子どもと一緒に取り組みたい理科実験21選

日本の子どもたち、若者たちの理科離れが指摘されるようになり久しくなります。

21世紀のこれからの時代は、科学リテラシーや理科を通じて培う力は誰にとっても重要です。仮に専門職に就かないとしてもです。また、理科離れの傾向がこのまま続けば、日本の次世代を担う研究者、技術者が育たないことも懸念されます。

子どもたちの理科離れに歯止めをかける一つの鍵として、「理科実験」があげられます。実際に、文部科学省も学校現場における理科実験の強化に取り組んでいましたが、先生の人材育成の問題から実現できていません。しかし、理科実験が有効な教育手法であることは間違いありません。ここでは、理科実験を子どもたちの授業に取り入れるべき背景や、効果、おすすめの理科実験について解説します。

子どもたちに理科実験が必要な背景

教室での講義だけでなく、学びに理科実験が必要な背景について、主に日本における理科離れについて解説します。

「理科離れ」とは？

「理科離れ」「理系離れ」というとき、主に二つの用法で使われます。一つは「理科や理系科目に興味がない」という意味、そしてもう一つは「理科や理系科目に関係する職業に就きたくない」という意味です。

2022年7月に公表された全国学力テストの質問紙調査によると、理科に対する考え方について、小学校6年生と中学校3年生から、以下の回答が得られました。

質問・回答	割合
理科の勉強は大切だと思う	・小学校6年生：86.5％、 ・中学校3年生：77.1％
理科の授業で学習したことは社会に出たときに役立つ	・小学校6年生：77.3％ ・中学校3年生：61.8％
将来、理科や科学技術に関係する職業に就きたい（どちらかといえば就きたいを含む）	・小学校6年生：26.7％ ・中学校3年生：22.6％

 

理科の勉強に対して肯定的に捉えている学生は多いものの、理科に関する職業につきたいと考える子どもの割合は少なくなっています。

また、以下の表は、2019年に大学などの高等教育機関に入学した学生のうち、科学や工学に占める女性の割合を記したものです。

	加盟国の平均	日本
自然科学	52％	27％
工学	26％	16％

 

2021年に経済協力開発機構（OECD）によって、科学・技術・工学・数学分野で調査されました。そのなかで「自然科学」と「工学」における女性の割合は、36か国中、日本が最低だったのです。

この調査は女性を対象にしたものですが、諸外国と比較しても、理工系の専門に進む若者が少ないことが最近のデータからも分かります。

こうした調査から垣間見えるのは、小学生の頃に理科が好きだった子どもたちも、中学校、高校と進む中で徐々に興味を失ってしまい、理工系への進学を選択する生徒たちはごく一部に減ってしまうという現状です。

専門性が足りない

児童・生徒の科学リテラシーを高める上で学校教育が最も大切な要素であることは疑う余地もありません。そして、授業を行う教師が児童・生徒の理科への興味を高め、能力を伸ばす上で重要な役割を果たすことも確かでしょう。

ところが、小学校で理科を教える教員を対象に実施した「平成20年度小学校理科教育実態調査（※）」において、理科の指導に苦手意識を感じている学級担任は約半分、教職経験が10年未満の教員では6割を超えていることが分かりました。

※独立行政法人科学技術振興機構・国立教育政策研究所調べ

この点、国の理工系人材育成研修に関する第一人者のひとりでもある井上敦氏、田中隆一氏は、学校教育において理科教師の専門性は重要だとします。両氏の分析の結果、以下の4点が分かりました。

• 大学で自然科学を専攻した教師は、専攻分野において生徒の理科の学力を向上させる
• その効果を発現させるメカニズムのおよそ半分は教育実践である
• 特に授業準備の違いが作用している
• 教職経験を積むことで専門性の欠如を補えるわけではない

自然科学を専攻した教員が授業を行うために質の高い準備を行えるのはどうしてでしょうか？

それは生徒が理科で学んだことを日常生活に結びつけるような指導を行える点にあります。学ぶことが試験用の知識で終わるのではなく、身近な日常生活に結びつけることで生徒の理科に対する興味関心が高まり、学力も向上するのです。

そして、子どもたちが小学生の頃から専門性に触れることができる最も効果的な方法、それが理科実験なのです。理科で学ぶことが日常生活の問題解決につながることを理科実験を通して体験することで、中学、高校まで興味を持続させることができ、それを社会に役立てたいと願うようになれるはずなのです。

理科実験とは？

文部科学省によると、小学校理科の目標は以下の通りです。

自然に親しみ、見通しをもって観察、実験などを行うことで、以下の能力や心を育むことを目標としています。

• 問題解決の能力
• 自然を愛する心情
• 自然の事物・現象についての実感を伴った理解
• 科学的な見方や考え方

この目標からも分かる通り、理科において重要な学習方法は「見通しをもって観察、実験」を行うことです。つまり、児童は自分なりの予想や仮説を立てて、問題意識をもって意図的に自然の事物・現象に働きかけていくのです。

実験とは？

文部科学省によると、「実験」とは、「具体的な自然の事物・現象から、いくつかの要素を切り取って、それらを組み合わせて調べることによって成立する学び」です。生徒は条件を揃えて複数回の実験を行い、データの妥当性を考えることで、科学的な見方や考え方を構築できるようになります。

理科実験が子どもに与える影響

理科実験が子どもに与える影響には以下の点があります。

• 問題解決能力を育てる
• 自然に親しむことができる
• 表現力が身に着く
• コミュニケーション能力を培える

問題解決能力を育てる

文部科学省の「小学校理科の観察、実験の手引き」によると、問題解決の過程は次のようなプロセスを辿ります。

1.自然事象への働きかけ	関心や意欲をもって対象と関わることで問題を発見する。
2.問題の把握・設定	対象となる自然の事象や現象から問題意識を醸成する。
3.予想・仮説の設定	問題に対する考えを顕在化する。
4.検証計画の立案	予想や仮説を自然の事物・現象で検討するための手続き、手段。
5.観察・実験	問題解決の中核。
6.結果の整理	実験の装置や状況に依存しない妥当な実験結果を出す。
7.考察	観察、実験の結果を吟味する。予想や仮説の妥当性を検討する。
8.結論の導出	科学的な見方や考え方を養う。

参考：「小学校理科の観察、実験の手引き」（平成23年3月、文部科学省）p15

子どもが問題解決能力を培えるかどうかは、逆境に直面した時に柔軟に対応する「レジリエンス」とも関係します。「しなやかさ」や「たくましさ」を含むレジリエンスがあれば、ストレスとなる状況に直面しても、子どもはそれを糧としてさらに成長を遂げることができます。

お茶の水女子大学の岐部智恵子氏によると、レジリエンスには「環境要因」と「内的要因」があり、内的要因のうち、子どもが自分で獲得できるものには問題解決能力が含まれます。問題解決能力を培っている子は、うまくいかないことがあっても、すぐにあきらめることがありません。例えば、テストやスポーツの成績が悪かったり、友だち関係で悩みを抱えたりした場合にも、どうしたらうまくできるかに意識を向けることができるのです。

問題解決能力を培うためには、無目的に、「楽しい」実験を行うだけでは不十分です。上の図でも示されているように「予想・仮説の設定」が非常に重要です。もちろん、子どもですから、科学的な知識や論理的思考を培う点ではまだ不十分でしょう。しかし、大切なのは、予想や仮説が科学的かどうか、ということではなく、自分で考えたのか、その考えには根拠があるのか、ということです。

自然に親しむことができる

理科実験を積極的に行うことで、子どもたちは自然に親しむことができます。一口に自然といってもさまざまな側面があります。実際に海や山、森の中に出掛け、散策しながら観察することも自然に親しむ方法のひとつです。それに加えて、理科実験を通じて自然の事物・現象の性質や働き、規則性などに気付くこともできます。

例えば、理科実験では、先生が実験を行う様子を見せてあげるのではなく、生徒たちがグループごと、あるいは一人ずつ実験することがあります。同じテーマで実験しているにも関わらず、実験結果が異なることがあるでしょう。その違いを考察することで、子どもたちは「誰が行っても、何度行っても同じ結果が出るようにするには、どうすればよいか」という「再現性」や「規則性」を学べるのです。自然の営みを知れば、子どもたちは自然への畏敬や不思議さに心を揺り動かされていくでしょう。

表現力が身に着く

理科実験はただやりっぱなしにするのではなく、予想や仮説と比較して分かったことを実験後にまとめたり、整理したりすることが大切です。子どもたちはその過程の中で、自分の考えを表現する力を訓練できます。

実験結果を分かりやすく伝えるためにグラフや図版化することが求められますし、結果を相手に分かりやすく伝えるための順序や関係づけも大切です。実験結果の分析や比較をした上で、情報を取捨選択し、抽象化し、まとめる過程で子どもたちは表現力を身に着けることができるのです。

コミュニケーション能力を培える

理科実験は多くの場合、一人ではなく、グループごとで行います。他のメンバーと協力し合ったり、意見交換をする中でコミュニケーション能力を培えます。

コミュニケーションの語源はラテン語で「分かち合う、共感する」を意味する「communis」です。つまり、コミュニケーション能力といっても、ただ自分の考えや気持ちを一方的に話すのではなく、相手と共有するための双方向のやりとりなのです。つまり、自分の考えを筋道立てて話せる力だけでなく、相手の話を理解しながら聞いたり、それに反応し働きかけたりする力、お互いの考えを話し合う力なども含まれます。

理科実験では、共通のテーマに基づいて他のメンバーと取り組むため、コミュニケーション能力を培う良い訓練の機会になります。子どもがコミュニケーション能力を身に着けることができれば、学校や仕事で良好な人間関係を築いていくことが容易になります。

理科実験の際に意識したいこと

子どもたちの知的好奇心を刺激し、問題解決能力や表現力を伸ばす理科実験はたくさんあります。覚えておきたいのは、単に子どもたちを「楽しませる」ために行うわけではないことです。子どもたちが実験を楽しむことは大切ですが、実施する側としては行う実験が何をテーマにしており、子どもたちにどんな能力を培ってほしいのか、目的意識を持つことが重要です。

小学校理科の内容区分

文部科学省の学習指導要領によると、科学的な概念の理解など基礎的・基本的な知識・技能の確実な定着を図る観点から、小学校理科の内容区分を「A　物質・エネルギー」、「B　生命・地球」の2区分にしています。

それぞれの実験がいずれの領域と関係しているかを意識し、以下のような視点を培う目的で実施するようにしましょう。

A	エネルギー領域	量的・関係的な視点
	物質（粒子）領域	質的・実体的な視点
B	生命領域	共通性・多様的な視点
	地球領域	時間的・空間的な視点

取り組んでみたい！理科実験21選

ここでは、取り組んでみたい理科実験をレベルごとに「初級」「中級」「上級」に分けて解説します。実際に実験に取り組む際には、参加している子どもたちの能力に合わせて、知的好奇心を満たせるように理科実験のプランや取り組みを工夫する必要があるでしょう。

以下では、ご家庭の身近なものを使って親子で本格的に楽しめる21の理科実験をご紹介いたします。実験のポイントや、それぞれの学びのポイントも解説しておりますので、是非夏休みの自由実験などでご活用ください。

初級：小学1年生～小学4年生レベルの理科実験

	理科実験テーマ	学べる自然の事象や現象、視点
１	水中シャボン玉	表面張力（物質領域）
２	こなごな磁石	磁力（エネルギー領域）
３	ペットボトル空気鉄砲	空気の力（物質領域）
４	備長炭ろ過器	ろ過（物質領域）
５	万華鏡の世界	光の反射（エネルギー領域）
６	じゃがいもを水に浮かそう	浮力（物質領域）
７	生き物のプレパラート	生命の構造と機能（生命領域）
８	ヨウ素のでんぷん反応	でんぷん反応（物質領域）
９	ストロー笛でドレミファソラシド	音（物質領域）
10	静電気ストロー	静電気（エネルギー領域）

１. 水中シャボン玉

■準備するもの

• プラコップ　2個
• 水
• ストロー
• 食器用洗剤
• はさみ
• 水彩用絵具（2～3色）

■実験のしかた

①プラスチックのコップ２つにそれぞれ水を8分目まで入れて、食器用洗剤を約10摘垂らして、シャボン液を作ります。泡立てないようにストローでかき混ぜます。

②片方のシャボン液にだけ水彩絵の具で色を付けます。

③ストローを10センチ程度の長さに切ります。

④ストローの先部分の数センチを色の付いたシャボン液の中に入れてから、上の部分を指でふさぎます。

⑤ストローの上の部分を指でふさいだまま、シャボン液からストローを出します。

⑥透明のシャボン液のコップの上でストローをふさいでいた指を放すと、色の付いたシャボン液が落ちて、透明の水の中で色の付いたシャボン玉ができます。

■学べる自然の事象や現象、視点

水にそのまま水滴を落としても、水玉ができることはありません。それは水が水分子から構成されており、表面張力によってお互いを引っ張り合っているからです。しかし、水に洗剤を入れると、表面張力が小さくなるため、水中の中でも「シャボン玉」として存在しつづけることができます。

２．こなごな磁石

■準備する物

• 磁石2個
• フィルムケース
• ビニール袋
• 金づち
• クリップ

■実験のしかた

①磁石をビニール袋に入れて、ブロックなど固いものの上におきます。それを金づちで叩いて「こなごな」にします。

②こなごなになった磁石をフィルムケースに入れて、カシャカシャと5～6回振ります。

③そのフィルムケースにクリップを近づけてみます。クリップはフィルムケースにくっつかないことから、すでに磁石ではなくなっていることを確認します。

④フィルムケースに別の磁石をくっつけます。そうすると、こなごな磁石はふたたび磁石に変化します。クリップがくっつくことを確認しましょう。

■学べる自然の事象や現象、視点

磁石を「こなごな」にすると、小さな磁石がお互い磁力を打ち消し合って、全体として磁石の働きは失われてしまいます。しかし、フィルムケースに磁石をくっつけると、こなごなになった磁石の磁力の方向が揃い、全体として磁石の機能を取り戻すことができます。

３．ペットボトル空気鉄砲

■準備する物

• ミニペットボトル2個
• ゴム風船
• ビニールテープ
• カッターナイフ
• はさみ
• 画用紙
• ペン
• 接着剤

■実験のしかた

①ペットボトルをよく洗って乾かし、それぞれのラベルをはがします。

②カッターナイフで1つのペットボトルの底を1センチくらい切り取り、切り口にビニールテープを貼ります。

③はさみを使って、ゴム風船を半分に切り、丸いほうをペットボトルの底にかぶせてビニールテープで固定します。もう1つのペットボトルの底を接着剤で仮どめして、ビニールテープでしっかりとくくりつけます。

④画用紙を小さく切って、好きな模様を描いて山折りにし、的にします。

⑤ペットボトル空気鉄砲を的に向けます。風船を引っ張って手を放すと、遠くに置いた的に当たり、倒れます。距離を変えてみながら実験してみましょう。

■学べる自然の事象や現象、視点

目には見えませんが、ペットボトル空気鉄砲から放たれた空気がドーナッツのような形をした渦の輪のようになります。空気の輪はいったん作られると安定しているため、遠くに置かれた的にまで届くのです。

４．備長炭ろ過器

■準備する物

• 備長炭
• 2リットルのペットボトル2本
• 台所用水切りネット
• ポリエステル製脱脂綿
• はさみ
• かなづち
• 長さ2センチくらいの釘
• なべ
• タオル
• コップ

■実験のしかた

①ペットボトルの底をハサミで切ってロートをつくります。キャップには釘で穴をあけます。

②もう1本のペットボトルの上から3分の1のところでハサミで切り取り、ろ過した水を受ける容器にします。

③備長炭をタオルなどに包み、金づちで砕いて粉々にします。それを水切りネットに入れて、よく洗い流し、鍋で煮沸消毒します。

④①のロートに脱脂綿を敷き詰め、その上に③の備長炭を水切りネットのまま詰め込みます。

⑤完成したろ過器に泥水や絵具で色がついた水などを上から流し込みます。下のペットボトルにろ過された透明な水が確認できるはずです。

■学べる自然の事象や現象、視点

この実験では「ろ過」の原理について学べます。「ろ過」とは、細かい穴があいた多孔質素材に液体や気体を通すことで、穴よりも大きな粒子を液体または気体から分離することをいいます。この実験で多孔質素材として用いるのは木炭です。木炭には数ミクロンから数百ミクロンの小さな穴が空いているため、それよりも大きな汚れの粒子はこしとられ、水はきれいになるのです。

５．万華鏡の世界

■準備する物

• ストロー
• プラスチック製のミラー板
• トレーシングペーパー
• カラーセロハン、ビーズなど

■実験のしかた

①プラスチック製のミラー板を長さ20センチ×3センチの大きさに切ります。同じサイズのミラー板を3枚準備します。

②①のミラー板の鏡面を内側にして、3枚が正三角形になるように組み合わせて粘着テープでとめます。

③②の筒の片方に6センチ四方のトレーシングペーパーを粘着テープでとめます。

④③の中にビーズやカラーセロハンを入れます。万華鏡の完成です。

■学べる自然の事象や現象、視点

美しい万華鏡をのぞくことで、不思議な鏡の世界を体験できます。鏡どうしが向き合うことで、反射が無限に繰り返され、幻想的な模様が描き出されます。

６．じゃがいもを水に浮かそう

■準備する物

• 食塩（水100mlあたり40g以上）
• 水
• じゃがいも
• 中が見える透明な容器
• ロート
• 食紅

■実験のしかた

①透明な容器に半分くらいまで水を入れ、皮がついたじゃがいもを丸ごとそこに入れます。じゃがいもはそのまま沈んでいきます。

②別のコップに水100mlを入れ、そこに40グラム以上の食塩を入れて、食塩水をつくります。それに食紅などで色を付けます。

③ロートを①の容器に静かに入れ、容器の底の方に②の食塩水を入れていきます。

④色の付いた食塩水が底の方に溜まるにつれて、じゃがいもは徐々に浮かんできます。

⑤じゃがいも以外の野菜ではどうなるか、予想しながら実験してみましょう。

■学べる自然の事象や現象、視点

じゃがいもなど野菜が水に浮かぶかどうかは、水の密度に対する野菜の密度の大小で決まります。水は100CCでおよそ100ｇであり、「かさ」に対する「重さ」が１の関係にあります。それに対して、じゃがいもは1.1のため、水に対しては沈みますが、1.2に調整された飽和食塩水よりは軽いため、徐々に浮かんでいくのです。

７．生き物のプレパラート

■準備する物

• 田んぼの水
• コーヒーフィルター
• フィルターホルダー
• スライドガラス
• スポイト
• カバーグラス
• 顕微鏡

■実験のしかた

①所有者の許可を得て、安全に気を付けて田んぼの水を採取します。

②コーヒーフィルターを用い、採取した水をろ過し、微生物を捕捉します。

③②で捕捉した微生物に水を少し加えて、スポイトで吸い取り、カバーグラスの上に置きます。

④カバーグラスをかけてプレパラートを作ります。

⑤顕微鏡で低倍率から観察します。

■学べる自然の事象や現象、視点

肉眼では見えない微生物の構造の精巧さや美しさに感動します。環境保護運動の先駆者であるレイチェル・カーソン氏の書名には「センス・オブ・ワンダー」という言葉があります。顕微鏡を覗いて「自然に触れて深く感動する力」を養いましょう。

８．ヨウ素のでんぷん反応

■準備する物

・ガラスのコップ

・洗面器2個

・温度計

・片栗粉（でんぷん）

・ヨウ素入りのうがい薬

・約60℃のお湯

・氷水

■実験のしかた

①少量の片栗粉をコップ一杯のお湯に溶かして、温度計を使って室温まで下がったのを確認します。

②①にヨウ素入りのうがい薬を数滴たらします。水溶液が青紫色になることを確認します。

③洗面器に約60℃のお湯を張り、そこにコップを浸します。しばらくすると、だんだんと色が薄くなり、最後には透明になることを確認します。

④洗面器に氷水を入れ、そこにコップを浸します。しばらくすると、再び水溶液が青紫色に戻ります。

■学べる自然の事象や現象、視点

片栗粉に含まれているでんぷん分子のらせん構造にヨウ素分子が入り込むと、色の変化が生じます。でんぷん水溶液を温めると、ヨウ素分子の熱運動が激しくなり、でんぷん分子のらせん構造から出て行ってしまいます。そのため、色が透明になるのです。逆に氷水で冷やすと、ヨウ素分子が再びでんぷん分子のらせん構造に入り込み、全体として青紫色に見えるのです。

９．ストロー笛でドレミファソラシド

■準備する物

• 直径8mm以上のストロー8本以上
• はさみ
• セロハンテープ
• マジックペン
• じょうぎ

■実験のしかた

①以下の表を参考に、ストロー8本を各音程の長さに、はさみで切ります。

ド	レ	ミ	ファ	ソ	ラ	シ	ド
16cm	14.2cm	12.7cm	12cm	10.7cm	9.5cm	8.5cm	8cm

 

②余っているストローで5㎝の長さのストローを7本作ります。

③ストローの下端（吹く側）を揃えて、ドから順番に横に並べていきます。

④各音程の間にストロー1本分の間隔をあけるため、長さ5㎝のストローを挟み、セロハンテープで全体を固定します。

⑤吹く側と逆の方（ストローの上端）はセロハンテープでふさぎます。

■学べる自然の事象や現象、視点

音は目にみえませんが、音波として空気を揺らす波として伝わります。波は長ければ長いほど音は低くなります。ストローを吹くと、空気の波がストローの端に跳ね返って共鳴するため、音が出る仕組みです。

10．静電気ストロー

■準備する物

・ストロー

・ティッシュペーパー

・ポリエチレン製のひもや糸

・ニンジン

・氷

・バット

■実験のしかた

①ストローをティッシュペーパーでよくこすります。

②水道から水をできる限り細く、ちょろちょろと出し、そこに①のストローをゆっくり近づけます。蛇口から出ている水が、ストロー側に引っ張られるのを確認しましょう。

③水分を多く含む野菜なども同じ動きをします。ニンジンを糸やひもで吊るし、①のストローを近づけます。ストローにニンジンが引き寄せられるのを確認します。

④氷の場合も同様です。バットに氷を入れて、①のストローを近づけます。氷が引っ張られるのを確認します。

■学べる自然の事象や現象、視点

2種類の物質をこすり合わせると、静電気が発生し、マイナスに帯電します。ティッシュにこすり付けたストローはマイナスに帯電している状態です。一方、水にはプラスの電気とマイナスの電気があります。マイナスの電気を持ったストローを近づけると、水はストロー側にプラスの電気を向けて並び、静電気によって引き寄せられるのです。プラスとマイナスの電気は引き寄せ合う性質があることが分かります。

中級：小学3年生～小学5年生レベルの理科実験

	理科実験テーマ	学べる自然の事象や現象、視点
11	びんの中のろうそく	二酸化炭素（物質領域）
12	植物の水の通り道	植物の構造（生命領域）
13	炎色反応	炎色反応（物質領域）
14	ペットボトル溶け方競争	熱伝導（物質領域）
15	塩の王冠	結晶（物質領域）
16	玉ねぎの草木染め	植物の観察（生命領域）

11．びんの中のろうそく

■準備する物

• ろうそく
• 底なし集気びん
• 集気びんのふた
• 粘土　

■実験のしかた

①粘土で作った土台に火のついたろうそくを立て、底なし集気びんをかぶせて、ろうそくが燃え続けることを確認します。

②粘土の土台の一部分を切って、集気びんに下から空気が入るようにしてかぶせます。その状態で集気びんのふたをすると、ろうそくの火が消えることを確認します。

③粘土の土台を切って下から空気が入るようにし、集気びんをかぶせ、ふたをしなければ、ろうそくの火は燃え続けることを確認します。

④ろうそくが燃え続けることを確認できたら、線香の煙を集気びんの下に近づけます。すると、煙は集気びんに吸い込まれていきます。

⑤集気びんのふたをかぶせたときは、線香の煙を集気びんの下に近づけても、煙は吸い込まれないことを確認します。

■学べる自然の事象や現象、視点

ろうそくの火が集気びんの中で燃え続けるためには、空気が絶えず流れ込み、集気びんの外に空気が出ていかなければなりません。この実験から、物を燃やすためには空気が絶えず入れ替わる必要があることが理解できます。

12．植物の水の通り道

■準備する物

• 水
• 食紅（赤、青、緑、黄）
• 透明のプラスチックコップ
• 試したいお花や野菜

■実験のしかた

①植物に吸わせる色水を食紅でつくります。約3gの食紅を水100mlに入れて、よくかき混ぜます。色が濃いほうが、より観察しやすいです。

②花や野菜など、観察したいものを色水に挿します。花の茎は水切りして入れましょう。

③1時間後、2時間後、4時間後など、時間の経過とともに変化を観察します。野菜は外観を見るだけでなく、切って断面を観察すると水の通り道がよく分かります。

■学べる自然の事象や現象、視点

植物には水を吸い上げる道管があることが分かります。色が付くことで道管がどこにあるか分かり、観察しやすくなります。

13．炎色反応

■準備する物

• 燃料用アルコール
• スポイト
• ライター
• 蒸発皿
• アルミカップ
• コットン
• （燃やすもの）
• 重曹
• ホウ砂
• ミョウバン
• チョーク

　など

■実験のしかた

①アルミカップにコットンを置き、スポイトで燃料用アルコールをかけます。そこにライターで火をつけて、炎の色がオレンジであることを観察します。

②他の物を燃やしたときの炎の色を確認します。①の燃料用アルコールをかけたコットンに重曹をかけて、ライターで火をつけ、炎の色を観察します。

②同様に、アルミカップの中で燃料用アルコールをかけたコットンの上に、ホウ砂、ミョウバン、チョークなどをそれぞれ置き、ライターで火をつけ、炎の色がどのように異なるかを観察します。

■学べる自然の事象や現象、視点

物質を構成する元素の種類によって、燃やした時の炎の色が異なることを炎色反応といいます。なぜ炎の色が変わるかは、小学生には理解が難しいかもしれませんが、電磁波として放出された波長が異なるためです。

14．ペットボトル溶け方競争

■準備する物

• 透明のペットボトル3本
• 食品トレー　1枚
• キリ
• 彫刻刀
• ビニールテープ

■実験のしかた

①ペットボトル3本のうち、2本に0.5ミリ四方の穴を1か所ずつ空けます。1本はペットボトルの真ん中あたり、もう1本はペットボトルの下方に空けます。

②穴を空けた部分はビニールテープでふさぎ、3本のペットボトルに同量の水を入れます。

③3本のペットボトルを冷凍庫で凍らせます。このとき、キャップは外したまま、ペットボトルを立てた状態で凍らせます。

④凍ったペットボトルをトレーの上に並べ、ビニールテープをはがします。

⑤それぞれの溶け方の違いを観察します。時間とともにどう変化するのか、写真を撮ることもできます。

■学べる自然の事象や現象、視点

熱の伝わり方（熱伝導）について学べる実験です。ペットボトルに穴が空いていないものは溶けにくい気もしますが、穴がなく水が抜けない構造のため、熱伝導率が高く、氷が早く溶けるのです。逆に穴を空けた場合、氷のまわりは空気です。空気は熱伝導率が水の20倍低い（断熱効果がある）ため、氷が溶けにくくなります。

15．塩の王冠

■準備する物

• アルミ製針金（直径1.1～1.2ミリ）
• タコ糸
• 食塩2キロ
• ポリバケツ
• ペンチ
• はさみ
• ものさし
• ゴミ袋1枚
• 割りばし2膳（4本）
• 輪ゴム

■実験のしかた

①針金をペンチで以下の長さに切り分けます。

A：15センチ×5本

B：20センチ×1本

C：60センチ×2本

D：90センチ×1本

②それぞれの針金の表面にタコ糸をすき間なく、しっかりと巻き付けます。

③①の針金で王冠の枠を作ります。

④割りばし4本で四角形を作り、交差部分を輪ゴムで止めて木枠を作ります。木枠の下に、王冠をタコ糸で吊るします。

⑤床の汚れ防止としてゴミ袋を敷き、その上にポリバケツを置きます。40℃程度のお湯を6リットル注ぎ入れます。

⑥お湯の中に食塩2キロを少しずつ溶かしながら入れます。

⑦④の王冠を、木枠を持ってゆっくりバケツに沈めます。

⑧水の中で塩の結晶が王冠の表面に付着し、だんだんと立派な王冠へと変化していきます。3ヶ月くらいかけて、その過程を観察しましょう。

■学べる自然の事象や現象、視点

物質を構成している単位である、分子や原子、イオンには互いに引き合う力が働いており、規則ただしく並ぼうとする性質があります。一般的には密な状態になろうとして結晶になるのです。食塩はナトリウムと塩素からできており、プラスのナトリウムイオンとマイナスの塩素イオンは互いに引き合う性質を持っており、美しい結晶を形作ります。

16．玉ねぎの草木染

■準備する物

• 玉ねぎの皮　50g
• 水　5.5リットル
• ガーゼやさらしなど（こし布）
• ざる
• 焼きみょうばん
• 鍋
• ステンレスボウル
• ハンカチ（染める布）
• 豆乳
• 輪ゴム
• アイロン
• 消石灰

■実験のしかた

①玉ねぎの皮と水（5リットル）を鍋に入れ、30分煮だして染料液を作ります。

②ざるとこし布を使って、①をステンレスボウルの中にこします。

③鍋にお湯（500ml）を沸かし、焼きみょうばんを入れて透明になるまで30分くらいかけて溶かします。

④染めるハンカチを水洗いし、よく絞ります。濃いめに染めたい場合は豆乳に浸しましょう。

⑤輪ゴムで布を数カ所縛るなどして、模様をつくる準備をします。

⑥布を②の染料液に浸します。色が付いたら輪ゴムを外して、水洗いします。

⑦⑥を③に30分ほど浸します。

⑧⑦を水洗いして干し、アイロンをかけたら完成です。

上級：小学5年生～中学1年生1学期レベルの理科実験

	理科実験テーマ	学べる自然の事象や現象、視点
17	カラーペンの色の分解	光の三原色（エネルギー領域）
18	冷蔵庫を使わずにアイスを作ろう	状態変化（物質領域）
19	電磁石を作ろう	電磁石（エネルギー領域）
20	気球を飛ばそう	空気の性質（物質領域）
21	竹串フィラメント	電気（エネルギー領域）

17．カラーペンの色の分解

■準備する物

• 水性カラーペン
• コーヒーフィルター
• わりばし
• プラスチックコップ
• はさみ
• 水

■実験のしかた

①コーヒーフィルターを縦10センチ×横2センチの帯に切ります。

②帯の下から1センチのところに水性ペンでそれぞれ点を付けます。

 

③割りばしに帯を挟み、水を入れたコップの上に割り箸を渡します。このとき、②で描いた点が水につからないように、帯の先端だけがコップの水に浸るように垂らします。

④30秒くらいすると、水性ペンの色が分かれていくのを確認できます。

■学べる自然の事象や現象、視点

あらゆる色が赤、緑、青を組み合わせて作られていることがわかるはずです。この3色は「光の三原色」と呼ばれています。ヒトの目の奥には色を感じる錐体（すいたい）という細胞がありますが、赤、緑、青にそれぞれ反応するよう3種類あります。それぞれの感じ方の強さで光が何色かを判断しているのです。

18．冷蔵庫を使わずにアイスを作ろう

■準備する物

• 卵黄　1個
• 砂糖　30g
• 牛乳　大さじ３
• 生クリーム　100ml
• バニラエッセンス　少々
• 塩　300gくらい
• 氷　1kg
• ボウル　大１つ、小1つ
• 泡立て器
• 木べら

■実験のしかた

①卵黄と砂糖を小さいボウルに入れ、泡だて器で混ぜます。牛乳も加えてさらに混ぜます。

②大きいボウルに氷と塩を3対1の割合で入れます。

③②の上に①のボウルを重ねて、クリームとバニラエッセンスを加えて、泡立て器で混ぜます。

④好みの固さになるまで、木べらでゆっくりとかき混ぜます。

⑤冷蔵庫を使わなくてもアイスクリームが完成します。

■学べる自然の事象や現象、視点

氷に塩を混ぜると氷が融けるスピードが増し、周りから急激に熱を奪います。さらに、氷が融けて水になりますが、そこに塩が融け込むと、凝固点が0℃より低くなります（凝固点降下）。それは水の中に別の分子が入りこむことで、水の分子が整列しづらくなり、氷になりづらくなるためです。

19．電磁石を作ろう

■準備する物

• エナメル線
• ストロー
• 鉄くぎ
• クリップ

■実験のしかた

①ストローの端からエナメル線を丁寧に、規則正しく巻いていき、「コイル」を作ります。

②ストローの中に鉄くぎを入れます。鉄くぎに電流を流せば、電磁石の完成です。

③②に電流を流し、クリップに近づけると、クリップがくっつくことを確認します。

■学べる自然の事象や現象、視点

鉄くぎに電流を流すとクリップがくっつくのは、電流が流れることで鉄くぎが電磁石になったからです。電流が流れることでコイルの周囲に磁界が発生し、磁力によってモノを引き寄せたり、反発させたりできるようになります。

20．気球を飛ばそう

■準備する物

• 40リットルのゴミ袋
• セロテープ
• 銅の針金
• スポイト
• エタノール
• ライター
• 脱脂綿
• アルミカップ（お弁当のおかず入れ）
• スポイト
• ニッパー
• ひも

■実験のしかた

①ゴミ袋に針金を4本、セロハンテープで取り付けます。

②アルミのおかず入れを針金の反対側にしっかりと固定します。

③②に脱脂綿を入れて、エタノールに浸します。

④①にひもをつけて、飛んでいく高さや方向をコントロールできるようにします。

⑤③にライターで火をつけます。ゴミ袋に火がつかないように、ゴミ袋の入口を広げてもらいましょう。

⑥少しずつ気球が浮かび上がり始めます。④のひもでコントロールしましょう。万が一のため、濡れぞうきんを準備しておいてください。

■学べる自然の事象や現象、視点

空気中の分子は温度が高くなるほど、活発に運動します。その結果、温まったゴミ袋の内側の気圧が高くなりますが、ゴミ袋の下の開いているところから空気は出ていき、体積は周りの空気よりも軽くなります。そうすると、浮力が働き、ゴミ袋は浮かび上がるのです。

21．竹串フィラメント

■準備する物

• 竹串3本
• アルミホイル
• 単一乾電池6本
• ネオジム磁石（100円ショップで購入）
• 割りばし
• リード線
• ピンセット
• ガスコンロ

■実験のしかた

①竹串をアルミホイルでしっかり包みます。中からしっかり空気を抜きましょう。

②①をピンセットでつかみ、ガスコンロの火で蒸し焼きにします。真っ赤になってから1分以上加熱し続けましょう。

③②をしっかり冷ましてから、アルミホイルをはがします。中から炭になった竹串がでてきます。これがフィラメントです。

④割りばしにアルミホイルを巻いて、フィラメントを設置する電極を作ります。

⑤乾電池を直列につなぎます。電池と電池の間にネオジム磁石を挟み込みます。

⑥割りばしの電極と電池をリード線でつなぎます。フィラメントは赤くなり、明るく光ります（しばらくすると燃え尽きます）。

■学べる自然の事象や現象、視点

電気を熱に変えて光らせる働きをするのがフィラメントです。竹串が空気に触れないように蒸し焼きにすると、炭素だけがのこります。そこに電流を流すと、電気抵抗のために発熱し、高温になり、光り始めるのです。

理科実験教室の選び方

文部科学省の学習指導要領にある通り、子どもたちが問題解決能力を培い、科学的な見方や考え方を身に着けるのに、実験や観察を伴った授業は重要です。しかし、小学校ではさまざまな制約があり、限界があります。そのため、子どもに実験を体験させたいと親が願う場合、民間の理科実験教室を活用するのも一つの方法です。

以下では、理科実験教室を選ぶ基準について解説いたします。

1．理科実験教室運営の方針

まず、一番重要なのは、子どもが理科実験に興味をもつきっかけとなる「面白さ」と「学び」の両方を追求している教室であるかどうか、という点です。子どもたちの理科に対する興味を育てる上で「面白い」実験を実施しているかは大切です。ただ、「面白さ」だけでは科学的な考え方は身に付きませんし、理科に対する興味もその場限りで終わってしまいます。子どもの年齢にあわせて、実験の前後に「仮説を立てる」「実験結果を分析する」プロセスが含まれているかも確認しておきたいポイントです。

2．カリキュラム

2つ目に理科実験教室のカリキュラムが子どものニーズに合致しているかをチェックしましょう。子どもを理科実験教室に通わせる目的はさまざまです。低学年の子どもに科学の面白さを感じてもらいたい場合もあれば、中学受験を視野に入れている場合もあるでしょう。さらに子どもが先を見据えて、将来理系の大学に進学し、研究者や技術職として就職し、活躍したいと願っているケースもあります。

また、単に興味を育てる目的なら、月1回程度の通学でも良いですが、問題解決能力や科学的な見方を身に着けたさせたい場合は2週間に1回、可能であれば毎週の通学がベストです。

3．講師

3つめのポイントは理科実験教室を担当する講師です。子どもが実験に興味をもてるようになるか、子どもが実験を通じて、科学的な見方や考え方を身に付けられるかは、担当する講師の影響が大きいです。特に子どもが小学生低学年の場合は、子どもの目線にたって教えられるかどうかも大切な要素です。実際に教室見学や体験イベントを通して、子どもたちとの関わり方やコミュニケーション、先生との相性もチェックしたいものです。

4．通いやすさ

通いやすさには、月謝がお手頃か、通いやすい場所にあるのか、振替制度があるか、などのポイントが挙げられます。

子ども自身に適した教室であっても、通うことが親の負担になってしまっては、続かない可能性があります。通いやすさも十分にチェックしましょう。

まとめ

「こどもクリエ塾」の理科実験教室では思考力・洞察力・積極性を育みます。

「こどもクリエ塾」の「クリエ」とは、

• 「クリエイティビティ（新たに創造すること）」
• ・「リーダーシップ（仲間の心を動かし、率先して行動すること）」
• ・「エクスパンディド　アウェアネス　オブ　ワールド　カルチャー（広い視野で世界を認識すること）」

の頭文字を組み合わせたものです。

こどもクリエ塾の理科実験教室では、小学生低学年を対象に、小学校3年生から中学校1年生1学期の内容までを本格的な理科実験器具を使って実験を行います。はじめは、理科実験の楽しさを学びながら、段階的に実験を通しての考察、学び合いを行うことができ、子どもたちは家庭では経験できない経験や気づきを得ることができます。

子どもの好奇心を高め、「なぜ？」を学ぶ内容から構成されており、高い教育効果を見込めます。また、中級・上級クラスは「実験・観察記録」や「分かったこと」を専用ノートにまとめていくため、思考力や洞察力が自然と身についてきます。

また、中学受験を検討されている方は小学校1年生からの受講をおすすめします。

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