小学生の夏休みの自由研究と言えば、アサガオの観察が定番ですが、今年の夏はほかの植物や生き物を研究してみるのはいかがでしょう? 小学生を対象とした理科実験教室「サイエンス・ラボ」を主宰する倉橋修さんは、お家の庭や公園といった身近な場所にも、不思議いっぱいの観察対象が溢れていると語ります。とくに長期休暇は自然が生み出す神秘を観察する絶好のチャンス! 夏休みの自由研究テーマとして、じっくりと時間をかけて観察してみるのも面白そうですね。倉橋さんから自由研究にオススメな観察テーマを3つ提案いただいたので、ぜひ参考にしてみてください。「アゲハチョウの飼育と観察」「ツユクサの観察」「USBデジタル顕微鏡で覗く未知の世界の観察」の自由研究としてのまとめ方や、応用のアドバイスなどもご紹介します。
サイエンス・ラボ 代表
名古屋市で小学生を対象とした実験教室サイエンス・ラボを主宰。
慶応義塾大学卒。一般企業で勤務した後、約25年間、河合塾で理科を教え、独立。中日新聞「こどもウィークリー」の理科ワンダーランドを2013年まで執筆。
YouTubeで、理科の実験と授業を融合させた動画を配信中。視聴回数1,100万回、チャンネル登録者52,000名。多くの中学受験生の理科勉強のバイブル動画になっている。現在は、オンラインでも理科教室を開催。理科の全単元を実験動画にし、中学受験の理科勉強を短時間で楽しくできるようにしている。
サイエンス・ラボ：http://science-labo.com/
実験教室「サイエンス・ラボ」代表の倉橋修です。夏休みの自由研究テーマはさまざまで、短期間で終わるものも少なくありません。しかし、せっかくの夏休み。時間をかけてひとつのものを観察してみませんか? じっくりと研究に取り組むことで、普段は気にも留めないところに目が行って、新たな気付きや発見があるはずです。そして、ひとつ気付くと次から次へとどんどん疑問が湧き上がり、すべての謎を解き明かしたくなるんですね。理科はまるでミステリー。謎解きを1日で終わらすなんてもったいない! 今回は夏休みの自由研究としてオススメな観察テーマを3つご紹介します。私の理科実験教室でも人気があるものを厳選したので、ぜひ挑戦してみてください。小学校低学年から高学年まで幅広く楽しめて、理科の学びにつながるものばかりですよ。
目次
１．自由研究をきっかけに理科が面白くなる! 観察のススメ
２．【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例①卵から羽化まで! アゲハチョウの飼育と観察
３．【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例②身近にある不思議 「ツユクサ」の観察
４．【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例③自然界のミステリーを観察! USBデジタル顕微鏡で覗く未知の世界
５．夏休みの自由研究テーマにオススメ!理科教育のプロが教える観察の世界 まとめ
自由研究をきっかけに理科が面白くなる! 観察のススメ
夏休みの自由研究のテーマ設定はさまざまですが、一度は挑戦していただきたいのが“観察”です。観察をしていると、見た目がガラリと変わることもあれば、ほんのわずかな時間に起こる変化もあります。観察を続けるうちに、物事の変化をとらえる力、「観察眼」が鍛えられますよ。私の理科実験教室では、小学校の教科書に掲載されている内容をすべて実践で教えていますが、なかでも観察はハマってマニア化する子が多いんです。アゲハチョウなどの生き物や土や砂のような地質……理科の教科書や本でしか知らないものを実際に観察することで、活字だけでは読み取れない情報が入ってきて面白いんだと思います。
これからご紹介する観察テーマは、すべて小学校の理科で習う内容がベースです。机上の学習だけでは難しいと感じていた内容も、実際に見て、触れることで、理解しやすくなります。勉強も面白くなって、自然と理科の成績も伸びることでしょう。長期間の観察には大変なこともありますが、得られるものも大きいです。まずはアゲハチョウの飼育からご紹介していきましょう。
【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例①卵から羽化まで! アゲハチョウの飼育と観察
アゲハチョウの飼育はペットを育てるような楽しさがあり、私の理科実験教室でも子どもたちに大人気です。幼虫の食事シーンは愛らしく、羽化はとても感動的で、チョウ好きになる子が続出するんですよ。卵の孵化から幼虫の生活、脱皮、羽化までの過程を実際に見ることは、大きな学びになりますし、生き物の飼育は子どもの情操教育にも良い影響を与えてくれます。とある偉い先生は「虫が嫌いな人で出世した人は見たことがない」とも言っていました（笑）。これに関しては極端な話ですが、実際に昆虫を育てる経験を通して、おおらかで優しい心が育まれるので、精神的な成長につながると思います。
日本で最も多く見られるアゲハチョウは「ナミアゲハ」で、そのほか「カラスアゲハ」「クロアゲハ」「ナガサキアゲハ」「モンキアゲハ」など、一口にアゲハチョウといってもさまざまな種類がいます。幼虫が小さいうちは見分けるのが難しいのですが、大きくなるにつれて明確な違いが出てきますよ。複数の個体を育てて、幼虫の見た目や大きさの違い、サナギの形状の違いなどを観察するのもオススメ。アゲハチョウは卵が孵化して幼虫が大きくなるまでが10日ほどで、サナギから羽化するまでは約1週間を要します。トータルで3週間ほどの期間があれば卵から羽化まで観察できるので、夏休み期間中にしっかり取り組めることでしょう。
アゲハチョウの主食は柑橘類の木の葉です。フンも含め、においがさわやかなのもオススメする理由のひとつ。同じチョウでも、モンシロチョウはキャベツを食べますから、育てていると部屋が臭くなってしまうんですね。学校でモンシロチョウを育てているケースもあるようですが、お家で育てるならアゲハチョウがイチオシです。
アゲハチョウの卵の見つけ方と幼虫を育てる環境
アゲハチョウの卵は、主に柑橘類の木に産み付けられます。葉っぱの裏側にあることが多く、色は黄色で1ミリほどの大きさです。ミカンの木は意外と街中や公園に植えられているので、近所を探してみましょう。私の教室でも、子どもたちに「探して持ってきて」と呼びかけると、けっこうな数の卵が集まります。ミカンの木のほか、サンショウの木も卵が見つかりやすいですね。それから、日本各地のお城や城跡の周りによく植えられているカラタチもミカン科なので、アゲハチョウの卵探しにはうってつけです。
アゲハチョウの卵を採ってきたら、飼育環境を整えましょう。飼育する部屋は、エアコンをつけていても問題ありません。室温は暑すぎたり寒すぎたりしなければ大丈夫です。使用する虫かごは一般的なサイズのものでOK。園芸用のスポンジ「オアシス」にミカンなどの柑橘類の枝を差したものを虫かごに入れ、孵化した幼虫を育てます。ただし、ホームセンターなどで売られている柑橘類の木は、葉に農薬が付いていることも多いので、水で洗い流してから使いましょう。ちなみに、ミカンの木にはトゲがあるので、取り扱いには気を付けてください。
【自由研究のまとめ方①】毎日の発見がいっぱい! アゲハチョウの幼虫の生活
アゲハチョウの卵が孵化したら、幼虫が生活する様子を観察しましょう。幼虫の頃は食べて、寝て、フンをして過ごします。食事のときは6本の足で葉を掴み、ぱりぱりと音を立てて葉を食べるのですが、まるで「いただきます」をしているかのような仕草がとてもかわいらしいんですよ。食事のとき以外はほとんど寝ていますが、ときどきポロリとフンをします。よく見ると呼吸しているのもわかりますし、動く様子を観察すると、吸盤がないはずなのに木や板を登れるんですね。
どこからフンをするのか、どこで呼吸をしているのか、なぜ垂直に移動できるのか……アゲハチョウの幼虫を観察しているといろいろな疑問が湧いてくるので、調べてまとめれば、とても情報量の多い夏休みの自由研究になりますよ。
「臭角（しゅうかく）」も観察ポイントのひとつ。臭角とは、幼虫の頭の先から出てくるツノのようなものです。怒らせると臭角が出てきて、そこからにおいのする液を出します。臭角がどんな風に出てくるのか? 観察してみるのも良いでしょう。臭角を出すタイミングや条件には個体差があるので、複数の幼虫を育てる場合は違いを比べるのも面白いと思います。ただし、遊び半分で何度も怒らせて臭角を出させ続けると、元に戻らなくなるので要注意。臭覚はツノのような見た目ですが、体液が流れていて、人間にとっての血管のようなもの。ずっと出しっぱなしにすると臭角が乾き、死んでしまう場合もあるので、適度な観察を心掛けてください。
アゲハチョウの幼虫を観察する際の注意点は、素手では触らないことです。人間の手に付いている雑菌が、幼虫にとって良くないんですね。餌やりや移動させたいときなどは、ビニール手袋を着用すると良いでしょう。
【自由研究のまとめ方②】脱皮・蛹化・羽化……アゲハチョウの成長を観察しよう
アゲハチョウの幼虫は脱皮を繰り返し、やがてサナギになります。各段階の脱皮や、サナギになる前の様子をよく観察してみましょう。サナギになる直前には下痢状のフンをして動き回るのですが、その理由も調べてみると良いですね。
サナギになるための場所を見つけた幼虫は、糸を吐いて体を固定してから蛹化（ようか）します。しかし、時には体を固定する糸が切れてしまうこともあるんですね。その際はピンセットでサナギを虫かごから出して、紙をコーン状に巻いたものの中に入れてあげます。そのコーンをざらざらした壁、もしくはキッチンペーパーなどに貼り付けておけば、安全に羽化できますよ。ただし、サナギから出たアゲハチョウは、羽化の際にぶら下がって羽を伸ばすので、そのためのスペースを10センチほど空けておくようにしましょう。
アゲハチョウの羽化を観察する際は、殻を破る様子や出る直前におこなう“あること”にも要注目。これは実際に見てほしいので、ここでは伏せておきますね。ほかにも、飛ぶためにどんな準備をしているのか、羽をどうやって伸ばしているのかを観察したり、オスとメスの見分け方を調べたりと、成虫になってからも学びはたくさん。成長の過程とともにまとめれば、充実した夏休みの自由研究に仕上がるはずですよ。
【自由研究のまとめ方 応用編】チョウの展翅（てんし）に挑戦
「展翅（てんし）」とは、標本をつくるために昆虫の羽を広げる作業のことです。近年、この展翅ができる子どもが激減していますね。もし、チョウの飼育を通じて「もっと深く知りたい、学びたい」と思ったら、展翅に挑戦してみるのも良いでしょう。チョウの展翅は、オスとメスをワンセットでおこない、標本として保存します。私の生徒にも、理科実験教室での授業がきっかけで“チョウマニア”となり、標本がつくれるようになった子がいました。展翅のやり方はYouTubeなどの動画や、各地でおこなわれている展翅イベントに参加して学ぶことができますので、興味が湧いたらチャレンジしてみましょう。周りの子がびっくりするような夏休みの自由研究になるはずです。
【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例②身近にある不思議 「ツユクサ」の観察
ツユクサは、夏を代表する身近な植物。公園や道端など、どこにでも咲いていますが、雑草として扱われているので、子どもたちは意外とその存在を知らないんですね。しかし、ツユクサはとても不思議な学びの宝庫。日の出ごろに咲いて正午前にはしぼむので観察がしやすく、それでいて発見が満載の花だと言えます。何日かに分けてじっくり観察するのにも向いているので、たくさんの不思議を夏休みの自由研究としてまとめてみましょう。とくに注目してほしいツユクサの観察ポイントをご紹介します。
ツユクサの観察ポイント
●観察ポイント①苞（ほう）
ツユクサの花の下部には、苞（ほう）があります。多くの人が変な形の葉っぱだと思いがちなんですが、実はこれから開くつぼみが入っているので、中を見てみましょう。ツユクサは基本的には、1日ごとにひとつの苞からひとつの花が咲きます。
●観察ポイント②花のつくり
ツユクサは単子葉植物なので、花は原則として3の倍数のつくりです。花弁は大きな青色2枚と小さな白色1枚で、透明な“がく”が3枚あります。おしべは6本ですが、そのうち3本は虫を誘う飾りおしべで、ほかの3本が花粉を持ったおしべ。めしべは1本です。実際に観察して、特徴をはっきりとらえたスケッチをしてみましょう。
●観察ポイント③花の咲き方
朝のツユクサはおしべを伸ばして、虫を誘い他家受粉を目指します。でも、虫が来なくても大丈夫。しぼむときにおしべが曲がり、未受粉であればそのタイミングで自家受粉をおこなうんですね。驚異の2段構えで、なんとしても子孫を残そうとしているのがわかります。そのほか、花の形の変化も記録すると面白いですよ。
●観察ポイント④茎と根
ツユクサの茎は細く、倒れて広がるように繁殖するのが特徴です。地面についた茎の節からは、すぐに根が出てきますし、ツユクサを切って水に差しておくと、２日くらいでまた根が生えてきます。根がどこから生えていて、どんなつくりなのか、よく観察して調べてみましょう。
【自由研究のまとめ方】場所や時間帯ごとにツユクサの姿を観察
ツユクサの花は夏の強い日差しが苦手。水分が蒸発し、しぼんでしまうからです。そのため、日当たりの良い場所と悪い場所とでは、明らかに花が閉じる時間が違います。花が閉じる時間は天気によっても変わりますね。いろいろな場所に咲くツユクサを見に行ったり、同じ場所で何日かに分けて観察してみたりすると、多くの気付きがあるはず。ツユクサは水分の量でしぼむタイミングが変わると言われていますが、深掘りして調べれば画期的な発見があるかもしれません。
【自由研究のまとめ方 応用編①】朝だけ咲く花と夜に咲く花を調べる
夏の日差しが苦手な花は、ツユクサだけではありません。ツユクサと同じく朝だけ咲くアサガオ、夕方から夜にかけて咲くマツヨイグサやオシロイバナ、ユウガオなどなど。このような変わった時間に咲く花を調べてまとめると、さらに充実した夏休みの自由研究になると思います。また、日中に咲く花でも、カタバミなどは日差しが強くなると閉じてしまうので、太陽の光と花の開閉をテーマに研究しても面白いですね。
【自由研究のまとめ方 応用編②】ツユクサの歌を調べて理科×国語の自由研究に
ツユクサはしおれるのが早く、花の青色を染料にしても色落ちしやすいため、古くから“はかない”ものの比喩として歌にされてきました。万葉集では「月草（鴨頭草）」として9首の歌が詠まれています。ツユクサが題材となった和歌や俳句を探したり、「蛍草」などの異名を調べてみたりしても楽しいと思いますね。観察した内容と合わせてまとめると、理科と国語の要素が混ざった興味深い自由研究に仕上がるでしょう。
【小学生向け】じっくり取り組む自由研究テーマ例③自然界のミステリーを観察! USBデジタル顕微鏡で覗く未知の世界
肉眼で植物を観察するのも面白いのですが、視野が広がるアイテムとしてご紹介したいのが「USBデジタル顕微鏡」です。私はデジタル顕微鏡を使っていろいろなものを見てきましたが、自然界のものはとくに美しくて感動します。上の画像はタンポポの種子を拡大したものですが、実はこんなにトゲトゲしてるんですよ。
理科の教科書や参考書に載っている画像を見るだけでは頭に入らなくても、実際に自分で採取して観察すると、いつまでも印象に残るものです。ちなみにUSBデジタル顕微鏡はパソコンなどとつなげて記録することができるので、お子様の研究成果をデジタルで残せますよ。
デジタル顕微鏡は商品にもよりますが、倍率は1,000倍ほどでしょうか。プランクトンや葉脈が見える「レーベンフックの顕微鏡」が約150倍と言われていますから、より詳細に観察できることでしょう。オススメはスタンド付きのもので、5,000円以下の価格帯でも性能は十分だと思います。ワイヤレスのものや、ライトの明るさを調整できるタイプのデジタル顕微鏡はとくに便利ですね。
【自由研究のまとめ方】食べ物に生えるカビを研究してみよう
デジタル顕微鏡を使った自由研究テーマとしてオススメなのが「カビ」です。せっかくの食べ物にカビが生えてしまった……そんな経験は誰しもがあるはず。カビ菌は空気中に浮遊していて、食べ物に付着します。そして温度や湿度などの条件が揃えばカビが生えてしまうのですが、お子様はおそらくカビの正体を知らないでしょう。カビが生えると食べられなくなることは知っていても、実際にどんな姿をしているのか、どのような条件で発生するのか? カビをデジタル顕微鏡で毎日観察し、記録してみましょう。
まずは観察を始める前に予測を立ててから、実証していきます。観察するうちに予測と違う事態が起こると「なぜ?」が生まれてきますから、好奇心のままに観察したり、調べ学習をしたりすると、立派な夏休みの自由研究になりますよ。カビが生えやすいものを調べるのも良いですね。湿度や温度の違いでカビがどのように変化するのか? りんごやミカンなどの果物とコショウや唐辛子といった調味料を一緒に袋に入れておくとどうなるのか? いろいろ比べる実験をするのも面白いですよ。
【自由研究のまとめ方 応用編①】USBデジタル顕微鏡で拡大画像クイズ
デジタル顕微鏡で覗く世界はとにかく面白いですね。観察対象もたくさんあります。たとえば昆虫なら触角や目、鱗粉の細部まで観察できますし、衣類なら繊維ごとの違いがわかります。スマホの液晶画面や印刷物もデジタル顕微鏡で覗いてみてください。花も興味深いもののひとつ。おしべには花粉が入っている袋があり、花が開くと破れます。花粉が溢れてくる様子は、とても不思議に見えるんですね。人間の手も良い観察対象です。手は想像以上に汚れていて、ホコリや塵などが付着していますし、お風呂上がりのふやけた皮膚や切り傷が治っていく過程を観察するのも面白い。お子様の好奇心と探究心の赴くまま、いろいろなものを観察してみてください。
観察が終わったら自由研究としてまとめるのですが、「これは何でしょうか?」というクイズ形式にするのもオススメ。拡大画像やスケッチしたものを使って、家族やお友達と一緒に盛り上がりましょう。
【自由研究のまとめ方 応用編②】土の中に眠る宝探し! 鉱物の観察
デジタル顕微鏡を使った観察のなかで、私が個人的にもっともオススメするのが「土」の観察です。いろいろな場所から土を採取して、デジタル顕微鏡で覗いてみましょう。集めた土を洗濯ネットに入れて流水でもみ洗いすると、いろいろな鉱物が残ります。採取場所は、お家の庭や公園といった身近なところでも、遠出した先でもOK! 100円ショップで鹿沼土や赤土（火山灰）を買ってきても面白いと思います。
もみ洗いして残った鉱物をデジタル顕微鏡で見てみると、キラキラしてキレイなんですよ。宝石は鉱物が巨大化したものですから、土のなかには宝石の赤ちゃんが眠っているのと同じですね。場所によって取れるものは全然違うので、たくさんのものを観察してみてください。土の採取場所とそこで取れた鉱石を地図に記して、お宝マップをつくるのも面白そうですね。
夏休みの自由研究テーマにオススメ!理科教育のプロが教える観察の世界 まとめ
昆虫を育てる経験を通して、おおらかで優しい心を育み精神的な成長にもつながる「アゲハチョウの飼育と観察」、観察がしやすく、それでいて発見が満載の単子葉植物「ツユクサの観察」、自分で採取して観察することで理解を深める「USBデジタル顕微鏡で覗く未知の世界の観察」、じっくり取り組む観察をテーマとした夏休みの自由研究を3つご紹介しました。夏休みの自由研究は、1日でサッと終わらせることもできますが、日数をかけてやるのも良いものです。じっくり取り組むことで、自分なりの工夫を重ねて新しい気付きや発見がどんどん生まれるはず。そうしていくうちに、充実した夏休みの自由研究になることでしょう。また、お子様が自由研究に取り組むなかで、いろいろと話しかけてくるかもしれませんが、そのときはぜひ聞いてあげてください。共感しながら話を聞いてあげると、「次はこうしよう、ああしよう」と知的好奇心がますます刺激されますよ。物事を深く掘り下げて考える力は、理科以外の教科や中学受験、さらには生きていくうえでも役立ちます。長い夏休みを利用して、どっぷりとひとつの物事にこだわって自由研究してみましょう!
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