夏休みの自由研究は、テーマ選びが肝心です。親御さんからすると、宿題だから仕方なくやるのではなく、興味を持って楽しみつつ理科に関心を持てるような自由研究をしてほしいのではないでしょうか? そこで、小学生を対象とした実験教室「サイエンス・ラボ」の代表・倉橋修さんに、小学校1・2年生の夏休みの自由研究にぴったりな面白い実験を教えていただきました。親子で実験する「なんでも炭にしてみよう」と「スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう」を動画付きでご紹介します。実験や準備の過程では親御さんの手助けが必要ですが、肝心の素材選びは簡単で面白いので、お子様に任せてみましょう。その素材が、自由研究の成果物に、そして、思い出の品になるからです!
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。小学生を対象とした実験教室で、子どもたちに理科の面白さを伝える授業をしています。理科が苦手な子の多くは“実物に触れること”が圧倒的に足りていません。理科は、教科書の活字だけで理解しようとしても難しい科目ですし、何より楽しくないんですね。小学1・2年生は、授業で理科を学ぶ学年ではありませんが、自由研究を通して理科を好きになる下地ができれば、3年生から始まる学校の授業も楽しく学べることでしょう。親子で楽しみながら学べる理科の自由研究テーマをご紹介するので、ぜひ参考にしてください。
目次
１．【小学1・2年生向け】面白い夏休みの自由研究①なんでも炭にしてみよう
２．【小学1・2年生向け】面白い夏休みの自由研究②スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう
３．親子で実験! 理科の達人が教える面白い夏休みの自由研究 まとめ
【小学1・2年生向け】面白い夏休みの自由研究①なんでも炭にしてみよう
小学1・2年生向けの自由研究テーマとしてオススメなのが「なんでも炭にしてみよう」です。ものが燃える原理を勉強するのは小学6年生の「ものの燃えかた」（燃焼）の単元ですが、炭をつくってみる実験は低学年でも楽しめます。手順はシンプルですし、大人と一緒であれば安心。以前、私の理科実験教室の野外イベントでおこなったときは、小さな子も大盛り上がりでした。火起こしから子どもたちとやって、オリジナル炭をつくった後は焼き芋もつくったんですよ（笑）。夏休みは屋外でバーベキューをするご家庭もあるでしょうから、そのとき一緒に実験しても良いと思います。
もちろん、楽しいだけでなく学びが多い実験でもあります。「火の上に乗せたのに、どうして中のものは燃えないのかな?」など、自然と疑問が湧いてくるでしょう。炭にする素材を探すときに「どんな素材なら炭になるんだろう?」「身のまわりにはどんな素材があるんだろう?」などと知的好奇心も刺激されるはず。できあがった炭は並べて標本にするとかわいいですし、そのまま提出できるほど完成度の高い自由研究になることでしょう。充実感も得られますので、ぜひ親子で実験してみてください。
【なんでも炭にしてみよう】用意するもの
●用意するもの
・炭にしたい素材
・鉄（ブリキ）やスチール、アルミの缶
・きり（缶に穴を開ける道具）
・網
・軍手
・カセットコンロ（バーベキューコンロ）
・アルミホイル（蓋として使用する場合）
炭にしたい素材選びは、お子様に任せましょう。燃やすと危険なもの以外であれば、実験してみるのが良いと思います。これから紹介する素材は一例に過ぎませんが、キレイな炭ができるので、素材選びのヒントとしてご活用ください。今回の実験で私が用意した炭にしたい素材は、「松ぼっくり」（クロマツ、ヒマラヤスギ）「ハスの実」「アメリカフウの実」「タイワンフウの実」「オナモミ」「マテバシイの実」「クヌギの実」「クルミ」「落花生」です。
山や森などで見つかるもの中心に集めましたが、木の実以外にも木の葉や草花、水分の少ない野菜や果物でもつくれます。「エノコログサ」も良い仕上がりになりそうですね。セミの抜け殻など、乾燥していて形が良いものを試すのもオススメ。それから、実は紙も炭にできます。折り紙で鶴や手裏剣などをつくって炭にしても面白いでしょうし、私の教室ではティッシュを炭にする実験をよくおこなっています。どんな結果になるのか気になったら、ぜひティッシュでも試してみてください。
一方で、プラスチック製品などの熱で変形するものは、炭の素材には向いていません。また、「キョウチクトウ」や「ヤマウルシ」など毒性のある植物は、燃やすと有毒なガスが出て危険ですから、もし見つけても絶対に使わないようにしましょう。
炭をつくる容器は、火にかけるので鉄（ブリキ）やスチール、アルミの缶を使います。大きな缶を使うと素材が炭にならないことがあるので、火の強さと範囲に合うサイズを選ぶと良いですね。ただし、塗料が付いているものは引火する危険性があるので避けましょう。また、容器から蒸気を出すための穴が必要なので、きりなどで蓋に穴を開けてください。金属の蓋がないのであれば、アルミホイルを被せて蓋の代わりにします。アルミホイルでも穴を開けるのは忘れずに。容器や網、炭が熱くなるので軍手も忘れずに用意しましょう。
【なんでも炭にしてみよう】実験の手順と注意点
「なんでも炭にしてみよう」の実験は、火やきりを使いますので、お子様がケガしないよう、親御さんが必ずフォローしてあげてください。
まずは缶の蓋（アルミホイルを被せても可）に穴を開けます。その後は、炭にしたい素材を缶の中に入れ、蓋をしてからカセットコンロの中火で加熱しましょう。バーベキューコンロの場合、火が付いた炭の上に缶を乗せてください。
火にかけると、缶の穴から白い煙が出てきます。かなり勢いがあり、においも強い煙なので、室内で実験する際は必ず換気をしてください。できればカセットコンロを庭やベランダなどに持って行って、屋外でおこなうのがベストです。ちなみに、この煙は「木ガス」と呼ばれるもので、メタンなどが混ざっているため、火をつけると燃えます。とくに勢いが弱まっている状態だとよく燃えるので、野外で実験しているのであれば、安全に気を付けつつ試してみるのも良いでしょう。
缶から煙が出なくなったら、炭の完成です。缶が熱くなっている状態で蓋を開けると燃え出すことがあるので、冷めるまでは蓋を取らないこと。必ず缶が冷めてから中身を取り出しましょう。また、炭を持つときは慎重におこなってください。松ぼっくりなどは、しっかりした見た目になるのですが、炭にすると意外ともろいんです。
【なんでも炭にしてみよう】自由研究のまとめ方&調べ学習と発展
できあがった炭は、箱やケースなどに入れて標本にしてみましょう。白い綿を敷くと炭が壊れにくく、炭の黒色も映えますよ。付箋などで何を炭にしたか分かるようにすれば、それだけでオリジナル自由研究の完成です! 素材選びにこだわれば、世界にひとつだけの炭標本ができあがるかもしれません。実験の過程で壊れてしまった炭は、燃やして観察するのもオススメ。どんな燃え方をするのか、よく見てスケッチしたり、写真撮影したりしてまとめるのも面白いですね。
炭づくりを通して「溶けたり燃えたりしないで炭になるのはどうして?」「なんで炭は炎を出さずに燃えるの?」など、さまざまな疑問が湧いてくると思います。お子様の「なぜ?」をもとに、調べ学習にも取り組んでみましょう。ものが燃えるために何が必要なのか、炭になるのはどの成分なのかなど、お子様が理解できる範囲で調べてまとめると良いですね。炭がなぜ脱臭に使われるのかも興味深いトピックです。つくった炭で実際に消臭効果を試してみても面白い自由研究になると思いますよ。
【小学1・2年生向け】面白い夏休みの自由研究②スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう
小学1・2年生向けの夏休みの自由研究、ふたつ目は「スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう」です。樹の葉っぱから葉脈だけを取り出して標本をつくるのですが、葉脈は葉の種類によって千差万別なんです。どの葉っぱを使ったのか、樹の名前を調べて記し、自分だけの葉脈標本図鑑をつくってみましょう。学校の先生も驚くような自由研究になるはずです。葉脈をたたき出す作業は単純ながら楽しくできるので、知る面白さとつくる喜びを同時に感じられることでしょう。
葉脈は、人間にとっての血管のようなもので、植物のからだに栄養や水分を行き渡らせる器官です。葉っぱから葉肉を取り除くことで、細かな葉脈が張り巡らされていることがわかります。私の実験教室でも、生徒たちが「すごい! 人間と同じなんだ!」と驚き、感動していましたね。
素材となる葉っぱを探す段階で得られる学びも大いにあります。ひとくちに「葉っぱ」と言っても、切れ込みの有無や表面の感触、まわりがギザギザだったり丸みを帯びた形状だったりとさまざま。同じ木でも若い葉と年を取った葉で形や感触が違うこともあります。観察しながら葉を集めて、Googleレンズなどで種類を調べているうちに、どんどん樹木への興味が深まるはずですよ。
葉脈など植物の構造について知ることは、小学3年生以降の学習につながります。3年理科の単元「身近な自然の観察」から詳しく学び始めるので、低学年のうちから実際に自分の目で見ておくと、いざ学び始めたときに理解度がグンと高まるはず。さらに、この実験では重曹などから「水酸化ナトリウム」をつくる工程も入るので、まだ詳しいことは理解できない時期でも、科学実験に触れる良い体験となるでしょう。
【スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう】用意するもの
●用意するもの
・葉脈標本の素材となる葉っぱ（葉肉が厚くて、葉脈が硬いもの）
・鍋（アルミニウム製のものは不可）
・重曹（炭酸水素ナトリウム） 50グラム
・消石灰（水酸化カルシウム） 22グラム or 生石灰（酸化カルシウム） 20グラムの袋ひとつ
・酢 適量
・水 1リットル
・ボウル
・歯ブラシ
・トレー×2
・耐熱容器とかき混ぜ棒（生石灰を使う場合）
まずは実験に必要な素材や道具を用意しましょう。葉脈標本の素材となる葉っぱは、葉肉が厚く葉脈が硬いものを使うとキレイな標本がつくれます。一年中葉を付ける常緑樹のほうが落葉樹よりも適していて、とくに「ヒイラギ」や「ツバキ」、「キヅタ」（アイビー）などがオススメです。もちろん、実験ですからやわらかい葉を使ってもOK。せっかくの夏休みの自由研究ですから、素材となる葉っぱはお子様に集めてもらいましょう。種類によっては葉脈ごと溶けてしまうケースもあるので、キレイに残るものや形が崩れるものの性質について調べても面白いですね。
鍋は鉄製やステンレス製を用意してください。アルミニウム製の鍋は水酸化ナトリウムを火にかけた場合に化学反応を起こして溶けてしまうのでNG。消石灰（しょうせっかい）は園芸用品としてホームセンターなどで入手できますが、買うと大容量になるため、海苔やお菓子の乾燥剤に使われる「生石灰（せいせっかい）」に水を加えてつくっても良いですね。動画では、海苔の乾燥剤を使った工程を紹介しています。ただし、この工程だと発熱するので、耐熱容器を使い、水を多めに入れてください。たとえば海苔の乾燥剤（20グラム）に100ミリリットルの水を入れると、30度ほど水の温度が上がります。
【スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう】手順と注意点
●水酸化ナトリウムづくり
葉脈標本づくりの実験も、お子様が火傷などをしないよう、親御さんが必ずフォローしてあげてください。葉っぱを葉脈だけの状態にするには「水酸化ナトリウム」が必要になります。水酸化ナトリウムをつくるため、まずは重曹（弱いアルカリ性）を熱分解させて、「炭酸ナトリウム」（強いアルカリ性）をつくります。重曹50グラムを鍋で2分ほど乾煎りして、ときどき鍋を動かしてください。序盤では、鍋を動かすたびに白い湯気が出ますが、この湯気が出てこなくなったら次の段階に進みます。
化学式のポイント!
この工程を化学式にすると、重曹 ＝ 2NaHCO3（炭酸水素ナトリウム）を熱分解して、Na2CO3（炭酸ナトリウム）とCO2（二酸化炭素）とH2O（水蒸気）に分けました。
続いて、「消石灰」（水酸化カルシウム）をつくる工程です。ホームセンターなどで消石灰を入手した場合、この工程は飛ばしてください。動画では、100ミリリットルの水に、20グラムの生石灰（海苔の乾燥剤）を入れて、消石灰をつくっています。耐熱容器に水と生石灰を入れ、かき混ぜて消石灰をつくるのですが、前述した通り水が発熱するので要注意。水が少ないと、それだけ温度が上がって危ないので、水は必ず100ミリリットル入れてください。
消石灰を準備したら、次の工程に進みましょう。重曹を熱した鍋を冷ましてから、消石灰（水酸化カルシウム）と水を入れて、再び加熱します。入れる水の量ですが、海苔の乾燥剤から消石灰をつくった場合は900ミリリットル。ホームセンターなどで消石灰を用意した場合は、1リットル入れてください。
上記の工程をすることで化学反応が起こり、お目当ての「水酸化ナトリウム」（さらに強いアルカリ性）ができます。沸騰したら火を止めて冷ましましょう。ちなみに、この過程で白い粉状のものが沈殿しますが、これは「炭酸カルシウム」という物質です。
化学式のポイント!
この工程を化学式にすると、Na2CO3（炭酸ナトリウム）にCa(OH)2（水酸化カルシウム）を加えて熱することで、2NaOH（水酸化ナトリウム）とCaCO3（炭酸カルシウム）をつくりました。
火を止めて温度が少し下がったら、鍋の液体をボウルに入れて、水溶液（水酸化ナトリウム水溶液）と白色沈殿（炭酸カルシウム）に分離するのを待ちます。鍋は次の工程でも使うので洗っておきましょう。
●葉脈のたたき出し
ここからは、いよいよ葉脈のたたき出しの工程です。ボウルの中の上澄み液（水酸化ナトリウム水溶液）を鍋に入れ、葉脈標本の素材となる葉っぱも入れたら加熱しましょう。上澄み液を入れるとき、白い粉が少し鍋に入ってもOK。ボウルに残った白い粉は、後からほかの実験（動画22：17〜）で使うので残しておいてくださいね。
続いて、水酸化ナトリウム水溶液で煮た葉っぱを取り出していきます。トレーの中には、酢を加えた水を入れておきましょう。アルカリ性はタンパク質を溶かすので、手の皮膚を守るために酸性の酢で中和させます。鍋の中で、葉がやわらかくなったもの、黒くなったものから順に取り出して、トレーに入れてください。やわらかい葉は5分ほどで鍋から取り出せますが、ヒイラギのように硬い葉は黒くなるまでに20分〜30分ほど掛かりますので、根気良く煮ましょう。
酢を加えた中和用の水とは別に、真水を入れたトレーを用意します。その中で葉脈のたたき出しをおこないましょう。歯ブラシを使って、葉を叩いたり、表面を撫でるように擦ったりして葉肉を取り除きます。ときどき裏返すと良いですね。ちなみに、中和した後に1日〜2日ほど葉っぱを水に漬けておくと、よりキレイに葉肉が取れますよ。
また、上澄み液の移動や鍋洗いの際、指がヌルヌルになることもあります。アルカリ性の温泉に入ったとき、肌触りがヌルヌルになった経験はありませんか? あれと同じ現象が起きていて、ヌルヌルするということは皮膚の表面の角質や皮脂が少し溶けているということです。とは言え、温泉よりも強いアルカリ性の水酸化ナトリウム水溶液が指に付着しているわけですから、すぐに流水で洗い流すのが良いでしょう。葉脈を取り出したら、しばらく葉を乾燥させて標本にします。
【スケスケの葉っぱ（葉脈標本）をつくろう】自由研究のまとめ方&調べ学習と発展
できあがった葉脈標本は、台紙に乗せてラミネート加工を施して葉脈しおりにしたり、フォトフレームに挟んだりして、オリジナルの標本を完成させましょう。自由研究として提出できるだけでなく、思い出の品にもなりますよ。葉脈標本は絵の具などで染めて楽しむこともできます。また、私は絵の具と食紅を使ってみましたが、色の付き方にあまり差はありませんでした。白くしたい場合は漂白剤を活用してもOK。好きな色で染めた標本もつくってみてくださいね。
葉脈標本をつくったら、実験の過程で気になったことについて調べ学習をしてみましょう。「なぜ葉肉だけが溶けて葉脈が残るのか?」「なんで葉っぱの種類によって葉脈の形が違うのか?」「葉脈は木にとってどんな働きをしているのか?」など、たくさんの疑問が出てくるはず。小学校低学年で勉強する単元ではないですが、気になったことを追求することは、理科を大好きになる第一歩です。親子で一緒に調べながら、お子様がわかる範囲で説明してあげると良いでしょう。
【おまけ】炭酸カルシウムの実験
重曹などから水酸化ナトリウム水溶液をつくったときに、ボウルに残った白い粉がありますね。これは炭酸ナトリウムと水酸化カルシウムの化学反応でできた「炭酸カルシウム」です。炭酸カルシウムは石灰石の主成分で、身近なもので言うと卵の殻や貝殻をつくる成分でもあります。せっかく葉脈標本をつくる過程で炭酸カルシウムができたので、酢を混ぜる実験もやってみましょう。炭酸カルシウムに少しの水を加えてかき混ぜ、酢も混ぜます。どんな化学反応が起きるでしょうか? 学校では小学5・6年生の理科で習う内容ですが、変化を見るだけでも面白い実験なので、ぜひ試してみてください。
親子で実験! 理科の達人が教える面白い夏休みの自由研究 まとめ
小学校1・2年生向けの夏休みの自由研究をご紹介しました。火や薬品を使うので、必ず大人が付いておこないましょう。どちらも親子で一緒に楽しめる実験ですから、宿題や勉強と言うよりレクリエーション感覚で取り組めるのではないでしょうか。実験で変化するものの姿を見て、お子様はきっとさまざまな疑問を抱くはずです。親御さんはその疑問を拾い上げ、一緒に考えたり調べたりしましょう。小学校低学年のうちから実験や観察といった実践を通して理科に触れることは、きっと先々の学習に役立ちます。夏休みの自由研究が楽しい学びの機会になるように、お子様をサポートしてあげてくださいね。
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