自由研究も『自由自在』!?この夏は「おうちで理科実験」に挑戦しよう!

こんにちは!manavi 編集部の安藤です。普段は受験研究社で理科の参考書の編集担当をしております。日々理科漬けの毎日を過ごす、理科実験大好き人間です。

記事を書くのは初めてで緊張しますが、自身が子どものころのエピソードも交えて、お子様の学びのヒントになるような情報をお伝えしていければと思います。

7月も下旬に差し掛かり、夏休みが始まりましたが、小学生のお子様がいらっしゃるご家庭ではどのような時間をお過ごしでしょうか?

机に向かって問題を解くこととは違った、アクティブな活動にも取り組むことができるのが、長期休みの魅力のひとつ。

私も、夏休みになると毎年のようにクワガタ・バッタ・カマキリなど色々捕まえてきて、昆虫図鑑と見比べながら、「これはノコギリクワガタかな?コクワガタかな?」「このバッタは鰹節を食べるかな?」など、虫が苦手な親に睨まれながら、自分は一日中虫かごを眺めている…そんな思い出があります。

それから、小学校で貰った電気回路の実験器具を持ち帰ってきて、家電やおもちゃにつなげて動かしてみたり、豆電球を家庭用コンセントに繋いで爆発させてヤケドしたり!学校の授業と違って、自由に色々と実験することができて楽しかったのを思い出します。

今振り返ると、夏休みの有り余る時間の中で「じっくり自由に行った観察・実験」が理科を好きになったきっかけのひとつかもなぁと思います。

そこで本記事では、夏休みの思い出にもなる、気軽で特別な取り組みとして、「おうちで理科実験」を提案しようと思います。

夏休みはご家族で過ごす時間も増え、保護者やご兄弟を巻き込んだちょっとおおがかりな「観察・実験」にも取り組めるチャンスです。学校から宿題として課されることも多い「自由研究」へのヒントにもなれば幸いです。

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何からはじめる?100種以上の「実験レシピ」も選び放題!

じっくり自由に実験!といっても、ご家庭の環境は様々。何を参考に、どんな実験をするのがよいのか…私なりに考えてみました。

まずは、教科書や参考書に書いてある内容を「そっくりそのままやってみる」を最初のステップにしてみてはどうでしょうか。

昨今では、お子様の興味を引くような派手で面白い科学実験・観察の手順がネット記事や動画として紹介されていたり、お店で実験キットとして販売されていたりするなど、実験テーマや具体的な手段の情報はご家庭でも手に入れやすくなりました。

はじめは、こうした手順がまとまった観察・実験の中から、お子様が「面白そうだな」と思ったものに挑戦してみる。それこそ最初は「学校で面白かったからもう一回やりたい!」くらいのモチベーションで、教科書に書いてある実験におうちで挑戦するのもいいと思います。

私が情報源としてオススメしたいのは『小学3・4年 自由自在 理科』教科書内容や中学受験を意識した理科の知識が詰まった厚物参考書ですので、「実験・観察に使えるの!?」と意外に思われる方もいらっしゃるかもしれません。

実は本書では、小学理科の覚えたい知識のほとんどに対して、それを裏付けるための実験・観察が記載されている構成になっています。実験手順から、結果の分析までがイラストとともに記載された特集が100題目以上もあるので、ご家庭での実験・観察の基礎技術を身につけるための指南書として使っていただくことができます。

また、小学理科の広い範囲を1冊でカバーしているので、気になったことを詳しく調べたり、新しい題材とつなげたりといった「学びを深める」際にも役立ちます。実験・観察の基礎技術を身につけ、より発展的な「自由研究」にステップアップする際のサポートにもピッタリというわけです。

今回の記事では、そんな『小学3・4年 自由自在 理科』での記載も例にしながら、ご家庭で取り組める「おすすめの実験」や「実験の準備方法」など、「おうちで理科実験」に取り組む際に役立つ情報をご紹介していきたいと思います。

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『自由自在』からチョイス!安藤おすすめの実験・観察

では、もう少し具体的にお話ししましょう。

小学理科の分野を軽くご説明しますと、大きく分けて4つの分野、「生命」「地球」「エネルギー」「物質」があります。これらは高校では科目として独立して、それぞれ「生物」「地学」「物理」「化学」と呼ばれているので、保護者の皆様にはこちらの方がイメージしやすいかもしれませんね。

とりわけ「生命」の分野は、生き物が活発になり、観察の対象や実験のためのサンプルが手に入りやすくなる夏が学びのチャンスです。

例えば、もやしや豆苗といった「1~2週間で収穫できる野菜を育てる」というのがあります。夏の気温では成長が早く、仮に1度失敗しても「夏休み期間中にリトライできる」メリットがあります。

育てたものを実際に食べることができるのもポイントです。「おいしく育てるにはどうすればよいのか…」という更なる研究につなげることもできそうですね。

『小学3・4年 自由自在 理科』からも、夏に楽しめそうな「実験・観察」を私のチョイスで、いくつかご紹介したいと思います。

「温度変化と花のようす」(生命)

『小学3・4年 自由自在 理科』 p.109より

・温度によって花の開き方が変わるという実験です。暑い夏に花をひんやり冷やしてみましょう。

・観察が主体の生命分野に珍しい、「実験チック」な題目とも言えそうです。

・花の種類を変えてみると違いがあるかもしれませんね。

「雲を作ってみよう」(地球)

『小学3・4年 自由自在 理科』 p.170 より

・空に浮かぶ雲と同じ原理で、人工的に雲を作り出す実験です。本当にモクモクと曇ります!

・ きれいに雲を作り出すための実験装置づくりにも試行錯誤や研究の余地があります。

・ 色のついた雲をつくってみても楽しそうですね。家族の誰が一番綺麗に雲を作れたか、動画で撮影するのも良い思い出作りになりそうです。

「音の伝わりやすさ」(エネルギー)

『小学3・4年 自由自在 理科』 p.252 より

・ご自宅にあるような材料で作れる糸電話の実験です。「糸を張る」という条件に気をつければ、かなり長い距離でも音を伝えることができます。

・糸や紙コップの材質を変えると聞こえ方がどう変わるのか…など、実験のバリエーションも豊富です。

・屋外で行うと、距離を長くしたり、風の影響を考えたり…高品質な糸電話を作るための改良ポイントが見つかるかもしれませんね。

「温度による水の体積変化」(物質)

『小学3・4年 自由自在 理科』 p.324 より

・液体の温度による体積変化を見る実験です。

・アナログな温度計にも通じる現象なので、使用する液体や、工作用紙の目盛りの使い方によっては「手作り温度計」を作れるかもしれませんね。

・フラスコやガラス管はピンポン玉に直接ストローを差し込むことで代用でき、お手軽になる上、人の手で包んで温めることもできそうです

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試験管はどこで買う?実験道具を揃えよう!

実験・観察の内容や、研究のテーマを選んだら、必要な材料や器具を調達します。教科書や参考書の記述や、実験装置のイラストなどを見て、必要そうなものを書き出し、揃えていきましょう。お子様と一緒に書き出していくと盛り上がりそうですね!

さらにここで、ご自宅に揃えておくと実践可能な実験がぐっと増える、本格的な実験グッズをご紹介したいと思います。いかにも理科っぽい器具ですので、自宅にあるだけで、理科好きなお子様のテンションが上がってくれるかもしれませんね!

あると便利な実験器具1「ビーカー・試験管」

主に「物質」の分野で、水を中心とした液体の操作の際に活躍します。

液体を入れるだけならコップなどでも代用が効きますが、耐熱性や耐圧性、薬品耐性が求められるシチュエーションでは、ビーカーや試験管が必須になってきます。

学校現場において、あえて食器などで代用せず、専用の器具を用いているのには「実験には危険が伴う」ことや「実験で使った薬品を体に入れない」という科学リテラシーを養う意図もあると思いますので、ご自宅で揃えることにも意義がありそうです。

あると便利な実験器具2「棒温度計」

室温計ではなく、体温計でもなく、棒状の温度計を利用する実験は多いです。例えば、日なたと日かげの温度を測る、水が凍る温度を調べる、といった際に使用します。

デジタル温度計と比較して安価に手に入るケースが多く、教科書では「温度計の読み方」が重要事項としても取り上げられています。

あると便利な実験器具3「豆電球・導線」

主に「エネルギー」分野の電流や回路の実験の際に活躍します。光ることで通電の有無を確認することができ、明るさで電力の強弱も調べることができるのが便利です。

同様の電気回路を作る器具として「モーター」などでも代用できます。近年普及が進んでいる「LED電球」も代替品の候補ですが、豆電球とは異なり、点灯するための電流の向きが決まっていますので、+極や−極をよく確認してつなげる必要があります。

次にこれらの器具の購入方法ですが、「モノタロウ」や「アスクル」といった事務用品を取り扱う大手の通信販売のサイトで、理科実験の器具も手軽に安価で購入することができます。学校の先生が利用するケースも多いようです。

一方で、お店に実際に足を運んでお子様と材料を吟味しながら購入する、というのも良い学びの機会になるでしょう。

理科の実験器具を取り扱う店舗の例としては「東急ハンズ」などの百貨店があります。同時に記録用紙や筆記具、実験装置の組み立てに使うような工具類も揃うのでおすすめです。

受験研究社本社近くの「東急ハンズ 心斎橋店」11階の実験器具コーナー

教科書通りの実験装置にならなくても、代替品を考え、より身近な100円ショップなどで買い揃えるというのもひとつの手です。費用を抑えることもできますし、実験装置への創意工夫も研究においては重要な要素になります。

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保護者が気をつけたいポイント

材料を揃えたらいざ実践です!ここで、実験・観察を有意義なものにするために、また安全に行うために、保護者の皆様にもご配慮いただきたいポイントをお伝えします。

実験の準備から記録をとるようにする

記録をとることで、実験・観察を通して分かることの根拠が明確になり、整理がしやすくなります。「やるだけやっておしまい。」では知識として定着しづらいですし、特に宿題としての「自由研究」を意識するなら、成果物をまとめる必要もありますよね。

先ほども述べましたが、実験装置の創意工夫や改良も、重要な学びのポイントです。材料をどこで買ったか、材質や重さはどのくらいか…など、実験・観察の準備・途中の様子・結果に至るまで、常に「記録をとる」ことをお子様に意識させてください。買い物や準備の工程を「絵日記」にする、というのも面白いかもしれません。

手書きでメモをとるのが苦手なお子様の場合、写真を撮っておくだけでも、重要な資料になります。YouTuberのレポート動画みたいに残しておくのも楽しそうですね!

『小学3・4年 自由自在 理科』では、レポートの書き方に関する資料もありますので、そちらも参考にしてみてください。

失敗は学びに。でも、事故は先回りで回避

実験・観察の結果が想定や予想とは違うことはよくあることです。自分の知らない要因があったのか、方法に間違いがあったのか、考えて改善していくのも大事なことです。

一方で、理科には失敗がつきものです。同じ失敗でも、ケガや事故は避けなければなりません。経験の少ないお子様の身の安全、ご自宅の安全を守るには保護者の皆様の目や配慮が必要になってきます。特に、火や薬品を使う場合は燃えやすいものを近くに置かない、汚れても良い服装を選ぶ、といった細心の注意が必要です。

教科書や参考書には、あらかじめ注意点が載っていることも多いので、お子様と一緒に確認しましょう。オリジナルな実験・観察では、活動の内容をお子様とシミュレーションし、水がこぼれそうな実験では拭くものを用意しておく屋外の観察では熱中症に気をつけて水分補給を促す、といった事前、最中のケアを心掛けていただきたいと思います。

保護者が気をつけたいポイントは、探せばまだまだありそうですね…manaviでも今後の研究課題として、実際にやってみるなどして調べていきたいと思います。

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最初は「教科書通り」をマスターして、自由研究へつなげよう

さて、本記事では夏休みの取り組みとして「おうちで理科実験」をオススメしてきました。

皆様の学生時代を振り返ってみても、教室に缶詰めで学んだ座学の授業に対して、実験や観察などで屋外へ出かけたり、手を動かしたりした小学理科の授業は楽しいイメージがあるのではないでしょうか。お子様にもまず、「理科を楽しむこと」を続けて欲しいものです。

実験・観察は楽しいだけなく、その経験が「自分の気になったことを調べる道具」としても役に立ちます。身のまわりの色々な現象に対して「こういう理由で起こっているんじゃないか」と推測するときも、「ならばこういう方法で確かめよう」というときも、これまでの実体験が参考になります。そして、「推測して、確かめる」の繰り返しこそが「自由研究」なのではないでしょうか。

お子様が低・中学年のうちは、教科書や『小学3・4年 自由自在 理科』にあるような、結果が分かっている実験や観察を記載の通りに再現するだけでも、「実験・観察の基礎技術」をおさらいする機会になり、オリジナルな「自由研究」に発展するアイデアや、モチベーションを得るきっかけにもなると思います。

今回記事で紹介したような実験・観察を、最初は保護者の方から「一緒にやってみない?」と声をかけたり、実験器具売り場へ足を運んで、「これを使って何か実験しようか」と提案したりすることで、取り組みを始めるきっかけになってくれればと思います。

お子様と一緒に教科書や『自由自在』をパラパラとめくって、「この実験装置がかっこいいな」「これなら簡単にできそうだな」と思ったものを片っ端からやってみるのも良いかもしれません。

この夏はそんな「おうちで理科実験」にご家族でトライしてみてはいかがでしょうか。

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