シリウス/ 国語 / 社会 / 算数 / 理科 / 生活 / 音楽 / 図工 / 体育 / 道徳 / 学活 / 特活 / 総合


4年理科「ものの体積と温度」2

導入実験に関する考察

森竹高裕



単元の導入で熱かった噴水実験であるが、水の蒸気圧も関係しているという指摘をいただきいろいろと調べてみた。そのレポートである。

毎日新聞(1987年1月15日)に「間違っているワョ小4理科教科書」という記事で噴水実験のことが取り上げられていました。一部引用をする。

噴水が急激に発生し、長く継続するのは、フラスコ内に付着した水が熱湯によって加熱されたために起こる器内水蒸気圧の急上昇によるものであって、空気の熱膨張は噴水発生にわずかしか寄与していない

よく渇いたフラスコ内に水が付着しないように慎重に水を入れ、油幕で水面を覆ったところ水はわずかしか吹き上がらず、しかも短時間という実験結果でこれを証明した。(一部引用)

この記事をきっかけに、各教科書会社は実験方法の見直しをするとありました。次のサイトにも、似た話が出ています。

http://www.shinko-keirin.co.jp/kori/science/kagaku/oonuki.html
噴水は空気の体積膨張によるだけではなく水滴による水蒸気圧も大きな要因

さて、教育テレビでは「フラスコの先に管をつけて,その管に別のフラスコをつないで,そのフラスコから噴水が出る」ような実験をしている。実験のイメージとしては、こんな感じである。

湯 噴水
↓ ↑
   ‖
○=○   ○:フラスコ
1  2   =:管

1つ目のフラスコには、空気だけを入れる。2つ目のフラスコには全部水を入れる。
ダイナミックさには欠けますが、科学的には正しい実験になる。この実験をどのように扱っていいか、いろいろと相談してみた。

◆職員室で話したこと
教科書では[空気がふくらむ]ことを扱っています。私たちは、一般的に、空気中の水分を含めて[空気]と呼んでいますから水蒸気圧のかかったペットボトル内の空気も[空気がふくらんだ]と扱ってもいいんじゃないかな?

◆教科書会社に聞いたこと
 教科書会社の担当者(物理)からお話を聞けました。結論は、教師が水蒸気圧のことを承知した上で、この実験をするのならいいのではないか、でした。
 実験として教科書に取り上げていないのは、教科書会社としての事情があるようです。教科書は、いろんな立場の人が様々な視点から見ます。ですから、その視点に基づき様々な意見が寄せられます。
 この実験の場合、厳密には水蒸気圧を含みます。その点が当時、指摘されたそうです。教科書は指導要領に基づいて作成されるわけですがここでの指導内容は「熱による空気の体積変化」です。
 ですから、教科書に例示する内容は「熱による空気の体積変化」だけを原因とする実験でなければいけません。噴水実験では、水蒸気圧という原因もあります。こうした、灰色の部分(因果関係がはっきりしない要素)を含む実験は教科書としては取り扱いづらいんだそうです。
 つまり、いろいろな立場の人がそれぞれの視点で意見を言ってくるので最大公約数的な(どこからも批判を受けない)内容にせざるを得ません。
 教科書会社の方の見解(個人的な意見として)は、次のものでした。現場の先生方が、子どもの興味関心を高めるために水蒸気圧のことを考慮して、実験されるのであればいいのではないか?
 子どもは、そのときはわからなくても、大人になる間に分かることがあります。この実験もその一つであると思う。理想的な実験方法の紹介は難しく、他にも似たようなケースがあります。教科書作成にはいろんな人が関わってくるので、どこまでを教科書に載せるか、判断に迷うところです。

 この回答にとりあえずホッとしました。空気が熱によって膨らむことを十分理解した単元の最後に導入の噴水実験は、水蒸気圧にも原因があったことを簡単に話そうと思います。

◆参考にしたサイト

噴水実験の方法
http://homepage2.nifty.com/k-nature/club/11_30.htm
 水が天井まで吹き上がり、子どもたちは大喜びをします。

物のかさ【体積】と温度(空気)
http://www.iida.co.jp/~nogami/classroom/rika/Botyo/KuukiNoBotyo1.htm

物のかさ【体積】と温度(水)
http://www.iida.co.jp/~nogami/classroom/rika/Botyo/MizuNoBotyo1.htm


前にもどる シリウスtop