【中学受験理科】中学受験理科の全体地図—生物 地学 化学 物理の4分野のつながりと学年ごとの進め方・学校理科との違い｜武蔵野個別指導塾

植物、天気、水溶液、力をつなぐ学習の地図を示します。4種類の例題とばねのグラフを使い、学校理科との対応、小学4〜6年生の進め方、家庭で確かめる点を具体的にたどれます。

よくあるのは、卒業アルバムを開いた居間で、理科の観察の写真を見たお子さまが「植物も電気も勉強したけれど、受験の理科はどこから復習すればよいの」と手を止める場面です。覚えた言葉はたくさんあっても、単元どうしの関係が見えないと、苦手な問題を前にして、最初から全部やり直したくなります。保護者の方も、用語を聞くべきか、計算をさせるべきか、判断しにくくなります。

中学受験理科は、生物・地学・化学・物理の4分野に分けると見渡しやすくなります。ただし、4つの箱に知識をしまって終わりではありません。植物が吸い上げる水は天気の水の循環につながり、実験の表を比べる手順はどの分野でも使います。全体の地図を持つ目的は、問題を見たときに「何を知っていればよいか」「何を比べればよいか」「どこへ戻ればよいか」を選べるようにすることです。学校で見た現象を出発点にして、条件の整理、計算、理由の説明へと進んでいきましょう。

この単元で身につけること

• 生物・地学・化学・物理の主な対象を区別します。植物なら生物、地層なら地学という入り口を持ち、内容の抜けを見つけます。
• 分野をまたぐつながりを説明します。水、空気、光、熱など、同じものを違う立場から調べていることに気づきます。
• 学校で学ぶ観察や実験と、受験学習の問いを対応させます。知っている現象から、数量や条件を扱う問いへ進めます。
• 小学4〜6年生の学習を、理解の段階で考えます。学年だけで先へ進まず、図や表を自分で読めるかを目安にします。
• 間違いを知識・条件・計算・説明に分けます。家庭での短い確認と、塾で質問する内容を具体的に選べるようにします。

低学年のころに生き物を見たり、影を追ったりした経験も、この地図の土台になります。名前を知ることと、変化の理由を考えることの間には、形を描く、数を記録する、同じ条件で比べるという段階があります。答えの正誤だけでなく、そのどの段階までできたかを確かめると、学習の出発点が定まります。

基本の考え方

4分野は対象で分け、考え方でつなぎます

生物では、植物や動物の体のつくり、育ち方、はたらき、環境との関係を調べます。花の各部分の名前を覚えるだけでなく、受粉から実や種子ができるまでを順に説明することも必要です。体のつくりと役割を対応させる視点を持つと、人の消化や呼吸にもつながります。

地学では、天気、太陽・月・星、流れる水、地層、地震、火山などを調べます。特徴は、時間と場所をそろえて変化を見ることです。影の向きは時刻によって変わり、星の見え方は方位によって違います。地層の問題では、目の前の断面から、過去に起きたことの順序を考えます。図に時刻や方位を書き込む習慣が役立ちます。

化学では、物質の性質、水へのとけ方、気体、水溶液の性質、燃焼などを扱います。見た目が透明でも、同じ物質とは限りません。また、水にとけて見えなくなった食塩が、なくなったわけでもありません。「何があるか」「何が変化したか」「どの重さを数えているか」を分けることが大切です。

物理では、光、音、熱、力、運動、電気、磁石などを扱います。条件を変えると結果がどう変わるかを、図や数量で調べます。ばねでは、ばね全体の長さとのびを区別します。電気では、線の形だけを見るのでなく、電流が通る道をたどります。同じ物理の問題でも、すべてが比例するわけではないため、表や実験条件を先に確認します。

図1のように、4分野の中央には、共通して使う「観察・比較・数量・説明」を置けます。この図の線は、中央の考え方を各分野で使うことを表しています。学ぶ順番や、現象の原因を示す矢印ではありません。

例えば、植物の葉から水蒸気が出る蒸散は生物の内容ですが、その水蒸気を空気中の水として見れば天気につながります。水蒸気が冷やされて水滴になる変化は物質の状態変化にもつながります。太陽の光は植物の光合成に関係し、地面を温めることにも関係します。分野名を1つ選ぶだけでは、こうした現象の全体は説明しきれません。

一方で、関係があるからといって、言葉を混ぜてはいけません。蒸散は主に植物の葉などから水が水蒸気として出ていくはたらきで、光合成そのものではありません。光合成は光を使って養分をつくるはたらきです。つながりを考えるときほど、それぞれの言葉の意味を短く説明できることが支えになります。

学校の観察・実験が受験学習の出発点です

学校理科と中学受験理科は、別々の自然を扱うものではありません。学校で学ぶ現象を、より多くの条件や数値と結びつけたり、いくつかの単元を組み合わせたりして問うのが、受験学習で取り組む問題の一つの特徴です。学校の内容は暗記だけ、受験の内容は計算だけ、と分けることもできません。どちらでも、観察した事実と、そこから考えたことを区別します。

学校の理科で扱う主な内容と、受験学習で広げる問いの対応を、次の表で確かめます。扱う順序にかかわらず、左側の経験を思い出してから右側へ進むと、言葉だけの学習になりにくくなります。

学校で撮った観察の写真や書いた記録は、名前を思い出すためだけのものではありません。「何を見たのか」「何日たって変わったのか」「同じように育てたのか」と問いを足せます。ただし、写真だけから水の量や気温まで決めつけてはいけません。記録にある事実と、追加で確かめたい条件を分けることも、理科の読み取りです。

学年ごとの進め方は理解の段階と合わせます

小学4年生では、現象を言葉と図で結びつける学習を土台にします。花を見て各部分を指す、磁石の極を区別する、表の横と縦が何を表すかを言う、といった確認です。単元を読んだあとで図を閉じ、簡単な絵を描いて説明すると、知っているつもりの言葉が見つかります。計算も、数だけを動かさず、どの量を求めたのかを言える範囲から始めます。

小学5年生では、条件の整理と数量の関係をつなげます。結果の違いを見る前に、実験で何を変え、何を同じにしたかを表にします。計算では、同じ条件で量が2倍になったとき、結果も2倍なのかを確かめます。知識問題と計算問題を別々にするのではなく、「この量を計算するのは、どの性質があるからか」と結びつける段階です。

小学6年生では、混ざった問題の中から使う考え方を選び、根拠を示す練習を増やします。長い問題文で初めて見る実験が出ても、必要な性質が本文に説明されていれば、それを手がかりにできます。解き直しでは、知らなかった知識と、知っていたのに使えなかった知識を分けます。後者なら、用語を何度も書くより、図や条件の読み直しが必要な場合があります。

これは学習を組み立てる目安で、学年ごとに理解を区切る期限ではありません。小学6年生でも図の読み方に戻れますし、小学4年生でも理由を説明できます。途中から受験学習を始めた場合は、全単元を同じ速さで急ぐより、表を読む、単位をそろえる、条件を1つずつ比べるという共通の土台を確かめます。使える土台があれば、次の単元でも同じ手順を持ち運べます。

例題で解き方を確かめる

例題1　発芽の知識を実験の条件につなぐ

問題です。同じ種類のインゲンマメの種子を使って、発芽に水が必要かを調べます。Aは水で湿らせた脱脂綿、Bは乾いた脱脂綿に置きます。どちらも発芽に適した同じ温度に保ち、空気にふれさせます。調べたい条件は何ですか。また、水以外の条件をそろえるのはなぜですか。

1. 最初に、問われている現象を「発芽」と確かめます。葉が育つ成長の条件と混ぜないためです。インゲンマメの種子は、発芽の際には種子に蓄えた養分を使います。
2. AとBの違いを探します。変えているのは水の有無なので、水が必要かどうかを比較できます。種子の種類、温度、空気の条件が同じであることも確認します。
3. そろえる理由を、結果の判断と結びつけます。温度まで変えたら、発芽の違いが水によるのか温度によるのか判断できなくなります。理由は「正しく調べるため」だけで終えず、何を判断したいかまで書きます。

答え：調べたい条件は水の有無で、水以外の条件をそろえるのは、発芽の違いが水の有無によるかを判断するためです。

この例題は、生物の知識と、4分野に共通する対照実験の考え方を結ぶ問題です。実際に比べるなら種子の個体差も考え、両方で複数の種子を使い、同じ期間観察します。1個が発芽しなかっただけで、水以外の条件の必要性まで結論づけることはできません。

例題2　蒸発の表から比べる組を選ぶ

問題です。同じ形の容器にそれぞれ100 gの水を入れ、同じ場所で3時間置きました。水をこぼさず、水の出入りは蒸発だけとします。ふたの有無と風の有無を変えた結果が次の表です。ふたをしないときの風の影響を調べるには、どの2つを比べますか。また、その2つで減った水の重さの差は何gですか。

1. 調べたい条件を「風の有無」と決めます。結果の数が大きく違う組から選ぶと、別の条件の影響を含めてしまうことがあるためです。
2. ふたの条件が同じで、風だけが違うAとBを選びます。BとCは風とふたの両方が違うので、風だけの影響を調べる比較にはなりません。
3. 残った重さを、減った重さに直します。Aは100 − 96 ＝ 4 g、Bは100 − 90 ＝ 10 gです。求める差は10 − 4 ＝ 6 gとなります。

答え：AとBを比べ、減った水の重さの差は6 gです。

この表から言えるのは、この実験条件では風があるBのほうが多くの水を失ったということです。風の速さを2倍にすれば蒸発する水も必ず2倍になる、とは言えません。また、Cの記録は、容器内で水が全く蒸発していない証拠ではありません。ふたがある容器では、蒸発した水が水滴に戻ることもあり、外へ出た水と内部で状態を変えた水を分けて考えます。

例題3　ばねの全長とのびを分けて計算する

問題です。おもりをつけないときの長さが10 cmのばねがあります。おもりの重さとばね全体の長さを測ると、次の表になりました。このばねでは0〜100 gの範囲で、のびがおもりの重さに比例するものとします。75 gのおもりをつけたときの、ばねののびと全体の長さを求めます。

1. 全体の長さから、もとの長さ10 cmを引きます。のびは順に0 cm、2 cm、4 cm、6 cmです。比例するのは全体の長さではなく、のびだからです。
2. 重さとのびを同じ割合で増やします。20 gで2 cmのびるので、75 gでは2 × 75 ÷ 20 ＝ 7.5 cmのびます。75 gが、問題で比例するとした範囲に入っていることも確かめます。
3. のびにもとの長さを足します。全体の長さは10 ＋ 7.5 ＝ 17.5 cmです。最後に、聞かれた量が2つあるため、それぞれの名前と単位を付けます。

答え：ばねののびは7.5 cm、ばね全体の長さは17.5 cmです。

図2のように、横軸をおもりの重さ、縦軸をのびにすると、原点を通る直線になります。赤い点は75 gとのび7.5 cmの組です。表には「全体の長さ」が書かれているため、その数字をそのままこの縦軸に置かないことが重要です。

原点は、横軸も縦軸も0となる位置です。おもりが0 gでもばね全体の長さは10 cmありますが、のびは0 cmです。図2で直線が原点を通る理由を言葉にできれば、計算と現象が結びついています。表の数字が規則的に増えることだけを見て、全体の長さまで比例すると決めないようにします。

例題4　分野をまたいで水のゆくえを説明する

問題です。雨のあと、地面の水たまりが小さくなりました。水の一部は地面にしみ込み、別の一部は空気中へ出ていきました。また、根から水を吸った植物の葉からも、水が空気中へ出ます。空気中へ出た水が雲の水滴になるまでを、「水蒸気」「冷やされる」という言葉を使って説明します。水蒸気が雲のある高さへ運ばれ、水滴になる場合を考えます。

1. 地面にしみ込む水と、空気中へ出る水を分けます。水たまりが減った理由を、すべて蒸発だと決めつけないためです。今回は空気中へ出た水の道筋を説明します。
2. 空気中に出るときの状態を書きます。水面からは蒸発し、植物からは蒸散によって、水が目に見えない水蒸気として出ます。白く見える湯気や雲を、水蒸気そのものとしないことがポイントです。
3. 水蒸気を含む空気が冷やされたあとの変化をつなげます。水蒸気の一部が小さな水滴になり、その集まりが雲になります。雲には氷の粒からなるものもありますが、この問いでは水滴になる道筋を答えます。

答え：蒸発や蒸散で空気中へ出た水蒸気が、空気とともに運ばれて冷やされ、一部が小さな水滴になって集まると雲になります。

この説明には、生物の蒸散、地学の雲、物質の状態変化が入っています。分野をまたぐ問題でも、知らない特別な公式が必要とは限りません。水の場所と状態を順番に追えば、別々に学んだ言葉が1つの説明になります。

つまずきやすいところと直し方

「生物は暗記、物理は計算」と決める

誤った書き方は「生物だから用語だけを覚える」です。生物でも発芽の条件を比べたり、実験表から結果を読んだりします。物理でも、音は物の振動によって生じる、光は同じ一様な物質の中をまっすぐ進む、といった性質の理解が必要です。分野名だけで解き方を決めると、問題に必要な手順を飛ばしてしまいます。

正しい書き方は「まず現象を確かめ、次に知識・条件・数量・理由のどれを問われているかを見る」です。例題1なら、発芽という知識だけでなく、条件をそろえる理由も必要でした。家庭では答えを言えたあとに「それは何と何を比べた結果なの」と一度聞くと、知識を使えるかが見えてきます。

比例する量の名前を読み飛ばす

誤った書き方は、例題3で「20 gで12 cmだから、重さが2倍の40 gでは24 cm」です。12 cmはのびではなく、全体の長さです。重さを2倍にしても、もとの長さ10 cmまで2倍になるわけではありません。表の増え方だけを見て式をつくったことが、間違いの原因です。

正しい書き方は「12 − 10 ＝ 2 cmののびが2倍になり、10 ＋ 4 ＝ 14 cm」です。計算を直す前に、紙にばねのもとの長さとのびを分けて描きます。水溶液でも、水の重さと水溶液全体の重さを取り違えると同じ種類の混乱が起きます。数字の横に量の名前を添える方法は、分野を越えて使えます。

学年が進めば土台に戻らなくてよいと考える

誤った書き方は「小学6年生なので、表の読み方は省いて難しい計算だけをする」です。問題文にある単位や条件を読み落としているなら、計算の回数を増やしても原因は残ります。先の単元を学ぶことと、前の段階を使えることは別なので、学年だけで復習先を決めないようにします。

正しい書き方は「間違えた手順を見て、必要な段階へ戻る」です。図3のように、現象を言葉や図で捉える段階から、条件と数量を整理する段階へ進み、最後に根拠をつないで説明します。下の戻り矢印は、説明で止まったときに、元の現象や条件を確かめ直せることを表します。

例えば、雲のでき方を説明できない場合、文章の練習を続ける前に、水滴と水蒸気の違いを確かめます。ばねの計算で止まった場合は、割り算だけを復習する前に、表が全長とのびのどちらを示すかを見ます。戻る場所が具体的なら、復習の範囲も絞れます。

ここで手が止まるなら、止まった単元まで一緒に戻ります。学年別個別指導コース／お問い合わせ

練習問題

練習1　分野と調べる対象

植物の葉から水が空気中へ出るはたらきと、その水が雲の水滴になる現象を考えます。前者のはたらきの名前を答えます。また、植物のはたらきを主に扱う分野と、雲や天気を主に扱う分野を、それぞれ答えます。

練習2　変える条件を1つにする

同じ種類の種子について、発芽に適した温度かどうかの影響を調べます。Aは湿らせた脱脂綿に置いて温かい場所へ、Bは乾いた脱脂綿に置いて冷たい場所へ置きました。どちらも空気にはふれています。AとBの比較の問題点と、Bの脱脂綿をどう直すかを答えます。

練習3　ばねの表を計算につなぐ

もとの長さが8 cmのばねがあり、30 gのおもりをつけると全体の長さは11 cmでした。0〜90 gの範囲で、のびがおもりの重さに比例します。60 gのおもりをつけたときののびと、全体の長さを求めます。

練習4　次に確かめることを選ぶ

お子さまが、例題2の表を見て「BとCを比べれば、風だけの影響がわかる」と説明しました。計算を始める前に、表のどの条件を確かめる必要がありますか。また、なぜBとCだけでは判断できないのかを説明します。

答えと解説

練習1の答えは、蒸散、生物、地学です。蒸散は植物のはたらきなので生物につながり、雲や天気は地学につながります。同じ水を追っていても、着目する現象によって主に扱う分野が変わります。雲の水滴ができるところでは、水の状態変化という見方も使えます。

練習2の答えは、水と温度の2つの条件が違うことが問題で、Bの脱脂綿もAと同じように湿らせます。水の条件をそろえて、温度の違いを調べるためです。種子の種類や数、観察する期間などもそろえます。「温かいほうがよい」と結果を先に決めず、比較できる組み合わせになっているかを確認します。

練習3の答えは、のびが6 cm、全体の長さが14 cmです。30 gでののびは11 − 8 ＝ 3 cmです。60 gは30 gの2倍なので、のびは3 × 2 ＝ 6 cmとなり、全体は8 ＋ 6 ＝ 14 cmになります。11 cmを2倍にした22 cmという答えは、もとの長さまで2倍にしています。

練習4の答えは、風の有無に加え、ふたの有無を確かめます。Bはふたがなく風があり、Cはふたがあって風がないため、結果の違いが風によるのか、ふたによるのかを分けて判断できません。風だけの影響を調べる組はAとBです。重さの差を正しく計算できても、比較する組が違えば、結論の根拠にはなりません。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

全体の地図を使った次の学習では、誤答から戻る単元を1つ選びます。水の重さを取り違えたなら水溶液、量の名前を取り違えたなら表の読み取り、理由があいまいなら対照実験というように、止まった手順に合わせます。中学校以降に学ぶ内容でも、条件をそろえて比較し、数量を図や表で捉える土台は使い続けます。

家庭で5分でできる確認の1つ目は、紙の中央に「水」と書き、まわりに植物、雲、水溶液を置く方法です。保護者の方がそばで聞き、それぞれの場面で水がどこにあり、どんな状態かを、お子さまに短く説明してもらいます。言えない箇所には印を付け、無理に答えを連想させず、次に調べる言葉を1つ決めます。

2つ目は、例題3の表を使い、計算せずに「全体の長さ」「もとの長さ」「のび」を指さして説明する方法です。説明できたら、40 gのときに14 cmとなる理由を確かめます。この2つはいずれも紙と鉛筆だけででき、薬品や火を使う必要はありません。家庭での確認は、短く切り上げても、止まった場所を残せれば次につながります。

個別指導で確かめるなら、誤答の式だけでなく、問題文で拾った条件や、表に書き込んだ言葉まで見て、必要に応じて単位や観察の意味へ戻ります。塾へ質問するときも、「理科全体が苦手」だけでなく、「全長とのびをどこで分けるかわからない」と途中の紙を添えると、確認する点が具体的になります。

まとめ

理科の全体地図は、覚え終えた単元に印を付けるだけの表ではありません。問題で止まったとき、戻る場所と次に試す手順を選ぶために使います。答えを教えられたあとで、同じ条件を自分で指せるか、図の軸を説明できるかまで確かめると、復習の終わりもはっきりします。

卒業アルバムの観察写真に写る植物や実験も、今なら別の問いで見直せます。水はどこへ動いたのか、何を同じにしたのか、結果の違いはどの記録にあるのか。理科の理解の境目は、正解を聞いてうなずく瞬間ではなく、その答えを支える条件を自分で指せる瞬間にあります。