科学的にみる科学的に考える時の大切なともし火としての原子論

 科学とは〈予想を立てて確かめること〉です。その予想を立てる時に大切な〈ともし火〉となる原子論についてお話したいと思います。
 みなさんはモノが燃えると重くなると思いますか、軽くなると思いますか、それとも重さは変わらないと思いますか?

しつもん:モノが燃えるとそのモノの重さは
 予想 ア 重くなる

    イ 軽くなる

    ウ 変わらない

    エ その他

 

どうして、そう予想しましたか?

 

 1697年 シュッタールというお医者さんが、ベッヒャーという科学者のアイディアを引き継いで「モノは〈そのものの灰〉と〈フロギストン(燃素)〉とがくっついてできていて、燃えると〈フロギストン〉が出ていき〈そのものの灰〉が残るのだ」という考えを打ち出しました。「フロギスント説」と呼ばれている〈仮説〉です。
 燃えるとフロギストンが出て行くわけですから軽くなってしまうというわけです。

 
 紙が燃えるとボロボロの灰になってしまい、少しの風でも飛んでいってしまいます。
 木も完全に燃えるとお線香の灰のような状態になってしまいます。
 たくさんの木々でおおわれていた山も火事になると、〈焼け野原〉という表現に見られるように、ほとんど何もない状態になってしまいます。
 紙や木からフロギストンが出て行って軽くなったと考えたわけです。

 たいていのことはフロギストン説で説明できたので、科学を研究していると人たちも、まだ誰も見たことのない〈フロギストン〉の存在は確かなものだと考えてきました。
 それにしても、なかなかいいアイディアですよね。

 ところが、いろいろ研究しているうちに、燃えると重くなっている物質があることが分かって来ました。
 スズなどの金属が燃えると重くなってしまうのです。

 これにはフロギストン説をよりどころとしていた科学者たちも困ってしまいました。

 そしてある時
・フロギストンはマイナスの重さを持っているものがあって、それが出て行ったら重くなる
・フロギストンが出て行っところに空気が入り込んで重くなる
という様ないろいろな説を考え始めました。

 しかしそれは科学とは言えません。〈解釈〉といって、次々出てくる実験事実を自分の都合のいいように説明しているのです。

 科学は〈予想〉⇨〈実験〉の過程で真実を見つけてきたのであって、都合のよい様に解釈してきたのではありません。

 

〈燃える〉ことを科学的に明らかにしたのはラボアジェ(ラヴォアジェ)という人物です。


 彼が〈燃える〉現象は〈酸素〉と激しく結びつく現象であることを科学的に証明したのです。興味のある人は図書館の百科事典や科学のコーナーで〈ラボアジェ(ラヴォアジェ)〉について調べてみるとよいですね。

 木や紙などが燃えると、その物質の中にある〈炭素〉と〈酸素〉が結びついて〈二酸化炭素〉となり、それが空気中に出ていくのです。ちなみにわたしたちの周りの物質には炭素がとても多く含まれていて、そのグループを〈有機物〉という名前で呼んでいます。木も動物も油もプラスチックも砂糖もアルコールもロウソクもプロパンガスも紙も有機物です。私たちが食べるものがあったら、それはほとんど有機物だと思ってまちがいありません。

 有機物が燃える現象を原子分子の目でみるとこうです。

有機物の中の〈炭素〉が

空気中の〈酸素〉と結びついて

 

〈二酸化炭素〉となって飛び出て行く


 有機物の中の炭素が酸素と結びつき、二酸化炭素となって飛び出て行くので軽くなるのです。

 金属などは有機物ではありません。
 金属が燃えると、酸素が何かと結びついて飛び出ていくのではなく、金属と結合します。そこで酸素が結合した分、重くなるのです。

 20世紀の偉大な科学者であるリチャード・ファインマンはこう語っています。

「もし世界規模の大変動が起きて科学的知識の全てが破壊されたとき、もしあなたが次世代にたった一文だけを伝えることができたとしたら、少ない言葉であなたはどんな重要な情報を伝えますか?」と質問されたことがあります。ファインマンは「全てのものが原子で構成されていると仮定する『原子論』を伝えます」

 現代の科学は全てこの原子論の考え方を基にしています。医学も宇宙科学も生物学も植物学も全てです。
 原子論と相反するものは間違っていると考えてかまいません。

 みなさんも〈原子・分子〉の見方・考え方に興味を持っていただけたら幸いです。 たのしい教育全力疾走RIDE(たのしい教育研究所)、みなさんの応援が元気の源です。一緒にたのしく賢く明るい未来を育てましょう。このクリックで〈応援〉の一票が入ります!

 

合弁花と離弁花の違い・覚え方 ―シロツメクサ(クローバー)で楽しく確かめる【教員採用試験・中学理科】合弁花・離弁花の分類

シロツメクサ(クローバー)は合弁花でしょうか、離弁花でしょうか。答えを先に書きます。離弁花です。マメ科だからです。けれど本当におもしろいのはその先で、あの丸い花は〈一つの花〉ですらありません。公園に咲いている花で、中学理科の分類がまるごと確かめられます。予想を立てながら読んでみてください。

 たのしい教育研究所によく顔を出してくれるT先生から「公園を散歩している時、シロツメクサがたくさん咲いていたのですけど、それが合弁花か離弁花か気になっています」というメールが届きました。

 みなさんはどう思いますか?


 わたしはシロツメクサが〈○○科の植物〉であるということを知っていたので、間違いなく答えることができます。
 でもおもしろい問題だなと思うので、今回はそれについて書きましょう。

🟢 先に答えを書きます ★

シロツメクサは〈離弁花〉です。
花びらは5枚、マメ ファミリー(科)の植物だからです。

……と書くと、
「なんだ、もう終わりか」と思われるかもしれません。

そうではありません、「ファミリー(科)」による分類の素晴らしさに加えて、植物それぞれのおもしさ、興味深さを感じるところだからです。

 

🟢 バラの花は一つの花です。ではクローバーは?

バラ

シロツメクサ・クローバー

 

🟢クローバーの丸い花は花のかたまりは 40〜80ほどの小さな花が集まったものです。

 花というからには、一つひとつがちゃんと花びらもおしべもめしべも持って、それぞれにタネをつくるわけですよ。

公園のシロツメクサたちは、花畑の中の一輪ではなく、一輪の中にもたくさんの花がある花束なのです。

🟢 合弁花と離弁花とは(中学理科のおさらい) ― 花占いができるかどうか ★

合弁花というのは、花びらが一枚ずつに別れず合わさっているという意味です。 ぼとりと全部を取ってしまうことになります。

離弁花は、花びらを一枚ずつ取ることができます。

覚え方は簡単です。

花占いができる → 離弁花 花占いができない(ぼとりと落ちる)→ 合弁花

「好き、きらい、好き……」と一枚ずつちぎれるなら離弁花。 一枚ずつちぎれずに全部くっついて取れてしまうなら合弁花。

ではキキョウは合弁花でしょうか、離弁花でしょうか?

「合弁花」です、愛称の花占いなら「すき」だけでおわります。

 さっきあげたバラはどうですか?


「すき」「きらい」「すき」「きらい」というように一枚ずつとっていくことができます、〈離弁花〉です。

 テストでは、ここをしっかり覚えておくとよいでしょう。

主な仲間

  離弁花類(花占いができる) 合弁花類(一枚ずつ取れない)
主な科 マメ科・アブラナ科・バラ科・サクラ・エンドウ キク科・キキョウ科・ナス科・ヒルガオ科・シソ科・アサガオ・タンポポ
覚え方 メ・ブラナ・ラ」=マアバ ク・キョウ・ス・ルガオ・ソ」=ききなひし

 

シロツメクサはマメ ファミリー(科)です、だから離弁花です。

エンドウやスイートピーの花を思い浮かべてください。
これはスイートピー、豆ファミリー(科)です。
花びらを一枚ずつとることができる、花占いにつかえる離弁花です。

🟢 でも、ここで何か引っかかりませんか ★

 同じマメファミリー(科)とはいってもシロツメクサ・クローバーの花とスイートピーの花とは違って見えませんか?

 マメファミリー(科)の花の構造はこうです、少しわかりにくいのですけど、大きい花びらと小さな花びらが合計5枚でできています。


 シロツメクサは?
 5枚どころじゃありません・・・

 どういうワケでしょう?

 もしかしてシロツメクサは豆ファミリー(科)の異変形で、花びらがたくさんできた種類なんでしょうか?

 どう思いますか?

それが先に書いた「シロツメクサの白い花はたくさんの花が集まった花の集合体」ということにつながります。

 実際に顕微鏡でのぞいた写真を 続きの記事に載せています。

👉 シロツメクサ(クローバー)の魅力② 小さくても美しい花

もっと詳しく知りたい人向け(合弁・離弁の分類は双子葉植物だけ)

🟢 単子葉植物では、この分け方は役に立ちません

単子葉植物の花も、合弁・離弁に分類することはできます。

けれど、同じ科の植物であっても 合弁花であったり離弁花であったりするので、 分類しても、その植物を特定(同定)するために役立たないのです。

ユリ科を見てください。 ユリは合弁状の花びらですが、 カサブランカは花びらが一枚ずつに分かれています。

だから理科の教科書では、 合弁花・離弁花という分け方は〈双子葉類〉のところにだけ出てきます。

「なぜ双子葉類だけなのか」 そう思ったことのある人は多いはずです。 理由はこれです。役に立つ分け方だから、そこで使っている。

分類は、暗記するための決まりごとではありません。 役に立つから、そう分けている。 ここがわかると、理科の分類がぐっと面白くなります。

🟢 ついでに知っておくと得をする、シロツメクサの話

「シロツメクサ」と「クローバー」は同じもの?

はい、同じです。

クローバーは英語(clover)で、シャジクソウ属の草の総称。 そのうち白い花をつけるものが、和名でシロツメクサです。 赤紫の花をつける仲間はアカツメクサ(ムラサキツメクサ)といいます。

なぜ「詰め草」なのか

江戸時代のことです。 オランダから日本にガラス器が運ばれてきました。

割れないように、箱の中に何かを詰める必要があります。

そこで乾かした草が詰め物として使われました。

その草が、日本の土に落ちて根づいたのです。

〈詰め物に使われた草〉だから、ツメクサ。

いま公園いっぱいに咲いているあの花は、 もとはガラスの緩衝材だったというわけです。

本格的に日本に入ってきたのは1844〜45年ごろ、 牧草として持ち込まれ、そこから全国に広がっていきました。

四つ葉のクローバーについて

シロツメクサの葉は、ふつう3枚です。 まれに4枚になるものがあり、それが四つ葉のクローバーです。

「1万本に1本」といった数字をよく見かけますが、 これは確かな根拠のある数字ではありません。 場所によってずいぶん差があります。

同じように、 「よく踏まれる場所には四つ葉が多い」 「一度四つ葉が出た株には、また出やすい」 という話もよく言われます。

これらは〈たぶんそうだろう〉であって、〈確かめられている〉ことではありません。

だとしたら、どうするか。 自分で確かめればいいのです。

🟢 これは、そのまま自由研究になります

シロツメクサは、自由研究にとても向いています。 どこにでも咲いていて、お金がかからず、そして予想が立てやすい。

研究テーマの例

① よく踏まれる場所に、四つ葉は多いか  道ぎわ・広場の真ん中・木のかげ、3か所で100株ずつ数える。  先に予想を書いてから数えるのが大事です。

② 一つの花に、いくつの花が入っているか  ピンセットでばらして数えます。  大きい花と小さい花で、数は違うでしょうか。

③ 咲いた順番を追いかける  シロツメクサは外側から順に咲き、咲き終わった花は下を向いたまま残ります。  つまり、下を向いた花を数えれば、その花が咲きはじめてからの時間がわかるのです。  同じ花に印をつけて、毎日写真を撮ってみてください。

④ シロツメクサとタンポポの、花のつくりを比べる  どちらも「たくさんの花の集まり」です。  けれど一つは離弁花、一つは合弁花。  ルーペでのぞいて、絵に描いてみましょう。

③は特におすすめです。 「花が下を向くのは、咲き終わったしるしだ」 これに気づいた子は、それから一生、道ばたの花の見方が変わります。

🟢 おわりに

公園にいくらでも咲いている、あの白い花。

あれは一つの花ではなく、数十の花の集まりで、 一つひとつがちゃんと5枚の花びらを持っていて、 外側から順番に咲いて、終わると下を向く。

そしてもとは、 江戸時代にガラスを守るために詰められてきた草でした。

知らないままでも、きれいな花です。 知ってしまうと、通り過ぎられなくなります。

 メールをくれたT先生に答えようと書いていたら、これはいろいろな人たちに読んでもらいたい記事だと考えて、このサイトにアップすることにしました。

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たのしい理科「レンズの魅力」の授業の様子/虫めがねはとっても楽しい

 たのしい教育研究所の画像データを整理していると2年前の夏の授業の様子が目にとまりました。地域の子ども会(子供会)に呼ばれて授業してきた時の一コマです。とても盛り上がりました。予想外に3歳くらいの子どもたちも参加していたのですけど、その子どもたちもとても満足してくれていました。

 学校では虫眼鏡(虫めがね)を教材として利用します。しかし危険なこともあるからでしょうか、授業の時に子どもたちに尋ねると、文字の拡大くらいで終わることもあるようです。もったいないことです。

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%e3%83%ac%e3%83%b3%e3%82%ba%e3%81%ae%e9%ad%85%e5%8a%9b 子ども会での授業は小学生対象のワーク中心の授業でしたが、以前、親子一緒の授業で、レンズの実験のあと、こういう画像を見てもらったことがあります。

 いろんな処から「おー」という声が上がりました。
 何をしているシーンだと思いますか?

%e3%83%ac%e3%83%b3%e3%82%b9%e3%82%99%e3%81%ae%e9%ad%85%e5%8a%9b%e3%80%80%e3%83%a9%e3%83%9b%e3%82%99%e3%82%a2%e3%82%b7%e3%82%99%e3%82%a7%e3%81%ae%e5%ae%9f%e9%a8%93lavoisier5 歴史に残る科学者の一人、ラボアジェ(ラヴォアジェ)が、レンズで太陽の光を集めて「ダイヤモンド」を燃やしている実験の様子です。太陽の位置に合わせるために移動式の巨大レンズ装置を作ったのです。レンズは二枚でできていて、大きい方のレンズの直径は1mです。
 「とても大きなレンズ」だと思うかもしれませんが、1mのレンズというのはそんなに大きくないので、その光でダイヤモンドが燃えることに私は驚いてしまいます。
 英語のサイトですが、興味のある方はこちらをクリックしてください。
http://www.robinsonlibrary.com/science/chemistry/biography/lavoisier.htm

  レンズ一つが科学のいろいろな魅力に広がっていきます。そういう感動を伝える授業が「たのしい教育研究所」の活動です。

 笑顔と元気と賢さを求める子ども・大人・先生たちのたのしい必読サイト
たのしい教育を世界へ 沖縄県 教育 笑顔がテーマです。

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楽しい福祉&教育=クイックたけとんぼ研究会|学力問題を明るく元気に!

たのしい教育研究所で新春の授業検討会が開催されました。

クイック・たけとんぼの作り方とたのしみ方のプランの言葉の検討会です。

いろいろな人達の意見でどんどんブラッシュアップしていきます。
その感じが気持ちよいです。

文章だけでなく、うまく飛ぶのかについても、かなり厳しくチェックが入っています。

実際に授業プランに書いてある通り試してみて
「〈羽のひねり〉と〈手の動き〉がうまく表現できていない」
という指摘が入り
「では、このページのここをこんな風に書き換えるとどうでしょう」
といいながら私がひっしに提案しているところです。

本質的な学力向上

「けっこう完成形になっているだろう」と思っていた原稿に、どんどん赤が入っていく様子です。

たのしい授業

たのしい教育研究所が創る授業の評価が高いのは、こういう地道なことにたのしく取り組む日々の積み重ねがあるからです。

 

学力問題に明るくたのしく取り組む
たのしい教育研究所です!

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