぎます。
• 物質の見方を持ちます。物の重さ、空気と水、温度による変化、水よう液を、物そのものの性質を調べる学びとして整理します。
• エネルギーの見方を持ちます。光、音、電気、風やゴム、ふりこ、てこを、物を動かしたり変化を起こしたりするはたらきに注目して考えます。
• 学年をまたいで説明します。見つけた違い、関係しそうな条件、条件をそろえた結果、結果を根拠にした考えをつなぎます。
• 復習の出発点を選びます。答えを忘れたのか、言葉の意味があいまいなのか、表の読み方で止まったのかを分けて確かめます。

小3の理科は、それまでに身の回りの自然に親しみ、違いや変化を見つけてきた経験とつながっています。学年が上がっても、実物をよく見て、同じところと違うところを言葉にすることは土台として残ります。

基本の考え方

4領域は、身近なものを見るための入口です

生命は、生き物を中心に見る領域です。植物の根・茎・葉、こん虫の頭・胸・腹を観察する学びから、発芽、成長、受粉、人や魚のたんじょうへと広がります。小6では体の部分の名前だけでなく、呼吸、消化と吸収、水の通り道など、それぞれの部分がどのようにはたらくかを考えます。生き物を周囲の環境と切り離さず、食べ物、空気、水との関係でとらえることも大切です。

地球は、地面の下だけを扱う領域ではありません。日なたとかげ、天気と気温、月や星、流れる水、地層なども含めて考えます。同じ場所を違う時刻に見る、違う場所の石を比べるといった調べ方を使います。すぐには変化が見えないものは記録を残し、時間をおいて比べます。写真や表は、目の前だけでは見えない変化を考える手がかりになります。

物質では、どのような物か、どのような性質があるかに注目します。粘土の形を変えても、全部を集めて量れば重さは変わりません。一方、同じ体積でも、物の種類によって重さが違います。水は温度によって状態が変わり、食塩は水にとけると見えなくなります。「形が変わる」「状態が変わる」「とける」を、見え方が変わったという理由だけで同じにしないことが重要です。

エネルギーでは、光や電気などのはたらきと、物の動きや変化に注目します。小学校では、難しい定義を覚えるより、光を当てるとあたたまる、電気で明かりがつく、風で物が動くといった事実から考えます。電気を通す道を作る学びは、かん電池のつなぎ方、電磁石、発電やちく電へと続きます。別々の道具の名前の奥に、共通するはたらきがあります。

図1のように、4領域の中心に同じ植物を置くと、見方によって問いが変わることが見えてきます。葉や根のはたらきは生命、植物の周囲の天気は地球、水の状態は物質、日光のはたらきはエネルギーの学びとつながります。

図1の線は、植物がどれか1領域だけに属するという意味ではありません。例えば「植物の育ちと日光の関係を調べる」という問いでは、生き物の成長が中心です。「日光を当てた物のあたたまり方を調べる」という問いでは、日光のはたらきが中心です。対象の名前だけでなく、何を調べる問いなのかを読むと整理できます。

学年が上がると、確かめ方が深まります

小3では、植物やこん虫の体、じしゃくにつく物、光や音、物の重さ、風やゴムのはたらきなどを調べます。身近なものに触れ、比べて違いや共通点を見つける経験が中心になります。「同じように見える物でも、じしゃくにつくものとつかないものがある」と気づけば、次に何を比べるかが決まります。感想に加えて、どこを見たかを言えるようにしていきます。

小4では、天気と気温、生き物と季節、月や星の動き、空気と水、物のあたたまり方、電気のはたらき、骨や筋肉などを学びます。ある変化と別の変化を関係づける見方が育ちます。気温と生き物の様子を合わせて記録する、温度と物の体積を合わせて見るといった学びです。関係がありそうだと気づいた段階で、すぐに原因を決めつけず、記録を比べることも必要です。

小5では、発芽と成長、魚や人のたんじょう、天気の変化、流れる水、物のとけ方、ふりこ、電磁石などを扱います。調べたい条件を決め、それ以外をそろえる考え方が特に重要になります。水の温度によってとける量が違うかを調べるなら、水の量まで変えてしまわないようにします。比べ方を自分で考えることで、結果を説明する根拠がはっきりします。

小6では、燃え方、体のはたらき、植物のはたらき、生き物と環境、水よう液、てこ、電気の利用、土地、月と太陽などを学びます。複数の結果や既に学んだことを使い、より妥当な考えを作ります。月の明るい側と太陽の位置を結びつけることも、植物と動物を空気や食べ物でつなぐことも、その一例です。用語を並べるだけでなく、関係を文章や図で説明する力が必要です。

この学年ごとの整理は、前の学年の考え方を使わなくなるという意味ではありません。小6でも、最初はよく見て比べます。小3でも、見つけたことの理由を考えます。学年が上がるほど使える見方や確かめ方が増え、同じ現象を詳しく説明できるようになります。

中学理科へは、問いと根拠を持って進みます

中学理科への橋は、先に難しい言葉を覚えることだけではありません。生命の学びでは、体のつくりとそのはたらきを結びつける見方が、生物の分類や体のはたらきを詳しく調べる学びへ続きます。地球の学びでは、天気、土地、天体の変化を記録から読み取る力が、より広い場所や長い時間を扱うときの支えになります。

物質の学びでは、見え方だけで判断せず、重さ、とけ方、温度による変化などを調べる姿勢が、物の性質や変化をさらに詳しく学ぶ土台です。エネルギーの学びでは、回路を図に表すこと、力がはたらく位置を確かめること、数値を表やグラフで比べることが、電気・光・音・力や運動の学びへ続きます。中学校の単元が細かく分かれても、小学校で使った確かめ方は共通しています。

復習では「植物が苦手」と広くまとめず、「根から取り入れた水がどこへ行くかを説明できない」のように問いを小さくすると役立ちます。その問いなら、まず根・茎・葉の位置とつながりへ戻れます。「電気が苦手」なら、豆電球を通る道がひと続きになっているかを図で確認します。全範囲を最初から覚え直す前に、説明が途切れる場所を探してください。

例題で解き方を確かめる

例題1　植物の記録を、調べる問いで分けます

ある観察ノートに、「葉の形を描いた」「晴れの日とくもりの日の気温の変化を記録した」とあります。それぞれについて、中心となる領域を答えましょう。また、どちらも同じ花だんのそばで調べたことを理由に、同じ領域に決めてよいでしょうか。

1. 調べた場所ではなく、記録した内容に線を引きます。領域を考える手がかりは、何を知ろうとしたかにあるからです。
2. 「葉の形」は生き物の体、「天気と気温の変化」は周囲の自然の時間による変化として整理します。同じ場所でも、注目している対象や関係が違います。
3. 領域名と理由を組み合わせます。領域名だけの答えよりも、問いを理解して分けたことが伝わります。

答え：葉の形は生命、天気と気温の変化は地球が中心であり、同じ場所で調べたことだけでは同じ領域に決められません。

この問題は、花だんという言葉を見て全部を生命に入れないことが要点です。例えば花だんの土に入った水のしみこみ方を調べるなら、また別の問いになります。分類で迷ったときには、観察したものの名詞だけでなく、「形を比べる」「変化を記録する」という動作まで読みます。

例題2　発芽と水の関係を調べます

同じ種類の種子を使い、空気に触れるように置いて、同じあたたかい場所で調べます。Aには湿らせた紙を、Bには乾いた紙を使いました。発芽と水の関係を調べるために変えた条件と、そろえた条件を答えましょう。種子は、どちらも水に沈めないものとします。

1. 調べる問いの「水の関係」を確認します。問いを先に読むと、意図して変える条件を選べます。
2. AとBで違うところを見つけます。湿った紙と乾いた紙の違いから、種子に水を与えるかどうかを変えたことがわかります。
3. 同じにしたところを挙げます。種子の種類、温度、空気に触れる状態などをそろえることで、水以外の違いが結果に混じるのを避けます。
4. 実際に調べるなら種子の数と観察する期間もそろえます。同じ種類の種子でも発芽の様子に違いがあるため、いくつかの種子を比べて記録します。

答え：変えた条件は水を与えるかどうかで、そろえた条件は種子の種類、温度、空気に触れる状態などです。

ここで「水を与えれば、ほかの条件に関係なく必ず発芽する」と広げてはいけません。発芽には水だけでなく、空気と適した温度も必要です。この比べ方で調べているのは、ほかの必要な条件をそろえたときの水の役割です。成長に関わる日光や肥料の学習と、発芽に必要な条件の学習も分けて整理します。

例題3　とけた後の重さを求めます

容器の重さを除いて、水が80 g、食塩が20 gあります。食塩を水に入れ、すべてとかしました。こぼしたり、水がじょう発したりしなかったものとします。できた食塩水の重さは何gでしょうか。

1. 量るものの範囲を確認します。容器を含めるのか、水と食塩だけなのかによって、足すものが違うからです。
2. 水と食塩の重さを足します。食塩は見えなくなっても、水の中に存在しているため、重さを除いてはいけません。
3. 80＋20＝100と計算し、単位を付けます。計算の数字だけでなく、何の量を求めたかを答えに残します。
4. こぼれやじょう発がないという条件に戻ります。全体の重さを比べるには、途中で外へ出たものがないことを確かめる必要があります。

答え：食塩水の重さは100 gです。

図2のように、水と食塩を合わせた重さは、とけた後の全体の重さにつながります。棒の長さは同じ目盛りで重さを示しています。上の棒の区切りは混ぜる前の内訳であり、下の棒は食塩水が全体に広がった状態の重さを1本で表しています。

図2で上の棒の食塩部分が下の棒では区切られていなくても、食塩の重さが失われたわけではありません。また、この図は重さの図なので、水と食塩の体積を同じように足してよいという意味にはなりません。図が何の量を表すかを最初に読むことは、中学理科のグラフでも必要です。

例題4　観察から言えることと言えないことを分けます

同じ木を続けて観察したところ、春には新しい葉が増え、冬には葉が落ちた枝が目立ちました。記録には春と冬の気温も書かれています。この記録について、「気温だけが原因で木の様子が変わった」と言い切ってよいでしょうか。観察で確かめたことを使って説明しましょう。

1. 実際に記録したことを抜き出します。葉の様子と気温を同じ季節の記録として比べたことが、説明の出発点になります。
2. 自分で変えた条件があるかを確認します。この観察では、温度だけを変えてほかをそろえた実験はしていません。
3. 季節によってほかにも変わるものがないか考えます。日光が当たる時間なども変わるため、気温だけの影響とは決められません。
4. 記録に合う範囲で文を作ります。気温との関係を考えることはできますが、原因を1つに限定するには足りないと区別します。

答え：葉の様子と気温が季節によって変わったことは言えますが、気温だけを変えた実験ではないので、気温だけが原因とは言い切れません。

答えを控えめにするだけの問題ではありません。観察が示す範囲を正確にする問題です。季節の観察には、自然の中で変化をまとめてとらえるよさがあります。一方、ある条件の影響を取り出して調べたいときには、条件をそろえた実験が役立ちます。問いに応じて確かめ方を選びます。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　同じ言葉が出る単元を、同じ内容だと考えます

誤った書き方：「水のじょう発も、植物の根からの吸水も、同じ『水の変化』です。」水という共通の言葉があっても、何が起きているかが違います。じょう発は液体の水が水じょう気になる変化です。吸水は、根が水を取り入れることです。水が登場するだけで、どちらも水の状態が変わると考えるのは誤りです。

正しい書き方：「じょう発は水の状態の変化で、吸水は植物が水を取り入れるはたらきです。」さらに、植物が取り入れた水の一部は、葉などから水じょう気として出ていきます。これが蒸散です。違いを分けた後でつなぐと、物質としての水の学習と、生命としての植物の学習が結びつきます。

図3のように、水の状態変化の学習と、植物の体のはたらきの学習は、蒸散を考えるところで出会います。図の矢印は学びのつながりを示し、水が根から葉まで水じょう気のまま進むことを示しているのではありません。

図3を読むときは、蒸散を説明するために何を先に知っているとよいかをたどってください。水じょう気という言葉で止まるなら水の状態へ、根・茎・葉の関係で止まるなら体のつくりへ戻ります。同じ誤答でも、戻る先は1つとは限りません。

誤り2　学年が上なら、前の学年の内容は使わないと考えます

誤った書き方：「小6の電気の利用では、小3の回路はもう関係ありません。」発電した電気で豆電球を光らせるときにも、電気が通る道を確かめます。装置の名前が変わっても、つなぎ方を図で整理する土台は残ります。新しい器具の名前だけを覚えると、光らない理由を考える手がかりが少なくなります。

正しい書き方：「小6の電気の利用でも、電気が通る道を確かめる考え方を使います。」小3の回路、小4のかん電池のつなぎ方、小5の電磁石、小6の発電やちく電を、電気のはたらきを調べる学びとして結びます。実物を使わず、教科書やノートの回路を指でたどる復習でも、どの部分で理解が途切れているかを確認できます。

誤り3　結果が予想と同じなら、比べ方も正しいと考えます

誤った書き方：「あたたかい場所の種子が先に発芽したので、温度だけが原因です。」もしあたたかい側だけに水を与えていたら、水と温度の両方が違います。結果が予想どおりでも、その違いを温度だけの影響とは説明できません。予想が当たったかどうかと、調べ方が問いに合っていたかは別に確かめます。

正しい書き方：「温度の影響を調べるには、水や空気などの条件をそろえ、温度を変えて比べます。」結果を読む前に、何を変えて何をそろえたかを書き出すと、この誤りを見つけやすくなります。条件がそろっていない記録も捨てる必要はありません。その記録で言えることと、次に調べ直すことを分けて残せば、次の計画に使えます。

練習問題

練習1　領域と問いを結びます

次の記録の中心となる領域を、生命・地球・物質・エネルギーから選びましょう。アは「こん虫の体の部分とあしのつく場所を調べる」、イは「月の位置を時刻ごとに記録する」、ウは「粘土の形を変えて重さを比べる」、エは「風の強さを変えて車が動く距離を比べる」です。選んだ理由も短く説明してください。

練習2　比較できる組を選びます

同じ種類の種子を同じ数ずつ使い、発芽に空気が必要かを調べます。Aは湿った紙の上で空気に触れる状態、Bは水に沈めて空気に触れにくくした状態、Cは乾いた紙の上で空気に触れる状態です。温度と観察する期間はそろえています。教科書の実験として比較する組は、AとB、AとCのどちらでしょうか。それぞれで主に変えている条件を考えましょう。

練習3　見えなくなった物の重さを考えます

水70 gに食塩10 gをすべてとかします。容器の重さを含めず、こぼれや水のじょう発はないものとします。食塩水の重さを求め、食塩が見えなくなってもその重さを計算に入れる理由を書きましょう。

練習4　学年をまたぐ説明を作ります

「植物が根から取り入れた水の一部は、葉などから水じょう気として出ます」という説明を読むために、水の学習と植物の学習から、それぞれ何を思い出すとよいでしょうか。図3を手がかりに、必要な知識を1つずつ挙げましょう。

答えと解説

練習1の答え：アは生命、イは地球、ウは物質、エはエネルギーです。アは生き物の体、イは天体の位置の変化、ウは物の重さの性質、エは物を動かす風のはたらきに注目しています。単に「車だから物質」とせず、調べる問いまで読むことが大切です。

練習2の答え：AとBです。AとBではどちらにも水を与え、空気に触れる状態を主に変えています。AとCで主に変えているのは水の有無なので、水が必要かを調べる比較です。水に沈めた種子について「周りに空気が全くない」と断定せず、空気に触れにくい状態として理解してください。

練習3の答え：70＋10＝80で、80 gです。食塩は消えたのではなく、水にとけて全体に広がっています。外へ出たものがないという条件なので、水と食塩を合わせた重さで考えます。見えるかどうかと、物があるかどうかを分けて説明します。

練習4の答えの例：水の学習からは「液体の水が水じょう気になること」、植物の学習からは「根・茎・葉がつながり、水の通り道があること」を思い出します。水の状態と植物の体のはたらきの両方を使うと、蒸散を単独の用語として覚えるより、説明の道筋がはっきりします。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

中学理科に進むと、生き物や物の性質をさらに細かく調べ、自然の変化を広い範囲で説明していきます。そのとき支えになるのは、観察した事実、実験でそろえた条件、考えた理由を分けて書く習慣です。小学校の表や図を見て、「ここまでは読み取れる」「ここからはまだ調べる必要がある」と言えれば、次の学習でも根拠を確かめながら進めます。

家庭での確かめ方の1つ目は、保護者と一緒に、ノートから植物の絵や写真を1つ選び、5分ほど話す方法です。最初に見える部分の名前を言い、次に「水はどこから入るか」「育ちを調べるなら何を記録するか」と問いを変えます。答えが止まったら、その言葉をノートの余白に残します。実物を切ったり、液体を加えたりする必要はありません。

2つ目は、保護者と一緒に、以前の実験の表を1つ選び、5分ほどで読み直す方法です。何を変えたか、何をそろえたか、何を測ったかを順に探します。表にないことを想像で埋めず、書かれていない条件は元の実験の説明に戻って確かめます。最後に、結果から言えることを短い文にすると、読む作業から説明する作業へ進めます。

個別指導では、領域名の覚え直しだけでなく、問題のどの言葉で止まったかを確かめ、必要なら前の学年の体のつくりや回路の読み方まで戻ります。用語は言えても理由を書けない場合には、表の1か所を根拠にして文を作るところから確認します。

まとめ

卒業アルバムの写真を見直すとき、育てた植物や作った装置について、以前とは違う問いを持てるようになります。「何をしたか」の記憶に、「何と比べたか」「どこからそう考えたか」が加わると、学んだ内容を次の場面で使えます。

全部の言葉を一度に思い出す必要はありません。説明が止まったところを見つけ、必要な観察や図へ戻れば、離れていた学びの間に道ができます。小学理科の全体地図は、単元名を埋めた表ではなく、目の前の疑問から根拠へたどれる道筋です。