京都市青少年科学センター報告
ＶＯＬ.55－ 学 習 実 践 と 研 究－－ 開発した教材教具(第 43 集)－

京 都 市 教 育 委 員 会

ごあいさつようやくコロナ禍も下火となり、令和 5 年 5 月には第 5 類へ移行しました。影響は限定的となり、今年度はセンター学習をほぼ予定通りに実施することができました。また、小学校
6 年の実験室学習の定員を 40 名とし、クラス単位での実験室学習を可能にして、日程に余裕を持たせるなどの改善を行い、これまで継続してきた研究・実践・改善のサイクルに十分な時間をとり、研究活動にも力を注げる一年となりました。
また、学習指導要領において求められている「主体的・対話的で深い学び」と当センターの設立理念「科学者精神」の涵養、当センターの今後の方向性や果たすべき使命について具体的に考え、新しい教材の開発や社会の変化によって多くの困難を抱えることになった各学校への支援も積極的に行いました。
子どもたちの「理科離れ」から表面化した「学び離れ」が懸念される中、本市では、「理科
好きの子ども」の育成が課題となっています。子どもたちには、自ら育つ力があります。どんなに困難な状況であっても、その土壌となる風土をつくることが、我々の使命です。子どもたちが自然科学の世界に触れ、そこで感じた興味や、抱いた疑問について、自ら進んで探究できる場を提供すること、そして、その活動を支援する大人がその場にいることが大切です。科学センターも、そうした場の一つとして、役割を果たしていきたいと考えています。
この冊子には、今年度行ったセンター学習の実践報告などを掲載しています。また、今後のセンター学習や教員研修に活用するために、物理・化学・生物・地学などの各領域が取り組んだ「共同研究」「テーマ別研究」についての成果も発表しています。これからのみなさんの学習開発や、子どもたちの学びの意欲向上に役立てていただければ幸いです。
令和 6 年 3 月
京都市青少年科 学センター

所長

瀬戸口 烈司目Ⅰ

次

センター学習の実践と報告
令和５年度『科学センター学習』
実験室学習

・物理領域
こいで走って乗らずに発見！自転車の科学（小学校 6 年・中学校 1 年）………………1

・化学領域
変幻自在？！プラスチックの化学（小学校 6 年・中学校 1 年）………………7

・生物領域「なき虫」のヒミツ（小学校 6 年・中学校 1 年）………………16

・地学領域
ソーラーパワー（小学校 6 年・中学校 1 年）Ⅱ………………22

共同研究

・自転車に関わる物理現象の教材化について

物理領域……………27

・プラスチックの教材化＜2 年次＞

化学領域……………40

・洗浄の科学

化学領域……………46

・朽ち木にすむ動物にみる大岩山の生態系の調査<4 年次>

生物領域……………52

・京都市街の石材に含まれる化石の研究

地学領域……………71

Ⅲ

テーマ別研究・荻野幸一、山本忠治の陸産貝標本調査

藤野義人……………80

・鴨脚慶夫コレクション

田邊裕樹……………88

・草津温泉の中和事業を活用した「中和」の教材化

藤田増美……………91

・「風から受ける力」をテーマにした実験のプログラム開発

石村英士……………98

石村英士……………102

芦生演習林の蛾類標本調査

・主成分分析によるラマンスペクトル解析の試み(継続研究 2 年次)

Ⅳ開発した教材教具

・簡易テスターClear Checker R(CCR)の製作と活用法

東・ペットボトルから繊維づくりの教材開発

石村

俊介、岡

・3D プリンターを活用したエチレン分子模型の教材開発 大﨑・フタホシコオロギの飼育方法についての一考

智大 ……………104

英士、梶聡 ……………105

雄平、吉田
永井 眞一

明弘…………107……………109

Ⅰ

センター学習の実践と報告
実

験

室

学

習

（令和 5 年 4 月～令和 6 年 3 月）

こいで走って乗らずに発見！自転車の科学
東俊介、岡智大、辻礼史、野口潤、涌田昭二
実験室学習「こいで走って乗らずに発見！自転車の科学」は、主に小学校 6 年生、中学校 1 年生を対象とした 2 時間の実験室学習である。私たちの生活の中で、一番身近な乗り物である「自転車」をテーマに自転車の構造やそこにはたらく力など、自転車に秘められた物理現象について体験的、探究的な活動を通して実感し、興味・関心を広げることをねらいとしている。その学習開発および、令和 5 年 4 月より 1 年間の実践について報告する。
[キーワード] 自転車、自転車模型、教材開発、物理教育

１．はじめに

４．主な教材・教具について

人類は、より速く、より快適に、そして安全に移動で本学習を実施するにあたり、学習を効果的に進めるため、きる手段を常に追い求めている。自転車もその一つであ

次のような教材・教具を開発し活用した。

り、1817 年「ドライジーネ」と呼ばれる世界初の自転車（1）観察、実験用自転車（図 1）が発明されて以来、進化し続けている乗り物である。自

自転車の実物が、一番の教材である。身近な乗り物ゆえ、転車の大きな特徴として、免許を必要とすることなく幼多くの人が乗用しているが、乗っているときには基本的に児期より乗車できることが一番の特徴と考えている。そ前方を見て乗っているため、その機構を詳しく観察したり、れは、学習者の年代ではほとんどの児童・生徒が日常的実験をしたりすることはしない。おそらく趣味として自転に使用していることを意味し、自転車に秘められた科学

車のメンテナンスなどを行っている人以外は、ほとんど意を経験しているということになる。ただ、ここで秘めら識せずに乗っている。自転車をまず、じっくりと観察し、れた科学と表現したのは、あまりにも日常的過ぎて、不ペダルを回してみる、変速してみる、ブレーキをかけてみ思議だとは感じつつも、あまり深く考えたことがない児

るなど操作したときの自転車の様子を調べるために本教童・生徒が多いのではないかと考えたからである。人類

材の開発を行った。自転車は、小型であること、収納時にが、より速く、より快適に、そして安全に、追い求めた折り畳めること、外部変速機が装備されていること、同じ

歴史に科学技術の進歩があり、科学のおもしろさが脈々仕様の自転車をグループ数分確保できることを条件にしと受け継がれている。だからこそ、いまもそのおもしろて選定、購入した。

さに魅了され、新たな自転車の開発に邁進している研究者がいる。この研究者の精神こそ、科学者精神につながると考え、本学習を構築した。本学習が科学のおもしろさに気付き、科学者精神の体得につながることを願う。
２．学習の目標
自転車の構造やそこにはたらく力について、自転車のモデ
ル教材を使った体験的、探究的な活動を通して、重心、摩擦力、力のモーメントなどの力学の基礎的な概念を実感する。
また、当たり前のように乗車している自転車に秘められた科図 1 観察、実験用自転車

学技術について知ることで、身近なものに科学的な技術が応

まず、机上に乗せて観察、実験することを想定し、自用され、長い歴史の中で少しずつ改良を加えられていった技

転車が倒れないように市販のスタンドと木枠を使い、後術の進歩について思いをめぐらせる。

輪を浮かせた状態で固定した。しかし、強くペダルを回したときに大きな揺れが生じていた。このため、市販ス

３．学習で取り扱う内容

タンドを針金で締めて固定したが、それでも揺れを解消

・自転車のタイヤの空気圧を調整することで、より少ないエ

することができず、後輪の軸がスタンドから外れることがあり、危険性を小さくする必要があることが分かっ

ネルギーで自転車を進めることができること。
・自転車は大小２つの歯車の組合せにより、走るスピードやた。ハブステを後輪の軸に取り付け、これで木の三角形

力を変える仕組みになっており、変速機によりそのギア比の枠に固定することにした。これにより、車体の揺れがを変え、状況に合わせて使い分けていること。

小さくなり、後輪が脱落することはなくなり、安全性が・自転車は人が乗っていなくても、その構造によりある程度向上した（図 2）。ハンドル部分は、机上で高くなってものスピードがあれば、倒れずに自走することができること。 操作しやすいように取り外し、ブレーキとギアチェンジ-1-

のみ操作できるようにとを確かめることができるした（図 1）
。スポー

（図 5）
。

ク部分とチェーン部分に指が挟まる事故を防ぐために、透明プラス
チック製のガードを設

図 5 実験②の使用法

けた（図 2）。

図 2 木製固定枠と1 速と 6 速の速さの違（3）空気圧比較農業用台車（図 6）

プラスチック製のガード

いを測定する実験では、児タイヤに空気が十童・生徒に 6 速は 1 速の何倍くらいなのか問い、実験方分に入っていない自法を考える活動を行った。その後、より科学的に調べる

転車をこぐとペダル方法として、後述するマルチカウンターを開発し、速さは重くてあまり前にの実測値を求めることとした。

進まず、タイヤに十分に空気を入れた自（2）車輪とタイヤ比較器（図 3）

転車は小さい力でで自転車と地面との摩擦につも容易に前に進む。

図 6 空気圧比較農業用台車

いて考えるための教材としこの児童・生徒にて、車輪とタイヤ比較器を開とって身近な現象を定量的に測定するために、農業用台発した。片手で握れるサイズ

車(藤原産業株式会社製 セフティ－3 ガーデンチェアの木片(厚さ 12 ㎜合板 35 ㎜

プロ チューブタイヤ仕様 SGC-3)とデジタル式吊り下×150 ㎜)の先端に、車輪(タげはかりを使用する実験を行った。

ミヤ社製 楽しい工作シリー

実験方法は以下の通りである。

ズ ナロータイヤセット(58① 農業用台車を 2 台用意し、一方のタイヤの空気を 4 輪㎜径))をナットで固定していすべて抜いておく。

る。ゴム製タイヤを付けた② 児童・生徒のケガ防止のために指導者がタイヤに空気

図 3 車輪とタイヤ比較器

ものと付けていないものが入っている台車に乗り、児童・生徒に台車を引かせる。

(プラスチック製の車輪のみ)の 2 つで 1 組である。

③ タイヤに空気が入っていない台車に交換して、台車を学習では、まず、ゴムが車輪に巻かれていることによ引かせる。

る効果について児童・生徒の自由実験で調べた。さら④ 定量的に測定するために、デジタル式吊り下げはかりに、指導者より以下 2 つの実験方法を提示し実験を行っ（図 7）を使用して、必要な力が②と③でどのくらい違うた。

のかを確かめる。
この手順で実験をすることで、手ごたえが変わる（タ① 木片を握っている

イヤの空気を抜いた台車を動

手の親指で車輪が回かすほうが、大きな力が必転しないように押さ要）ということを、定量的にえた状態で、机など測定することができた。

を地面に見立て、滑らせてみる。ゴム製
タイヤありだと摩擦

図 7 デジタル式
図 4 実験①の使用法

吊り下げはかりが大きくほとんど動かないが、なしだと車輪が机の上を（4）自在自転車「センターバイシクル」（図 8）

滑って動いてしまう。これらを比較することにより、ゴ

自転車の自立走行について、児童・生徒が条件を制御

ム製タイヤのブレーキ効果について確かめることができして実験を進める教材る（図 4）。

としてセンターバイシ
クル（以下「CB」と表② 車輪を机などに接地させたうえで、木片を握っている記する）を開発した。

手と逆の手で、車輪を回転させようとしてみる。ゴム製

当初、床面上で、手でタイヤありだと地面との摩擦により前に進むことができ

押し CB を走行させているが、なしだと空回りして前に進むことができない。こたが、力を加える条件

れらを比較することにより、自転車が止まるときだけでを一定に近づけるため
図 8 センターバイシクル

なく、進むときにも地面との摩擦は必要であるというこ-2-

の射出斜面台（以下「レール」）も考案した。車輪は 5mm（5）キャスター効果実験器

厚のアクリルを円形に切り出した。中心の穴を正確に空

現在の自転車のハンドルの回転軸にはキャスター角がけることで、ボールベアリングが正しく固定でき、車輪ついており、キャスター効果によって自転車自身のもつが安定して回転する。車輪のサイズは、直径 8cm・10cm・

直進性能が向上している。また、イスや台車などに用い12cm と試したが、直径 12 ㎝の車輪のものが最も長く自立られているキャスターにはキャスター角は無いが、自転走行をした。ただ、実験室の広さに合わせて本学習で車と同じくキャスタートレイル（タイヤが地面に接しては、10 ㎝の車輪のものを使用している。後輪はフレームいる点と回転の中心との間の距離）があるため、キャスに M6 のボルトとナットで取り付け、ボールベアリングのター効果がはたらく（図 12）。

回転を妨げないように、ワッシャーを入れた。前輪は竹A：キャスター角

串の抜き差しにより、ハンドルを固定にするか解放させるかを選択できるようにした。また、フォークの角度を簡便に変えることができるようにした（図 9）。前輪のフォーク部分は 3D プリンターで製作した。前輪をフォー
クに取り付け、ハンドルは直径 6mm のアルミニウムパイ
プを支柱として、ハンドルに見立てたボルトを取り付けた。
レールは車輪の回転の摩擦により、CB が減速しないよ
うに、溝の幅は 7mm

B：キャスタートレイルに設定した。レール

図 12 キャスターと自転車の比較を安定させるため

児童・生徒は、前述した CB を用いた実験で、キャスに、上部だけにつけ

ター角と直進性能が関係していることは確かめられるていた横木を床とのが、なぜキャスター角があればまっすぐ進みやすいの接地面にも取り付け、左右のブレをか、という点については疑問に思ったままであり、CB だ

図 9 フォーク角を傾けた CB

けでは解決できない。そこで、キャスター効果を自らの手元で、目で見て確認することができるキャスター効果実験器を開発した（図 13）。

図 13 キャスター効果実験器

図 10 設置したレールキャスター効果実験器は、150mm×30mm で厚さ 5 ㎜のア防ぐようにした。また、レールと床面の間の接地面のプ

クリルに、キャスター(ハンマーキャスター社製 420G-

ラスチック段ボールの上下に、厚さ 1 ㎜のプラスチック

R25)を取り付けたものである。キャスター効果実験器は板を取り付け、段差を小さくし、床面を走り始める CB の次の写真のように、手で持って机の上で動かして使用す

上下動を小さくし、安定して走行できるようにした（図る。車輪の動きは、ラミネートした紙を貼り付けること10）。

で、目で見て確認することができるようにした（図 14）。

本学習では、緑色のテープの位置から射出することを基本としてハンドル固定・フリー、フォーク角の違いによる走行実験を行った後に、速い射出速度で実験を行うとどうなるだろうという問いに答える形で、レールの最上部から CB を発車させる実験（図 11）を行い、速い方が長く自分で走行するという予想を確かめるようにした。

図 11 レール最上部からの発車
図 14 動きに合わせて車輪の向きが変わる様子-3-５．学習の展開（120 分バージョン）
過程
導入・ペダルを 1 周回したときに、後輪が何秒回○学習活動 ・反応例

るかで比べよう。

１．
【世界初の自転車ドライジーネ】

・結果にばらつきが出るのは、それぞれ実験〇現代の自転車を操作、観察することで、普方法が違うからだ。

段くわしく見ることがない自転車の構造に・全員が同じ方法で、同じ速さでペダルをついて調べる。

回して実験を行うにはどうすればいいか

・ペダルを回すと、チェーンが動いてタイヤ

な。

が回る。

〇マルチカウンターを使い、１速と 6 速の速・ブレーキレバーを握ると、タイヤの中心部

さを比べる。

分にある部品が動く。

・6 速の方が 1 速に比べて、約 2 倍速い。

〇提示されたドライジーネと現代の自転車を・変速させることで、快適に走ることができ

比べる。

る。

・木でできている。

〇1 速と 6 速の効果的な使い方について、自・ペダルがなくて、足で蹴って進む仕組み。

分の考えを表現する。

・ゴムのタイヤがついていない。

・1 速は上り坂で、6 速は平らな道で使おう。

・ハンドルやブレーキが今と違う。

・1 速は疲れているとき、6 速は急ぐときに使・ドライジーネは乗り心地が悪そう。
展開 1

おう。
展開 2

２．
【より快適に乗るために】

３．
【自転車がたおれにくいのはなぜ？】〇ゴム有りの車輪とゴム無しの車輪を比べる〇そもそも倒れるとは、どういう状態のとき実験をし、ゴム製タイヤにはどのような効なのか棒を使った演示実験を見て、確かめる。

果があるのか調べる。

・支えている面から重心が外れたら、物は倒・ゴム有りは滑らかに曲がるけど、ゴム無し

れるのか。

は滑る。

・自転車はタイヤがとても細いから倒れやす・ゴム有りは衝撃を吸収するけど、ゴム無し

い？そんなことないよね。

は衝撃が手に伝わる。

〇自転車が倒れにくい理由を考える。

・ゴム有りはブレーキが利くけど、ゴム無し

・人間がコントロールしている。

は滑る。

・スピードが出ると倒れにくくなる。

・ゴム有りは滑らずに進むけど、ゴム無しは〇自転車が自走している動画を視聴して、自空転する。
〇空気入りのタイヤと空気を抜いたタイヤを転車だけでも安定して走ることを知る。

比べる実験をし、空気圧が低いとどうなる・人間が乗ってなくても、自転車は倒れない。

のか調べる。

・坂道でスピードが出ているから倒れないの

・タイヤの空気圧が低いと動かすのが大変にかな。

なった。タイヤの空気はしっかりと入れて展開 3おく必要がある。

４．
【目指せ！自転車】〇ハンドルの固定とフリー、前輪フォークの・空気入りのタイヤと比べると、約 3 倍重く

傾き、速さの条件を変えて、遠くまで進むなった。

自転車を作る。

〇シフトレバーを動かしたときの変化を観察

・ハンドルは固定するよりフリーの方が遠く

する。

に進んだ。

・1 速と 6 速だと手ごたえが変わる。1 速は軽・前輪フォークをまっすぐ下にすると全く進いけど 6 速は重い。

まない。

・1 速は軽いけど遅い。6 速は重いけど速い。

・前輪フォークを前に出すと、倒れずに進ん・速さの違いは分かるけど、どのくらい差がだよ。

あるかは分からない。

・前輪フォークを前に出しすぎると、ふらふ〇6 速は 1 速の約何倍速いのかを自分たちのらして倒れてしまう。

実験方法で調べる。

・速い方がより遠くに進んだ。

・ペダルを同じ回数回したときに、後輪が何〇フォーク角を適度に前にすることで自転車回回るかで比べよう。

-4-

が倒れにくくなる仕組みついて調べる。

楽しい雰囲気で活動を行うことができた。また、デジタ・倒れそうになってタイヤの向きが変わって

ル吊り下げばかりの使用により、数値化することの大切も、タイヤが進む方向に自動で戻る。

さを確かめることができた。

まとめ ５．
【これからの自転車】

1 速と 6 速の比較では、「6 速は 1 速の何倍くらい速い〇これからの自転車はどのように進化していのか」というテーマで児童・生徒たちに実験方法を考え

くのか、いろいろな自転車の写真を見ながる活動を行った。児童・生徒が考える実験方法ゆえ実証ら考える。

性に課題はあるが、グループで対話して取り組むこと・だれでも乗ることができる自転車の形が必で、主体的・協働的な活動にすることができた。

要だ。
・自転車の人も歩く人も安心できる道路が必（3）【自転車がたおれにくいのはなぜ？】について要だ。

人が乗っていなくても倒れずに自走する動画に児童・・メンテナンスとルールを守って安全に運転生徒がとても驚いていた。自転車が倒れない不思議を調することが大切。
※80 分バージョンは、編掛け部分の活動を省略

べるよい問題提起となった。

６．学習の様子と考察（4）【目指せ！自転車！】について（1）【世界初の自転車「ドライジーネ」】について

児童・生徒が自分たちで自転車の観察後、ドライ条件を制御し、より遠くま

ジーネとの比較を行ったで走る自転車を目指すこの（図 15）。児童・生徒からは活動（図 18）は、30 分ほど

たくさんの意見が出た。木の時間を設定している。一製であること、チェーンやつの活動としては長い時間

ペダルがないこと、ハンド設定であるが、分かりやす

ルやサドル、タイヤの各部

い目標設定、シンプルな条件制御にしたことで、集中力分の違いについては、どの

図 18 自転車をレールにセットする生徒を切らすことなく取り組むことができていた。

図 15 自転車の観察

グループからも意見が出ていた。ドライジーネの拡大写真や 3D プリンターで作成（5）【これからの自転車】についてした模型があることで簡単にその違いを見つけることがドライジーネから現できたと考える。

在の自転車にいたるま
での写真を順番に見る（2）【より快適に乗るために】についてことで、今の自転車にゴム有りの車輪とゴム無いたるまでいろいろなしの車輪の比較では、児自転車が開発され、少童・生徒自らいろいろな実

しずつ進化していった

験方法を試し、ゴムがある

ことを確かめることがことの効果を確かめていできた。特に、車輪がた（図 16）。簡単な実験

図 16 ゴム車輪の比較

図 19 オーディナリー
実物大写真

大きなオーディナリーの実物大写真（図 19）には声を上

道具ではあるが、児童・生徒の考えに合わせた実験を行げて驚いていた。なお、比較で隣に立つ職員の身長は 180

うことができ、実験道具の汎用性の高さが学習効果を高

㎝である。

めた。
空気入りのタイヤと空気

７．おわりにを抜いたタイヤの比較で当センターでは、「実験や観察を通して自分で試して発は、児童・生徒と一緒に行見すること」「個別実験に適した自作の実験器具や演示器

う演示実験（図 17）ではあ具」を大切にして学習を構築している。普段学校の教室

るが、児童・生徒の代表にや理科室ではできないような学習を展開し、児童・生徒

参加してもらうことで、の知的好奇心を奮い立たせ、学習した児童・生徒の科学

図 17 空気有り無しの比較-5-

への関心、興味を高めている。そして、単に楽しさや驚きという印象だけが残ることのないように、段階を経ながら問題を解決し、結果を理解できる学習になるように心がけている。今後もこのように我々指導者自身が科学者精神をもって試行錯誤を繰り返し、子どもたちに科学の楽しさ、おもしろさを体感できるよう努めていきたい。
文献
・大井喜久夫ほか、ぐるり科学ずかん 自転車のなぜ 物
理のキホン！、玉川大学出版部、2015
・マックス グラスキン、サイクル・サイエンス 自転車を科学する、河出書房新社、2013
・ふじい のりあき、ロードバイクの科学、スキージャーナ
ル株式会社、2008
・シマノ自転車博物館所蔵展示資料、公益財団法人シマノ・
サイクル開発センター
・ドライジーネの 3D モデルが公開されているサイト
https://www.youtube.com/watch?v=Q0Tr9jgCyXY
https://www.thingiverse.com/thing:5354418-6-

変幻自在？！ プラスチックの化学
石村英士 梶聡 成田健一 藤田増美 吉田明弘
「変幻自在？！プラスチックの化学」と題した本学習は、令和５年４月より１年間、当センターにて主に小学校６年生と中学校１年生の児童・生徒を対象に実施した２時間の実験室学習である。プラスチッ
クは、今や現代社会を支える素材物質として日常生活に深く根付いている。一方で、プラスチックに対する児童・生徒が持つイメージは様々である。本授業は環境問題にかかわる分別を起点として、① ペッ
トボトル・スチール缶・アルミ缶を科学的に分別する方法を考える活動、② プラスチックの性質に注目した分別方法で探究的な思考を伴う実験を実施する問題解決学習、③ 粒子概念の獲得を目指すプラスチ
ックの分子構造にも触れる活動、④ 熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の性質を理解するキーホルダー作り、⑤ ストローを溶融して引っ張って繊維状にする実験、⑥ ４種類の機能性高分子化合物の機能を特定する探究実験等の主な学習を通して、児童・生徒がプラスチックとの付き合い方を自ら得た知識を基に、将来にわたって思考し実践していこうとする起点となることをねらいとした授業実践である。その実験
室学習の実践について報告する。
[キーワード] マイクロプラスチック、問題解決学習、粒子概念、熱可塑性樹脂、機能性高分子化合物
１．はじめに学校の理科の教科書（大日本図書）には、「ペットボト「変幻自在？！プラスチックの化学」をテーマとした実ル」という語句の記載が、小学校３～６年生で４か所もみ験室学習である。レジ袋有料化の話題によってプラスチッ

られる。例えば、単元「じしゃくのふしぎ」においては、

クの環境問題は、既に児童・生徒に知られるようになって磁石に引きつけられるか、引きつけられないかを比べながきている。多くの児童・生徒が知っているプラスチックのら調べる対象物としてペットボトルが取り扱われている。

環境問題として、温室効果ガスによる地球温暖化の問題、

ここではペットボトルがプラスチックの一つの例として挙石油資源枯渇の問題、マイクロプラスチックなどによる海げられている。

洋汚染の問題などがある。プラスチックを実験室学習のテ

中学校１年生の教科書（大日本図書）では、単元「１章ーマに取り入れたのは、今となっては日常生活では欠かすいろいろの物質 身の回りの物質」において、身の回りのことができないプラスチックと今後、どのように付き合っものと有機物の例としてプラスチックが記載されている。

ていくことが適切であるのかをこの実験室学習で得た知識

３年生では、「単元６ 地球の明るい未来のために ２章を活用して思考し行動する態度を養いたいというねらいが科学技術と人間 ４いろいろな物質の利用 A有機物の利あるためである。情報の与え方によれば、このプラスチッ用」において、プラスチックをテーマに教科書で３ページ

クの環境問題は「プラスチック＝悪いもの」という側面をの紙面が割かれている。ここでは、プラスチックの簡単な強調してしまうことにもなりかねない。プラスチックの環

定義や各種プラスチックの名称と用途例、密度、燃焼性な境問題を扱う一方で、近年、新しく発明された機能性高分

どの性質について観察、実験を通して学ぶ。さらに、プラ子化合物にも触れる探究活動を通して、プラスチックのプ

スチックの長所と問題点を整理し、プラスチックの消費者

ラスの部分にも焦点を当てて総合的に将来のプラスチック

として環境問題の視点を持って行動していくことの重要性との付き合い方を児童・生徒が個々に判断して思考できるを学習する。

学習を意図している。2時間の実験室学習の中で、プラス高等学校では、科学と人間生活の単元「物質の化学」、

チックをトースターで温める実験とグルーガンを使用した

化学基礎の単元「化学と人間生活」では、身の回りの物質

EVA樹脂を溶融する実験の際には児童・生徒に火傷のリスの高分子化合物の例としてプラスチックが記載され、性質クが生じる場面がある。事前に火傷をした場合の対処方法と用途に加え、付加重合、縮合重合の各重合の概要を学習の説明をして、安全に十分配慮をしながら実験室学習を実する。化学では、単元「有機化合物 高分子化合物 合成

施した。

高分子化合物」において各プラスチックの分子構造を学習

本実験室学習は、児童・生徒がプラスチックをテーマにする。官能基や原子の結合状態などに着目して、観察、実観察、実験を通して、科学的に根拠を持って思考する力の験を通して、性質と用途、化学反応に関する知識、思考獲得を目的として、探究場面を意図的に設定して学習が展力、判断力を養うことが可能になる。

開されるように計画した。

このようにプラスチックの学習は、小学校から高等学校
まで各発達段階に応じて、性質と用途、環境問題との関係

２．プラスチックに関する学習の系統性

からはじまり、プラスチックの構造と機能との関係へと学

小学校・中学校・高等学校を通じて、系統的にプラスチ

習が系統的に展開されていく。

ックの学習が進められるように単元が配置されている。小-7-

3. 学習の概要

４．学習の展開

実験室学習は、以下のように順に実施した。ここでは、標準的な実験室学習の実践について報告する。
①児童・生徒がプラスチックに対するプラスのイメージか、
マイナスのイメージを持っているか、どちらでもないかについて交流する。
②８種の日用品からプラスチックでないものを予想する。
全てプラスチックであることを知った後に、プラスチックが身の回りでこれ程まで多く使用されている理由を考える。
③プラスチックバケツと鉄製バケツの良いところと悪いところを考えて、塩酸によるプラスチックと鉄の反応性の違いを比較する実験を実施する。プラスチックは塩酸と反応しないことと鉄が泡を発生させながら溶ける様子を観察して、プラスチックの方が材質として塩酸に対して耐性があることを知る。
④瓶とペットボトルの良いところ悪いところを考えてプラスチックの良いところである軽い、安い、丈夫などの性質をまとめる。プラスチックのプラス面に目を向ける。
⑤多量のペットボトルが廃棄されて散乱している画像を見て、ペットボトルは自然に還らないことと環境問題の原因の一つであることを知る。
⑥プラスチックの分別を起点として、ペットボトル、スチール缶、アルミ缶を科学的に分別する方法を考える。磁石への引力を利用してスチール缶を取り除き、アルミ缶は磁石による渦電流の発生と回転磁界により、力を受けて遠くへ飛ばされ取り除かれて分別することができることを知る。
⑦家庭ではペットボトルは、キャップ、ラベル、ボトルに本実験室学習の展開は、以下に記す。
過学 習 活 動程前半【「プラスチック」という言葉のイメージは？】〇日常にどれくらいプラスチック製品があるか思い出しながら、「プラスチック」についての言葉のイメージを考える。
環境に良くないもの、便利、リサイクルできる、よくわからない・・
導【身の回りの製品の素材】
入〇身の回りのものを見て、素材にプラスチックが使われているか、使われていないかを考える。
（トレイの外にプラスチックではないものを取り出す）→実は・・・すべてプラスチック！
・身の回りにはプラスチックがたくさんあるね。
【どうしてプラスチックがこんなにたくさん使われているの？】〇プラスチック製品を見ながら、プラスチックの利点を考える。
・軽い・丈夫で長持ち・水にぬれても大丈夫・透明【今と昔を比較して、プラスチックがよくつかわ実 れている理由を考えてみよう】
験 〇昔（およそ50年くらい前）によく使用されてい1 た素材と、今よく使用されているプラスチックの性質を比べる実験をしよう。
生活用品
バケツ（10 L）

分別してから廃棄する理由は、プラスチックの種類が異なるためであることを学ぶ。そして、プラスチックの性質に注目した分別方法を探究的な思考を伴う実験により考える。
⑧プラスチックが石油から作られて、さらにモノマーを重合させてポリマーにして合成されていることを、エチレンの分子模型をつなげてポリエチレンを作成する活動を通して学ぶ。実感を伴った粒子概念の獲得を目指す。
⑨熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の性質を理解するために、
EVA 樹脂とシリコーン樹脂を使用してキーホルダー作りを体験する。
⑩ペットボトルから１００％リサイクルされたフリースを例に提示して、プラスチックを繊維状にする方法を、実際にストローを溶融して引っ張って繊維状にする実験の体験
を通して理解する。
⑪４種類（紫外線で固まるプラスチック、吸水性プラスチ
ック、水で溶ける生分解性プラスチック、導電性プラスチック）の機能性高分子化合物の機能を特定する実験をする。
⑫実験室学習の最後に、再度、児童・生徒がプラスチック
に対するプラスのイメージかマイナスのイメージを持っているかを交流する。
⑬児童・生徒が将来、プラスチックとの付き合い方を自ら得た知識を基に思考する。

-8-

昔
鉄（ス
チ ー
ル）

今
ポリプロ
ピレン

比較実験
・軽さの違い（持ち比べる）
・さびにくさ（塩酸をかけたときの違いを調べる。希塩酸を入れておき、おすと液がでるしくみ）ボトル
ガラス ポ リ エ チ ・軽さ（持ち（1 Ｌ）
レ ン テ レ 比べる）
フ タ ラ ー ・割れにくさ
ト・安さ〇鉄とプラスチックの薬品への耐性を調べる実験を行う。
〇実験１からわかるプラスチックの良いところ
・薬品に強い・さびにくい実
験2【なぜリサイクルが必要？】
それぞれの素材の良さがあるけれど、なぜプラス
チックが悪者になっているのかな？
・丈夫。だから自然に還らない。いつまでも残ってしまう。
【ペットボトルの素材に注目してみよう】〇ペットボトルはリサイクルするときに3つに分けないといけないのはなぜ？（キャップ、本体、ラベルの3つ）
簡単な予想、リサイクルしやすい？
正解：3つともプラスチックであるが、種類が異なるから、分けないとリサイクルしにくいため。
しかし、ペットボトルのリングは外さなくてよ
いことになっている。本当は外した方がよいが、実は工場でボトルとリングを簡単に分ける方法が使われている。
〇種類の異なるプラスチックの分別する方法を見つけよう！
「水、飽和食塩水、オーブントースター、通電チ
ェッカー」を使い、科学的に分別する方法を見つけよう。
・実験から、密度で分別できることに気付く。
〇浮く ×沈む
種類
水
飽和食塩水
（密度）
（密度1.0）（密度1.2）
PP〇〇（0.90～
0.92）
PS
×〇（1.03～
1.06）
PET
×
×
（1.37）

実
験
3

実
験
４

後半
【キーホルダーづくり】〇プラスチックは大きく分けると 2 種類ある。
代表として・熱可塑性：グルーガンスティック（EVA 樹脂）
・熱硬化性：ティララの雌型（シリコーン樹脂）を使ってオリジナルキーホルダーを作ろう！（お土産）シリコーンの型に熱で溶けたグルーを流し込む。
〇これらのプラスチックの特徴を考えよう。
→グルーガンのスティックと型のシリコーンは両方プラスチックであるが、それぞれどんな特徴があるかな？
・グルーガンスティック（EVA 樹脂）：熱すると溶ける。冷えると固まる。形を変えられる。
・ティララの雌型（シリコーン樹脂）：柔らかい、熱いものを入れても変形しない。
・熱硬化性プラスチックは再加熱してももう元には戻らない。
【繊維としても使われるプラスチック】〇ペットボトルをもとに作られた再生繊維(再生ポリエステル繊維)について取り上げる。
・ペットボトルのリサイクルで服がつくられる。
〇ストローを使って繊維づくりをしよう。

（PP を使って糸をつくる実験）＜ストローを使って繊維をつくる＞
ストローを熱し、はしで引っ張ると繊維が取り
出せる。

実
験
5

・結果から、プラスチックの特徴について考える。
〇まとめ
水や飽和食塩水への浮き沈み（密度の違い）を利用して、プラスチックを種類ごとに分けることができる。プラスチックにもいろいろな種類がある。
【そもそもプラスチックとは】〇プラスチックとは高分子化合物の一種であり、分子を人工的にたくさん繰り返してつなげて作られる。石油（ナフサ）から作られている。
例：エチレン C2H4
（モノマー：繰り返しの最小単位）
ポリエチレン －（CH2CH2）ｎ－（ポリマー：モノマーが繰り返しつながったもの）・立体モデルを手に取り、エチレン分子をつくる。
（炭素２つに水素４つ、二重結合あり）
各グループで、エチレンを２つくっつける。
さらに隣のグループの分もくっつける。ポリエ
チレンができた！
〇モノマーをポリマーにするようすについてアニ
メーションで確認する。

【機能性プラスチックについて調べる】〇いろいろな機能性にすぐれたプラスチックが開発されている。
実際に触って調べてみて、どんな用途に使われているか考えてみよう。
＜機能性プラスチックの特殊能力を見つけよう。＞
・普通のプラスチックと比較しながら、違いを見つけていく。
A紫外線硬化プラスチック（レジン）・・・紫外線で固まるプラスチックを調べてみよう。
B吸水性ポリマー・・・どれくらい水を吸うのかな？
C生分解性プラスチック・・・生分解性プラスチッ
クを水で溶かしてみよう。
D導電性プラスチック（ポリピロール）・・・プラ
スチックは電気を通さないのに、電気が通るプ
ラスチックがある？！（タッチパネルにも使われている）〇それぞれのプラスチックはどんな特殊な能力があるのか？
〇プラスチックとどう付き合っていけばよいか意
見を出し合う。

ま
と
め

-9-

〇プラスチックの性質を振り返る。
プラスチックの便利さと問題点を考えて、上手に付き合っていく方法を一緒に考えていこう。

５．学習中の児童生徒の様子

易」、「大量生産がしやすい」、「安い」などが挙がるこ(1)プラスチックに対するイメージの交流とが多かった（図 3、4）。

レジ袋からエコバックへの使用が浸透しつつある現状において、児童・生徒がプラスチックに対して持つイメージ
を学習前に把握するために、授業の最初に児童・生徒にプラスチックに対するイメージを問いかけることから始めた。
具体的には、良い＝プラスのイメージなのか、悪い＝マイナスのイメージなのか、どちらでもないのかを問うた（図図3 プラスチックが多く使用され１）。このイメージの内訳は、各学校で異なる印象であっている理由を発表する児童

た。講座のいくつかのクラスでは、約 7 割を超える児童・生徒がマイナスイメージを持つ場合も見受けられた。

図4 プラスチックが多く使用されている理由の一例

図1 プラスチックに対するイメージを表明
する生徒(4)鉄製のバケツとプラスチック製のバケツの比較(2)プラスチックでないものの選択

プラスチックの良いところと悪いところを、バケツを例

8 種類（ペットボトル、謎の粉（吸水性ポリマー）、スにした体験的な学習活動である。本学習ではポリバケツとトロー、消しゴム、マスク、100 %ペットボトルからリサ

鉄製のバケツを用意した。重さに注目して「プラスチック

イクルされたフリース、ビニール袋、ガム）から、プラスの方が軽い」や「値段がプラスチックの方が安い」と考え

チックでないものを選択する学習活動である（図 2）。

る児童・生徒がいた。重さについては、児童・生徒が実際比較的多くの児童・生徒は、ペットボトル、ストロー、に持って比較する場面を設定した（図 5）。

ビニール袋はプラスチックであるという認識を持っているが、消しゴム、マスク、フリース、ガムはプラスチックでないという認識を持っていることが多かった。児童・生徒
が 8 種類の全てがプラスチックであることを知ると驚きの声が漏れてくることが多かった。

図5 ポリバケツと鉄製のバケツの重さを比較する児童(5)鉄とプラスチックの塩酸への耐性を調べる実験

図2 プラスチックでないものを選択する学習

鉄製のワッシャーとポリバケツと同種のプラスチック破活動

片を試験管に入れて、スポイドで上から６ mol/L の塩酸をゆっくりと滴下する実験を設定した（図 6）。多くの児(3)プラスチックが多く使用されている理由の交流

童・生徒が「鉄が溶けた」「鉄から泡が出た」「鉄とその日常生活において、プラスチックがこれ程まで多く使用

水溶液の色が茶色になった」などの結果を記入していた。

されている理由を、自らのプラスチックを使用した経験か

この実験から、大部分の児童・生徒はポリバケツの方が鉄ら様々なメリットを想像しながら考える学習活動である。

より塩酸に強いという知識を得るに至ることができた。

児童・生徒が発表した理由としては、「軽くて丈夫」、「錆びたり、腐ったりしない」、「加工しやすく着色が容-10-

スチール缶、アルミ缶、ペットボトルの性質の違いを学んだ後に、実際に分別されている映像を視聴した。スチール缶が磁石に引き付けられて分別される場面（図１２）やアルミ缶が前方にはね飛ばされる映像（図１３）を見た児
童・生徒からは、驚きと感動の声が聞こえるときも見受けられた。アルミ缶が前方に吹き飛ばされる現象の解説については、本実験では実施しなかった。この現象が起こる理由は、次の通りである。高速に回転させた N 極、S 極の磁図6 鉄が塩酸に溶ける様子を観察する生徒

石からなるドラムの表面では回転磁界が発生する。回転磁界内にアルミ缶を通過させるとアルミ缶内に渦電流が発生(6)ペットボトルとガラス瓶の比較する。渦電流が発生するとアルミ缶からその渦電流による多くの児童・生徒は、ペットボトルがプラスチックとい新たな磁界が発生する。ドラムの回転磁界とアルミ缶からう認識は持っていた。ペットボトルとガラス瓶との比較を発生した磁界の相互作用により反発し合い、アルミ缶がよ

通して、ペットボトルの良い点を認識する学習である。

り遠くへと投げ出される仕組みである（図 14）。

「落とした時にガラス瓶は割れて危険であるが、ペットボ
トルは衝撃を吸収してガラスのように割れることはない」「ペットボトルは軽いが、ガラス瓶は重い」「ペットボト
ルの方が安い」など児童・生徒が個々に自らのペットボト
ルを使用してきた状況を振り返りながら、頭の中でペットボトルの長所を探る活動となった（図 7）。
図8 スチール缶のみが磁石に

図9 アルミ缶とペットボトルの引き付けられる演示実験

分別方法を問いかける指導者

図7 ガラス瓶とペットボトルの重さを比較する生徒

図10 アルミ缶の電気導電性を確認する演示実験

図11 ペットボトルの絶縁性を確認する演示実験

(7)スチール缶、アルミ缶、ペットボトルの分別
科学の力で分別する方法を理解する糸口として、位置づけた学習活動である。スチール缶、アルミ缶、ペットボト
ルを提示して、「この３つを科学の力を利用して分別する
方法はないか」という問いかけから始まる。「スチール缶
のみが磁石にくっつけさせて分別できる」という発言をする児童・生徒が多くいた。実際に、スチール缶のみが磁石に引き付けられる演示実験（図 8）を実施して、スチール
缶のみが分別できることを実感できるようにした。次に、

図12 引き付けられるスチール缶

アルミ缶とペットボトルを分別する方法を問いかけ（図のみが分別される動画

９）、電気伝導性に気付かせるように指導した。アルミ缶とペットボトルの電気伝導性の違いについては、アルミ缶
は電気を通すがペットボトルは電気を通さないことに気付く児童・生徒は多くいた。通電チェッカーを使用して、アルミ缶が電気を通す性質、ペットボトルが電気を通さない性質であることを、演示実験（図 10、11）を通して理解できるようにした。

-11-

図13 アルミ缶とペットボト
ルが分別される動画

囲む形式を選択した。
スチール缶
電磁石

渦電流
アルミ缶

回転磁界

図15 プラスチックの種類が異な 図16 ペットボトルの

が発生

口部分

ることと強調した板書

ペットボトル
図14 アルミ缶が前方に吹き飛ばされる原理図(8)ペットボトルに使用されている３種のプラスチックを分別する方法を探究する実験
図17 通電チェッカーを使用して、電本実験は、家庭でのペットボトルの捨て方を質問するこ

気導電性を確認する児童とから始めた。多くの児童・生徒は、キャップ、ラベル、ボトルに分別して廃棄していることを発表していた。次に、
プラスチックの種類（キャップ：ポリプロピレン、ラベ
ル：ポリスチレン、ボトル：ポリエチレンテレフタラート）が異なるために分別していることを、それぞれ材質ごとに物質名までも掲示することによって印象づけるように工夫した（図 15）。その後にペットボトルに付いているキャップの一部の写真（図 16）を提示して、「このキャップの一部はどうしていますか。」という質問を投げかけることを糸口にしてこの実験への動機づけとした。大半の児童・生徒が、この部分はそのまま捨てているので、「このキャッ図18 プラスチックの浮きプの一部とペットボトルは、科学の力でどのような方法で沈みの実験

図19 加熱した３種のプ分別しているのでしょうか」と発問した。ここでは、①導ラスチック

電性の有無を確認、②水中での浮き沈み実験、③食塩水中での浮き沈み実験、④加熱実験の４種の実験を実施した。
① 通電チェッカーを使用した導電性の確認実験（図17）通電チェッカーを使用して、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラートの3種のプラス
チックの導電性を調べる実験である。独自に開発した通電
図20 実験プリントにおける実チェッカーを使用して実施した。

験結果の実際の記録②と③水、食塩水を使用した浮き沈み実験（図18）
1 枚ずつ 3 種のプラスチックの浮き沈みを調べる実験であ(9)モデルを使用したプラスチック構造の理解る。各プラスチックをピンセットで挟み、水中に沈めてからピンセットをはなして浮き沈みを調べた。児童・生徒は、

ここでの学習は、プラスチックは石油を原料にして生成されていることを知ることから始まる。そしてポリ袋を例

数回程度の実験を実施して正確に実験結果を得ていた。

にして、エチレン分子をつないでいくと（付加重合してい④トースターによる加熱実験（図 19）くと）、長い分子のポリエチレン（ポリ袋）が生成される３種のプラスチックを、トースターを使用して１８０℃ことを学ぶ学習とした。その際に、エチレン分子モデル

以上の温度で加熱する実験である。加熱中のプラスチックを観察して、「丸くなった」、「曲がった」、「泡が出た」（図 21）を使用して分子同士を繋ぐ活動を通して、「プラスチックは長い分子で分子量が大きい分子であるという印など驚きの声が児童・生徒から上がることが多かった。

象付けを図った。エチレン分子モデルは３D プリンターで実験の結果の記録方法については、図 20 のように〇で-12-作成し、結合手の部分に磁石を埋め込んだ。

過程の必要性を理解した後に、プラスチックを糸にする過程を焦点化した学びとした。ストローを溶融して割りばし
で引っ張り巻いていく（図 24）体験をする児童・生徒からは口々に「楽しい」「もっとやりたい」など積極的な声が漏れてくることが多かった。

図21 エチレン分子モデルをつなげたポリエチレン分子モデル(10)キーホルダーづくり

図24 ストローを割りばしで

プラスチックには、加熱するとやわらかくなり、冷却す

引っ張って巻いている様子

ると再び硬くなる熱可塑性樹脂と加熱すると硬くなる熱硬化性樹脂が存在すること知る学習である。グルーガンに使(12)機能性プラスチックについて調べる実験（機能性プラ

用するグルースティック（EVA 樹脂）と型に使用する（シスチックの特殊能力を見つける実験）

リコーン樹脂）（図 22）からキーホルダー（図 23）を作

電気を通さない、種類によって水に入れると浮くものが成して、楽しみながらプラスチックの性質を実感できる内ある、熱可塑性と熱硬化性がある、熱すると糸になるなど容とした。

普通のプラスチックの性質を確認してから、「開発された特殊能力を持つプラスチック」として機能性プラスチックを使用した実験を実施した。準備した機能性プラスチック
は、レジン（図 25）、吸水性ポリマー（図 26）、水に溶けるプラスチック（図 27）、導電性プラスチック（図 28）の４つとした。ここでは、児童・生徒が自らのペースで４つのプラスチックの特殊能力を探究できる活動とするために、「秘伝書」という名の実験操作説明書を準備した（図29）。実験解説書を秘伝書としたことで、児童・生徒にわ
くわく感の高揚を期待した。その結果、積極的、意欲的に

図22 EVA樹脂を溶かして、シリコーン樹脂の実験に取り組む多くの児童・生徒の姿を観察することがで型に埋めていく様子きた。本実験では、いくつかの注意事項が存在した。UV
ライトの取り扱い、吸水性ポリマーの扱いについては、特に最大限の注意を児童・生徒に払うように徹底した。

図23 科学センターのキャラクターを模した完成したキーホルダー

図25 レジンと洗濯のりにUV
ライトをあてる実験(11)ストロー（ポリプロピレン）を使って糸をつくる実験）
100 ％ペットボトルからリサイクルして作られたフリースについて生産方法を考えることから始まる学習である。
ペットボトルをチップにした後に糸にして服を編んでいく-13-

図26 吸水性ポリマーとアクリルの粉末に対して、水3滴を滴下する実験

図30 振り返りを書く生徒
図27 生分解性プラスチックと高発
泡ポリエチレンを水に入れて蓋をし６．終わりにて振る実験

今年度の実験室学習では、児童・生徒の生活に身近なプ
ラスチック製品を取り上げた。各児童・生徒のプラスチックと関わる生活経験に差があることが予想されたので、可能な限りプラスチックの良いところ、悪いところを対比させた体験活動を取り入れることによって、同一時間、同一経験を達成する試みとなった。また、まだ十分に粒子概念が定着していない小学６年生、中学１年生の児童・生徒に、
粒子概念の獲得を促す手がかりの一つとして、分子モデル

図28 導電性を比較する実験を使用し、プラスチックを分子レベルから迫る学習も実施した。さらに、プラスチックに関する学習を受け入れ易いように、児童・生徒に親しんで貰える「プラスチックを使用したキーホルダー作り」を取り入れた。最後に、様々な機能性を持たせたプラスチックについても触れる実験を実施した。児童・生徒が、プラスチックに関する基礎的知識を学ぶと同時に環境問題についても目を向け、さらに、新開発された機能性プラスチックについて学ぶ実験・観察学
習としてきた。学習の最後に、「今後、プラスチックとどのように関わっていきますか。」との問いに対して、児童・生徒が自らの考えを記入する活動を取り入れた。ここでは全てを紹介することはできないが、印象的な内容としていくつか以下に記しておく。
「プラスチックは便利であると知っていたけれども、マイクロプラスチックによる環境問題については知らなかった。」、「プラスチックの使い方、付き合い方を見直して

図29 実験方法が記された「秘伝書」

いくことが大切であると感じた。」、「プラスチックのリ(13)今後のプラスチックに対する考えを交流サイクルを意識して、大事に使いたい。」、「新開発の機

本実験室学習は、初めにプラスチックに対するイメージ

能性プラスチックに触れて、さらにプラスチックに代わるを聞くことから始めた。授業の前半は、マイクロプラスチ

新しい素材が出てくると思う。」などがあった。

ックなどの環境問題に言及しながらプラスチックの性質に

このように、これからの未来の生活の中で、プラスチッ

焦点を当てた内容とした。後半は、プラスチックを使用しクとの最適な関わり方を児童・生徒自ら模索し判断しようてのキーホルダー作り、ストローを使用した糸作り、機能とする意志を感じる考えが多くあった。

性高分子化合物を使用した実験を実施する内容とした。児本学習は、児童・生徒には、生活を便利にしてくれ、生童・生徒が一通り学習した時点のプラスチックに対するイ

活に欠かせなくなったプラスチックの正しい処理の仕方をメージを再度、確認した。その結果、プラスのイメージが知り、持続可能な社会を実現させていく工夫や実践する態

授業最初よりも、増加した学校が多かった。ノートの振り度の大切さを伝えることを願った学習とした。今後も学校返りには、プラスチックに対する積極的に関わっていこう

では体験できない実験を通して、実物や現象を見て、触っとする内容が書かれることも多かった（図 30）。

て、考える体験・探究型学習を実施することで理科の楽しさ、有益さを伝えていきたい。

-14-

謝辞
本授業の一層の充実のために、プラスチックの成形過程の映像やプラスチックの資料のご提供を賜りました三和化
工株式会社の皆様にお礼申し上げます。

文献・ 白川英樹、廣木一亮、電気をとおすプラスチックのひみつ、コロナ社、p.68-69
・ 玉虫伶太、高橋勝緒、エッセンシャル電気化学、東京
化学同人、2000
・ 宮島章子、導電性プラスチックを作ろう、化学と教育、
52 巻 5 号、p.384-385、2004
・ 秋田幸彦、 高橋里美、西山桂、中学校理科第一学年「身のまわりの物質」での授業実践-プラスチックの性質と用途を結びつける実験方法の開発-、日本科学教育学会研究会研究報告 Vol.28 No.7、2014
・ 奥屋倫太朗、青山絹代、中田隆二、淺原雅浩、マイクロスケール実験によるプラスチックの区別‐高校化学
および中学校理科の教材開発と実践およびその評価‐
福井大学教育実践研究、第40号、p.113-120、2015
・ 植田和利、浮遊法によるプラスチックの密度測定とその同定 化学と教育、67 巻 10 号 、p.490-491、
2019

-15-

「なき虫」のヒミツ
小泉良祐、安藤美恵子、河合彩子、永井眞一、前川清香、村山望来
これは、令和5年4月より1年間、主に小学校6年生及び中学校1年生を対象に実施した2時間の実験室学習である。児童・生徒にとって身近な鳴く虫の代表としてフタホシコオロギの観察・実験を通してコオロギが鳴く仕組みやどんな時に鳴くのか、またその音をどうやって捉えているのかを学ぶ。そして、コオロギ
以外の様々な昆虫の鳴き声を聞いたり昆虫標本を観察したりしながら学ぶことで、児童・生徒が鳴く虫だと思っていないような昆虫も含め、多くの昆虫が音をコミュニケーションの手段として生きるために活用しているということが理解できる学習の構築を目指した。その開発と実践について報告する。
[キーワード] コオロギ、昆虫、鳴き声、発音器官、弦音器官、コミュニケーション
１．はじめに入手しやすい。餌用のものを購入後、プラスチックのコン

水中から陸上まで多様な環境の中で、様々な生物が音をテナボックスにて累代飼育し、成虫に育ったものを観察ケ利用して生活している。音によって外部環境の様子を知っースに移し、教材として提示した。幼虫は通年、25℃前後

たり、種内や種間の相互作用の手段としたりするなど、活の恒温室で、成虫は室温で、冬期には恒温室で飼育した。

用の仕方も様々である。音が生物にとって重要な伝達手段(2)コオロギ観察ケースとなる例として、ヒトの会話、鳥類やカエルの仲間、魚類

プラスチックケース（360×280×170 ㎜）に成虫の雌雄などの音によるコミュニケーション、コウモリやイルカのを10頭程度入れたものを提示した。プラスチックケースのエコーロケーションなどが挙げられる。昆虫もまた、音を中には1ケースずつ、猫用砂（含ゼオライト、シリカゲ

コミュニケーションの手段の一つとしている。

ル）を敷き、コオロギの生活しやすさと、消臭、衛生面に昆虫は打撃、摩擦、振動、爆発などを利用して「鳴き配慮した。また、卵用紙製緩衝材を適当なサイズに切り、声」を発し、弦音器官などで「音」を聞き、個体間のコミ

隠れ場所および餌台として入れた。餌は猫用餌を粉末にしュニケーションをとることが知られている。

たものを与えた。給水器はフィルムケースに2か所穴をあ本学習では、「鳴く」という行動を視点にして、生きてけ、麻紐を通して自作したものを浅型ペトリ皿に置いた。

いるフタホシコオロギや昆虫標本で観察・実験を行うこと

産卵床は、プラスチック容器（110×70×50 ㎜）を使用しにより昆虫の体のつくりや生活の仕方に関心をもたせ、発た。そこにバーミキュライト約200 mLと石膏のかたまり、音する器官や音を聞く器官が備わっていること、さらに生さらに保湿のために水約90 mLを入れた。学習時には給水物が生きる営みのすばらしさにも気づかせたいと考えた。

器以外は取り除き、観察しやすいようにした。

また、音でコミュニケーションをとることから、音を聞き(1)(2)の詳細は、開発教材教具の項を参照のこと。

反応できる脳、神経系が存在することにも考えを深めさせ(3)観察用コオロギの前翅標本

たい。そして、多種多様な昆虫の生態の一端を学ぶ機会と飼育する中で死んでしまったオス、メスのコオロギからしたい。

前翅だけを取り、アクリルケース（38×62×11 ㎜）に入れて観察できるようにした（図１）。

２．学習のねらいアクリルケースはアクリル板を3枚重ねた構造である。

①フタホシコオロギを虫眼鏡や双眼実体顕微鏡などを真ん中の厚さ5 ㎜のアクリル板にオス、メスそれぞれの前使って観察し、鳴く仕組みを調べることができる。

翅の左右が１枚ずつ入るようにオス横幅9 ㎜、メス横幅6②音がコオロギのコミュニケーションの手段として使㎜の穴をあけた。その下に厚さ3 ㎜のアクリル板を接着われていることに気づく。

し、同じく厚さ3 ㎜のアクリル板で蓋をした。上部の蓋は③コオロギ以外の鳴く昆虫についても知り、昆虫は「音側面をテープで固定した。翅が傷んだり向きが変わったりを聞いて反応できる能力」を持ち、生きるために活用した際は、テープをはがして上の蓋を取り、中の翅を交換していることに気づく。

することができる。翅の表裏・左右が分かるように、表裏と左右を明記した。メスは赤い丸シールを貼って区別でき

３. 主な教材・教具るようにしてある。

(1)フタホシコオロギの雌雄

テープを外して横から見ると3層だと分かる

この学習に用いるコオロギは、フタホシコオロギ（以下、コオロギと記載）である。このコオロギは、熱帯から亜熱帯にかけて生息しており、奄美大島や沖縄の島々、中オス

国大陸などで見られる昆虫である。休眠性がないため周年飼育が可能で、大型魚や爬虫類などの餌として販売され、

メス

図1 コオロギの前翅標本(左)、3枚のアクリル板製である(右)-16-標本を比較すると、オスの方がメスより前翅に横幅があになっている（図4）。捕獲した後は、袋の付いてない反り、立体的な構造となっていることがすぐに確認できる。

対側から、滑らせるようにして出会わせ装置やコオロギホ

また、翅脈の複雑さで明らかにオスだと分かることを児ルダー(図5)に入れることができる。反対側は、穴に滑り

童・生徒は発見していた。双眼実体顕微鏡で観察すること

込ませやすいように先を斜めにカットした。

メス

で、オスの右前翅の裏側にあるヤスリ器や、それに擦りつ

コオロギを触ることに抵抗感のある児童・生徒でも、素ける左前翅のコスリ器を観察することができるようにした

手で捕まえる必要がなく、コオロギと一定の距離を保つこ教材である。フタホシコオロギは基本的に右翅が左翅の上とができたので、スムーズに捕まえて観察できた。また、に重なり、右翅のヤスリ器を左翅で擦って音を出すが、ヤ素手で捕獲する場合と比べてコオロギに不必要に刺激を加スリ器とコスリ器は前翅の左右両方にそれぞれあることもえることがなく、出会わせ装置の実験結果に良い影響を与分かる。

えたと考える。

(4)実験でコオロギが鳴く条件を調べる「出会わせ装置」
蓋に直径30 ㎜の穴2つと6 ㎜幅のスリットを入れたアクリル製の箱（50×36×40 ㎜）である（図2）。
平成6年度のセンター学習「草むらの演奏家」で開発し

図3 コオロギ捕まえ道具た誘導路を参考にして平成19年度のセンター学習「コオロ返し

ギの世界」「ころころコオロギ」で明暗実験のために開発されたものを改変した。
底と両端のアクリルは白色不透明のものを使用しているが、より暗い方がコオロギが安心して鳴きやすいため、黒色画用紙を内側底面、側面に折り込んで入れた。両端の穴からコオロギを入れた後、逃げるのを防ぐためにアクリル板で長方形の蓋を用意した。さらに箱の中で鳴いた際に、鳴き声がよく聞こえるように両端の穴と穴の間に6 ㎜幅のスリットを入れた。
両側の穴から検証したいオスとメスか、オス同士かどち

図4 捕獲した時の様子

らかの組み合わせでコオロギを１頭ずつ入れ、出会った際(6)コオロギ観察用「コオロギホルダー」に鳴くかどうかの行動を観察することができる。

平成6年度の科学センター学習（前述の通り、以下略）の児童・生徒が実験すると、オスとメスの組み合わせでために開発され、平成19年度で使用したものを再利用した。

は、オスからメスへの誘い鳴きの行動が見られ、オス同士

アクリル製の四角錐の先端を切った形のケース（最長辺30×では喧嘩鳴きの行動が見られる。実験の目的や方法を伝え

83×24 ㎜）で、コオロギの耳などを双眼実体顕微鏡で観察ると、児童・生徒が組み合わせや実験順を考えて自分たちするために使用した（図5）。

で実験を進めていた教材である。

蓋

スリット

「コオロギ捕まえ道具」で、捕獲したコオロギを滑り込
ませ、入った後にはスポンジで逃げないように栓をする。

蓋

コオロギを傷つけないように柔らかいスポンジを奥まで入れると、コオロギがあまり動かず観察しやすくなる。
実際に使った際には、双眼実体顕微鏡だけでなく、児童・生徒は虫眼鏡や肉眼でも前脚の鼓膜器官を見つけることができていた。
図2 出会わせ装置(5)手で触らずに捕獲できる「コオロギ捕まえ道具」
平成19年度のセンター学習（前述の通り、以下略）のために開発された教材を改良したものである（図3）。
A4サイズのOHPシートを筒形になるよう縦長に丸めてセ

図5 コオロギホルダー

ロハンテープで止め、片方の端にはチャック付ポリ袋（ユニパックA-4 70×50×0.04 ㎜）の底に切り込みを入れた(7)音を出せる身近な道具

ものを被せてある。この袋の切り込みは、コオロギを捕獲

昆虫の出す音を聞く前に、自分たちで音を出すことで、した際の返しの役目を果たし、コオロギが逃げにくいよう音の出し方にもいろいろな種類があることを知ることが-17-

できるようにした。用意したのはプラスチック製のくし、

４．学習の展開

下敷き、うちわ、扇子、陶器のすり鉢、すりこ木、園芸用

過程○学習活動 ・反応例

◆支援、留意点のコの字型の杭である（図6）。
昆虫には打撃音、摩擦音、振動音、爆発音を出すものが導入○鳴く虫について考える。
・コオロギ、スズムシ、セミ など◆フタホシコオロギをコオロギの例として
扱う。

観察1

〇飼育ケースにいるコオロギの行動を観察する。
・オス、メスの違いはどこだろう。
・どうやって鳴いているのか。
◆フタホシコオロギの紹介や昆虫の体のつくりと名称を紹介する。
◆メスには産卵管があることの観察や確認を
する。

観察2

〇鳴いている様子に注目して観察する。
・翅を立てて擦って鳴いている。
・オスが鳴いているようだ。
◆鳴く様子に観察の視点を絞り、翅を擦って鳴いていることやオスが鳴いていることに気づくことができるようにする。
〇双眼実体顕微鏡の使い方を知って、翅の観察をする。
・オスの翅の模様が複雑なのは翅に鳴く仕組みがあるからだ。
・鳴くのはオスだけでメスの翅には鳴く仕組みがない。
◆どの部分を使って鳴いているかに注目できるよ
うにし、双眼実体顕微鏡で見る箇所を明確にする。
◆右前翅の裏側にある部分(ヤスリ器)を左前翅の裏側にある部分(コスリ器)に擦りつけて鳴いていることを確認する。
○コオロギはどのようなときに鳴くのかを調べるために、オスとメス、オス同士を出会わせる。
・コオロギが鳴くのは、メスを呼ぶときではないか。
・オス同士が喧嘩するときも鳴くだろうか。
◆鳴き方に違いがあることを参考にして、コオロ
ギが鳴く理由について考える。
◆それぞれの班で自分たちが調べたい順に出会わせる組み合わせを考えて実験できるようにする。

いることを伝えた後、それぞれの音の出し方で音を出した
り、出た音の波形を視覚的に確認する際にオシロスコープを使用したりした。学習で行う鳴き虫クイズでは、爆発音を出す昆虫は出題しないことを伝え、自分たちで音を出す
際も爆発音を再現することはしていない。

図6 音を出す道具

観察3(8)観察用昆虫標本
コオロギ以外の昆虫の発音方法や音を捉える仕組みについて、観察を通して調べるために作製した。「A アブラゼミ、B クマゼミ、C カ（ヒトスジシマカ、アカイエカなど）、D カブトムシ、E シロアリ（ヤマトシロアリ）、Fカメムシ（ホオズキカメムシ）」の6種類である（図7）。
それぞれ体のサイズにあった無色透明のプラスチックケ
ースに入れ、標本に刺した昆虫針を固定する部分は、小さく切ったペフ板を貼り付け、どの角度からでも昆虫の体のつくりが観察できるようにした。カとシロアリは、昆虫針

実験1の頭に接着した。
また、飛翔しない時は翅を閉じているアブラゼミ、クマゼミ、カブトムシ、カメムシは、片翅を広げた形で標本を作製し、コオロギの発音器官が翅にあったことと比較しながら観察ができるようにした。さらに、アブラゼミ、クマゼミは発音器官や鼓膜器官が腹部の内部にあるため、背弁と腹弁の一部を取り除き、中の仕組みを観察できるようにした。
観察4

学習で使う際には、標本A～Eのラベルに対応して昆虫名の分かる資料とセミの体のつくりの解説資料を添えた。鳴き虫クイズとして昆虫の出す音を聞く際には、1～6の番号
枠を印刷したシートを用意することで、答えだと思う昆虫
標本をシートに置いて、それぞれが予想したり班で相談したりできるようにした。

まとめ 1

図7 昆虫標本の例 (左クマゼミ オス、右クマゼミ メス)-18-○コオロギが音を聞く部分を探す。
・コオロギは音を聞いているのだろうか。
・音でコミュニケーションをとっているのなら音を聞く場所があるはずだ。
◆音を聞く器官を探すという目的を理解できるよ
うにする。
◆雌雄どちらにも耳があることを確かめる。
◆前脚に耳(鼓膜器官)があることを紹介して、学習の後半で標本観察時に前脚に注目できるようにする。
○コオロギが鳴くことについてまとめる。
・オスが翅を擦って鳴く。
・コオロギは鳴き声を使って互いにコミュニケー
ションをとっている。
◆前半の学習を振り返り、「鳴き虫」の代表として観察したコオロギについて、鳴く秘密をまとめ
る。

実習 1

実習 2

実習3

実習4

○コオロギの他にも鳴く昆虫、つまり「鳴き虫」がいる事を知らせ、コオロギ以外の昆虫の鳴き声を聞く。
・コオロギ以外にはどのような「鳴き虫」がいるのだろう。
・いろいろなものを使うと出る音も様々だ。
・擦ったり叩いたり振るわせたり、音の出し方にも種類がある。
・クイズで聞いた虫の声は、標本の中のどれだ
ろうか。
◆クイズの前に身近な道具でいろいろな音を出してみたり、オシロスコープの波形で音を視覚的に捉えたりできるようにする。
◆クイズ方式で鳴き声を聞き、どの昆虫の鳴き声か楽しみながら考える。
◆番号枠を印刷したシートに標本を置くこと
で、予想したり班で意見交流したりできるようにする。
◆複数個の標本を用意して予想や意見の違いに対応できるようにする。
○標本を虫眼鏡や双眼実体顕微鏡で観察することを通して、それぞれの昆虫がどのように発音しているのかを探る。
・どこで音を出しているのだろう。
◆昆虫の音の出し方を説明し、発音部分を観察できるようにする。
○昆虫の音を聞く器官について考え、探す。
・昆虫たちは音をどこで聞いているのだろうか。
◆観察を通してセミには鼓膜器官があることを確かめる。
○昆虫が音を感じる仕組みについて考える。
◆弦音器官を使うカブトムシ、シロアリ、カメ
ムシの音の捉え方について知らせる。
◆膝下器官について説明し、接触面の振動を受容する器官であることが理解できるようにする。
○カは触角を聴覚器として使っていることを知る。
・カはどうやって音を捉えているのだろう。
・「触角で音を聞く」とはどういうことだろう。
・触角を比べると、オスの方がふさふさした毛が生えている。
◆音叉が共鳴する演示実験で、オスは、触角の共振でメスの居場所を知ることを確かめる。
◆多くの昆虫が音をコミュニケーションの手段として利用していることを知る。
◆一般に「鳴き虫（鳴く虫）」と言われるものだけでなく、多くの昆虫が振動、音、気流などを利用していることに気づくことができるようにする。

５．学習の様子と考察(1)コオロギとの出会いや観察想定していたより「コオロギが気持ち悪い」といった反応が多く、虫が苦手な児童・生徒が多かった。平成6年度と平成19年度にコオロギを扱った学習を行ったが、当時、児童・生徒を指導していた職員の感じ方では、昆虫に嫌悪感を抱く児童・生徒が多くなったようである。しかし、だからこそ生きた昆虫を観察するという今年度の学習は、科学センターならではの学習として児童・生徒
にとって貴重な機会だといえる。実際に、観察や実験を進めていくうちにだんだんと抵抗感が和らいでくる児
童・生徒がいたことも確かであった。採集など目的をもって昆虫と接する機会があると、嫌悪感が減るという報告がある。学習後の中学１年生の振り返りに「元々虫は苦手だったけれど、今回の学習を通して、より虫について知ることができ、見るだけなら怖がらずできるようになりました。」や「最初は虫に抵抗があったけれど、なき虫について調べていくうちに虫のおもしろさに気づきました。」といったものがあった。
(2)出会わせの実験や耳を探すための生体の観察について
実験方法を考えてほしいと思い、「コオロギはどんな時に鳴くのだろう」と問うと、児童・生徒なりに思考して検証できそうな方法を考えており、こちらの期待する反応が見られた。「コオロギをオスとメス１頭ずつ容器に入れて鳴くか調べる」、「メスに対して鳴いているとしたらオスだけにすると鳴かないのではないか」「オス同士１頭ずつでも喧嘩して鳴くか調べると良い」などと、学習として思考を働かせていることが伝わってきた。
検証するために実際に飼育ケースからコオロギを出して出会わせる際には、驚きや不安を感じる児童・生徒がいた
ことも確かだが、素手で触らずに「コオロギ捕まえ道具」を使うことで、自分たちで組み合わせや実験の順番を考えながら実験できたことが、非常に良い学びになったと考える。また、コオロギが仲間とコミュニケーションをとるた
めには「音を聞く」必要性があることに気付くと、児童・生徒が自然と「耳があるだろう」という考えに至った。耳を探すという目的をもって、生きているコオロギを観察す
ることは児童・生徒に観察の視点が分かりやすかったようである（図8）。

まとめ２〇「昆虫は音をコミュニケーションの手段として利用するなど、生きるために活用している」ことをまとめる。
振り返り〇昆虫について、学習を通じて学んだことや感想をまとめる。
図8 コオロギホルダーに入れたコオロギを観察する様子-19-知らなければ脚にある鼓膜器官の位置を見つけることはがあった」という振り返りがあった。コオロギだけでなく難しいが、場所のヒントを示して観察できるようにしたこ「昆虫の多くは音を活用している」という一般化や、生物とで、「ここが耳なんだ」と驚きながら観察する児童・生の共通性や多様な進化を遂げたおもしろさについて学ばせ徒が大変多かった。

ることができたと考える。

(3)鳴き虫クイズを通してコオロギ以外の昆虫の発音方法

６．おわりにや音の捉え方を考える

生物分野に関する観察・実験では、120分の学習時間で

あ6種類の昆虫の鳴き声を順番に聞き、番号枠を印刷した

児童・生徒がその場ですぐに結果を確かめられるものは限シートに昆虫標本を置いて答えを予想するクイズ形式の学られてくるだろう。しかし、その中でも今回の「コオロギ習をした。クイズ形式にすることで、児童・生徒が「集中がどのような時に鳴くか調べるため、２頭のコオロギを出して虫の声を聞く」ことができ、大変効果的であったと考会わせて検証する」という学習内容は、短時間で結果が確える。班で相談して予想を1つに絞ったり、個人の予想を認できることが児童・生徒にとって分かりやすい上、生き元にして別々の昆虫の標本を並べたりと、それぞれの児

た生物を扱うことが非常に興味深く、学びに有効な方法で童・生徒が思考する時間となっていた（図9）。

あったと考える。児童・生徒が考えを巡らせながら実験を答え合わせの後、発音している体の部分や音を捉えていしたり、身を乗り出して実験中のコオロギを観察したり、る体の部分を見つけることは児童だけでは難しい。ヒント「この組み合わせは鳴いた」と喜びながら結果の考察をしとして観察する部分を示してから探せるようにしたり、解たりするなど、学習の成果が得られた。

説後に示した部分をよく観察できる時間を取ったりするこ

学習のねらいとしていた「昆虫の体のつくりや生活の仕とで、昆虫標本を手に取って観察する良さを生かせたと考方に関心をもたせること」は、フタホシコオロギの生体をえる。一人一人がじっくり観察できるだけの標本の数を用じっくり観察することや、コオロギ以外の昆虫の標本を一意したことが有効であった。

人一人が手に取って観察することを通して、指導者と一緒に体のつくりなどを確かめていく中で達成できた。また、「発音する器官や音を聞く器官が備わっていること」に対しても、コオロギでは前翅にある発音の仕組みや前脚の鼓膜器官を見つけたり、他の昆虫の場合も様々な発音方法や音の捉え方を標本の観察をしながら学んだりすることで、児童・生徒は生物が工夫しながら生きている不思議さやおもしろさに心動かされたことだろう。
鼓膜器官のあるコオロギやセミ、膝下器官や感覚毛で音（振動）を捉えるシロアリやカメムシ、カブトムシ、触角の付け根にあるジョンストン器官で音を捉えるカといった

図9 クイズで予想をしながら標本を並べている様子

ように、本物と出会う魅力的な学びの数々を用意すること(4)カの音の捉え方についてで、多種多様な昆虫の生態の一端を十分に伝えることがでフタホシコオロギやシロアリ、カブトムシなどと違い、きた。

触角の付け根にあるジョンストン器官で音を捉えるカにつ

児童・生徒にとっては普段何気なく接していた昆虫だといて理解できるようにした。オスの触角がメスの翅の音に思われるが、コオロギやカを例にあげ、「単に音を聞いて対して共振することでメスの居場所を知ることができるといるだけではなく鳴き声の意味を理解する脳がある」といいう興味深い音の捉え方を学べるようにした。二つの音叉うことにも考えが至るようにした。昆虫が音でコミュニケ

を用いて共振する様子を演示実験で示すと、多くの児童・ーションをとるということは「音を聞き反応できる脳など

生徒が驚きと科学の不思議を感じていた。またそれが、昆の神経系が存在する」というさらなる理解の深まりへとつ

虫の音の捉え方の一つであると知ることから、生物の多様なげることができたと考える。

性やおもしろさを伝えられたと考える。

今後も、生物の観察・実験を通して、児童・生徒が思考しながら学ぶことや、生物が生きる営みのすばらしさを伝(5)学習後の振り返りえられる学習を開発することを目指していきたい。

振り返りでは、生きているコオロギを扱ったことが心に残った児童・生徒が多かった。コオロギをはじめ「生きた文献昆虫」というのは、それだけで児童・生徒が興味をもった・宮武頼夫、昆虫の発音によるコミュニケーション、北隆

り、観察や実験を通して生物の行動を確かめるおもしろさ

館、2011を感じたりできる教材だと考える。また、「この昆虫が鳴・早川昇ほか、草むらの演奏家、京都市青少年科学センタ

くなんて知らなかった」「今日の学習で初めて知ったこと

ー報告VOL.27、1996-20-

・永井眞一ほか、フタホシコオロギの翅の模型、京都市青少年科学センター報告VOL.27、1996
・三浦勉ほか、コオロギの世界、京都市青少年科学センタ
ー報告VOL.39、2008
・松井茂洋ほか、ころころコオロギ、京都市青少年科学センター報告VOL.39、2008
・山本有造ほか、フタホシコオロギの累代飼育、京都市青少年科学センター報告VOL.39、2008
・生物音響学会（編）、生き物と音の事典、朝倉書店、
2019
・野地澄晴ほか、最先端コオロギ学、北隆館、2022
・高嶋清明、鳴く虫の科学、誠文堂新光社、2013
・上宮健吉、昆虫の発音の多様性、騒音制御 Vol.39 No.2、（公）日本騒音制御工学会、1989
・田川一希、虫の採集・観察を行う授業は、大学生の虫に対する嫌悪感を緩和するか？､宮崎国際大学教育学部紀要 教育科学論集 第７号､2020
・野村周平、カブトムシを極めよう、生物多様性を規範とする革新的材料技術ニュースレター、Vol.4 No.3、2016
・榊原充隆、〔特別講演〕カメムシ学入門、北日本病害虫研究会報67号、2016-21-

ソーラーパワー松本鉄平、奥田陽一郎、塩尻茂美、園田洋介、藤本佳菜子
実験室学習「ソーラーパワー」は、小学校６年生、中学校１年生を対象に実施した２時間の実験室学習である。本学習は、太陽高度の季節変化と地面の受光量の関わりを調べ、地面の受光量と季節の気温変化の関係にせまることを主なねらいとする。受光量については、太陽電池に流れる電流量を調べることで定
量的に確認した。また、太陽電池と透明半球や透明半球を模した二至二分装置と組み合わせたモデル実験を行った。太陽の見かけ上の動きを大型透明半球や二至二分装置を通して観察する体験や、地球儀に設置した小型カメラによる視点移動をともなう観察によって、地上からの視点だけでなく宇宙から俯瞰する思考を促した。
［キーワード］季節変化、太陽高度、地軸の傾き、太陽電池、地学教育
１．はじめにることを理解する。

中緯度地方にある日本は四季の変化に富み、このことが(2) 太陽の見かけ上の動きを、透明半球や透明半球を模し私たちの生活や文化に大きな影響を及ぼしてきた。季節のた二至二分装置、地球儀などを使って再現し、太陽と気温変化にはさまざまな要因があるが、太陽高度と日照時

地球の動きと対応させて俯瞰的な見方で捉える。

間の季節変化が主な理由である。

(3) 季節によって太陽高度が変化することから、季節の気

太陽高度と日照時間の季節変化のしくみについて理解す

温の変化は、太陽高度と地面の受光量の関係によるこるには、太陽と地球は遠く離れているため太陽光は地球にとを理解する。

平行に当たっていること、地球の太陽側の半球が昼になる(4) 季節ごとの太陽高度の変化を、地球儀などを使って再こと、そして地球が地軸を傾けたまま太陽の周りを公転し現し、地軸の傾きによって、地上から見た太陽の軌道ていることを知る必要がある。

が季節変化することを理解する。

太陽高度と日照時間が変化することによって、地面の受
光量、そして地面からの放射熱量も変化し気温が変化する。

３．主な教材・教具

この過程については、中学校第３学年で学習するため、児(1) ソーラーパワー測定器

童・生徒は未習である。さらに、児童・生徒の多くが考え受光量の変化を即時に確認でる太陽の動きは地上から見た天動説的な見方に留まっておきるよう考案した（図1）。太陽

り、天体としての地球と太陽の関係について俯瞰的に考え

電池と電流計を接続した装置でることは児童・生徒にとって困難を伴うため、地上から宇ある。太陽電池部分は磁石で本宙へと視点移動するための手立てが必要である。

体と接続できるようにしてあり、

また、季節の気温変化についての理解を困難にする要因

取り外しが容易にでき、後述すとして、太陽高度と受光量の関係を実感することが難しい

る他の装置と接続して使用することが挙げられる。中学校の教科書実験では、太陽光を垂ことができる。

直に当てた場合とそうでない場合の温度上昇の差を比較す(2) 透明半球と回路付台座ることで、この関係を確認する場合が多い。この実験は太台座の中心に太陽電池を

陽光の角度と温度変化の関わりについて直接的に確かめる設置し、透明半球上の太陽ことができるが、温度変化に時間がかかるために、太陽高の通り道（黄道）からペン度の変化による受光量への影響を確認できない。よって、ライトで照射することで１受光量の変化を即時に確認できる実験方法が望ましい。

日の太陽高度の変化が受光

図1 ソーラーパワー測定器

図2 透明半球と回路付台座量に影響することを確認できる（図2）。
２．本学習のねらい

平屋根、切妻屋根の建造物に見立てた模型に太陽電池を

季節の気温変化の主要因である太陽高度と日照時間の季

取り付けられるようにした。光が太陽電池に垂直に最も近節変化のうち、児童・生徒は日常の生活経験から後者につい角度であたるとき発電量が最大になることが確認できる

いて知っている。そこで、太陽高度と受光量の関係に気づ

ように、それぞれの模型に取り付けた太陽電池の中心の高き、俯瞰的に地球と太陽の関係を捉えられるように、次のさを揃えて、透明半球も台座でかさ上げしている。尚、切４つのねらいを設定した。

妻屋根は設置する向きで屋根の勾配角度30°と60°を選択(1) 光のあたる角度と太陽電池の発電量の関係から、１日できる（図3）。

の気温の変化は、太陽高度と地面の受光量の変化によ-22-

４．学習の展開
学習
過程

学習活動

導入 ○太陽電池
・太陽電池にライトで光をあて、もっとも強く電流が流れる方法を探す。
図3 太陽電池の設置角度を選択できる建造物模型(左30° 右60°)

・大型透明半球の中から太陽を観察し、透明半球上に記録する方法を知る。

(3)二至二分装置
1996年製作（山下ほか
1997）。直径約90㎝の円形

展開 ◯１日のソーラーパワーの板に、アクリル棒を曲げ

１・太陽の1日の動きを観察するために透明半球の使い方を知る。

て夏至、春秋分、冬至の各発電量を最大にするにはどうすればよいだろうか

黄道を模したものを取り付

・1日の中で最も発電量が大きくなるのはいつご

け、毎時０分の太陽の位置

ろか予想する。

をシールで示してある（図・太陽の位置を１時間ごとに撮影した写真（秋図4 二至二分装置4）。円形の中心部分は穴状に切り抜いてあり児童・生徒がその穴から顔を出し覗くことができるようになっている。
中心部分は太陽電池を設置できる台座を用意し、夏至と冬至の黄道モデルからペンライトを照射し、発電量を調べることで受光量の差を確かめられるようにした。

分）を観察し、透明半球上に記録する。
・透明半球の中心に太陽電池を置いて、秋分の軌道で、朝・昼・夕の発電量を調べる。
・光の当たる角度が変わると発電量が変わるかど
うか調べる。※1◆朝・夕と昼で発電量が違うのは太陽の高さが変(4)光の当たり方を俯瞰的に捉えるための地球儀
2016年製作（石田ほか 2013）。スチール製地球儀の南極側に24個の穴をあけたアクリル板と扉用玉締まりを埋め込んだ板を重ねて、１時間ごとにステップ回転する仕組みになっている（図5）。軸の固定部分は可変フレームになっており、季節による太陽光線に対する地軸の傾わるからである。
◆光が太陽電池に垂直にあたると、発電量が最大になる。

展開 〇1年のソーラーパワー
２ なぜ季節によって気温が変化するのだろうか

・太陽電池に当たった光は電気に変換される一方きの変化を表現できる。

で、地面に当たった光は熱に変換されることを太陽を模した光源装置知る。

で地球儀を照らし、地球

・夏と冬の太陽の通り道を予想し、透明半球に追儀上につけた人形と小型記する。

カメラの映像をパソコン

・1時間ごとに撮影した夏至ごろ、冬至ごろの太画面上で観察することで、陽の写真を見比べて、太陽の高さと日の出・日

地上から見た太陽の日周の入りの位置のちがいに気づく。

運動をイメージすること・二至二分装置の内側から顔を出して、季節ごとができる（図6）。

の太陽の通り道のちがいを確認する。

さらに、可変式の地軸を動かしながら人形の影・二至二分装置と太陽電池を使って夏と冬の発電

図5 地軸が可変式の地球儀

量のちがいを調べ、季節によって、日照時間とを観察することで季節ごとの太陽高度のちがいを理解することができる。

エネルギー量が異なることに気づく。
◆季節により気温が変わるのは、太陽の高さと日照時間が変わるからである。

展開 〇季節と太陽
３ ・実験室を暗くした状態で、真横から光源装置で地球儀を照らし、地球の外側から昼と夜のちがいを確認する。
・地球儀の京都の位置から小型カメラで日周運動を確認する。※1
・地球は自転しているだけではなく、365日かけ

図6 小型カメラによる観察て太陽の周りをまわっていることから、夏、冬-23-

で地球と太陽の位置関係にどのようなちがいが型カメラで日周運動を確認する」活動（76件・11.0％）であるのか話し合う。

ある。地球の自転が太陽の見かけの動きを生じさせること

・日本が夏のとき、オーストラリアは冬であるこを理解するには視点移動能力が必要であるが、地球儀上のとを知る。

カメラの映像を見ることで、全員が太陽の運行と地球の自・地球と太陽の大きさや距離の比を知り、太陽光

転を矛盾させることなく理解できた。次いで多かったのが、は地球に平行に当たることを確認する。※2

展開3最後の「地軸の傾きが日照時間を変化させることを・日本が夏の時、日本付近が垂直に近い角度で太確認する」活動（74件・10.8％）、続いて展開1の「朝・陽光を受けるには地球儀の地軸を光源側に傾け

昼・夕の発電量を調べる」活動（71件・10.3％）となってればよいことに気づく。

おり、太陽高度が変化することによる受光量への影響を即・地軸の傾きが日照時間を変化させることを確認

時に確認できることが、印象の強さにつながったのであろ

する。

※2

う。

◆季節によって太陽の高さや日照時間が変わるの

80分学習で、最も回答数が多かったのは、展開3の「地は、地軸が傾いたまま地球が太陽の周りを回っ

球儀の地軸を光源側に傾ければよいことに気づく」活動ているからである。

（75件・15.1％）である。「日本が夏の時、日本付近が垂※1 80分学習では省略、※2 80分学習では図示のみで説明

直に近い角度で太陽光を受けるには地球儀をどうすればよいか」という課題を各班で考えながらも、ひとつの班が方５．結果と考察法に気づくと次々に真似ることで全班が解決に向かうこと

120分学習を受けた小学生96名（3校）と中学生29名（1ができた。次いで多かったのが、展開3の「光源装置で地校）、80分学習を受けた中学生101名（4校）のアンケート

球儀を照らす」活動（70件・14.1％）、続いて同数で展開を分析した。質問項目は以下の通りである。

1の「朝・昼・夕の発電量を調べる」活動と展開2「夏至ご① この学習で、「すごい！」や「おぉ！！」と感動した

ろ、冬至ごろの太陽の写真を見比べる」活動（共に66件・場面はどこですか。（選択式・複数回答可）

13.3％）となっている。

② この学習で初めて知ったことは何ですか。

120分学習と80分学習のどちらにおいても、導入～展開3（選択式・複数回答可）の全てで主体性が高まる場面があり、全体として学習後半③ 感想や疑問、新たに知りたくなったことなど、自由にに向かって主体性が高まっていったことがうかがえる。一書いてください。（自由記述）

方で、展開3についての件数が突出して多いわけではなく、(1)児童・生徒が主体的に取り組んだ学習活動は何か

個々の児童・生徒の主体性の高まる場面には大きなばらつ

質問項目①より生徒の主体性が最も高くなった場面を分きがある。また、小学生と中学生の1名当たりの平均件数析した（図7）。回答はのべ数で集計し、児童・生徒から

比較では、小学生6.8件、中学生4.1件と小学生の方が中学

のべ1230件（120分学習732件、80分学習498件）の回答を生より1.7倍多かった。アンケートの選択肢が80分学習で8得た。

個、120分学習で11個と約1.4倍の開きがあることが大きい

120分学習で、最も回答数が多かったのは、展開3の「小が、後述する項目②では小学生と中学生で件数が逆転する。
8

太陽電池にライトで光をあてる

107

大型透明半球の中から太陽を観察する

11
10

朝・昼・夕の発電量を調べる
8

夏至ごろ、冬至ごろの太陽の写真を見比べる

13

8

顔を出して、季節ごとの太陽の動きのちがいを確認する

11
9

夏と冬の発電量のちがいを調べる

128

光源装置で地球儀を照らす
小型カメラで日周運動を確認する※

0

太陽と地球の大きさと距離をモデルを使って確認する※

0

11
9
10

地軸の傾きが日照時間を変化させることを確認する

15
11

0
0

展開2
14

地球儀の地軸を光源側に傾ければよいことに気づく
※

展開1

13

2

4

6

8

10

展開3
12

14

16 %

図7 児童・生徒の感動した場面における活動内容（上段120分学習:n=732、下段80分学習:n= 498）※80分学習では選択肢省略-24-

(2)児童・生徒が新たに獲得した知識は何か

追記した場合でも同様であった。そこで、これらの太陽の質問項目②より、児童・生徒が新たに獲得した知識を分

写真をクリアファイルに入れ、その上からマーカーで班か析した（図8）。回答はのべ数で集計し、児童・生徒からら出た季節の太陽の通り道のちがう点を整理してから、透のべ1249件（120分学習551件、80分学習698件）の回答を明半球に追記するようにした。その結果、季節による太陽得た。

の通り道のちがいを正しく記入できるようになった。その120分学習で最も回答数が多かったのは、展開3の「地軸後、二至二分装置の穴から顔を出して、季節ごとの太陽のの傾きが太陽高度や日照時間を変化させること」（70件・通り道のちがいを確認した上で、ワークシートに記録する

12.7％）である。カメラや人形を使った実験によって、地ことで１年を通して日の出、日の入りの場所が同一である

上から宇宙へと視点移動するという高いハードルを越えるという誤解を解消できた。

ことができた。

質問①同様に、導入～展開3まで児童・生徒が獲得した

次いで多かったのが、導入の「透明半球の使い方」（62知識（図8）の中でばらつきが大きく、生徒らのもともと

件・11.3％）である。導入では大型透明半球の中に入って持っている知識に幅があることがわかる。一方で、小学生

太陽を観察し、その後に通常の大きさの透明半球の使い方と中学生の1名当たりの平均件数比較では、小学生5.3件、を指導したが、展開1の朝・昼・夕の発電量の測定でも透中学生5.7件と質問①とは逆に、中学生の方が小学生より明半球を引き続き使用しているため印象に残ったのだろう。

多い。一般に中学生の方が小学生よりも前提となる知識が80分学習では、この「透明半球の使い方」が回答最多と多いといえるが、この逆転は、前提となる知識が多い中学

なり、120分学習の回答最多となる「地軸の傾きが太陽高生の方がより学習内容を理解でき、知識の獲得につながっ

度や日照時間を変化させること」が2番目に多かった。いた結果といえるのではないだろうか。

ずれにせよ学習の最初と最後のそれぞれの活動で、新たな知識を獲得した児童・生徒が多いことを示している。
興味深いことに、展開2「季節の太陽の高さと日の出・日の入りの位置のちがい」の回答数は、120分学習と80分
学習共に12選択肢中8番目と少ない。学習では秋分の黄道を記録した透明半球に、夏と冬の黄道を予想させると多くの児童・生徒が、真東から真西にかけて秋分とは高度を変えて追記した。児童・生徒は、１年を通して日の出、日の入りの場所が同一であるという誤解を強固に持っており、
科学センターの屋上から撮影した１時間ごとの太陽の写真（図9）を観察しながら透明半球上に夏至・冬至の黄道を
図9 科学センターの屋上から撮影した写真

11.3
12.0

透明半球の使い方
8.9

太陽が最も高い位置にあることを南中ということ

10.3

6.0
6.2

朝・夕と昼で発電量が違うこと
光の当たる角度が変わると発電量が変わること

7.6

8.7

8.0
8.2

光が垂直に当たると発電量が最大になること
季節の太陽の高さと日の出・日の入りの位置のちがい

7.6
7.4

春分と秋分の太陽のうごきが同様であること

7.4

展開 1

9.6

6.4
6.6

季節によって、日照時間やエネルギー量がちがうこと

展開 2

3.6
4.0

地球が自転すること
地軸の傾きが北半球と南半球の季節を逆転させること

9.4

7.3

10.0
9.3

地軸が傾いたまま地球が太陽の周りを回っていること
地軸の傾きが太陽高度や日照時間を変化させること

展開 3
11.5

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.7
12.0

図8 児童・生徒が新たに獲得した知識と学習展開 （上段120分学習：n=551、下段80分学習：n= 698）

-25-

14.0

%

(3)自由記述欄から「〇〇について実験することでわかった、確かめられた」

質問項目③より、児童・生徒176名の全体の自由記述を（17件・7.8％）「実験が楽しかった」（15件・6.9％）、類型で分類した（図10）。219件、8類型の回答を得た。

「学校や家ではできない実験ができた」（12件・5.5％）

最も回答数が多かったのは、「〇〇について興味がわいといった実験に関連した回答を総計すれば20％になる。また、知りたくなった」（70件・32.1％）というような興た「これからの生活に生かせる」(10件・4.6％)と「〇〇味・関心に言及したものである。内容としては、他の惑星について考えることができた」(7件・3.2％)の中には、太や宇宙に関すること等が多い。次いで多かったのが、「〇

陽光の熱で発電するアイデアや屋根に設置するソーラーパ〇についてわかった、知った」（49件・22.5％）のようなネルの向きについて挙げた5つの回答を含み、環境問題や知識に関するものである。この２つで過半数を占めるが、エネルギー問題を意識したものも見られた。

図10 児童・生徒のアンケート自由記述の類型 （n= 219）

６.おわりに

文献

学校の授業でコンピュータ端末が１人１台普及し、科学・山下正弘ほか、太陽と日時計、センターの実験室学習でもグラフの作成やカメラ機能を利京都市青少年科学センター報告 VOL. 28、1997

用した実験でコンピュータ利用が本格的に始まった。

・石田裕一ほか、〜ぼうばかり〜影から宇宙へ〜、コンピュータ利用によって起きた学習の変化として、時

京都市青少年科学センター報告 VOL. 44、2013

間内に大量のデータ処理が可能になったことが挙げられる。
今回の学習では、二至二分装置と太陽電池を使って夏至モ
デル13個の時刻条件、冬至モデル9つの時刻条件の合計22個の時刻条件の発電量のちがいを調べた。これだけのデー
タを手書きでグラフ化処理すると、どうしても時間が足りなくなるが、表計算ソフトを使えば瞬時に結果がグラフ化される。児童・生徒が誤って数式を改変したり、違うセルに入力したりできないようにあらかじめ制限を設定しておく準備は必要だが、入力作業でつまずく児童・生徒は想定していたよりも少なかった。さらに完成したグラフと予想される結果との相違から、実験方法の改善を話し合い、再実験、再測定がしばしば行われるようになったこともコン
ピュータ利用の手軽さ故であろう。
グラフの解釈についても、発電量が太陽高度と近似することや冬至南中時の発電量が夏至の朝夕と同程度であることなど、児童・生徒が自ら発見できたことは多くある。
実験室学習のコンピュータ利用について、今後は実験のチュートリアルや文書作成など、従来の活動における主体性を一層高める利用方法を検討したい。

-26-

Ⅱ

共

同

研

究

自転車に関わる物理現象の教材化について
東俊介、岡部純、辻礼史、野口潤、涌田昭二
本研究は、私たちの生活の中で、一番身近な乗り物である「自転車」をテーマとした学習を展開するにあたっての教材・教具の開発として行ったものである。身近なものに科学的な技術が応用され、長い歴史の中で少しずつ改良を加えられていった技術の進歩について思いをめぐらせ、自転車の構造やそこにはたらく力など、自転車に秘められた物理現象について体験的な学習を通して理解するために教材の選択、実験器具の開発を行い、その効果について検討したものである。
[キーワード] 自転車、自転車模型、教材開発、物理現象

１．はじめに人類は、より速く、より快適に、そして安全に移動できる手段を常に追い求めている。自転車もその一つであり、1817 年「ドライジーネ」と呼ばれる世界初の自転車が発明されて以来、進化し続けている乗り物である。自転車の大きな特徴として、免許不要で幼児期より乗車できることが一番の特徴と考えている。それは、学習者の年代ではほとんどの児童・生徒が日常的に使用していることを意味し、自転車に秘められた科学を経験しているということになる。
ただ、ここで秘められた科学と表現したのは、あまりにも日常的過ぎて、不思議だとは感じつつも、あまり深く考え

図 1 世界初の自転車とされるドライジーネ

たことがない児童・生徒が多いのではないかと考えたからドライジーネの発明後、ヨーロッパを中心に新しい自転である。人類が、より速く、より快適に、そして安全に、車の開発が加速する。1861 年ペダルがついたミショー型の追い求めた歴史に、科学技術の進歩があり、科学のおもし

自転車「ベロシペード」が開発された。ペダルの位置は現

ろさが脈々と受け継がれている。だからこそ、いまもその在の自転車とは異なり、前輪についており、ペダルを 1 回

おもしろさに魅了され、新たな自転車の開発に邁進してい転させると車輪が 1 回転する仕組みである。フレームは鉄る研究者がいる。この研究者の精神こそ、科学者精神につ製になった。事前学習では、現在の自転車との比較においながると考え、本研究を行うこととした。

て、スピードが出ないことについて気付く資料として写真を提示した（図 2）。

２．自転車の歴史本研究を進めるにあたり、自転車がどのように発展してきたのか、その歴史を調べ、教材化するヒントを得るべく堺市にあるシマノ自転車博物館に研究の協力を依頼した。
シマノ自転車博物館は、
自転車の誕生から現代までの歴史、誰もが安全で快適に乗るための緻密なテクノロジー等、自転車について学ぶことができる博物館となっている。本項
では、自転車の歴史のうち、事前学習に教材として扱った
主な自転車の特徴とどのように教材として扱ったのかを報告する。
自転車の起源には諸説あるが、1813 年ドイツの発明家
カール・フォン・ドライス伯爵によって自転車の原型とも

図 2 前輪にペダルがついたベロシペード

いうべき「ドライジーネ」が発明された。ドライジーネは、
ペダルがなく、地面を踏んで進む主に木製の自転車である。

ベロシペードの発明後、スピードを上げるため、前輪が事前学習では、児童・生徒に世界で初めての自転車がどの徐々に大きく発展していった。1870 年頃には「オーディナ

ようなものか想像し、絵や言葉で表現する活動において、リー」と呼ばれる極端に大きな前輪をもつ自転車が登場す

実物の図を提示した（図 1）。

る。前輪が大きくスピードが上がったが、非常に倒れやすいという欠点が生まれた。事前学習においては、オーディ
ナリーの前輪の大きさを知ってもらうために、実物大パネ-27-

ルを提示した（図 3）。なお、写真パネルと並ぶ所員の身長しようと考えた理由の一つでもある。本研究における教材は 180 ㎝である。
写真パネルは、折りたたむことが可能で、は、自転車そのもののしくみやその機能について追及でき

必要な時まで隠しておき、提示するときには自立できるよる教材のみ報告する。付属装備であるライトやベル、リフ

うにした。

レクター、発電機、電動アシスト機構などについては、今後、必要に応じて研究を進める。
また、センター学習等で活用することを踏まえ、小・中学生でも難なく取り組める学習内容の難易度、耐久性、コスト、学習者自身で実験や観察を通して追究できることを基準に教材化の研究を進めた。以下、開発した教材を報告する。
(1)観察、実験用自転車
自転車の実物が、一番の教材である。身近な乗り物ゆえ、多くの人が乗用しているが、乗っているときには基本的に前方を見て乗っているため、その機構を詳しく観察したり、実験をしたりすることはしない。おそらく趣味と図 3 オーディナリーの実物大図パネル

して自転車のメンテナンスなどを行っている人以外は、
スピードは速く、より安全に乗れる自転車の開発が進み、ほとんど意識せずに乗っている。自転車をまず、じっく

自転車にギアやチェーンを備えた自転車が登場する。1885

りと観察し、ペダルを回してみる、変速してみる、ブレー

年に前輪と後輪の間にペダルがあり、後輪が駆動輪となるキをかけてみるなど操作したときの自転車の様子を調べ「ラッジセーフティサイクル」、1887 年に前輪にギアとるために本教材（図 5）の開発を行った。自転車は、小型チェーンを備えた「カンガルー」、1889 年に現在の自転車であること、収納時に折り畳めること、外部変速機が装の原型となった「ラッジクロスフレーム型」の自転車が登備されていること、同じ仕様の自転車をグループ数分確場する（図 4）
。ラッジクロスフレーム型の自転車は前輪と保できることを条件にして選出、購入した。

後輪のサイズが同じサイズになり、ギアとチェーンの組み

まず、机などの上に乗せて観察、実験することを想定

合わせにより、速く安全な自転車となった。ラッジクロス

し、自転車が倒れないように市販のスタンドと木枠を使フレーム型の自転車は事前学習において、フリーホイール

い、後輪を浮かせた状態で固定した（図 5）。

機能やラチェット機構の仕組みついて調べる活動の導入で扱った。
ラッジクロスフレーム型の自転車ではまだ、
フリー
ホイール機能が備わっていない。足を休めるときには前輪
フォークにある足のせに足をのせていた。現在の自転車と比較したときの違いから、フリーホイール機能について知り、詳しく調べる活動に展開した。

図 5 観察、実験用自転車
ハンドル部分は、机上で高くなっても操作しやすいよ
うに取り外し、ブレーキとギアチェンジのみ操作できる↑足のせようにした（図 6）。スポーク部分とチェーン部分に指が挟まる事故を防ぐために、透明プラスチック製のガードを設けた（図 7）。

図 4 現在の自転車の原型ラッジクロスフレーム型
その他、空気入りのタイヤや変速機などが開発され、現在もなお、自転車は進化を続けている。
３．開発した教材・教具
自転車には実にさまざまな「力」が働いており、物理学

図 6 ハンドル部分拡大との関わりがとても強い。それは今年度、自転車を教材化-28-

ハブステが木の枠を貫通している図 9 木の三角形の枠で固定した自転車の後輪
1 速と 6 速の速さの違いを測定する実験では、当初ス
ポークのプラスチックガード部分とギア部分にシールで目印をつけ、目視で車輪やスプロケットの回転数を調べることにしていた。しかし、やはり速さを実測した方がよいと
図 7 プラスチックガード

考え、実測値で比較することにした。このため、マルチカ
ウンター(後述する)を開発し、速さの実測値を求めること

事前学習では、ペダルの回転数とギアによる回転数ととした。

の違い、ブレーキの仕組み、フリーホイールについて調べる活動で使用した。車輪の回転数や、ギアの回転数を(2)ドライジーネ 3D プリンター模型

目視で調べるために、スポークのプラスチックガード部

2 つの車輪を用いて、物や人を移動させる道具について分とギア部分にシールで目印をつけた（図 8）。

は、かなり歴史が古く、紀元前より様々な物がつくられ活用されてきた。現在にも通じる自転車の原型として製作されたのが、1817 年にドイツの貴族によって発明された「ド車輪の回転数用目印

ライジーネ」である。これは、車輪を車体の進行方向に 2つ配置し、前輪の方向転換が可能で、後輪には簡易なブレー
キがついている。現在のようなペダルやギヤは装着されてギアの回転数用目印

いないが、世界初の自転車とされている。発明当時から量産され、堺市にあるシマノ自転車博物館にも実物が展示されている（図 1）。
事前学習では、実在の自転車との比較をすることで授業の導入とした。実物は歴史的価値が高く貴重で、貸し出しは不可能であり、児童生徒には写真の提示しかできなかった。そこで、ドライジーネのレプリカ、模型等を探し求め

図 8 回転数を目視で確かめるための目印た。模型は、10 年ほど前に日本の企業が作成していたが、すでに販売中止であった。その過程でのネット検索で、3Dプリンター用のデータがあることがわかり、フリー素材として公開されているサイトよりデータを入手して、作成し市販のスタンドと木枠を使い、後輪を浮かせた状態で固たのが図 10 である。

定して、本学習を開始したが、強くペダルを回したときに大きな揺れが生じていた。このため、市販スタンドを針金で締めて固定した。
それでも揺れを解消することができず、後輪の軸がスタンドから外れることがあり、危険性を小さくする必要があることが分かった。ハブステップを後輪の軸に取り付け、これを三角形の木の枠に貫通させた。これにより、車体の揺れが小さくなり、後輪が脱落することはなくなり、安全性が向上した（図 9）。

図 10 3D プリンターで作成-29-

このデータは、実物が木材と金属でできていることを忠実に再現しているため、木材部と金属部を分けて製作でき、その塗装を変えることができる。そのため、金属の使用目的の理解を深めることができる。
車輪の大きさは直径 10 ㎝である。次にモデル人形を用いて、方向転換の様子を再現したのが図 11 である。

図 12 摩擦力可変三輪車

図 11 ハンドルを切って前輪を操作する様子
図 13 後輪より前の位置

模型を用いて観察することで、前輪の操舵機構、
肘置き、

図 14 後輪より後ろの位置

ハンドル、座席調節部の働きを容易に確認できる。この模(4)ラチェット機構実験機型を提示することにより立体的に様々な角度から観察することができ、
現在の自転車との比較が容易になった。
なお、

自転車の起源とされるドライジーネは足けりで進んでいこのデータは、非常に再現性が高いため、車輪のスポークた。自転車の機構が進化していく過程では足で回すペダル部分にあたる部分は細く、その強度は大変弱かった。学習と車輪へ動力を伝えるチェーンがつき、外観は現在と同じで用いるには、耐久性を含め、展開方法に検討が必要であようにペダルを足でこぐことによる力で走行していた。しると思われた。

かし、その自転車は、後輪の回転とペダルの回転は同期しており、長距離や下り坂では、足を休めることができなかっ(3)グリップ力可変三輪車た。そこを改善するために使用されたのが、フリーホイー

自転車が前進するためには、タイヤと路面との間に十分ル機構である（図 15）。

なグリップ力（摩擦力）がはたらいていないといけない。

フリーホイールとは、車輪の進行方向の回転にはロック

本教材はそのグリップ力をサドルの位置を変えることによがかかり、チェーンからの力が伝達され、逆回転方向には、り変化させ、前進できるか否か確かめることができる教材

力が伝わらず空転するようになっている。その様な現象をである（図 12）。市販の三輪車のフレームを使用し、サド実現できる仕組みにはさまざまなものがあるが、現在の自ル位置を変えることができるように木製のフレームをつけ転車の多くに採用されているのはラチェット機構である。

改造した。木製のフレームの上部には 2 か所穴が開いていて、その穴にサドルを刺すことでサドル位置を変化させる。
サドルの位置を変えることで、駆動輪である前輪への荷重が変わる。サドルを図 13 のように後輪より前にすると、前輪に十分な荷重がかかり、路面とのグリップ力が大きくなって、前進することができる。しかし、サドル位置を図
14 のように後輪より後ろにすると、前輪への荷重が小さくなり、路面とのグリップ力が小さくなって、スリップして前進できなくなる。
課題として、体重が重い運転者の場合は、後輪に近いサドル位置でも前進しうるグリップ力を得ることができるの
図 15 自転車後輪のフリーホイール部分

で、その違いが分かりにくい。指導者によって、教材として成り立たないこともあり、事前学習では使用しなかった。

これにより推進の力を伝えるチェーンが止まっても車輪の回転が妨げられず、惰性走行を行うことができる。そのため、ペダルを止めて足を休めることができるようになった。現在の自転車には競技用等特殊な用途のもの以外は、-30-

ほとんどの自転車にこの機構が使われ、長距離の走行等が可能となったり、運転が容易になったりしている。
ラチェット機構は回転方向を一方向に制限するのに用いられる。
自転車以外にもレンチ、巻取機にも使われている。
構造としては歯を傾けた歯車と歯止めの爪と呼ばれる部品からできている。

図 18 ラチェット機構実験機 2 号と動作の様子
アクリル板に穴をあけ、ラチェット、爪、タイヤ、ボルトを固定した。ラチェットギヤを右手で、左手にボルトを持ち、手で回してラチェット機構を体験できるようにした。
さらにアクリル板からはみ出すようにタイヤをラチェット
ギヤに付け、タイヤの回転が一方向しか回らないようにし

図 16 ラチェットの歯車と爪てラチェットの理解を深めようとした。しかし、授業後の協議でも指摘されたが、自転車との関連がとても分かりに

図 16 のように歯車が適する方向（この図では時計回り）にくい構造となっていて、改善が必要であった。そこで、本は爪が容易に歯を乗り越え、逆方向には、爪が歯にあたる学習に向けて開発したのが、図 19 の 3 号機である。

ために回転できなくなる。自転車では、この爪の引っ掛かりによって足からの駆動力をタイヤに伝えている。
自転車のフリーホイール部分を分解し、教材化を試みようとしたが、この部位は、図 15 のように金属製で構造が強靭なため、容易に分解できず、分解を試みるも結局、破壊することとなった。センター学習での個別教材開発に求められることは、安価で容易に量産が可能なことである。そこで、ラチェット機構を体感できる教材の開発は自転車部品を流用せずに行うこととした。
まず、歯車の素材としては、アクリル・木材等加工の容図 19 ラチェット機構実験 3 号

易なものはあるが、精度よく強度のある歯車を大量生産することは難しいと思われた。そこで、3D プリンターによる自転車の後輪に見立てた大型円盤に爪をつけ、ラチェッ製作を行うこととした。ラチェット用の素材は、3D プリン

トの裏側に駆動用のハンドル（図 20）をつけ、ハンドルをターメーカーの HP 等にある多くのフリーの素材から基本持つ手以外の手で、軸固定棒を持つ構造とした（図 21）。

形を選び出し、今回の目的に合わせて設計し直した。そのハンドルを回すと爪が引っかかり円盤が回転する。ハンド

ラチェット機構実験機１号が図 17 である。爪がギヤを乗ルを止めても爪による摩擦力で止まるまで回転する。

り越えたり、
引っかかりして、スムーズに作用させるため、爪には輪ゴムを用いて程よいテンションをかけることとした。

図 17 フリー素材とラチェット機構実験機１号

図 20 ハンドル部分

その後、ラチェット機構そのものだけでなく、自転車との関連を持たせるためにギヤ部分にタイヤを付けたものを
事前学習で使用した。これが 2 号機（図 18）である。

-31-

②車輪を机などに接地させたうえで、木片を握っている手と逆の手で、車輪を回転させようとしてみる(図 24)。ゴム製タイヤありだと地面との摩擦により前に進むことができるが、なしだと空回りして前に進むことができない。これらを比較することにより、自転車が止まるときだけでなく、進むときにも地面との摩擦は必要であるということを確かめることができる。

図 21 ハンドルの持ち方(5)車輪とタイヤ比較器
自転車と地面との摩擦について考えるための教材として、
車輪とタイヤ比較器(図 22)を開発した。片手で握れるサイズの木片(厚さ 12 ㎜合板 35 ㎜×150 ㎜)の先端に、車輪(タミヤ社製 楽しい工作シリーズ ナロータイヤセット(58 ㎜径))をナットで固定している。図 22 のように、ゴム製タイヤを付けたものと付けていないもの(プラスチック

図 24 使用法②の様子

製の車輪のみ)の 2 つで 1 組である。
現在の一般的な自転車は、ゴム製タイヤで地面と接している。タイヤの中には空気を満たしたゴム製のチューブがあり、チューブとタイヤは金属製の車輪に巻かれている。
世界初の自転車である「ドライジーネ」にはそのいずれもなく、木製の車輪に金属を巻いたもので地面と接していた。
児童・生徒が活動の中でドライジーネと現在の自転車を比較し、車輪が変化していることには比較的容易に気づくと想定しており、事前学習でも児童・生徒からの意見として早い段階で挙げられた。ゴム製タイヤが使用されている理由についてはクッション性を挙げる児童・生徒が多かったが、「滑らないように」という意見を出す児童・生徒もいた。
図 22 車輪とタイヤ比較器

今回開発した「車輪とタイヤ比較器」によって、ゴム製タイヤが地面と車輪との摩擦に関係していることは確かめられる。しかし、今回使用したゴム製タイヤには空気を満た使用法としては次の①②を想定している。
①木片を握っている手の親指で車輪が回転しないように押したゴム製チューブは入っていないので、クッション性にさえた状態(図 23)で、机などを地面に見立て、滑らせてみ

ついては実験では確かめることができない。今後の課題でる。ゴム製タイヤありだと摩擦が大きくほとんど動かないあると考えている。

が、なしだと車輪が机の上を滑って動いてしまう。これらを比較することにより、ゴム製タイヤが用いられている理(6)まさつ比較ボード

由について確かめることができる。

路面の状態によって、タイヤの摩擦にどのような影響が出るのかを調べるために本教材は開発した。路面状態
は多様であるが、アスファルト、白線、マンホール、雨でぬれている状況を想定し、それぞれの状態に近い材料をアクリル板に貼り付けた。使った材料は、凹凸があるア
スファルトには紙やすり（#150）、白線には高品質接着両
面テープなどの基材として使用されているアクリル発泡体、マンホールにはコインを選んだ（図 25）。

図 23 使用法①の様子↓マンホールモデル-32-

図 25 まさつ比較ボード

図 28 デジタル式吊り下げはかり

事前学習では、車輪とタイヤ比較器のタイヤを使用し、実験方法は以下の通りである。

乾いた状態と濡らした状態で摩擦力の大きさを比較した① 農業用台車を 2 台用意し、一方のタイヤの空気を 4（図 26）。アスファルトモデルは乾いていても濡れていて輪すべて抜いておく。

も摩擦力の大きさはさほど変わらなかったのに対し、白線② 児童・生徒のケガ防止のために指導者がタイヤに空やマンホールのモデルでは、濡れたときにスリップしやす

気が入っている台車に乗り、児童・生徒に台車を引いことが確かめられた。

かせる（図 29）。
③ タイヤに空気が入っていない台車に交換して、台車を引かせる。
④ 定量的に測定するために、デジタル式吊り下げはかりを使用して、必要な力が②と③でどのくらい違うのかを確かめる。

図 26 車輪とタイヤ比較器を使用した様子(7)空気圧比較農業用台車
タイヤに空気が十分に入っていない自転車をこぐとペダ
ルは重くてあまり前に進まず、タイヤに十分に空気を入れ

図 29 農業用台車を使った実験の様子

た自転車はちょっとこいだだけで容易に前に進む。この児童・生徒にとって身近な現象を定量的に測定するために、①～④の手順で実験をすることで、手ごたえが変わる（タ

農業用台車(藤原産業株式会社製 セフティ－3 ガーデン

イヤの空気を抜いた台車を動かすほうが、大きな力が必要）

チェア

SGC-3)(図 27)とデということを、定量的に測定することができる。なお、事ジタル式吊り下げはかり（図 28）を使用する実験方法を考

前学習では、農業用台車は高額で数をそろえられない、台案した。

車に 30～50kg 以上のおもりを乗せないと手ごたえの差がプロ

チューブタイヤ仕様

感じられない(重いおもりは危険)、といった理由から、班ごとの個別実験ではなく代表児童・生徒による演示実験とした。また、体重 60 ㎏の指導者が台車に乗って実験をした
ところ、タイヤの空気あり→3 ㎏ なし→6 ㎏、という結果になった。
事前学習では、タイヤの空気が少ない台車を動かすには大きな力が必要になるのはなぜか、ということを以下のよ
うなスライドで説明した（図 30）。
図 27 農業用台車 SGC-3-33-

より 2 つの車輪の中央より後ろ側で低くなるようにした。
フレームの先端は前輪の回転やフォークの角度を変えられるよう加工をして、後端はレールの溝にかからないように、角度を付けた形状にした。

図 30 事前学習で使用した説明スライド
事前学習後に学術顧問の先生方から、台車を動かすのに必要な力が増えるのは、タイヤが変形することにエネルギーが使われるからではないか、というご指摘をいただいた。本学習では、次のスライドを使用して学習を進めている（図 31）。
図 33 事前学習で使用した CB
車輪には CD（コンパクトディスク）を 3 枚または 4 枚を接着剤で貼り合わせて、直径 15mm のボールベアリングを中心に固定し、輪ゴムを巻いてタイヤとみなして使用した。
ボールベアリングの直径が CD の中央部の穴の直径よりも少し小さく、接着したときにずれて回転時に左右にブレを生じていた。
後輪は図 34 のようにフレームに M6 のボルトとナットで

図 31 本学習用のスライド取り付け、ボールベアリング（ボールベアリング シール付
きベアリング 炭素鋼 6mmx15mmx5mm 型番 696ZZ）の回転を(8)自在自転車「センターバイシクル」

妨げないように、ワッシャーを入れた。前輪は、自在にハ

自転車の自立走行について、児童・生徒が条件を制御しンドルが左右に動き、フォークの角度を簡便に変えて種々て実験を進める教材としてセンターバイシクル
（以下
「CB」

の条件設定ができるようにした。前輪のフォーク部分は３と表記する）を開発した。当初、床面上で、手で押し CB を

Ｄプリンターで製作した（図 35）。前輪をフォークに取り走行させていたが、力を加える条件を一定に近づけるため付け、ハンドルは直径 6mm のアルミニウムパイプを支柱との射出斜面台（以下「レール」）も考案した。

して、図 36 のように固定し、ハンドルに見立てるボルトを

開発当初の CB のフレームは図 32 にあるように、自転車取り付けた。

が発明された当初のドライジーネのような仕様にした。しかし、重心が高く、姿勢が不安定で、すぐに倒れてしまうものであった。

図 34 後輪の固定

図 35 前輪のフォーク部分また、フレームにシールを貼り付け、フォークの角度を確認できるようにした（図 37）。さらに、実験開始時のフォークの角度 0 に固定するためのピンとハンドル固定するためのピン（ピンは竹串を使用）を差し込む穴を空けた。
図 32 開発当初の CB

図 36 の a はハンドル固定のピン、b はフォーク固定のピ

事前学習時には図 33 のように重心の位置を図 32 のもの

ン。

-34-

a
b
a

レールの上端から転がす
図 36 前輪のハンドルとフォークの固定

レールの途中から転がす（高さ：７５ｃｍ）（高さ：３５ｃｍ）＝射出スピードが速い＝射出スピードが遅い（平均 2.65m/s)（平均 1.63m/s)

図 39 発射位置がレールの上端とレールの途中の様子②フォークの角度 0 でのハンドルの固定と解放の比較
児童・生徒に CB を配布するときには、ハンドルを固定するピンを 2 本付けている。2 本にしているのは、固定の度合いを上げるためである（図 36 の a）
。ハンドルが固定されている時と、解放した時ではどちらが長く自立走行する
図 37 フォークの角度を確認するためのシールかを比較して実験を行う。フォークの角度 0 では、CB が倒

レールはゆがみが出ないように角材で作り、車輪の回転れるまでの距離はほぼ同じであるが、ハンドルを固定するの摩擦により、CB が減速しないように、溝の幅は 10mm にと CB がまっすぐ走行するのに対して、解放すると前輪を設定した（図 38）。

左右に振りながら走行する様子が確認できた。
③フォークの角度の違いによる比較
配布時にはフォークの角度は 0 に設定するようにピンを差し込んでいる。ピンを抜いて、フォークは自在に角度を変えることができることを伝え、角度を変えた実験を行わせた。角度を確認するシールをフレームに貼り付けている
ので、衝突等により角度が変わっても、元の条件に戻すことができる。角度 0～3 で児童・生徒が条件を変えて実験を行った。フォークの角度 0 の時の自立走行は短くなり、フォークの角度は 1 または 2 の時が長く自立走行することが分かった。また、フォークの角度が 3 になると自立走行は短くなることも確認できた。

図 38 事前学習で使用したレール

さらに、事前学習では、1)～3)の実験を組み合わせて実事前学習では、より長く自立走行する CB の条件を見つ験を行うように促し、より長く自立走行する条件を実験にけようという実験を行った。CB とレールを使ってできる実

よって確かめさせた。いずれの班も、長く自立走行する CB

験の条件を以下のように考えた。長く自立走行するかは、の条件は、「レールの高い位置から（スピードが速いほど）」

CB が倒れるまでの距離で測定し、1 つの条件につき 3 回の「ハンドルは解放して」「フォークの角度は 1 または 2 で」実験結果を記録させた。距離は、床に 1m ごとに貼ったテー射出するという結果になった。
事前学習の児童・生徒の実験から見えた課題として、以プを目安にして測定させた。

下の項目があげられた。

①スピードの違いによる比較②フォークの角度 0 でのハンドルの固定と解放の比較

・CD を使った車輪の回転の不安定性③フォークの角度の違いによる比較

・CB がレール上を下っている時の蛇行

以下、事前学習でのそれぞれの実験の様子と成果・課題

・CB 射出時の起立姿勢の不安定性
・CB がレールから床に接地するときの衝撃を報告する。

全体として、CB が安定して走行しても、右または左に大きくカーブし、同一条件の 3 回の実験で同じような結果に①スピードの違いによる比較
CB の発射位置を、レールの「上端」と「途中」で、スピー収まりきらないことが多くあった。

ドを変えて比較する実験では、児童・生徒の予想通り、上以下、現時点での改善点を記す。

端から CB を射出して、速いスピードでレールから射出す

車輪は５mm 厚のアクリルを円形に切り出した。中心の穴

るほうが長く自立走行することが確認できた（図 39）。

を正確に空けることで、ボールベアリングが正しく固定で-35-

き、車輪が安定して回転するようになった。
車輪のサイズは、直径 8cm・10cm・12cm と試したが、直径 12 ㎝の車輪のものが最も長く自立走行をした。ただ、実験室の広さに合わせて本学習では、10 ㎝の車輪のものを使用する予定である。
事前学習で使用した初期のレール（図 37）は溝の幅が大きいため、CB が右に傾いている。このままレール上を転がすと、射出前にレール上で左右に蛇行してしまう。CB を垂直に起立させた状態で射出しても CB がレールの途中で蛇図 42 発車ホルダー行し、接地する際にはどちらかに傾いた状態で転がり始め、直進性の再現性があまり見られないことが多くあった。
このため、図 40 のようにレールの溝の幅を 7mm にして、CB の蛇行を小さくした。また、レールの溝の板の上部を固定せずに、動かせるようにした。可動する板を指で挟み、CB の起立姿勢を保つことで、個体差はあるものの、自立走行の様子の再現性が高まった。

図 43 発車ホルダーを使用した発車の仕方

しかし、実際の学習では、発車ホルダーを使用すると CBの発射前の準備に手間がかかり、スムーズな実験にならな
くなる。このため、CB の後輪を手で支え、できるだけ垂直に CB を固定してから発車させるように指導することとした（図 44）。

図 40 溝を細くしたレール

CB が、レールから床面に接地するときの衝撃を小さくするために、レールと床面の間に、プラスチック段ボールを設置した（図 41）。

図 44 発車ホルダーを使用しない発車の仕方

図 41 レールの射出口のプラスチック段ボール
本学習では、「フォークの角度 0」・「ハンドル固定」の状

事前学習からのレールの改善点について述べる。

態から始め、「速さの違い」・「ハンドルの固定と解放」・

レールを安定させるために、上部だけにつけていた横木「フォークの角度 0～3」の条件を制御し、CB の自立走行を

を床との接地面にも取り付け、左右のブレを防ぐようにし

より長くするための最適解を見つけさせる体験をさせていた。
（図 45）る。また、減速した時に CB 自身が前輪を左右に動かして姿勢を立て直しながら進む様子にも気づかせたいと考えてい
る。

以前から取

本学習においても、7 ㎜の幅のレールを採用した。しかり付けてあし、CB を挟むための可動の側板のレールを使用し続けると、る横木

側板のゆがみ・たわみの出ることが分かった。このため、「発車ホルダー」（図 42）を開発し、CB を安定した角度・接地面に横木を取り付け安定させた。

位置で射出することとした。
（図 43）

図 45 レールの接地面に横木をつけたレール-36-

また、レールと床面の間の接地面のプラスチック段ボー

キャスター効果とは、タイヤが進行方向に対して左右にルの上下に、厚さ 1 ㎜のプラスチック板を取り付け、段差

傾いても、タイヤと地面との間にはたらく摩擦力による分を小さくし、床面を走り始める CB の上下動を小さくし、安力がタイヤの傾きが無くなる方向にはたらくという現象で定して走行できるようにした（図 46）。

ある。キャスター効果は、キャスタートレイルがあることで発生する。
なお、
事前学習ではキャスター効果について、
以下のようなスライド（図 49）を使用して説明した。

図 46 衝撃を小さくするためのプラスチック

CB の射出速度の比較の実験は、緑色のテープの位置から射出することを基本としてハンドル固定・フリー、フォー

図 49 キャスター効果説明スライド

ク角の違いによる走行実験を行った後に、速い射出速度で実験を行うとどうなるだろうという問いに答える形で、児童・生徒は、前述した CB を用いた実験で、キャスター

レールの最上部から CB を発車させる実験を行い、速い方

角と直進性能が関係していることは確かめられるが、なぜが長く自分で走行するという予想を確かめるようにした

キャスター角があればまっすぐ進みやすいのか、という点（図 47）。

については疑問に思ったままであり、CB だけでは解決できない。そこで、キャスター効果を自らの手元で、目で見て確認することができるキャスター効果実験器（図 50）を開発した。

図 50 キャスター効果実験器
図 47 レール最上部から CB を発車させる様子
キャスター効果実験器は、150mm×30mm で厚さ 5 ㎜のア(9)キャスター効果実験器

クリルに、キャスター(ハンマーキャスター社製

420G-

現在の自転車のハンドルの回転軸にはキャスター角（図R25)を取り付け、タイヤの上側にラミネートした紙を張り

48－A）がついており、キャスター効果によって自転車自身付けたものである。なお、試作段階では百円均一で購入しのもつ直進性能が向上している。また、イスや台車などにたノーブランドのキャスターを木片に固定していた。上か用いられているキャスターにはキャスター角は無いが、自ら見たときにタイヤの動きがわかるように素材は木片から転車と同じくキャスタートレイル（タイヤが地面に接してアクリルに変更した。また、ノーブランドのキャスターはいる点と回転の中心との間の距離）（図 48－B）があるため、個体差(回転がスムーズなものとそうでないもの)があるこ

キャスター効果がはたらく。

とがわかり、
前述したブランドのものに変更した。
さらに、タイヤの動きが視覚的にとらえられるようにするために、

A：キャスター角

ラミネートした紙を張り付けた。
キャスター効果実験器は次の写真（図 51）のように、手で持って机の上で動かして使用する。

B：キャスタートレイル
図 51 キャスター効果実験器の使用方法

図 48 キャスター角とキャスタートレイル-37-

ゴム製タイヤを机に接地して動かすと、キャスター効果

110mm×200mm、厚さ 5mm のアクリルと、キャスター効果

によってゴム製タイヤが回転し、タイヤは進行方向とは逆実験器のそれぞれ適切な位置に穴をあけ、ボルトで固定し向きの位置に動く(図 52)。事前学習では自転車におけるている。小学生でも自分たちで合体させられるように、色キャスター効果について、スライドで説明した後に、キャシールでの位置の指定、チョウねじでの固定、といった工スター効果実験器を一人 1 つ渡して動きを確かめた。説明

夫をしている。合体させて動かすことで、4 つのタイヤがの中で、摩擦力や力の向き・力の矢印といった未履修の内同時に進行方向とは逆向きの位置に動く様子を観察するこ容にも触れなければならないので、スライドによる説明だとができる。合体する機能は面白く、タイヤがシンクロしけで理解するのは難しい。キャスター効果実験器を使用すて動く様子を観察するのは大変楽しい。しかし、事前学習

ることで、多くの児童・生徒の理解が進んだように感じての児童・生徒の様子から、合体手順の説明や合体にかかるいる。

時間を考えると学習効果・学習効率はあまり高いとは言えないことがわかった。本学習で使用するか検討したが、今回は合体機能を使用しなかった。
(11)マルチカウンター
自転車の変速機を操作して使用するリアスプロケットを変えることにより足でこぐ際に必要な力が変化することは、前述した観察、実験用自転車を使うことで体感することができる。実際の速さはどのくらいなのか、１速と６速では速さはどのくらい違うのか、ということについて定量的に計測するための簡易速度計「マルチカウンター」(図 55)を

図 52 キャスター効果開発した。
本学習では、キャスター効果についてスライドで説明せず、キャスター効果実験器を使用して動きの確認をし、車輪の動きを自動で進む向きにもどす効果であることをス
ライドで示した（図 53）。

図 55 マルチカウンター① 仕様
本体裏のクリップで、自転車のシートピンに固定する。
センサー部は自転車の後輪近くにマジックテープで固定

図 53 学習で使用したスライドする。後輪にはネオジム磁石がテープで固定してあり、
また、ラミネートした紙を張り付けることで、キャスター

磁石がセンサーの前を通過するとセンサーが反応し、時効果を目で見て確かめることができ、驚いている様子を確

刻を記録する。次にセンサーが反応するまでの時間をは認することができた。

かり、車輪の円周（1.58ｍ）と時間の商(時速)を接続さキャスター効果実験器には、実験器４つを合体させて 4れたモニターに出力する。また、車輪の回転数や移動距

輪の 1 つの実験器にすることができる仕組みを設けた。
（図

離（回転数×1.58ｍ）も表示できる。本体前面のボタン

54）。

は回転数リセットのボタンと最高速度リセットのボタンである。最高速度については、起動時には表示されていないが、最高速度リセットボタンを 5 秒以上長押しすることで表示されるようになる。単 3 電池 4 本駆動。
② 使用部品・Arduino Nano
・LCD キャラクタディスプレイモジュール 16×2 行
バックライト付
・電池ボックス 単３×４本 リード線・フタ・スイッ
図 54 キャスター効果実験器の合体

-38-

チ付

科学する、河出書房新社、2013

・タクトスイッチ２つ・ふじい のりあき、ロードバイクの科学、スキージャーナ

・ドアセンサースイッチ（リードスイッチ）ル株式会社、2008

ＳＰＳ－３２０・シマノ自転車博物館所蔵展示資料、公益財団法人シマノ・
サイクル開発センター
・3D モデルが公開されているサイト③ 実験方法(ア) ペダルを全ての班で同じスピードで回すためのhttps://www.youtube.com/watch?v=Q0Tr9jgCyXY

工夫として、一定のテンポで「１，２，３，４」と言https://www.thingiverse.com/thing:5354418

う音声ファイルを繰り返し流す。
(イ) 児童・生徒はペダルの周囲に貼ってある１～４の番号が書かれたシールを目印に、音声ファイルに合わせてペダルを回す。
(ウ) ペアのペダルを回していない児童・生徒がマル
チカウンターの速さの数値を記録する。
④ 実験の様子と結果
とても分かりやすい実験なので、児童・生徒は黙々とペダルを回し、結果を記録することができる。1 速は約 1㎞/ｈ、6 速は約 2 ㎞/ｈ、という結果になるように音声ファイルのテンポが調整してあり、約 2 倍になるという結果になる。1 速と 6 速だから 6 倍になる、という安易な予想をする児童・生徒もいる中、この結果に驚き、納得する様子が多くみられた。またこの後、今回の結果はリアスプロケットの歯の数からくるものだ、ということを押さえ、リアスプロケットの歯の数を数える、という活動にうつることで、チェーンやペダルや変速機といった仕組みについての理解がより一層深まる。
４．終わりに
日常なかなか意識することのない「自転車の構造」について，身近なものとして感じられるような教材開発や教材活用について研究を進めてきた。科学的な目で見直し，そこに関わる物理現象に目を向けることで，日常の中では意識に上らないが、とても重要な自転車のヒミツについて意識するきっかけになるのではないだろうか。
事前学習における児童・生徒の反応やその後の協議，さらなる研究によって開発した教材の一層の可能性を見いだ
したい。
既に自転車に関する展示品や安全教室を催されているシマノ自転車博物館に視察に行くことができた。博物館員の方の解説を受けたり、様々な展示品を見学できたりしたことで、研究の方向性に重要な示唆を頂くことができた。更に学術顧問の先生方をはじめとして，貴重なご意見・ご指導を賜り，本研究の進展に寄与していただいたみなさまに改めて感謝申し上げます。
文献・大井喜久夫ほか、ぐるり科学ずかん 自転車のなぜ 物
理のキホン！、玉川大学出版部、2015
・マックス グラスキン、サイクル・サイエンス 自転車を-39-

プラスチックの教材化 ＜２年次＞
石村英士、大﨑雄平、梶聡、藤田増美、吉田明弘
令和5年度の実験室学習は、プラスチックを教材化した「変幻自在、プラスチックの化学」をテーマとした。前半は、プラスチックに対するイメージを起こすことから始まり、他の材質と比較しながらプラスチックの良い点、悪い点を考える学習活動に移行する。後半は、熱可塑性、熱硬化性のプラスチックを使った実験を実施して、最後に新たに発見された新しい機能性プラスチックに関する実験を実施した。各実験の詳細、事前学習の児童・生徒の様子、事後協議会の内容を含め、ここに報告する。
[キーワード] プラスチック、化学教育、生分解性プラスチック、導電性プラスチック、機能性プラスチック
１．はじめに

３．主な教材・教具

昨今のメディア等でのマイクロプラスチックの取上げ方(1)プラスチックの利点を見ていると、「プラスチック＝環境に悪いもの」という①プラスチック（PE）耐水性実験

イメージをもってもおかしくはない。実験室学習では、こ紙袋の切れ端とプラスチック袋の切れ端に重りをぶら下

うしたプラスチックのマイナスのイメージを払拭するととげ、耐久性の比較実験とした。また、耐水性の実験のため

もに、問題解決学習を通して、プラスチックに関する正しに水に1分間沈めた場合も紙とポリエチレンで比較した。

い知識を児童・生徒に伝えたいと考えている。

紙とポリエチレンを比較する

本研究の目的は、令和５年度実施予定の実験室学習の中にあたり、それぞれの袋で始で、プラスチックの性質を探る実験の開発及びプラスチッ

め比べていたが、紙袋が水にクの合成や機能性プラスチックの合成の実験開発を模索す

ぬれた後も思ったより強度がることである。昨年度の研究を受け、今年度、事前学習を高く、ちぎれることがなかっ行った。学習の流れや実験内容について報告する。

た。そこで、紙袋とポリエチ
レンを幅1 ㎝、長さ8 ㎝に統

２．学習について一し、それぞれの端を持った

小６、中１のセンター学習は令和３年度より、「１２０状態で重りをひっかけ、ちぎ分の実験室学習」と「８０分実験室学習＋展示学習４０れるまでの重りの量を比較す分」を実施している。そこで事前学習では、主な展開を５ることにした（図１）。

つに分けた学習を構築した。その理由として、１つの大き

図1 紙とプラスチックの耐久性の比較こうすることで、ポリエチレンのほうが紙よりも伸びやな問題（課題）で１２０分の学習を構築すると、８０分にすく耐久性及び耐水性が高いことが確認できた。

した際、どうしても無理が生じるためである。大きな問題（課題）ではなく、細かな問題を解決する流れで構築して②プラスチック（PP）耐薬品性実験

おけば、１つの展開を抜いたとしても、学習の辻褄が合う

小学6年生の理科で、10％のからである。５つの展開はこのような形である。

塩酸に鉄を入れる実験がある。

① プラスチックの良さ

その実験と差別化を図るため、② プラスチックの見分け方

濃塩酸（6 mol/L）に鉄のワッ③ 熱可塑性と熱硬化性

シャーとポリプロピレンを入④ 合成繊維れ、実験・観察をできるよう⑤ 機能性プラスチックにした。二又試験管を傾ける

図2 鉄とポリプロピレンをことで濃塩酸が入るように角濃塩酸に入れる実験

悪者のイメージが強いプラスチックの良さを体感しながら、進められるよう学習展開を構築している。また、児度を調節した。安全に実験を行えるようにアクリルケース

童・生徒が、最後の振り返りで「プラスチックの良さが分を作り転倒防止措置を行った（図２）。この実験から、ポかった。」「プラスチックは私たちの生活に欠かせないもリプロピレンが薬品に強いことが確認できた。

の。しかし、捨て方を誤れば、地球環境の悪化につながっ(2)プラスチックの見分け方てしまう。」というような記述ができる姿をイメージし、そこから逆向きに学習を設計していくことも意識した。

プラスチックには様々な種類があるが、ペットボトルに80分の実験室学習に関しては、応用編となる機能性プラ

関係するポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポ

スチックを省く方針で進めている。

リエチレンテレフタラート（PET）を見分ける実験を行った。セットの主な中身はPP、PS、PEの小片、通電チェッカ-40-

ー、飽和食塩水、水である（図３）。また、オーブントーん」のイラストを３Dプリンターで立体にし、それを使いスターも用意をしている（図４）。オーブントースターでシリコーン型の作成を行った。当初作ったものはシリコー

プラスチック片を加熱したり、飽和食塩水の中にプラスチ

ン型にホットボンドを流し込み、熱硬化性により固まる前

ック片を入れてみたりして、プラスチックの見分け方を自にネオジウム磁石を埋込むことで小さなティララちゃんの分たちで試行錯誤することができる。

磁石を作成した。しかし、自宅に幼児がいる場合、その磁石を飲み込む可能性を指摘された。幼児が飲み込まない大きさを調べ、万が一飲み込んでも害のないように、直径3㎝のキーホルダーを学習で作成することにした。キーホル
ダー用の穴が開いた状態で作れるように、シリコーン型に円柱を配置した。このキーホルダーをつくる過程で児童・生徒は、プラスチックの性質に気づけるように熱硬化性素材であるホットボンドの芯と、熱可塑性のシリコーンを使

図4 ポリプロピレン（PP）、ポリスチレン（PS）、ポリエ

いそれらの違いについて考えられるようにした。

チレンテレフタラート（PET）の見分け方探究セット(5)合成繊維を作る①ポリエチレンテレフタラート（PET）で繊維づくり
市販のハンドミキサーに100 mLのアルミ缶（キャップタ
イプのもの）を取り付けた。アルミ缶の下部には3 mm程度の細かな穴をたくさん開けている。アル
ミ缶の中に、PETを入れて、加熱しなが
図4 オーブントースター

ら回転させること
で、細かな繊維を取(3)分子模型でポリエチレン

り出すことができる

ここでは、市販のセットを活用し、事前学習でそのメリット・デメリットを検証することとした。エチレンの分子がたくさんつながって、ポリエチレンになるイメージにつ②ポリプロピレン（PP）とポリ乳酸（PLA）で繊維づくり

いて手を動かしながら、確認することができる（図５）。

ストロー加熱器を用いだが、水素やエチレンの2重結合まで触れるため、時間がて実験を行った。ストロ

想定よりもかかるとー加熱器は、ガラス製スいう問題点があっポイトの先端に電熱線をた。そのため、1年４周ほど巻付け、中に入間学習で扱うためにれたPP製のストローを溶は、改良する必要がかし、先端より繊維を引あると考えている。

図8 繊維づくり実験の様子

き出す器具である。（詳細はH15 センター報告を参照）
また、今回は生分解性プラスチックとしても有名なポリ乳

図5 エチレン分子モデル

酸（PLA）製のストローも同じように繊維にし、PP製とPLA(4)キーホルダー作成セット

製の繊維の違いを比較する実験を行った（図8）。

グルーガンスティック（EVA樹脂）とシリコーン樹脂を用いて、学習の記念に持ち帰るキーホルダー作りを行っ(6)機能性プラスチックの性質た。この活動を通して、プラスチックの基本特性である熱

ここでは、機能性プラスチックの例として４つのプラス

可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の違いを体感できる（図6）。

チックを扱った（紫外線硬化樹脂、高吸水性樹脂、生分解

科学センターのマ

性樹脂、導電性樹脂）。例えば、紫外線硬化樹脂では、

スコットキャラクタ

LED・UV用レジン液とPVAのりを塗った紙を紫外線ライトにーである「ティララ

当てることで２つの樹脂を比較できるようにした。児童・ちゃん」のお土産づ

生徒は比較を通して、それぞれの樹脂にどのような特別なくりを学習内で行い性質があるのかを考察していた。

たいと考えた。そこ
で、「ティララちゃ

図7 PET繊維づくり 実験器具

（図7）。

図6 グルーガンとシリコーン樹脂-41-

高吸水性樹脂は、吸水性ポリマーとアクリル粉末との比

４．学習の展開過程
学習活動
導入【「プラスチック」という言葉のイメージ
は？】〇日常にどれくらいプラスチック製品があるか思い出しながら、「プラスチック」についての言葉のイメージを考える。

較、生分解性樹脂はリグローブ（ストラパック株式会社）と呼ばれる工業用でんぷんを用いた緩衝材と、発泡ポリエ
チレンとの比較、導電性樹脂は、導電性樹脂（ポリピロー
ル）とゴミ袋（PE）との比較を行った。実験作業として、細かなものが多いため、全体での一斉指導ではなく、事前に指導者が作成した実験ガイドに従って、グループごとに興味・関心のあるものから、実験を行うようにした（図
9）。

展開１
実験１

展開２
実験
２－１
実験
２－２
展開３
実験３

展開４
実験４
展開５
実験５

〇プラスチック製品を見ながら、プラスチックの利点を考える。
〇昔（およそ50年くらい前）によく使用されていた素材と、今よく使用されているプラス
チックの性質を実験で比較する。
・耐水性、耐薬品性、重さを調べる。
〇プラスチックの見分け方
・PP、PS、PETを密度の違いにより分ける。
〇プラスチックとは？
・分子模型でポリエチレンを作る。
〇キーホルダーを作ろう。
・熱可塑性樹脂（EVA樹脂）と熱硬化性樹脂（シリコン樹脂）を用いてキーホルダーをつくり、それぞれの素材の特徴を考察する。
〇合成繊維
・PET、PP、ポリ乳酸でそれぞれ繊維をつくる。
〇機能性プラスチック
・４種類の機能性プラスチックの能力について実験を通して推論する。

今回実施したのは120分の学習であった。この学習の目
標は以下の5点で設定した。
①私たちの生活に深くかかわるプラスチックの基本的な特徴を理解する。
②実験を通して様々な種類のプラスチックの性質を比べ、その特性を捉える。
③プラスチックの特徴をもとに、その用途について考えることができる。
④プラスチックの分子構造の仕組みについて触れる。
⑤用途に応じたプラスチックの活用について進んで考え、
粘り強く、他者と関わりながら問題解決する。

５．学習の様子（児童・生徒の反応）(1)導入
まず初めに、「プラスチックのイメージ」を児童・生徒に尋ねたところ、９割以上が「環境に悪い」というイメー
ジを持っていることが分かった。
次に、身の回りの物の素材を考えるべく、８つのもの「ペットボトル（PET）、吸水性ポリマー（ポリアクリル酸ナトリウム）、PPストロー（PP）、消しゴム（塩化ビニール樹脂）、不織布マスク（PP）、フリース（PET）、ポリ袋（ポリエチレン）、ガム（酢酸ビニル樹脂）」を取り上げ、プラスチックでないものを探す活動を行った。活動

図9 機能性プラスチックの実験ガイド

後、実際にはすべてプラスチックであることを伝えると、児童・生徒からは驚きの声が上がっていた。

-42-

重さを比べる実験では、ペットボトルとガラス瓶を比較した。また、ペットボトルの良さについて児童・生徒からの発言を引き出した上で、展開２へと進んだ。
(3)展開2
展開２では、身近なペットボトルの分別を取り上げた。
児童・生徒には、ラベルとキャップがついたままの状態のペットボトルを手渡し、「普段と同じように分別してみま
図10 プラスチックでないもの探ししょう。」と指示を出した。児童・生徒は自然とラベルをそこから、「どうしてこんなにもプラスチックがたくさ剥がし、キャップを本体から外し、３種類（PET、PP、ん使われているのか？」と発問し、展開１へと進んだ。

PS）に分別をしていた。「どうして、すべてプラスチック
なのに分けないといけないのか？」と尋ねたところ「どう(2)展開1

してだろう？」という声や「プラスチックでも種類が違う

児童・生徒からは、プラスチックが多く使われる理由とからだと思う。」という意見が出た。その後、それぞれのして、「丈夫」「軽い」「水に強い」といった理由があがプラスチックの素材名を伝え、児童・生徒に「科学的な方った。これらの発言より、生活経験から、プラスチックの法で分別するには？」と問い、実験へと進んだ。

良い部分も感覚的に知っていることが示唆された。

過去の化学領域の学習は、加熱器具や薬品などの準備か

実験の様子として、レジ袋が重りによって、伸びる様子

ら、児童・生徒が自由思考で何かを試すということが困難に気づく者も多く、ポリエチレンの分子構造に起因する性なことが多かった。しかし、今回の学習は、安全面に対し質を見出すことができる実験であることも分かった。

て、それほど考慮する必要がない実験が多いため、道具の指導者が意図していた、「耐水性」という部分に関して制限はあるものの、ある程度、児童・生徒の発想で実験行

は、実験を通して十分に理解できていた（図11）。

う展開が構築できた。児童・生徒は、３種類のプラスチッ
クをオーブントースターで加熱することで分別のヒントが得られるのではないか、それぞれに水をかけると撥水性に違いが見られるのではないか、と自分たちの考えを基に、主体的に実験に取り組む様子が見られた（図13）。
最終的に、どのグループも水と飽和食塩水によるプラス
チック片の浮き沈みで判別できることを発見できていた。

図11 プラスチックと紙の耐久性・耐水性の比較

耐薬品性の実験では、小学校第６学年で鉄と塩酸との反応を見ていることもあったが、濃塩酸を使っている分、反応スピードが速い様子に見入る児童・生徒もいた（図12）。しかし、既知の実験のため、意外性に乏しく、課題が残る実験となった。第６学
年「水溶液の性質」は９月に学習するため、９月以降は実験から外すことも検討しなければならないと考えている。

鉄塩
図13 プラスチックの分類方法を探る実験

図12 プラスチックと鉄の濃塩酸による反応実験-43-

その後、「プラスチックとはそもそも何でできているのか？」という解説を挟み、ポリ袋の正体であるポリエチレンを分子模型で作成する活動を行った。この

童・生徒がいた。そうした発言から、こちらが用意した道

活動は、プラスチックを語る上では欠かせない「重合」と具を紹介し、実験へと進んだ。

いう概念を少しでもイメージできればという思いで、取り実験ではPET繊維をつくるために、図７の装置を使っ入れた（図14）。

た。次に図８の装置を用いて、PPとPLAのストローを用い

しかし、児童・生徒がどの程度、理解できていたのかをた繊維づくりを行った。ストローから糸ができることへの知る術はなく、その効果を検証することはできていない。

驚きや、PPとPLAを比べると、PPの方が糸の強度が強いことに気づいている児童・生徒もいた。
(6)展開5
最後は機能性プラスチックに関する実験を行った。児童・生徒には機能性プラスチックという言葉は使わず「特殊な能力をもったプラスチック」と言って紹介をした。
児童・生徒は実験ガイドを見ながら、自分たちの興味・関心に沿って実験を進めていた。一斉指導ではないため、指導者が児童・生徒に多く関わることができた。児童・生

図14 エチレンの分子模型づくり

徒は、それぞれの実験結果をもとに、それぞれのプラスチ
ックがどのような特殊な能力を持っているのかを考えていた（図16）。

(4)展開3
展開３では、熱硬化性と熱可塑性の特性を取り上げた。
熱硬化性の代表としてホットボンドのスティックを使い、熱可塑性の代表としてシリコーン樹脂を使った。シリコー
ンの型にホットボンドを流し込み、１分ほどすると固まる。この固まったものをキーホルダーにして持って帰るよ
うにした。できたものを喜んで、早速筆箱につける児童もいた。
その後の発問で「どこに置いてはいけないだろう？」という問いに対し、プラスチックの特性を踏まえ、熱いところに置くと変形する等の発言があり、プラスチックの特性

図16 プラスチックの特殊能力を探る実験の様子に気づけている児童・生徒が多くいた。
６．事後協議会にて(5)展開4

事後協議会で、議題に上がった点を以下にまとめる。

展開4では、導入で示したプラスチック探しの写真から「フリース」をピックアップし、「プラスチックの服とは大きく６点の議題が見つかった。

どういうものだろう？」という問掛けからスタートした。

①プラスチックの多様性を感じ取れる、多くの実験・体験ができる学習になっていた。

児童・生徒には株式会社ユニクロのホームページに掲載
されているイラスト（図15）をもとに、どのようにして、②環境問題でマイナスイメージが強いプラスチックだがペットボトルを糸に変身させているのかを尋ねてみた。

学習後にはプラスチックに良い印象をもつ児童もいた。
③班ごとに、実験の順番を変えられるようにガイドを作った。自由度の高い実験を取り入れたことで、個への支援を行えるようになっていた。
④プラスチックを繊維にする実験が2種類あったが、1種類でもいいかもしれない。児童にとってオーバーワークになっているかもしれない。
⑤紙とプラスチックの実験は中学生にとっては当たり前になっているので、実験でやる意味があまり感じ取れない。

図15 ペットボトルからフリースづくり

中学生には、粒子概念をイメージできるような観察・実験（株式会社ユニクロのホームページより）に時間をかけられたら良いかもしれない。

すると、実験２－１から「熱したPET片を割りばしで引っ張ると、糸みたいになった」ということや実験３から⑥学習の最後にプラスチックについてディスカッションが「グルーガンスティックが糸を引いていた」ということをあると学習の振り返りができ、良いのかと思う。
以上を踏まえ実験内容や学習の改善を行っていきたい。

想起し、「熱すればよい」というアイデアを生み出す児-44-

７．生徒の振り返りの記述より
小学校の事前学習では、時間の関係上、振り返りを書く
時間が取れなかったため、中学校の振り返りの記述を分析する。８名の記述を分析してみると、主に以下の３つのことに言及されていた。
・プラスチックの良さ
・プラスチックの汎用性
・今後の生活意識
振り返りを見る限り、概ね私たちのねらいは達成できたと考えられる。もちろん、この学習だけで、プラスチック

図18 エチレンの分子模型３Dモデル設計図に対する認識が変容したと言い切ることはできないが、児童・生徒のプラスチックのイメージを変える一助になったと言えるだろう。来年度の本実施により、この学習の価値を判断したい。
参考（生徒の振り返りの記述）
・最初はプラスチックに対してマイナスなイメージがあったけど、実験を通して、何にでもなれるすごい物というイメージに変わってとても面白かったです。
・プラスチックには便利で私たちの生活をより良いものにしてくれるという利点がある。しかし、私たちの扱い方次

図19 エチレンの分子模型３D印刷後

第で良さが悪さに変わってしまうことが分かった。これか

９．終わりにらの生活がより良いものになるよう、扱い方には気をつけ昨年度からの研究を基に、実験室学習を構築した。結果

たいと思う。

的に前年度の研究が直接、この実験室学習に登場することはなかったが、プラスチックに対する知見が広がった分、

８．実験器具の改善

児童・生徒に自信をもって、この学習を提供することがで①濃塩酸の滴下実験

きた。本実験室学習は、「実生活に繋げる」ことを最も大展開１で使用した二股試験管の実験装置の使い方が、児切にし、構築した。児童・生徒がこの学習を通じて、科学

童・生徒にとって分かりにくいものになっていたので、装と生活が密接に関わっていることや、科学技術の進展がよ

置の改善を試みた（図り良い社会を作るために必要なものであることを実感でき17）。試験管にゴム栓るように、本実施に向け、内容を改善していきたい。

付ピペットを装着し、事前に濃塩酸を吸い取文献っておく。あとは、ピ・たのしい理科４、５、６年生、大日本図書（2019）

ペットを押せば、試験・理科の世界１、２、３、大日本図書（2020）

管内に入れてある、PP・化学、数研出版（2022）や鉄に滴下される仕組みである。
図17 濃塩酸の滴下実験道具②エチレン分子模型
展開２で使用したエチレン分子模型は、本学習においては、二重結合の表現が児童・生徒にとっては余計なものとなってしまう。そこで図18のようなエチレン分子模型を３Dプリンターで作成した（図19）。このモデルにより、複雑な操作がなくなった。エチレン分子をたくさん繋いでいくと、ポリエチレンになることが理解できる。

-45-

洗浄の科学
石村英士、大﨑雄平、梶聡、藤田増美、吉田明弘
本研究（令和4年度化学領域共同研究）は、令和6年に「洗浄の科学」をテーマとした実験室学習の内容について研究・開発を行うことやテーマに関係した内容に関する知見をさらに深めることを目的とした。日常生活で頻繁に行われる洗濯、手洗いなどに関わる汚れを落とす原理に焦点を当て、セッケンや洗剤の中に含まれる界面活性剤の働きについて理解しやすい教材、実験開発を実施した。さらに、実験室学習（120分）の構想やセッケンの洗浄能力に関する研究を重点的に行った。
[キーワード] セッケン分子、洗浄能力、起泡の高さ、ミセル、ローリングアップ、乳化作用
１．はじめにを実施する。水の場合は毛糸に水がしみ込まないが、新型コロナウイルスの感染拡大に伴って衛生意識が高ま

セッケン水の場合は毛糸に水がしみ込む。
例4：表面張力の比較観察

り、医療現場に限定されず手指消毒とセッケンを使用した手洗いが例年以上に励行されてきた。セッケンは、使用の水の水滴とセッケン水の水滴を横から観察して、スケ

しやすさなどからハンドソープやボディソープが主流になッチする。
例5：撥水剤でコーティングした蓋上に、水とセッケン水っている。セッケンは、児童・生徒にとって身近であるを1滴垂らして、比較する。

が、汚れを落とす原理までは知らないことが多い。理科においては、小学校 6 年生で、教科書のたのしい理科 6 年②界面活性剤としてのセッケン分子を知る。

（大日本図書）7 水よう液の性質 2 酸性・中性・アルカ

セッケン分子には疎水性の部分と親水性の部分があるこ

リ性の水よう液 p112 において、「洗ざいなどの身の回りとを知る。セッケン水の表面では、疎水性の部分を空気中の液体の容器には、酸性、中性、アルカリ性などと表示さに、親水性の分を水中に向けて配列することを知る。まれています。」と記載されている。また、中学校 3 年生

た、ある程度の濃度以上のセッケン水では、親水部分を外で、教科書の理科の世界 3（大日本図書）p32 「単元 6側に、疎水部分を内側に向けてコロイド粒子であるミセル

地球の明るい未来のために 5 くらしを支える科学技術を生成していることも知る。

A くらしと科学技術 健康なくらしと科学技術 くらしの③油で汚れた毛糸を、水とセッケン水のそれぞれに入れ中の理科 セッケンが汚れをとるしくみ」の欄に洗浄の原て、比較実験をする。セッケン水で油汚れが、毛糸から取理について取り扱われている。高等学校では、有機化学のれていく様子を観察する。ここで、モデルを使用してミセ分野の油脂のけん化でセッケンを学ぶ。そこで、油脂に水

ル、ローリングアップ、乳化作用について解説する。

酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱すると油脂がけん化さ④水道水と海水（温泉水）のセッケンの泡立ち比較実験

れて脂肪酸ナトリウムとグリセリンになり、この脂肪酸ナをして、海水は、泡立ちが悪いことを知る。

トリウムがセッケンであることを学ぶ。本研究の目的は、⑤食塩水、塩化マグネシウム水溶液、硫酸ナトリウム水

令和 6 年に洗浄の科学をテーマとした実験室学習の内容に溶液、塩化カルシウム水溶液、塩化カリウム水溶液などについて研究・開発をすることやテーマに関係した内容に関ついてセッケンの泡立ちを調べる。

する知見をさらに深めることである。

⑥海水と水軟化剤（ゼオライト）を入れると、セッケンの泡立ちが良くなることを知る。

２．洗浄に関わる実験学習⑦セッケンをつくる。

洗浄に関わる実験室学習では、洗浄剤として馴染みのあ現時点では未定であるが、可能な限り安全なセッケンのるセッケンを取り扱わざるを得ない。過去の実験室学習の生成法を研究して今後、教材開発をする予定である。

内容を参考に現時点で計画している実験室学習の概略は以
３．セッケンの洗浄能力に関する研究

下の通りである。

一般的なセッケンには、炭素数が18のステアリン酸ナト①水とセッケン水の基本的性質の比較実験を通して、性質の違いを知る。

リウムや炭素数が10のパルミチン酸ナトリウムの他、低温

例１：水と油の混合実験とセッケン水と油の混合実験の比でも溶解度が大きい炭素数が12のラウリン酸ナトリウムや炭素数が14のミリスチン酸ナトリウムなどが含まれてい較
例２：表面張力の比較実験

る。液体セッケンは、さらに溶解度の高いカリウムセッケ

水は網を通過しないが、セッケン水は網を通過すンが使用されている。

る。

セッケンの製造法には、①けん化法と②中和法がある。

例3：表面張力の比較観察けん化法は、油脂を原料として水酸化ナトリウムによりけ

水とセッケン水それぞれに毛糸を落としてみる実験

ん化して、塩析によってグリセリンとセッケンに分離する-46-

方法である。中和法は、油脂を加水分解して得た脂肪酸をッケン分子の洗浄能力に絞ってその他の成分の洗浄能力へ中和して得る方法である。

の関与を排除したいことから着色料、香料、防腐剤、品質

セッケン分子は 図１のように極性がない疎水性のアル安定剤が無添加であり成分がセッケン素地と表記されていキル基と極性が強い親水性のカルボキシラートイオン‐

るセッケンを選択した（図3）。まず、この牛乳セッケン

COO とからできている。ある濃度以上のセッケンを水にを、おろし金を使用して粉末状にした（図4）。このセッ

溶かすと図２のように親水基の部分を外側に疎水基の部分

ケン粉を0.01 g使用して洗浄力評価を実施した。次に、30を内側に向けてコロイド粒子であるミセルを生成する。

mLの目盛り付き試験管に各イオンが含まれる水溶液10 mL－を入れ、セッケン粉を0.01 g入れて、図5のように試験管を上下に10回振り泡立てた。泡立てる際の振り方について
はイオン間ごとに異ならないように、1秒間に一回振り下
ろし振り上げ、腕と水平方向のなす角度を一定になる位置
から振り始めた（図6）。また、イオンが含まれる水溶液の温度条件も一致させた。着目するイオンのモル濃度が
図１ セッケン分子

0.1 mol/Lになるように水溶液の濃度を調整した。イオンの洗浄能力の評価についても評価条件をそろえるために、泡立てた後の10秒間経過後（図7）の泡の高さについては定規を使用して測定した（図8）。洗浄能力評価とする泡の高さは、10回の測定結果の平均値とした。その際の各測定の間隔は、120秒とした。

図２ セッケンミセル
セッケンは、水溶液中では次式のように一部が加水分解して塩基性を示す。

RCOO－ ＋ H2O

図３ 使用した無添加牛乳石鹸

RCOOH + OH－

セッケンを Ca2+や Mg２＋を多く含む水で使用すると次式のように反応して水に不溶性の金属セッケンが沈殿し洗浄能力を失う。

2RCOO－ ＋ Ca２＋

図４ おろし金を使用して（RCOO）２Ca↓

粉末にしたセッケン

図５ 10回上下に振って泡立てた様子

また、酸性の水溶液では、次式のように反応して脂肪酸が遊離して洗浄能力が低下する。

RCOO－ ＋ H＋

RCOOH↓

本研究はセッケンの洗浄能力の評価に関する研究であり、セッケンの洗浄能力を著しく低下させるイオンに関することと温度、濃度と洗浄能力の関係について調査・研究

図６ 振り混ぜるときのひじの角度することを目的とした。

起泡の高さ

４．実験方法
本実験において、セッケンに関しては泡立ち（起泡）の良さと洗浄能力に相関関係があることから石鹸の洗浄能力を起泡の高さで評価した。
(1)セッケンの洗浄能力を著しく低下させるイオンに関す
図７ 10秒後の起泡の

る研究

高さを測定

洗浄能力の評価に使用するセッケンは一般によく使用される牛乳セッケン（牛乳石鹸共進社株式会社）とした。セ-47-

図８ 起泡の高さの測定

(2)セッケンの洗浄能力と温度との関係に関する研究

0.56g 0.51 g 0.46 g 0.41 g 0.36 g 0.31 g

0.26 g 0.21 g 0.16 g 0.11 g 0.06 g 0.01 g

セッケンは（1）の実験で使用した牛乳石鹸である。
（1）の実験と同様に、30 mLの目盛り付き試験管に純水10mLを入れ、セッケン粉を0.01 gを加えた。試験管の振り方や泡の高さの測定方法については（1）と同様にした。セ
ッケン水の温度を0～95度まで5℃ずつ上昇させながら、各温度で泡の高さを測定した。セッケン水の温度管理は図9、10のようにガラス製アルコール温度計と熱電対温度計を使用した。洗浄能力の評価については評価条件をそろえ

図11 0.05 gずつ増加させて入れたセッケるために、泡立てた後の10秒間経過後の泡の高さについて

ン粉と純水10 mLが入った試験管

は定規を使用して測定した。洗浄能力評価とする泡の高さ
は、10回の測定結果の平均値とした。測定は、毎回、新た

５．実験結果に純水10 mLにセッケン粉を0.01 g加えて、（1）と同様の(1)セッケンの洗浄能力を著しく低下させるイオンに関す方法で振り混ぜた。

る研究
イオンの種類による洗浄能力の評価結果を表１に示す。
セッケンとイオンの混合後に白色の物質が生成している場合があった（図12）。

-16℃の食塩水
ZnCl2 AlCl3 BaCl2 MgSO4 CaSO4
CuSO4 CuCl2 LiCl NaCl

CaCl2 純水

図9 -16℃の食塩水で冷却して温度管理（セッケン水が入った試験管）
熱電対式温度計

図12 約24時間経過後の起泡の高さ(2)セッケンの洗浄能力と温度との関係に関する研究

セッケン

温度と洗浄能力評価の結果を表2に示す。温度による起泡の高さが異なる様子は図13に示す。また、起泡の高さと温度との関係のグラフは、図14に示す。
表１ イオンの種類による起泡の高さの測定結果（単位 mm）
平均

純水

図10 湯煎で温度管理（セッケン水が入った試験管）（3）セッケン濃度と洗浄能力との関係
セッケン分子の分子量は、セッケンを生成するときに使用した高級脂肪酸が不明なために計算できなかった。従って、本研究では使用した牛乳石鹸の質量と洗浄能力との関

陽イオン

陰イオン

78.60

―

―

塩化カルシウム

0.10

Ca2+

Cl−

硫酸カルシウム

0.01

Ca2+

SO42-

硫酸マグネシウム

0.51

2+

Mg

SO42-

塩化バリウム

0.49

Ba２＋

Cl−

塩化アルミニウム

0.52

3+

Al

Cl−

塩化亜鉛

0.01

Zn2+

Cl−

塩化リチウム

0.32

+

Li

Cl−

塩化ナトリウム

47.30

Na+

Cl−

係を研究した。セッケンの質量を、0.01 gから0.05 gずつ

塩化銅

0.01

2+

Cu

Cl−

増加させていき純水10 mLに入れて（図11）、(1)、(2)と硫酸銅五水和物

0.01

Cu2+

SO42-

同様に泡立ちの実験を実施した。

硫酸鉄七水和物

0.01

2+

Fe

SO42-

硝酸カリウム

63.05

K+

NO3-

-48-

表3 セッケン濃度と起泡の高さの測定結果
表2 温度による起泡の高さの測定結果
温度℃

10回平均mm

分散

標準偏差

1.5
5
10
15
20
30
40
50
60
70
80
90

47.03
48.94
60.01
59.99
60.35
65.69
105.91
98.66
92.57
112.7599.58
116.74

9.78
3.02
7.95
4.59
14.33
3.67
11.57
10.00
21.12
36.48
2.88
11.66

3.13
1.74
2.82
2.14
3.79
1.92
3.40
3.16
4.60
6.04
1.70
3.41

セッケン濃度（ｇ/ｍL）

10 回平均
（mm）

分散

標準偏差

① 1.00×10-3

61.99

7.32

2.71

② 6.00×10-3

88.74

5.28

2.30

③ 1.10×10-2

92.02

2.88

1.70

④ 1.60×10-2

102.26

3.00

1.73

-2

110.71

14.63

3.83

-2

109.75

5.94

2.44

-2

104.77

4.72

2.17

-2

106.34

4.50

2.12

-2

107.31

4.60

2.15

-2

102.61

5.73

2.39

-2

106.22

8.26

2.87

-2

96.47

3.96

1.99

⑤ 2.10×10⑥ 2.60×10⑦ 3.10×10⑧ 3.60×10⑨ 4.10×10⑩ 4.60×10⑪ 5.10×10⑫ 5.60×10

50 ℃40 ℃ 30℃ 20 ℃ 15 ℃ 10 ℃5 ℃1.6 ℃

起泡の高さ① ② ③ ④⑤⑥

⑦ ⑧

⑨ ⑩ ⑪ ⑫

図13 温度により異なる起泡の高さ

図15 セッケン濃度と起泡の高さの関係

図14 温度と起泡の高さの関係グラフ

図16 濃度と起泡の高さの関係グラフ

６．考察とまとめ(3)セッケン濃度と洗浄能力との関係(1)セッケンの洗浄能力を著しく低下させるイオンに関す

濃度と洗浄能力評価の結果を表3に示す。濃度による起る研究

泡の高さが異なる様子は図15に示す。また、起泡の高さとセッケンの洗浄能力に純水と比較して大きな負の影響を濃度との関係のグラフは、図16に示す。

与えた陽イオンは、表１よりCa2+、Mg2+、Ba2+、Al3+、
Zn2+ 、Cu2+、 Fe2+、Li+であった。一方、負の影響が少な

く洗浄能力が残っていたものは、K+、Na＋であった。

-49-

起泡の高さ

90℃ 80℃ 70℃

陰イオンについては試薬がなかったことから、表１より-

特に、注目すべきことは錯イオンを形成する金属イオン-

Cl についてのみ判断できた。Cl については塩化ナトリウ（Zn2+ 、Cu2+、 Fe2+）で洗浄能力が著しく減少したことでムの起泡の高さとその他の塩化物の起泡の高さの比較からある。イオンの結合力には、クーロンの法則が適用でき

負の影響に大きく関与していないと考えられる。その他のる。つまり、二つのイオンの電荷の積に比例し、イオン間陰イオンであるSO42-、NO3-については起泡の高さに対するの距離の二乗に反比例する。従って、電荷が大きいほどク影響は判断できなかった。

ーロン力が強く働き、解離しにくくなることがセッケン分

次に、陽イオンによる洗浄能力への影響について考察す子において起こっていると考えられる。また、セッケン分る。本研究で使用した陽イオンは、アルカリ土類金属元素

子のカルボキシラートイオンを配位子として、金属イオン

2+2+の2価の陽イオン（Ca 、Ba ）、2族の金属元素の二価の陽と錯イオンを形成している可能性もある。セッケン分子のイオン（Mg2+）、両性元素の三価の陽イオン（Al3+）、両カルボキシラートイオンが単座配位子、二座配位子、多座

2+性元素の二価の陽イオン（Zn ）、錯イオンを生成する陽2+イオン（Zn2+2+配位子かは不明であるが、多座配位子の場合は、キレート+、Cu 、 Fe ）、アルカリ金属元素（K 、Na

錯イオンを形成して錯体分子となりやすい可能性が高い。

＋、Li+）に分類できる。実験結果から、Li+が例外であるがしかし、鉄（（2））イオン、銅（（2））イオンを含んだ陽イオンの価数が+2や+3のように+1より大きい場合に洗浄

セッケン水溶液は、図20のように金属イオンの色と同様の能力が低下する傾向にある。

色の沈殿物が生成されていたことから錯イオンを形成しているのかは不明である。

XRCOO－ ＋ Mｘ＋(RCOO)ｘM↓・・・・①

次に、別の視点として、金属イオンとセッケン分子の反応をイオン化傾向との関連性から記述する。金属のイオン

ただし、M：X価の金属元素であり、使用した牛乳セッケ

化の難易を示すのにイオン化傾向とイオン化エネルギーがンの高級脂肪酸ナトリウム塩の高級脂肪酸は表示に記載さある。イオン化傾向とは単体の金属が水和イオンになるのれていないため不明である。

に必要なエネルギーであり、イオン化エネルギーとは気体

陽イオンの価数の大きさが、①式の反応において右の反状態の金属原子から電子を取り去るのに必要なエネルギー

応を起こしやすくして沈殿を生じさせる傾向が強いと考えのことである。イオン化傾向における単体の金属が水和イ

られるが、三価のアルミニウムイオンと二価のイオン（亜オンになる過程には次の三つある。

鉛イオン・カルシウムイオン・鉄イオン・銅イオン）の間

Ⅰ：金属単体中の結合を全て切り、ばらばらの金属原子

では、イオンの価数の大きさに無関係の結果となった。ま（気体）にする必要がある。このエネルギーを昇華熱とい

2+

た、表１において錯イオンを生成する陽イオン（Zn
2+

、

う。

2+

Cu 、 Fe ）の洗浄能力が極端に低くなった。

Ⅱ：金属原子から電子を取り去って金属イオンにするため

セッケン分子が界面活性剤として機能するためにはカルにはイオン化エネルギーが必要である。

-

ボキシラートイオン（-COO ）の親水性が必須である。カ

Ⅲ：生じた金属イオンを水中に導いて水和イオンにするとルボキシラートイオンの親水性が高まれば高まるほど、界き水和熱が発生する。従って、イオン化傾向は、（昇華熱

面活性剤として機能を発揮しやすいセッケン分子というこ

kJ/mol：負の値）＋（イオン化エネルギーkJ/mol：負のとになる。これは、すなわち水溶液中でカルボキシラート値）＋（水和熱kJ/mol：正の値）で求められる総和のエネ

イオンと金属陽イオンが解離しやすいほど（結合力が弱い

ルギーの大小で比較することができる。上記の関係式よほど）、界面活性剤として性能を発揮するセッケンというり、イオン化エネルギーの小さい金属ほどイオン化傾向はことになる。リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウ

大きくなるという相関関係はある程度成り立つ。実際に、ムイオンの3種のアルカリ金属元素のイオンの中で、ナト実験に使用した陽イオンをイオン化傾向の大きい順に配列

リウムイオン、カリウムイオンと比較して、リチウムイオ

すると、Li、K、Ba、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Cuとなンだけが起泡の高さが低い、つまり洗浄能力が著しく低下る。このイオン化列の右側に位置する金属イオンの場合、した原因の一つにリチウムイオンのイオン半径がこの3種

セッケンのカルボキシラートイオンと強い相互作用が働い類のイオンの中で最も小さいので静電引力が最も強く働きて錯体を生成する方が安定になる可能性を示唆している。

図17の非解離形が優勢になるので親水性が弱まることが考

この錯体は、疎水性のアルキル基が陽イオンの周りに集合えられる。一方、ナトリウムイオン、カリウムイオンは図している状態であるため、水から排除され沈殿する（図18の解離形の傾向が強く、カルボキシラートイオンと金属

20）。

イオンがそれぞれ水和して水溶液中に安定して存在している。この場合は、安定的に長鎖カルボン酸のカルボキシラ
ートイオンが界面活性剤として機能することになる。
二価や三価のイオン塩になるとそれぞれ陰イオン二つや三つと結合できるので図19のように多量体を形成して水に不溶になり、①式の反応が起こり、金属セッケンが沈殿し洗浄能力が失われる。

-50-

度が高すぎる場合はセッケン分子が熱によって分解してしまうため、気泡の高さが低下する可能性がある。
(3)セッケン濃度と洗浄能力との関係（液温14.7℃）
本研究では、水質、温度、セッケン、起泡の高さの測り方などの実験条件を同じにした。セッケンの濃度と起泡の
図17 非解離形

高さの関係は、図14のようにある濃度までは急激に上昇
し、ある濃度において一定値を示した後に減少に転じる。
セッケン濃度と起泡の高さの関係については、濃度が高いほど起泡の高さが高くなる傾向がある。しかし、セッケン
濃度がある一定以上になるとセッケン濃度が高くなり表面
張力が下がった結果、泡が破裂しやすくなり起泡の高さが

図18 解離形

減少することが考えられる。汚れを落とすためには、セッケン中の界面活性剤が適する濃度になっていることが必要である。界面活性剤がある程度の濃度以上になるときにミセルが形成される。この濃度を臨界ミセル濃度（CMC）という。実際に、洗濯の時に使用する洗剤はCMCより少し高

図19 多量体

めの濃度になるように使用量が設定されている。
沈殿物
文献
・高橋越民、小池基生、難波義郎、小林正雄、界面活性剤
ハンドブック、工学図書株式会社
・小山内州一、泡の科学 オレオサイエンス 第一巻第8号（2001）
図20 銅（Ⅱ）イオンとセッケン分子との反応によ・柿澤恭史、洗浄料とその作用、日本香粧品学会誌

り沈殿が生じている様子

Vol.42,No.4,pp270-279(2018)
・後飯塚由香里、セッケンと合成洗剤―いろいろな合成洗(2)セッケンの洗浄能力と温度との関係に関する研究

剤の性質― 化学と教育、63巻10号（2015）

本実験では1種類のセッケンのみしか使用していないた・たのしい理科6年生、大日本図書（2019）

めに洗浄能力と温度の関係に関する結果ついて一般化する・理科の世界３、大日本図書（2020）

ことはできない。従って、本実験で使用したセッケンに関・化学、数研出版（2022）

して得た結果に対する考察をすることにする。図12より、
1.0×10-3 mol/Lのセッケン水溶液の温度を1.5～90 ℃まで上昇させた場合の起泡の高さの変化は、セッケン水溶液の温度がある一定の温度に達するまでは上昇していく。その後、セッケン水溶液の温度が増加しても起泡の高さは増加
せずに停滞傾向を示していた。但し、このようにセッケン
水溶液の温度と起泡の高さには一定の関係があるが、その関係は温度の上限やセッケンの種類によって異なると考えられる。一般的にある程度の温度までは、温度上昇に伴って泡立ちがよくなるのは経験上よく知られている。この日
常経験は、水溶液の温度がある程度まで上がるとセッケンの溶解度が増加して、セッケン分子が十分に存在する水溶液中になるためである。本実験ではセッケン濃度が一定であるにもかかわらず、起泡の高さが上昇し、停滞している。これは、水溶液がある一定温度まで上昇することが、界面活性剤による空気と水の界面安定に寄与していることを示唆している。ある温度以上の場合に起泡の高さが停滞するのは、温度上昇に伴って空気の膨張率が上昇して泡の内圧を高めて泡が破裂するからと考えられる。さらに、温-51-

朽ち木にすむ動物にみる大岩山の生態系の調査＜4 年次＞
安藤美恵子、河合彩子、小泉良祐、永井眞一、前川清香、村山望来
本研究は当施設よりほど近い大岩山をフィールドとした生態系の研究である。特に、朽ち木にすむ生物を中心に調査し、採集された生物群から取り囲む周囲の自然を窺い知ることができるのではないかという仮説のもとに研究を進めており、令和 4 年度は 4 年次にあたる。
令和 4 年度は、大岩山と比較調査地の小塩山において、朽ち木にすむ生物調査と他の自然度調査法（土壌動物を用いた「自然の豊かさの評価」）の実施、注目してきたオオゴキブリの飼育研究を行うなど、これまでの研究成果と課題を踏まえ、朽ち木にすむ生物を用いた環境指標調査法の模索を進めた。
[キーワード] フィールド調査、生態系、朽ち木、指標生物、大岩山
１．研究の目的

また、環境の様子を知る目安となる指標生物の候補とし(1)朽ち木にすむ生物を用いた環境指標調査法の模索て、年間を通して頻出する種にその可能性を見いだそうと(2)朽ち木にすむ生物を取り巻く環境や生態系から、教育としてきた。大岩山での1年間の調査結果から、オオゴキブリ、

あしての価値を探る。

ヒゲジロハサミムシ等に注目する方向性を見つけることができた。しかし、これらの動物について、生活史などを含

２．研究の全体計画についてめた知識はまだ乏しい。先行研究の資料収集とともに、採(1)大岩山における動植物生態系の調査（図１）（1 年次）

集した動物の飼育を継続し、生活史を理解し、指標生物の・実地調査にて調べる。

候補を探っていく必要がある。

・先行研究や資料等にて調べる。

大岩山の1年間の調査および小塩山の調査では、可能な範(2)朽ち木にすむ生物の年間調査（2、3 年次）

囲で条件をそろえようとしてきたものの、樹種や腐朽段階

・腐朽段階、樹種、菌種の異なる朽ち木から動物を採集によって発見できる生物が異なることを実感してきた。朽する。

ち木の生物による環境指標調査法の確立を目指すには、今(3)調査地を広げる（令和 3 年度および令和 4 年度）

一度、調査方法を見直し、客観性を高める必要がある。

・調査地を広げ､大岩山同様の方法で朽ち木にすむ動物を客観性を高めるには、朽ち木調査以外の自然度調査を実施

調査する。

し、比較することも必要である。

あ・他の調査地でも自然度の調査方法を複数実施し､客観性

教育的価値の模索としては、教員研修を行い、小・中学

あを高める。

校の理科教材としての可能性を見出すことができた。さら(4)指標生物の検討（令和 4 年度および令和 5 年度以降）に研修を試行するとともに、展示品化、実験室学習の開発

・朽ち木にすむ動物の中から、指標生物となりうる種をを目指していくことが課題である。

見つけ出す。

これら成果と課題を受け、また研究の全体計画に則り、4・注目種として、オオゴキブリを飼育し生活史を知ると年次の研究を進めた。研究の詳細は以下の通りである。

ともに、京都市内での分布を調査する。

◆大岩山（京都市伏見区）(5)環境指標調査法の確立（令和 5 年度以降）
・調査法や係数を確立し、数値による段階分類ができるようにする。
(6)教育的価値の模索
・学習、研修開発など教材化
・朽ち木にすむ生物の展示品化
３．４年次（令和４年度）の研究について(0) 令和３年度の成果と課題
研究成果としては、まず、1年間という長期的なデータの蓄積が挙げられる。月ごとで定期的に継続した調査によって、朽ち木にすむ動物の年間消長を記録することができた。
次に、比較調査地として小塩山を選定し、大岩山と同様の方法で朽ち木にすむ動物を調査できた。ただし、1月に1回のみの実施に留まっており、さらに同時期および季節を変えて調査を行う必要がある。
図 1 大岩山調査地-52-

(1)大岩山の調査な食性をもとに、腐朽材食性・植物食性（「植物」と表記）・～食性別割合から見る朽ち木にすむ生物の生態系としての捕食性、菌食性・変形菌食性・雑食性・不明に分類した。

特徴～

その結果､個体数ではなく､出現した種別の数を数えること<大岩山について>で､ある一定の存在割合を見いだすことができた(表 1)｡

大岩山は伏見区と山科区にまたがる山で標高は 182 m､科学

種別の数の数え方は1回の調査で何個体出現しても1とな

ｾﾝﾀｰからは直線距離で 2.5 km､車で約 10 分の立地｡

る｡また､竹林と神社の食性別割合を円ｸﾞﾗﾌにして表した<大岩山における年間通した定期的な調査>(図 3)｡･調査の詳細表 1 2022 年 12 月種別とその割合

方法や条件は以下の通り､2021 年度と揃えた｡

竹 林
神 社
種別数（種） 割合（％） 種別数（種） 割合（％）
腐朽材食性
4
23.5
3
14.3
植物
1
5.9
5
23.8
捕食性
4
23.5
4
19.0
菌食性
1
5.9
1
4.8
変形菌食性
0
0.0
0
0.0
雑食
1
5.9
4
19.0
不明
6
35.3
4
19.0
計
17
100.0
21
100.0

【採集地の固定】:植物相の異なる 2 地点[大岩山中腹､竹林との境界(以下『竹林』(図 2-a))､大岩山山頂 大岩神社付近 広葉樹ｱｶﾏﾂ混交林(以下『神社』(図 2-b))]

図 1-a 竹林 神社より光が射す

図 2-b 神社 光が射さず暗い【定量的に調査】:各所ともｺﾝﾃﾅﾎﾞｯｸｽ(約 80 L)に満杯になるまで試料を集める｡【腐朽段階等その他の条件】:ﾗﾝﾀﾞﾑに採集することで､一定の条件を整えることとした｡<大岩山における食性別割合から見る朽ち木にすむ生物の生態系としての特徴について>

図 3 2022 年 12 月竹林と神社の食性別割合2022 年 12 月に 2 地点で朽ち木を採集し､その朽ち木にす
む動物の個体数を数えるといった生態調査を行った｡

菌食性の割合には大きな違いはなかったものの､その他

一つの視点として､採集した動物を食性別に分類し､何らの項目では差が出ており､これは樹種の違いや腐朽度の違かの特徴が見いだせないかと考えて取り組んだ｡食性は、
主

いによるものなのかと考えた｡-53-

個体数での割合は以下の通りである(表 2)｡また､竹林と表 3 竹林種別比較

神社の個体数の割合を円ｸﾞﾗﾌにして表した(図 4)｡

竹林
採集月
腐朽材食性
植物
捕食性
菌食性
変形菌食性
雑食
不明
計

表 2 2022 年 12 月個体数別とその割合

竹 林
大岩神社
採集数（体） 割合（％） 採集数（体） 割合（％）
腐朽材食性
15
38.5
6
8.3
植物
1
2.6
32
44.4
捕食性
9
23.1
18
25.0
菌食性
3
7.7
1
1.4
変形菌食性
0
0
0
0
雑食
2
5.1
10
13.9
不明
9
23.1
5
6.9
計
39
100
72
100

2020
12
7
6
7
0
0
0
0
20

2022
12
4
1
4
1
0
1
6
17

表 4 神社種別比較
神社
採集月
腐朽材食性
植物
捕食性
菌食性
変形菌食性
雑食
不明
計

2020
12
6
4
10
2
0
1
1
24

2022
12
3
5
4
1
0
4
4
21

図 5 竹林種別比較

図 4 2022 年 12 月竹林と神社の個体数割合
竹林では腐朽材食性､神社では植物がそれぞれ最も多い結果となり､捕食性の割合以外に共通点は特に見られなかった｡
次に､2 年前の同じ 12 月の種別ﾃﾞｰﾀとの比較を表す(表 3､表 4)｡また､棒ｸﾞﾗﾌにしたものも表す(図 5､図 6)｡

図 6 神社種別比較
まず､竹林での 2 年前との比較であるが､合計数には大差な
く､採集することができた｡ただ､食性の種類は 2 年前より今年度の方が増えており､その割合も変化が見られる｡神社についても同様に合計数は大差なかったが､割合には違いが見られる｡-54-

次に採集された動物を科別に分け棒ｸﾞﾗﾌで表す(図 7)｡

今年度の大岩山の採集結果は､2 地点で比較しても 2 年前と比較してもこれという共通点があまり見られなかった｡
このことは採集してきた朽ち木の樹種の違い､腐朽度の違いなどが考えられる｡樹種は､昨年度までは広葉樹を中心に選別していたが､今年度は針葉樹も多く見られ､いろいろな樹種を持ち帰った｡また､腐朽度の違いによって､同じ樹種であっても発見される生物には違いが出てくることも考えられる｡腐朽度は木の太さや地面に接している側かどうか､周囲の自然環境､木に付着した菌の種類によっても大きく影響され､そのことも踏まえ､木の選定方法や腐朽度を調べることなどが課題として考えられる｡(2)朽ち木調査と腐朽段階①調査対象となる朽ち木の採集日と採集地<調査地>
採集は計 2 回で次の 2 地点で行った。
1 回目
採集日：2022 年 12 月 19 日
採集地：大岩山 神社付近と竹林の 2 か所
2 回目
採集日：2023 年 1 月 13 日
採集地：小塩山 混交林と竹林の 2 か所
各調査地の詳細はそれぞれの項目で記述をしている。
<調査方法>

図 7 科別での比較

各 2 地点での調査方法はそれぞれ以下の通りである。

ﾈｺｸﾞﾓ科､ｵｶﾀﾞﾝｺﾞﾑｼ科､ｵｵﾑｶﾃﾞ科､ｶﾐｷﾘﾑｼ科の 4 科はいず

採集地：大岩山

れも 2020 年の竹林でしか採集されていないが､これらの食(ⅰ)各所コンテナボックス(約 80 L)が満杯になるまで朽ち性はそれぞれ捕食性､植物､雑食性､腐朽材食性とﾊﾞﾗﾊﾞﾗで木を集める。

ある｡同じくｸﾁｷﾑｼ科､ｸﾜｶﾞﾀﾑｼ科､ﾏﾙﾑﾈﾊｻﾐﾑｼ科の 3 科につい(ⅱ)採集した朽ち木をたたき割り、中にいた生物を同定してはいずれも 2020 年の神社でしか採集されていないが､こ記録する。前述した通り、大岩山での調査方法は昨年度とれらの食性もそれぞれ菌食性､腐朽材食性､捕食性､雑食性となっている｡このことより考えられることは､いずれの地同様に行った。
採集地：小塩山

点も限定された環境ではなく､ある程度の樹種やそれぞれ(ⅰ)各所のコンテナボックス(約 80 L)が満杯になるまで朽に腐朽度合いに差のある朽ち木が存在しているのではない

ち木を集める。

か､ということである｡また､いずれも 2022 年には採集でき(ⅱ)朽ち木ごとの腐朽度を求めるための記録を行う。

ていないことからこの 2 年の間に何らかの環境の変化があ(ⅲ)採集した朽ち木をたたき割り、中にいた生物を同定しったのではないかということも懸念される｡反対に､ﾊｴﾄﾘｸﾞ記録する。
この小塩山での調査方法(ⅱ)については昨年度までは行

ﾓ科とｺﾓﾘｸﾞﾓ科は 2022 年の竹林のみ､ｲｼﾉﾐ科は 2022 年の神っていない調査方法である。
調査方法(ⅱ)を加えた理由は、社のみ､ｼﾞｸﾞﾓ科は両地点で 2022 年のみ採集されている｡ｸﾓ

朽ち木の中の生物組成は腐朽段階によって異なることが知

目は捕食性のものが多いことから､竹林にはｸﾓ目の好む動られているため、腐朽段階による生物組成を調べるために物が生息し始めた可能性が示唆される｡ﾀﾏﾑｼ科は腐朽材食

腐朽度を数値化する必要があると考えたからである。

性だがいずれの年も竹林でしか採集されておらず､また､ｱﾘ科は雑食性だが､いずれの年も神社でしか採集されていな②腐朽度の求め方い｡これは竹林､神社それぞれの環境がこの 2 科が生きてい②-1 腐朽度の測定方法選定

く上での環境に適しているのではないかと考えられる｡ｺﾞﾐ

腐朽度を測定する方法は目視によるものや、レジストグ

ﾑｼﾀﾞﾏｼ科､ｺﾒﾂｷﾑｼ科､ｵｵｺﾞｷﾌﾞﾘ科､ﾊｻﾐﾑｼ科の 4 科は 2020 年､

ラフ、ピロディンといった機械を用いたものなど様々な測

2022 年共に竹林､神社両地点で確認されている｡これら 4 科

定方法があるが、今回の調査ではプラスドライバーを用いについては周囲の環境の変化にはあまり影響されないのでた測定方法を採用した。

はないだろうか｡-55-

この測定方法を採用した理由は次の通りである。まず、⑤腐朽度と朽ち木の円周の関係

目視による調査方法は調査者の主観によるものが大きく、朽ち木の円周の大きさも、腐朽や、朽ち木に関わる生物と評価した結果に個人差が生じる。また、レジストグラフや関わりがあると言われている。一般的に、円周が大きくな

ピロディンといった機械を用いた調査方法は、正確性は高るほど腐朽にかかる時間は長くなる。そこで、腐朽度と円まるが機械が高額なため手軽に行える調査とは言えない。

周の関係を散布図と相関係数から考察した（図 9）。まず、

そこで、マイナスドライバーを用いた調査方法があること

散布図は以下のようになった。

を知り、同様の方法で腐朽度を測定することにした。しかし、マイナスドライバーには規格がなくメーカーなどによって径や先端の横の長さが若干異なる。そこで、再現性を高めるため JIS 規格で大きさが決まっているプラスドライ
バーを用いて調査を行うことにした。
②-2 プラスドライバーを用いた腐朽度の測定
まず、採集した朽ち木の円周(朽ち木全体の中央付近)をメジャーで測定し記録する。次に中央付近の 4 か所に体重をかけて 0 番(JIS 規格)のプラスドライバーを差し込む(図8)。差し込んだ長さを記録する。
図 9 腐朽度と円周の関係

上記の通りに記録したデータから次の通りに腐朽度を求める。

d₁

相関係数は、-0.37 となり、決して相関が強いとは言え
R

d₄

d₂

ない値であるが、わずかに負の相関が見られることから円周が大きくなるほど腐朽に時間がかかるという考えに一致

d₃

していると言えるだろう。今回は朽ち木 8 本分のデータの

図 8 プラスドライバーの差込みイメージ図みのため、相関を見るには十分なデータ量とは言えない。
しかし、この僅かなデータ量でも負の相関が見られること③腐朽度の計算方法

から、十分なデータ量を揃えることで腐朽度と円周との関

朽ち木の半径 R(㎜)を測定した円周 C(㎜)から求める。

係性がより掴めてくるのではないかと考える。また、今回の腐朽度の測定は中央付近の 4 か所のみで行っているため、

平均差込み量 dm(mm)を求める。

腐朽度の精度が高いとは言えないが、円周との相関関係の結果から腐朽度を定量的に見るには十分な値であると言えるだろう。

求めた半径 R と平均差込み量 dm を使って次の断面積を求める。
朽ち木の断面積 S1(㎜ 2)を求める。

⑥腐朽度以外の生物組成が異なる要因と今後の課題
腐朽度以外にも、朽ち木の中の生物組成が異なることに・・・①影響する要因は、朽ち木の円周や含水量、木材の種類、腐非腐朽度部分の断面積 S2(㎜ 2)を求める。

朽型の違いによるものなど様々存在する。腐朽型の違いに・・・②よるものについて、そもそも木材はセルロース、ヘミセル

腐朽部分の断面積 S3(㎜ 2)を求める。

ロース(合わせてホロセルロースと呼ぶ)、リグニンという① ①－②

分解されにくい成分からできている。これらを分解するの以上から腐朽度(％)を求める。

が材分解能力の高い木材腐朽菌である。木材腐朽菌は主に以下の 3 タイプである。
・白色腐朽菌
ホロセルロース、リグニンを全て分解する。
・褐色腐朽菌

腐朽度（％）＝

ホロセルロースは分解するが、リグニンは分解できない。

× 100

そのため、リグニンの色である褐色が残る。
・軟腐朽菌
白色腐朽菌や褐色腐朽菌の活性が抑制されるような水分量④実際のデータと求めた腐朽度が多い環境で主要な分解者となる。ホロセルロースの分解

添付資料 2 を参照を行う。リグニンを分解できる種類もいる。

-56-

上記のように木材腐朽菌のタイプによって腐朽型が異な

表 5 に、大岩山と小塩山での食性別種数とその割合を載る。今回の調査でも、朽ち木を割っていく中で、中の様子せた。また、それぞれをグラフ化した（図 13）。2022 年とが赤っぽく脆いものや、白く堅いものなど様々であった。

2023 年で比較すると、小塩山のデータは多少の違いがある

そして、その様子の違いによって中から出てくる動物たち

ものの類似した割合を示しており、大岩山での 1 月のデーにも違いがあるように感じた。今後の調査では、腐朽型のタと比べてみると、捕食性の動物の割合はやや少ない。

違いによる生物組成の変化にも注目していきたい。

2020 年 6 月から 2021 年 5 月までの通年のデータから、
大岩山では冬季にイッスンムカデやヒゲジロワラジムシな(3)小塩山との比較

どの捕食性節足動物が他の季節よりも増える傾向がある。

2022 年に引き続き、2023 年 1 月に小塩山（京都市西京区

小塩山での調査は 1 月のみなので、その点は断定できない大原野）での朽ち木の採集を試みた（図 10）。今回の採集が、同じような傾向はあると考えている。

地は 2022 年と同じ場所である。

表 5 大岩山と小塩山の種別数とその割合

・採集地のようす

大岩山 2021.1

小塩山 2022.1

小塩山 2023.1

種数

割合

種数

割合

種数

割合

6

18.8

8

20.5

9

29.0

図 10 採集地の地図

腐朽
材食
植物
食
捕食
性
菌食
性
雑食
性

5

15.6

7

17.9

5

16.1

18

56.3

15

38.5

11

35.5

2

6.3

5

12.8

3

9.7

1

3.1

4

10.3

3

9.7

計

32

100

39

100

31

100

① 竹林
ところどころに広葉樹が混じっている（図 11）。

大岩山 2021

雑食性
3.1％

菌食性
6.3％

腐朽材食
オオゴキブリエグリゴミムシ
ダマシなど

18.8%

捕食性
イッスンムカデヒゲジロハサミ
ムシなど

植物食性
15.6％

56.3%
小塩山 2022

図 11 竹林② 混交林
車道沿いにスギ林が広がっているところから、斜面を少し登ったところで、やや日当たりは悪い（図 12）
。

雑食性
10.3％

菌食性
12.8％
捕食性

植物食性
17.9％

38.5%
小塩山 2023

菌食性
9.7％

ワラジムシ
シマミミズ
ヤスデのなかま20.5%

オオハリアリ
イッスンムカデ
トビズムカデなど

・

腐朽材食

雑食性
9.7％

腐朽材食

捕食性

ヤマトシロアリ
ゴミムシダマシのなかま 29.0%

ヒゲジロハサミムシ
ウメマツアリなど

植物食性

35.5%

ヤマトサトワラジムシ

16.1％

図 13 大岩山と小塩山 1 月の食性別種数の割合

図 12 混交林

-57-

今回、
朽ち木の腐朽度と太さについてのデータをとった。
表 6 は腐朽度、朽ち木のおおよその断面積、目ごとの出現

ムシの幼虫が複数見つかった。
捕食性の節足動物は自ら材を穿孔することができないの

個体数をまとめたものである。

で入りこめず、これらの幼虫は数年かけて成虫になるまで

これらの試料からわかることを次に述べる。

朽ち木の中で育つことができるのではないだろうか。

表 6 サンプルごとの生物の個体数

・大岩山では指標生物となりうる可能性が高いと考えて注目したオオゴキブリは、今回わずか 1 個体。昨年の小塩山の調査でも竹林で 8 個体が見つかっているのみである。大岩山では毎月の調査で多数出現していることと比べると、生息数はさほど多くないのかもしれない。今回の同じ試料からヤマトシロアリが多数出現していることと合わせて考えてみると、オオゴキブリとヤマトシロアリは『木の材を食べる』という同じ生態的位置にあるため、同じ場所で集団をつくることは少ないのではないかと思う。
以上のように、試料を一つ一つ観察しながら記録していくと、朽ち木の中の生物のつながりの一端を知ることができ、食物連鎖や生態系の生きた教材として活用できると思・試料Ｎ0.3 は、褐色腐朽で多くの穿孔した穴があり、腐う。

朽度が高かった（図 14）。ヒゲジロハサミムシやイッスン
ムカデなどの捕食性節足動物が多く出現したが、腐朽材食＜考察と今後の展望＞のコウチュウ目の幼虫やヤスデなどはあまりみつからなか

小塩山の混交林は車道沿いのスギ林の奥にある斜面で日った。

当たりはあまりよくない。一方、大岩山の採集地の神社付

これらの捕食性の動物は食物を求めて朽ち木に入り込ん

近は山頂に近く、アカマツの群落が変遷してシイ・カシ類でいる。餌となる動物の数が少なかったので、その状態のが優勢というのが現在の状態で、比較的明るい雑木林であままで放置されていたとすると、種数の変動が起こるのでる。また、小塩山の山塊は大岩山より大きく、気温や日当はないだろうか。季節や採集の時期によって異なるバランたりなどの環境が異なると推察される。特に冬季の気温がスで食べる食べられる関係を保っていることが示唆される。

低くなるのではないかと思う。
今後の展望として、気温など朽ち木を取り巻く環境について基礎的なデータをとることが必要である。
令和 3 年度、4 年度は小塩山で大岩山と比較のために調査を行ってきたが、京都盆地周辺の別の調査地を調べることができれば、
新たな知見が得られるのではないかと思う。

※大岩山、小塩山の朽ち木にすむ生物集計表は資料１に掲
載
図 14 朽ち木試料 Ｎ0.3
・腐朽度が 100％のＮ0.4 の試料は細い木でハンマーですべて細かくくだけたが、ほとんど何も出現しなかった。ある程度の太さを持つものでなければ、周りの環境の影響を受けやすく、生物のすみかとして朽ち木の中の環境が適さな
いのかもしれない。
また、同様にＮ0．5 も腐朽度 100％だが、ヤマトシロア
リのみ多数見つかっている。このことから、腐朽度が高いほど多種多様な生物が生息するということはいいきれない、と考える。
・辺材部分が容易に割り出せるものでも、心材部分は腐朽していないことが多い。N0.1 とＮ0.2 の試料はいずれも白色腐朽で、中心に近い堅いところからタマムシやカミキリ-58-

（4）既存の調査方法との比較（土壌動物調査）

イ 結果と考察

指標生物については、水生生物を指標とした水の汚れの

a-1 大岩山での調査の夏と冬の比較（主な種類別個体数）

調査、土壌動物を用いた「自然の豊かさ」の評価(表 7)な傾向を知るために夏、冬ともに採集個体数の多かった種どが有名である。私たちは、朽ち木の生物を調べ、指標と類をある程度まとめた上でグラフ化した（図 15）。採集総なる種を選定するにあたり、既存の「土壌動物」の指標を数は夏が 2276、冬が 158 で、圧倒的に夏が多く、活動期と参考にしてきた。というのは、私たちの調査で出現した朽合致している。冬でもトビムシ類とダニ類が突出していた

ち木の動物と土壌動物の調査で出現する動物の間には共通が、冬にはアリ類が見られなかった。

するグループが多かったからである。枯死木が地面に倒れ腐朽していくことを考えると、朽ち木に見られる動物と土壌動物の関係は深い。今年度までに、大岩山での土壌動物調査は 2020 年 6 月に実施している。また、2020 年 6 月～
2021 年 5 月の朽ち木の動物の出現結果をもとに「土壌動物の評価」に当てはめて指数を求める試行してきた。
これらを踏まえ、今年度は、大岩山と小塩山において朽ち木調査と同時に土壌動物調査を行った。それぞれの地点
での土壌動物を調べ、「自然の豊かさ」を評価するとともに、朽ち木の動物を「土壌動物の評価」にあてはめて指数を算出し、朽ち木の生物から自然の様子を推し量る手掛かりを得ようとした。
表 7 土壌動物を用いた「自然の豊かさ」評価（青木淳一、1995）より抜粋
土壌動物を用いた「自然の豊かさ」は、 32 の土壌動物群を選び、出現した生物群ごとに環境に対する耐性に応じて 5･3･1 点の点数をつけ、合計 100 点満点で「自然の豊かさ」を評価したものである。
A：「わずかな環境変化にも敏感なｸﾞﾙｰﾌﾟ」 （10 群×5 点）
B：「A と C の中間的なグループ」（14 群×3 点）

C：「劣悪な環境にも耐えられるグループ」( 8 群×1 点）

・自然がよく保たれた自然林や神社林

60～75 点・成熟した雑木林（二次林）

55～65 点・若い雑木林や人工林

35～45 点・公園、人の庭、校庭

25～35 点・道路の植え込み

15～20 点

この指標生物としての動物群の選定は、日本各地およそ 200
カ所を調べた結果に基づいている。
図 15 大岩山の土壌動物 夏(6 月)と冬(12 月)（主な種類別個体数）①土壌動物調査
ア 方法
2020 年 6 月大岩山で実施した調査方法に即して行った。

a-2 大岩山での調査の夏と冬の比較（自然の豊かさ評価）

25 ㎝四方の方形区内の土壌を深さ 10cm 程度まで採集し、自然の豊かさ指数を算出し、その指数を比較すると、ハンドソーティングおよびツルグレン法で抽出し、種類と冬は夏の 3 割 5 分程度だった。冬の点数から環境の目安を

個体数を確認した（資料 3）。結果をもとに自然度指数を算判定するのは難しいことが確認できた。夏、冬ともに竹林出した（資料 4）。土壌動物調査は、本来、動物の活動期でより神社の指数が大きく、相対的に比較する手掛かりにである 5～9 月に行うことが望ましいが、今年度は、朽ち木のきる可能性はあることがわかった（表 8）。
表 8 大岩山の土壌動物による自然度評価指数

調査と同時に行うことを目的の 1 つとした。

-59-

b-1 大岩山と小塩山の土壌動物の比較(主な種類別個体数）②朽ち木の動物を「土壌動物」の指標にあてはめての結果

同じ冬季の調査なので、あくまで大岩山と小塩山の環境

ア 方法

を相対的に比較する手がかりの 1 つにはできると考えた。

大岩山と小塩山の朽ち木調査の結果をもとに、土壌動物

土壌の様子としては、大岩山、小塩山ともに竹林では細かの調査法をそのまま当てはめて指数を算出し、同時に行っ

な根が張っていたこと、小塩山の混交林の土壌では他の地た土壌動物調査による指数と比較した。

点に比べて小石が多かったことも特徴的であった。

イ 結果と考察

結果を比較すると、それぞれ 2 か所合計では小塩山の方

いずれも土壌動物による指数より朽ち木による調査の指が種類数、個体数ともに多かった。一方、甲虫類の幼虫や数の値の方が大きくなった（表 10）。これは土壌動物の調

ムカデ類は大岩山の方が多かった。

査を冬に行ったためと考えられる。しかし、この値で大岩山と小塩山を比較すると、竹林および竹林と神社・混交林の平均では小塩山の方が大きな値となり、土壌動物による評価と合致する。
また、この 4 か所の結果をもとに土壌動物による指数と朽ち木の生物による指数には、正の相関関係が示唆された。
（図 17）。しかし、神社・混交林では朽ち木による指数と土壌による指数の大小が逆転している。小塩山の混交林はスギの人工林の中に広葉樹が散在しており、小石も多かったことから、土壌が育っていない可能性が考えられる。朽ち木生物による指標と土壌による豊かさの指標が必ずしも一致しない可能性が類推できる。
表 10

土壌動物と朽ち木生物による指数

図 17 土壌動物と朽ち木生物による指数の関係
このように、朽ち木の調査結果を土壌動物の評価方法に当てはめると、相対的にはそれぞれの土地の自然度を比較する手掛かりにできる可能性が見いだせた。しかし、あくまで冬季の実施で、しかもサンプル数そのものが少ないた

図 16 大岩山と小塩山の土壌動物（主な種類別個体数）

め、今後、さらに季節を変えサンプルを増やして比較する
b-2 大岩山と小塩山の土壌動物の比較（自然度評価指数）必要がある。また朽ち木および土壌に出現する生物に共通指数比較では、竹林では小塩山が、神社・混交林では、のグループが多いとはいえ、朽ち木と土壌では、見つかる

大岩山が大きかった。平均では小塩山の方が大きく、この生物の種類や分布の特徴が異なっている。さらに研究をす値から判定するならば、相対的には小塩山の方が自然度がすめ、土壌動物による自然度評価法を参考に朽ち木の動物

高いといえる（表 9）。

を点数化する方法を考案できると、児童・生徒に扱いやす

表 9 大岩山と小塩山の土壌動物の自然度評価指数

い調査や記録が行えるのではないかと考える。

-60-

(5)オオゴキブリものである。8 頭は京都市青少年科学センターの屋外園（以①オオゴキブリについて

下、屋外園）で、3 頭は大岩山の調査で採集した。ほかの生物領域では、令和元年度からの共同研究の調査で、オ

23 頭は 2021 年 9 月より継続飼育しているものである。

オゴキブリは場所や季節を問わず頻繁に出現するため、比屋外園の南西の隅には共同研究で採集してきた朽ち木の較調査地の選定などの指標としても使えるのではないかと

廃材置き場がある(図 18)。その付近には「カブトムシの家」

注目してきた。今年度は、オオゴキブリの生活史などにつがあり、カブトムシの飼育時に出た廃腐葉土もおかれていいて知見を深めるため飼育を試みた。

る。そこは朽ち木の腐朽も進み、豊かな土壌ができつつあ

オオゴキブリは食材性で、一生のほとんどを朽ち木の中り、調査時に持ち込まれたオオゴキブリやシロアリなどので過ごす集合性のゴキブリである。本州北部から九州まで朽ち木に住む生き物の繁殖場所にもなっている。
2022 年 11広く分布し、針葉樹及び広葉樹の朽ち木に穿孔することが月 14 日にその場所でオオゴキブリを 8 頭採集し、個別での知られ、生態などについても研究が進められている。

飼育を開始した。
そのうちのメス 1 頭が成虫である（図 19）。

オオゴキブリが利用する材については、「朽ち木にオオゴ

屋外園で採集された最小のオオゴキブリの体長 23.3 mm、キブリが生息する割合は、褐色腐朽が見られた朽ち木が、頭幅は 4.2 mm で、その年に生まれたと考えられる体長 15 mm、白色腐朽が見られたものに比べ有意に高く、直径が大きい

頭幅 2.5 mm 前後のものは採集されていない。おそらく、採朽ち木が小さいものに比べ有意に高いことが示されている。

集した個体の多くは朽ち木ではなく、逃げようと土壌に潜しかし、朽ち木の樹種、木材腐朽菌、腐朽度について、いり込むところを捕らえたもので、1 年目の小さい個体は、ずれの区分に属する朽ち木にもオオゴキブリの生息が確認

朽ち木の隙間に付くなどして隠れていたので採集できなかされ、本種が利用する朽ち木の種類や腐朽段階はかなり幅ったのだと考えている。

1）

広いものと推測されている。
（伊藤広記他 2013） 」。と2022 年 12 月 19 日の大岩山での調査で 5 頭のオオゴキブ

言われている。成長については、「オオゴキブリの成長については、夏季に誕生した幼虫は体長 8～10 mm で、秋に 13～17 mm に達し、15 mm 程度の大きさで越冬する。翌春には24～27 mm に達して越冬し、翌々春に 30 mm を超える。体長 40 mm 程度で羽化するが、合計 4 年ないし 5 年以上の幼虫期間が必要でないかと推察されている。（福本絹子他
2002）2）」。また、「6 月に生まれた体長 7 mm の幼虫は 1 年
後の 6 月では体長 30 mm の幼虫になり、その次の年の 3 月に成虫になったので、成虫になるのに 1 年 9 か月程度であ図 18 屋外園南西部にある朽ち木置き場る。 (伊丹市昆虫館 2017) 3）」という報告もされている。
材の消化については、「オオゴキブリは朽ち木を食べて成長するが、シロアリのように腸内に微生物は共生しておらず、セルロース分解は自身のエンドグルカナーゼが主に木
材消化に機能していると考えられている。オオゴキブリの1 齢幼虫は成虫と比べそれほど変わらない木材消化能力を持っていると考えられる。
（嶋田敬介 2012）」4）。また、「オ
オゴキブリの細胞内に共生する細菌のゲノム解析から、木からは得られないアミノ酸などの栄養源を細菌が合成し、オオゴキブリに供給していることが分かっている。
（徳田岳2013）5）」など、研究されている。

図 19 屋外園で採集したオオゴキブリの体長と頭幅②現在飼育中のオオゴキブリの生育について
現在、生物実験室（第 4 実験室）内でオオゴキブリを 34頭飼育している。そのうちの 6 頭が成虫で、体長は、オス
36.7～37.9 ㎜ メス 38.4～45.8 mm である(表 11)。
飼育中の 34 頭のうち 11 頭は 2022 年度に新たに採集した
表 11

実験室内で飼育中のオオゴキブリ成虫
体長
胸幅
頭幅
重さ
成虫(平均)
（mm）
（mm）
（mm）
（ｇ）
オス(2 頭)(最大～最小)メス(4 頭)(最大～最小)

37.3

16.5

6.5

2.1

(36.7～
37.9)(16.3～

（6.3～

（2.0～

16.7)

6.6）

2.1）

41.6

17.0

6.5

2.5

（38.4～（15.7～

（6.0～

（2.1～

45.8）

18.9）

6.8）

3.0）

図 20 大岩山で採集したオオゴキブリの体長と頭幅-61-

リを採集した。しかし、体長 19.0 mm のものは死亡し、体察される。1 年前も幼虫であるから、成虫になるためには 1

長 9mm のものは、餌とすみか兼用の朽ち木に入り込んだの年以上の期間が必要だと考えられる。餌などの飼育条件のか、行方が分からなくなってしまった。そこで、残りの 3違いもあるだろうが、体長が 15 mm 程度のものは 2 年目に頭を飼育していくことにした（図 20）。その 3 頭のうち、は体長が 30 mm 以上になり、その年には終齢幼虫、あるいメス 1 頭、オス 1 頭が成虫である。

は、成虫になるようだ。現在飼育している成虫の最小の体

現在、京都市青少年科学センターの第 4 実験室の水槽で長は、オス 36.7 mm、メス 38.9 mm 頭幅はオス 6.3 mm メ

23 頭のオオゴキブリを飼育している。そこには 17 頭の体

ス 6.0 mm であるから、この値近くまで育ち、未だ成虫にな

長 15 mm 前後のグループと 6 頭の成虫を含むグループがあっていないものは終齢幼虫だろうと考えている(図 23)。

る（図 21）。

図 23 継続飼育中の全オオゴキブリの体長と頭幅③オオゴキブリの食性について
図 21 第 4 実験室で継続飼育しているオオゴキブリの
体長と頭幅

オオゴキブリは朽ち木を食べているが、白色腐朽が見られた朽ち木より褐色腐朽が見られたものの方を好むと言わこの水槽で飼育を始めたのが、2021 年 9 月 15 日である。

れている。2020 年 1 月 27 日の共同研究での調査では、白まず、水槽に朽ち木とブナ科などの広葉樹を中心としたカ

色腐朽菌が見られた朽ち木からは 22 頭、褐色腐朽菌が見らブトムシの幼虫飼育用の「マルカン バイオ育成幼虫マッれた朽ち木からは 18 頭オオゴキブリが見つかっている。
今ト」を入れて 7 頭のオオゴキブリの飼育を開始した。飼育までの調査では、腐朽菌の違いによる差はなく、同じよう

開始時は、体長が 31.4～37.6 mm の成虫 2 頭を含む 4 頭と、に利用しているようである。

13.0～15.8 mm までのものが 3 頭いた。それら 7 頭のうち 1④オオゴキブリの性比頭は逃げたか死亡したかで行方が分からなくなったが、雌雄の判別は腹部の先端で判断できる(図 24)。第 7 腹板

2023 年 2 月 7 日には残り 6 頭は、体長が 31.3～45.8 mm の端部に欠けがないのがメスで、端部がかけていて第 8 腹板

大きさまで成長し成虫は 3 頭になった。さらに、それらにが見えるのがオスである。多くの昆虫は成虫や終齢間近で加えて、体長 11.6～17.1 mm のものが 17 頭増え合計 23 頭

ないと判断できないものであるが、オオゴキブリは若齢幼になった(図 22)。

虫でも可能であると言われている。確かに若齢幼虫の端部に欠けが見えるものがおり、雌雄の判別ができるようである(表 12)。この若齢幼虫時の判別が成虫になっても変わらないものか引き続き調べていこうと考えている。

図 24 第 7 腹板端部の様子
図 22 継続飼育中のオオゴキブリの体長の変化
前述の福本絹子らによると、夏季に生まれたオオゴキブ
リは 1 年目で体長が 15mm 前後に育ち、2 年目で 30 mm を超えるという。そのことから、増えた 17 頭のオオゴキブリは2022 年夏季に生まれたものであり、飼育開始時の体長 13.0
⑤オオゴキブリの京都市での分布調査～15.8 mm のものはその 1 年前に生まれたものだろうと推-62-オオゴキブリは灯火採集でも採集される事があるなど、

また、「朽ち木に見られる食物網」の図を掲示し、朽ち木に飛翔してその生育域を広げる力も持っている。しかし、普すむ生物から学習指導要領の「6 年『生物と環境』ア‐(イ)段の行動では朽ち木やその付近の土壌に潜り込むことが常生物の間には､食う‐食われるという関係があること」とので、そのためか成虫の翅で特に後翅の端が破損しているも関連を学べるようにする（図 26）。

のが多く見られる。そのため、飛翔で分布を広げる能力は低いように思う。生育環境が悪化した場合の脱出や新しく環境が整った場所への侵入なども難しくなると思う。今のところ、共同研究で扱った小塩山や大岩山、その近くの稲荷山付近での分布が確認されている。かつては、将軍塚で見かけたり、吉田山、桂坂方面などで分布の報告があった
りしたが、今の状態は確認できていない。
オオゴキブリは褐色腐朽菌が付いた直径の大きな朽ち木を好むという。長期間朽ち木が存在できるなど、環境が安定している場所を好むのだろうと思われる。褐色腐朽菌は

図 26 朽ち木に見られる食物網（令和 2 年度センター報告より）

松などの針葉樹によく見られる。そして、オオゴキブリが「いきもの研究室」には、触って体験できる展示品が少住む朽ち木には穿孔が見られる。これらのことを手掛かりない。新たな展示物として、「ワクワクしながら触る」ことに、オオゴキブリを探し、分布について、京都市の自然にや「手に取って生き物を観察する」ことが可能な展示を実ついて、今後も調査を続けていきたいと思う。

現したい。
朽ち木にすむ生物を研究する楽しみの一つは、「ワクワク（6）教育的活用

しながら朽ち木を割って、中から出てくる生物と出会う」①朽ち木にすむ生物の展示品化ことであると思う。標本箱やオオゴキブリの標本をそのま

今年度とこれまでの研究を通し、朽ち木にすむ生物の標

ま展示するのでなく、外観は朽ち木の表面を再現した箱に本作成や注目種としてオオゴキブリの飼育を継続してきた。
その成果として、朽ち木から出てきた生物の標本や、オオし、蓋を開けると中の「生物と出会える」ように工夫したい（図 27）。

ゴキブリの生体を展示することができると考える。
【展示品化のねらい】
・科学センターからほど近い大岩山の生態系について、朽ち木にすむ生物に注目して知ることができるようにする。
・朽ち木にすむ生物が、どんな場所にすみ、どんなものを食べるかを知ることができるようにする。
・大岩山の朽ち木にすむ生物の代表として、標本や生体のオオゴキブリを観察できるようにする。
ア 標本の展示
大岩山の朽ち木にどんな生物がすんでいるかや、生態系としての生物同士のつながりをわかりやすく理解するため
図 27 蓋を開けると標本を見ることができる（試作品）に、令和 2 年度作成の標本箱を展示する（図 25）。

標本を入れる箱の蓋の外側には、朽ち木の樹皮をアクリ
ルコーティングして貼り付ける。外見だけでなく、内部の様子も知ることができるようにし、朽ち木の内部を「すみか」や「食べ物」としていることが分かる展示にする必要がある。箱の内側には、「白色腐朽」「褐色腐朽」「軟腐朽」の違いが分かる写真を貼ることで、朽ち木には腐朽の様子が違うものがあることを学べるようにする。腐朽の状態の違う木片の標本も展示しておくようにする（図 28）。

図 25 令和 2 年度作成の朽ち木から採集した生物の標本箱

図 28 腐朽の違いの標本-63-

蓋を開けて出会うことができるのは、大岩山で朽ち木から採集した生物の標本箱（以後、標本箱）と、手に取って様々な角度から観察できるレジンに封入した標本（以後、レジン標本）である。標本箱を見ると、どのような種が見つかるのか、何を食べるのかについて、集まりや色の枠線
で知ることができるようになっている（図 25）。
レジン標本は、オオゴキブリの成虫（雌雄）や幼虫を用意する。標本箱に入っている生物の中から、特に「オオゴキブリ」に注目して、手に取って様々な角度から観察できるようにする。第 7 腹板端部の違いで雌雄が判別できることを観察の視点として示したい。レジン標本は、持ち帰りやいたずら防止のためにワイヤーで展示品の木枠に結びつけておく（図 29）。

図 30 「箕面公園昆虫館」の展示例
さらに、「丸太飼育ケース」の中にもオオゴキブリと朽ち木を入れて、二重の飼育ケースに展示している状態とする（図 31）。丸太飼育ケースは、台風の影響で倒れた科学センターの「ヒマラヤスギ」を利用したものである。倒木を再利用して展示に生かしていることを資源活用の観点から解説をしておく。
使用している木材は朽ちていないので「朽ち木」ではないことをおさえつつ、樹木をくり抜いた飼育ケースにすることで「朽ち木の中にすみ」「朽ち木を食べる」
生物であることのイメージをもちやすくできると考える（図 32）。

図 29 レジン標本をワイヤーでつなぐ（試作品）
また、オオゴキブリの生体展示の前では、オオゴキブリ
が「人家に侵入するゴキブリ」と違う種であることが分かるように、「オオゴキブリ」と「ワモンゴキブリ」のレジン
標本を比較できるようにする。
「朽ち木にすむゴキブリはどっち？」という問いかけなどを掲示し、違いを考えながら観察できるようにする。これにより、展示品を見た人に、
科学センターからほど近い大岩山には、「家に入ってくる衛生害虫のゴキブリ」とは違う「朽ち木の中にすむオオゴキ

図 31 120 ㎝のケースの中に丸太飼育ケースを入れ、二重の飼育とする（試作品）

ブリという昆虫」が生息していることを学んでもらえると考える。オオゴキブリに注目できるようにすることで、朽ち木（腐朽材）を食べる生物がいることや朽ち木にすむ生物に食物網が成り立つことが分かる展示品としたい。
イ 生体の展示
標本だけでなく、朽ち木にすむ生物の代表としてオオゴ
キブリの生体を観察できるようにする。
（生体が隠れにくいように飼育ケースを工夫するとともに、標本や動画でも観察できるように展示することが大切であると考える。
）
120 cm サイズの飼育ケースを用意し、オオゴキブリの姿
図 32 センター内の樹木を再利用したことを掲示する（試作品）

が観察できるよう少量の昆虫マットや朽ち木を置くと、上部や側面からオオゴキブリが観察しやすいと考える。また

オオゴキブリは、
昆虫マットと餌となる朽ち木を入れて、箕面公園昆虫館のように、昆虫マットをヤシガラチップにある程度の湿度を保っておけば飼育できる。外側の長さし、飼育ケースの底面を透明アクリルで作り、架台の下か

120 ㎝の飼育ケースにも、内側の丸太飼育ケースにも、水らのぞけるようにしても、観察しやすいだろう（図 30）。

を補給するだけで、ある程度の期間飼育が可能である。内-64-

側の丸太飼育ケースには洗瓶の注ぎ口の先が入る小さな穴

展示品化が実現できれば、生物領域の特別イベントとしてを開け、定期的に水を注入し湿度を保つ。減り具合によっ

朽ち木の生物を取り上げることで、来館者がさらに朽ち木て朽ち木を足すようにする。この方法で、容易に世話がでの生物に興味をもつきっかけになることも期待できる。

きる。また一案として、暗い場所ほど姿を見せやすい生き物なので、120 ㎝のケースの外側に簡易なカーテンを取付

ア センター学習への活用

け、観察したい時にカーテンをめくり観察できるようにす

学習指導要領との関連からいうと、小学校の「3 年『身る工夫も考えられる。

の回りの生物』 ア‐(ア) 生物は､色､形､大きさなど姿にまた、生体が隠れて観察できないときにも、展示を見た違いがあること。
また､周辺の環境と関わって生きているこ

人が動いている様子を知ったり、オオゴキブリに興味をもと。
」、「6 年『生物と環境』ア‐(イ) 生物の間には､食うったりできるように、動画を流しておく。デジタルフォト‐食われるという関係があること。
」と関わる学習内容にでフレームで「脱皮後の体色変化の様子」の動画を視聴でききる。

るようにする。脱皮後、体色が白くなることに、きっと興

過去のセンター学習では、昭和 59 年度「小学校『木の中味を抱く人も多いだろう（図 33）。

の白い住人達』、中学校『シロアリの世界』」、平成 11 年度「小学校『アリの世界をのぞく』、中学校『シロアリのひみつ』」、平成 27 年度「シロアリ」というように、朽ち木から発見できる「シロアリ」がテーマに選ばれている。オオゴ
キブリのみをテーマにするのでなく「朽ち木にすむ生物」
として取り上げれば、過去に開発された学習・教材を活用しながら、展開を考えることが可能である。
また、本研究では、土壌動物と朽ち木の生物について比較してきた。土壌動物についても、昭和 50、55、62 年度、
平成 5 年度にセンター学習として実践しているので、土壌

図 33

脱皮後の体色変化が分かるタイムラプス動画

動物との関連としても展開できる。土壌動物と朽ち木にすむ生物に関連が深いことは、前述の通りである。

「ゴキブリ」の展示は印象が良くないのではないか、展「朽ち木にすむ生物」として題材とする場合、代表とし示しても来館者に嫌がられたり興味をもってもらえなかって「生きているオオゴキブリ」を登場させたい。今年度、2たりするのではないかというご意見があるかもしれない。

月の小学校育成学級のセンター学習において、小さな飼育

しかし、全国の昆虫館や生物の飼育・展示施設では、現在

ケース（スライド式の蓋、通気口がなく密閉性が高いもの）

ゴキブリを展示しているところが多い。それだけ昆虫としにオオクワガタやニジイロクワガタを雌雄のペアで入れ、て観察したり生態を学んだりする価値のある生き物ととら児童が触れるようにした（図 34）。観察や触れ合いがしやえられている。これまでの共同研究の成果として朽ち木にすく、湿度を保ちやすいことから、このような飼育ケース

すむ生物の展示品化をするならば、注目種「オオゴキブリ」

が実験室学習でも適していると考える。

の標本・生体を大きく取り上げて展示するべきである。この展示品は、次の 3 つの意義が大きい。
・科学センター近くの大岩山にすむ生物である。
・継続して取り組んできた生物領域の共同研究を生かした展示である。朽ち木に特化した展示は、他の施設では珍しい。
・レジン標本は、手に取って観察することができる。手に取って様々な角度から観察できるゴキブリの標本は貴重

図 34 密閉性が高い小型の飼育ケースである。

（クリアースライダー プラケース 181×124×112 ㎜）

以上の観点から、展示できれば京都市青少年科学センタ
ー独自の展示品として非常に価値のあるものになると考え各グループにオオゴキブリの雌雄の成虫や幼虫など 3 匹る。

程度を入れた飼育ケースを用意し、実際に生き物と触れあ③ 教材化（学習、研修開発など）いながら実験観察学習できるようにしたい。

これまでの研究成果から、「朽ち木」や「オオゴキブリ」
イ 環境学習への活用

をキーワードにセンター学習のテーマとして十分活用できると考える。また、昨年度、教員研修を実施して理科教材

令和 3 年度、教員向けに朽ち木にすむ生物を探す研修をとしての価値を見出すことができたことから、今後、各校行っている。教員にとっても、朽ち木の中に様々な生物がでの環境教育の取組として活用することも可能だと考える。

いること、生態系があること、オオゴキブリのような特徴-65-

的な生き物がいることなど、驚きの多い研修となっていた。
学習指導要領の内容に関連させ、小中学校の理科教材として大いに活用できる。
また、各小・中学校では「総合的な学習の時間」などで、自分たちの学校のまわりの環境をテーマに扱うことが多い。
よく自然の豊かさを調べる場合に取り上げられるのは、その地域の「川」である。指標生物に注目した調査や、パックテストなどは、取り上げやすい活動だろう。
科学センター生物領域が行ってきた朽ち木の生物の研究
は、「川が地域にない学校」、「川はあっても環境学習として扱いにくい学校」にとって、環境をテーマにした学習の一案となるのではないか。現段階では、朽ち木にすむ生物の図 35 平成 29 年 2 月に実験室で行われた教員研修の様子

調査で「自然の豊かさ」が分かるとまでは言い切りにくいが、それぞれの土地の自然度を知る手掛かりといえる。地企画が実現できれば、来館する幅広い年齢層に朽ち木の域に生息する生物の調査、複数地点の生息数の調査などの生物について知ったり、興味をもったりしてもらえる機会

結果が残せる。そこから、「今現在の自然の豊かさを守る」となる。展示品化と合わせて実施できれば相乗効果も期待や「もっと多様な生物がすめる環境を目指す」といった環

でき、これまでの共同研究の成果に、広く教育的な価値付

境保全の方向性につなげることが可能だろう。

けができるだろう。

朽ち木にすむ生物の研究の「学校現場での利点」は、2４．令和 4 年度の成果と課題、今後の方向性つある。1 つは、生物の活動が活発でなかったり、採集数が少なすぎたりする冬季でも、朽ち木の調査では、ある程

令和 4 年度、2021 年 5 月以来訪れていなかった大岩山で度生物が発見できることである。土壌動物と比較しても、の朽ち木調査を実施できた。1 年半ぶりの大岩山の様子は、冬季に一定数の生物を採集できるのは、大きな利点である。

見た目にはあまり変わらなかったが、回収しやすい朽ち木

また 2 つ目に、現地ですぐに調査できなくても、朽ち木をの樹種や円周および朽ち木から採集した動物は継続して 1

持ち帰ることで、「後日」、「学校」で行うことができるのが年間採集してきたものと差異があり、調査の客観性を高め利点である。学校現場で自然観察・調査を行う際の制約はる必要性を感じた。
そこで、これまでの調査方法を見直し、非常に多いが、朽ち木の調査は「時間的・空間的」制約に

比較調査地の小塩山では朽ち木の円周と長さを記録し、簡対して柔軟に調査が可能である。

易に腐朽度を測定する方法を試行できたことは大きな成果

これまでの研究成果として、朽ち木の調査法や採集できの 1 つと考える。今後、さらに腐朽段階、樹種、腐朽型のる主な生物などを各校の学習に活用してもらい、今度は各違い、円周や長さに注目し調査を続けることが課題である。

校が実践したデータを科学センターに提供してもらうこと他の自然度調査法との比較では、大岩山と小塩山で、朽で、さらにデータの蓄積をすることができる。そうするこ

ち木の生物調査と同時に土壌動物を調べ、冬季の大岩山ととで、朽ち木にすむ生物の研究を今後さらに発展させるこ

小塩山の土壌動物の様子について知ることができた。
また、とにつながると考える。

土壌動物についての自然の豊かさの評価基準を朽ち木の動物に当てはめて指数を求め、土壌動物による指数と比較す

ウ 展示品化と合わせた企画も可能であるる試みから、朽ち木独自の判定方法を作成する手がかりが展示品化が実現すれば、特別イベントなどで朽ち木の生得られた。今後、朽ち木の動物に対応した評価方法を考案

物調査を企画することも可能だと考える。冬季の生物領域するためには、調査地や季節を広げ、よりサンプルを増やの特別イベントは、活動に必要な生物の準備や季節との関して検討していく必要がある。

連を図ることが難しい傾向にある。しかし、朽ち木の生物

注目種のオオゴキブリについては、採集個体や飼育個体調査は冬でも可能である点を考慮に入れたい。安全面に十から成長や繁殖に関する知見を得ることができた。京都市

分配慮して、科学センターで用意した朽ち木から参加者が内の分布調査をはじめ、さらに研究を継続していく。

生物を採集する体験などが考えられるだろう。実施可能か

教育的活用では、これまでの試行錯誤を踏まえ、展示品

どうかや安全に配慮した準備、計画を含めて詳細はよく検化を具体的にすすめることで朽ち木を調査する意義や児討する必要がある。
平成 29 年 2 月に行われた朽ち木の生物

童・生徒に気付いてほしいことが、より明確になってきた。

調査の教員研修は、参加者にとって大変興味深いものだっその成果を実験室学習にもつなげていける手ごたえを感じたようである（図 35）。過去の実践から実験室や多目的ホている。効果的な提示の仕方や活用の方法等、さらに検討

ールなどで、朽ち木の生物の調査の体験を実施することはしていく必要がある。

可能だと考える。

4 年間研究を継続してきて、ようやく朽ち木にすむ動物を用いた環境指標調査法のあり方がほんの少し見えてきた-66-

ところである。一方で、研究するほどに朽ち木の生物を取・森本桂ほか､原色日本甲虫図鑑（Ⅰ）､保育社､1994

り巻く要因の複雑さを実感している。今後も科学センター

・上野俊一ほか､原色日本甲虫図鑑（Ⅱ）､保育社､1985

にとって身近な大岩山を拠点に研究し、その成果を教育的・黒澤良彦ほか､原色日本甲虫図鑑（Ⅲ）､保育社､1998に実用化できるよう取り組んでいきたい。

・林匡夫ほか､原色日本甲虫図鑑（Ⅳ）､保育社､1994
・黒澤良彦ほか､山渓フィールドブックス⑬甲虫､（株）５．おわりに

山と渓谷社､1996

かつては稲荷山信仰と並んで多くの人々の信仰を集めた・新海栄一､ネイチャーガイド日本のクモ､（株）文一総

大岩山。
やがて大量の不法投棄問題を抱えた後、地元の方々

合出版､2010

や行政を中心に、不法投棄物の撤廃、展望台設置やトレイ・寺山守､アリハンドブック増補改訂版､（株）文一総合

ルコースの整備など、生活を守り大岩山の自然と歴史を多出版､2020

くの人々に知ってもらうための取組が続いている。

・青木淳一､だれでもできる やさしい土壌動物のしらべか

これらのことを含め、地元の自然を知ることから本研究た 採集・標本・分類の基礎知識､合同出版､2005は始まった。朽ち木の中にすむ生物を調べるとき、その中・Jogeir N. Stokland ほか､深澤 遊ほか 訳､枯死木のに広がる豊かな生物同士の関わり合いに気付く。そして、中の生物多様性 Biodiversity in Dead Wood､京都大学学

長い時間をかけて樹木が育ち、葉を繁らせて栄えた後、枯術出版社

れてからもなお様々な生物のすみかや食物となり、土に還・皆越ようせいほか、
土の中の小さな生き物ハンドブック、

り次世代を育てる、という生命の循環に気付くことができる。その営みには環境が大きく関わっている。4 年間研究

文一総合出版､2005
・和多田 友宏, 木製構造物の腐朽度を簡便かつ精度よく測を継続する中で、地元の自然を見続け、記録し、発信して定する方法を検討しました。
、森林のたより，2014

いくことの大切さを実感している。

・和多田 友宏，マイナスドライバーを用いて、木製構造物

最後に、本研究に関わってアドバイスを下さった皆様にの腐朽度をより精度よく測定するために、
森林のたより、

深く感謝の意を表す。

2014
・今邑宏樹ほか、共同研究 朽ち木にすむ動物にみる、大岩山の生態系の調査、京都市青少年科学センター報告

文献

VOL.52、2021

1）伊藤 広記ほか､オオゴキブリ穿孔材の特性について､日・柳澤静磨、ゴキブリハンドブック、（株）文一総合出版、

本森林学会大会発表データベース､201320222）福本絹子ほか､ 京都府南部におけるオオゴキブリの採取と飼育､2002
3）伊丹市昆虫館（公式）Twitter､20174）嶋田敬介､食材性ゴキブリ類における社会構造と木材消化能力の関係､石川県立自然史資料館研究報告 第 2号 、20125）徳田岳ほか､オオゴキブリ細胞内共生細菌
Blattabacterium sp.全ゲノム解析､2013･ 黒澤良彦､検索入門 クワガタムシ､保育社､1988･ 河田黨､日本幼虫図鑑､北隆館､1959･ 黒沢良彦ほか､山渓フィールドブックス⑬甲虫､山と渓谷
社､1996
・鈴木知之､朽ち木にあつまる虫ハンドブック､（株）文一
総合出版､2011
・ミミズくらぶ､すかん落ち葉の下の生き物とそのなかま､
技術評論社､2013
・小池啓一ほか､小学校の図鑑ＮＥＯ昆虫､小学館､2006
槐真史､ポケット図鑑日本の昆虫 1400①チョウ・バッタ・セミ､（株）文一総合出版､2015
・槐真史､ポケット図鑑日本の昆虫 1400②トンボ・コウチ
ュウ・ハチ､（株）文一総合出版､2015
・河田黨､日本幼虫図鑑､（株）図鑑の北隆館､1974

-67-

-68-

-69-

-70-

京都市街の石材に含まれる化石の研究
松本鉄平、奥田陽一郎、栗林真理子、塩尻茂美、園田洋介、中井祥平、宮下舞華
建造物の床や壁などに使用されている石材をよく見ると、化石が含まれていることがある。このような街中化石について、京都市街で見られる場所を文献調査し、現状確認を行った。現存する街中化石についてリスト化するとともに、これまでに知られていない街中化石を探して追加した。リストのうち公共性が高い場所については青少年科学センターの展示品「化石トンネル」にて公開した。また、これらの街中化
石の教材利用の方法を検討し、より効果的な授業実践の方法を提案する。
[キーワード] 地学教育、化石、石材、石灰岩、アンモナイト、べレムナイト
これらの街中化石を観察できる建造物は、1970年代から80

１．はじめに建造物の床や壁などに使用されている石材には化石が含ま年代に建てられたものが多く、消失してしまったものも多い。

れていることがあり、早くは1980年代から教材として利用がまた、書籍等で紹介されている街中化石の地点は、JR京都駅

提案されてきた（歌代 1982）。教材として利用するには、と四条通の中心街に集中し、周辺地域の情報がない。

どこに、どのような化石を見ることができるのかという情報

本研究の目的は次の２点である。まず、三宅（1993）で紹が不可欠である。京都市街の化石を教材として利用した実践

介されている地点の現状確認を行うとともに、周辺地域にも報告としては平田（2021）があり、教育学部教育学科の大学

これまでに知られていない街中化石を発見し、リスト化する生を対象にしたフィールドワークで、JR京都駅周辺→ゼスト

ことである。次に、青少年科学センターの「京都の街中で化

御池→京都文化博物館→河原町通→四条烏丸→京都国立博物

石発見」コーナーの新設・更新のための情報収集と、街中化館→JR京都駅周辺というルートでアンモナイト、カヘイ石、石の教材化にあたって利点や問題点を検討し、実験室での授

サッココマ（ウミユリのなかま）、フズリナ、ベレムナイト、 業実践においても役立てることである。
厚歯二枚貝を観察している。
京都市街の石材に含まれる化石、街中化石をマッピングし

２．京都の街中化石の現状調査て紹介した書籍ではJR京都駅と四条通を中心に、早くは三宅街中化石を探すには、石材の中から石灰岩を見分ける必要（1982）が18地点、近年のもので柴山（2016）が2地点紹介がある。石灰岩はサンゴなどの石灰質の骨格を持つ生物遺骸しているが、三宅（1993）が28地点と最も詳しい（図1）。

が堆積してできる。その際の不純物や堆積後の変成作用によまた、京都市青少年科学センターでは、2020年に新設した展って色味や模様のバラエティーに富み、かつ軟らかく加工し示品「化石トンネル」の「京都の街中で化石発見」コーナー

やすいため、彫刻や建築物の内装に利用されることが多い。

（図2）にて9地点（うち2地点は標本展示施設）を紹介して主な石灰岩石材が形成された時代と含まれる化石を表1に示いる（園田ほか 2021）。

す(西本 2020)。

図1 京都の街中化石マップ（三宅 1993）
このマップの地点以外に1地点、祇園「石」の化石が別に紹介されている。

-71-

図2 「京都の街中で化石発見」コーナー

表1 主な石灰岩石材が形成された時代と含まれる化石(西本 2020)より転載

図3 大丸京都店のアンモナイトの移設展示（円枠内は拡大）(1)京都の街中化石（三宅 1993）の現状調査結果
三宅（1993）で紹介されている京都市内の街中化石28地点の現状確認を行った。表2に示す。
表2より28地点のうち21地点が消失している。大丸京都店
では、店内改修の際に、アンモナイトを含む石材を一部移設

図4 地下街ポルタ4番出口階段前壁のウニ殻展示している（図3）。また、地下街ポルタではウニを新規に確認した（図4）。
表2 京都の街中化石（三宅 1993）について現状調査結果（〇は消失、●は現存確認、★は新規確認）
古生代
エ
リ
ア

河
原
町

烏
丸

JR
京
都
駅
周
辺

ビル

ロイヤルホテルカモガワビルスカラ座
BALビル
Recipe
古城ビル
スズヤ
C＆A
ユーハイム
京都髙島屋
平野ビル
大丸京都店
東海ビル
安田火災
プラザ21
石
ブーケガルニ近鉄デパート
資生堂
野村不動産ビル
アクス駅前ビル
日本生命ヤサカビル
グランドホテル
中央郵便局
地下街ポルタ

ウ
ミ
ユ
リ

フ
ズ
リ
ナ

〇

オ
ウ
ム
ガ
イ

貝

〇

サ
ン
ゴ

ア
ン
モ
ナ
イ
ト
〇

中生代
べ
厚
レ
歯
ム
二
ナ
枚
イ
貝
ト
〇

琉
球
石
灰
岩

石
灰
藻

ウ
ニ

備考

〇
〇
〇

〇
〇

〇

〇
〇

〇

〇

●

●

〇
●

〇
〇

〇
〇

一部を科学センターで移設展示●●●

アンモナイトは一部移設展示

〇
〇
●
〇

〇

二枚貝と共に産出
●
〇

〇

〇

〇
〇
〇

〇
●

二枚貝と共に産出

〇

●
●
〇

新都ホテル
アバンティ−

新生代

〇

-72-

〇
〇
〇

★

ウニを新規確認

３．京都の街中化石の新規調査(1) 2020年→2023年の調査
2020年の時点で、後述する「京都の街中で化石発見」コー
ナーにて公開した7地点を表3に示す。再調査を行った表3 の地点のうち、京都駅ビルにてさらに２か所街中化石を確認した。1階『石の博物館』の石材「ジュライエロー」にアンモナイト、「ズベボロイヤル」に二枚貝、「田皆石」にサンゴ

図7 牛の像の黒い石灰岩中のフズリナや石灰藻が見られる（図5）。52番階段から地下２階へ向か(B) 烏丸通周辺

う踊り場にアンモナイトが見られる（図6）。
一方で、2021年にホテルセントノーム京都の閉鎖、2022年(ⅰ)京都三井ビルディング
三宅（1993）と園田ほか（2021）に紹介されていない街中に京都髙島屋の改修に伴いこれらの街中化石は消失した。

化石の地点では、自然環境研究オフィス（2007）や平田

表3 京都の街中で化石発見地点リスト
場所
京都駅ビル
京都国立博物館（2021）に、京都三井ビルディングが紹介されている。

見られる主な化石（年代）

烏丸通り口地下1階MITSUI PLAZAエレベーター横をはじ

二枚貝・ベレムナイト（中生代）めとして、壁続きになっている食堂街壁面や床材にアンモナ

アンモナイト・ベレムナイト

イトを含む石材が使われている（図8）。

（中生代）

京都ホテルオークラ アンモナイト（中生代）
ゼスト御池地下街
大丸京都店

アンモナイト（中生代）
アンモナイト（中生代）、
ウニ（新生代）京都髙島屋

ベレロフォン・フズリナ（古生代）

ホテルセントノーム京都

アンモナイト（中生代）

図5 1階『石の博物館』()
図8 MITSUI PLAZAのアンモナイト(ⅱ)三菱UFJ銀行京都支店
屋外ビル軒下の柱に旧三菱銀行京都支店の柱部分の石材が移設展示されており、大量のフズリナが見られる（図9）。

図6 駅ビル52番階段踊り場のアンモナイト
再調査にあたり、周辺のビルや施設の調査も行い、新規に14地点を確認した。エリアごとに、以下に述べる。

(A) 北野〇北野天満宮図9 石灰岩（美濃更紗）の柱に含まれる大量のフズリナ

三光門近く牛の像の角れき石灰岩中の黒いれきの中にフズリナの化石が含まれている。別の像で、黒い石灰岩の牛の中(ⅲ)ホテルチェックイン四条烏丸
烏丸通からホテルへの通路を入ると左手の壁一面に木化石にもフズリナの化石が含まれる(図7)。

が貼りつけられている（図10）。説明によると、約３億年前-73-

の木化石とある。また、たくさんのアンモナイトも並べて飾(ⅱ)京都公務員＆IT会計専門学校
１階ホールの壁材の中にウニが見られる（図15）。

りつけてある。さらに、ホテル屋内のロビーには珪化木のテーブルが置かれている。

図15 ウニ殻（左）、ウニの棘（中央、右）(E) 岡崎周辺(ⅰ)京都市国際交流会館

図10 壁一面の木化石（左）とアンモナイト（右）1階ロビーからホールに続いて、柱や壁にピンクがかった石灰岩が使用されており、その中に厚歯二枚貝が見られる(ⅳ)京都文化博物館(図16)。

1906年に移転してきた日本銀行京都出張所として使用された建物で、別館が無料公開されている。階段室や客だまりカ
ウンター下の灰色、黒色、赤色の岐阜県大垣市産の石灰岩にフズリナ、サンゴ、シカマイアが見られる（図11）。

図16 柱・壁材に含まれる厚歯二枚貝(ⅱ)京都市京セラ美術館
東広間の柱や階段手すりに美濃更紗が使われており、巻貝図11 フズリナ（左）、サンゴ（中央）、シカマイア（右）やフズリナを見ることができる（図17）。西広間の階段手す(C)祇園・東山周辺

りや腰壁に複数のアンモナイトが見られる（図18）。

(ⅰ)祇園OKIビル
南座と同じ区画の東側のビル。四条通側の壁面にベレムナ
イトが見られる（図12）。

図17 東広間の柱の巻貝（左）と階段壁面のフズリナ（右）図12 ベレムナイト(ⅱ)青龍寺
庭に珪化木2本がある（図13）。
管理者によると1980年代後半に据えられ、北海道産だという。寺田
図18 アンモナイトが見られる西広間の階段手すり（左）と２階腰壁（右）（2008）によると、北海道の主な珪化木は古第三紀または新第三紀(F) 百万遍周辺のものである。

〇京都情報大学院大学(D)JR京都駅周辺

2022年に完成した新校舎の壁材にベレムナイトやアンモナ

図13 珪化木

イトが観察できる（図19）。

(ⅰ)京都ヨドバシ
1階エレべーター付近にウニや二枚貝が観察できる（図14）。
京都ヨドバシは旧近鉄ビルの跡地に建てられているが、近鉄ビル時代の石材が残っているのかは不明である。

図19 ベレムナイト（左）とアンモナイト（右）図14 二枚貝（左）とウニ（右）-74-

(G)岩倉周辺(H)二条城周辺〇京都精華大学〇京都市生涯学習総合センター（京都アスニー）

自在館の西側に珪化木が３本展示されている（図20）。説

１階の壁材に厚歯二枚貝が見られる（図21）。

明にはメタセコイヤ（アケボノスギ）で新生代のものとある。

図21 厚歯二枚貝(2) 京都の街中化石リスト 2022
本研究の調査で確認できた街中化石のリストを表4に示す。
図20 メタセコイヤの珪化木

また、リストの地点を図22に示す。
表4 京都の街中化石リスト2022
古生代

番
エリア
号

ビル・施設

岩倉

1

京都精華大学

北野

2

北野天満宮

百万遍 3

京都情報大学院大学

4

京都市国際交流会館

5

京都市京セラ美術館

岡崎

木
化
石

ウ
ミ
ユ
リ

フ
ズ
リ
ナ

中生代

貝

サ
ン
ゴ

ア
ン
モ
ナ
イ
ト

●

●

●

ゼスト御池地下街

●

サ
ン
ゴ

備考

●
貝はベレロフォン？ 西広場●に巻貝含む琉球石灰岩

●
○
●

古城ビル

ホテルチェックイン

ウ
ニ

●

●

プラザ21

石
灰
藻

●

京都ホテルオークラ

11

カ
ヘ
イ
石

○

7
御池・
8
河原町
9

京都文化博物館

木化
石●

京都アスニー

10

厚
歯
二
枚
貝

化
石
ト
ン
ネ
ル
公
開

●

二条城 6

烏丸通 12
周辺
13

べ
レ
ム
ナ
イ
ト

新生代

●

○

●
●

●

●

○

●

○
●

●

●

14

大丸京都店

●

15

三菱UFJ銀行

16

OKIビル

17

青龍寺

貝はシカマイア
二枚貝と共に産出●

三井ビルディング

平田（2021）ではサッココマを報告

○
●

●

●

●

ロビーに珪化木の
テーブル

○

●
●
●

七条 18

京都国立博物館

●

●

○

19

ブーケガルニ●20

京都ヨドバシ●21

京都IT会計専門学校●

JR京都 22
駅周辺 23

日本生命ヤサカビル●
二枚貝と共に産出

●

中央郵便局

●

24

京都駅ビル

●

25

地下街ポルタ

二枚貝と共に産出
○

●

●
●

-75-

●

●
●

○
○

京都劇場、ホテルグランビア
石の博物館、52番階段で確認
平田（2021）ではサッココマを報告

図22 京都の街中化石地図：京学ラボ（2020）の地図に地点追加、番号は表4を参照-76-

(3) 京都髙島屋の街中化石の移設展示

４．街中化石の展示品化

2022年5月に、京都髙島屋から改修予定の連絡をいただい(1) 化石トンネルの公開
2022年の化石トンネルの公開に先駆けて、2019年に街中た。三宅(1982、1993）は、京都髙島屋の本館階段手すり材

化石の最初の調査を行っている（表3参照）。京都駅ビル、のフズリナやベレロフォンや新館階段壁材のべレムナイトを

京都国立博物館、京都ホテルオークラ、ゼスト御池地下街、紹介しているが、これらが改修に伴い撤去されることになっ大丸京都店、京都髙島屋、ホテルセントノーム京都の街中化た。京都髙島屋のご厚意で、一部が科学センターに寄贈され、石について、来館者が自ら化石を見に行けるように「京都の展示できることになった。

街中で化石発見ファイル」として紹介している（図23）。そ寄贈にあたり、三宅(1982、1993）が紹介した部分を切りれぞれの地点で見られる化石については、一つの施設・建物

出してもらった。手すり材は岐阜県大垣市の赤坂石灰岩、壁で確認できたもの全てを紹介せず、目立つ場所のみを選んで材はイタリア産の石灰岩である(川瀬 1982)。尚、三宅(1993）いる。また、来館者からの情報提供を募ることで参加型の展にはこれらに加え、アンモナイトの記述があるが、確認する

示品とする目論見もあった。

ことができなかった。
展示にあたり、ベレムナイトは化石の立体形をイメージできるように、復元図を製作し、復元図に切断面を追加した（図24）。さらに石板の表裏両面を観察できるように鏡と照明装置を展示台に組み込み、「京都の街中で化石発見」コー
ナー横に設置した（図25）。

図24 製作したべレムナイト復元図

図25 展示した街中化石(左)と石材裏面を観察できる鏡（右）図23 京都の街中で化石発見ファイルの例

完成した展示は、新聞報道などでも紹介された（2022年8

また、街中化石を紹介する活動として、2019年8月10日に

月23日京都新聞ほか）。

京都国立博物館と共同で、「トラりんといっしょ☆発見！化

このように、本研究の調査を通じて、それぞれの施設管理石ツアー」を実施している。

者に街中化石を認知してもらうことで、改修などの際に移設(2) 街中化石リストの充実

や保存につながることもあるだろう。

2020年化石トンネル公開後も情報収集を継続し、京都理また、京都文化博物館（2011年改修）や京都市美術館

科研究会、京都市中学校理科研究会のメーリングリストで情（2020年改修、現京セラ美術館）のような古い石材を活かし

報提供を呼び掛けるとともに、文献調査と現状確認を行った。

た改修も街中化石の保存につながる。古い石材の中には現在

北野天満宮、古城ビル、京都文化博物館、ホテルチェック

は貴重なものもある。

イン四条烏丸、地下街ポルタ、中央郵便局をファイルに追加
している。

-77-

まだ少ない。

５．街中化石の教材化
次に、街中化石の教材化にあたって、どのような利点や問[問題点2] 化石の立体形をイメージしにくい

題点があるのか述べる。

街中化石の多くは、化石を断面でしか観察できない。アン(1)教材化の利点と問題点

モナイトの正中線断面などは比較的もとの立体形をイメージ[利点1] 岩石や化石が身近な存在となる

しやすいが、正中線断面でない場合や認知度の低い古生物の

岩石や化石の観察は、日常の生活とは縁遠いものという印

場合はイメージが難しい（図 28）。

象を受けやすい。特に都市部では自然状態で露頭を観察することが難しく、日常の生活で石材を観察する体験を通じて、岩石や化石を身近な存在にすることができる。

[利点2] 日本では産出しない化石や岩石がある
付加体地質である日本列島では、非常に古い地質年代の岩石が産出しない。街中化石の中には、国内では産出しない原生代（25億年前〜約5億4100万年前）の石灰岩や化石（ストロマトライト）が使用されている場合がある（図26）。また、国内では非常にまれな保存状態の良い化石を石材の中で観察

図28 フズリナの断面と立体形、（浅野 1970）より転載、フズリナの断面写真を追加できることもある。

(2)センター学習での授業実践

化石を含む石灰岩の観察の指導には、標本が持つ情報を読み取るための視点と化石を認識させる工夫が必要である。例
えば、石灰岩の堆積環境について視点を与えるならば、含まれる化石に注目して生息環境を推定する場合が多い。サンゴの化石を多く含む石灰岩が適当だが、サンゴの断面を児童・生徒が認識することは難しい。
図26 化石トンネルで展示しているストロマトライト[利点3] 研磨面の岩石組織や化石が観察しやすい
研磨されていない岩石は表面で乱反射を起こし、岩石の組織や堆積構造、含まれる化石を観察しづらい。そのため、組そこで、令和4年度 科学センター学習「発見！こんなところに石灰岩」（園田ほか 2023）において、石灰岩に含まれる化石を認識しやすくするために行った工夫を次に述べる。
(A)石灰岩石板

織や構造を観察することが目的の場合、岩石標本を研磨する

児童・生徒の地理的知識には幅があり、気候についてイメ（図27）。大きな岩石ほど研磨することは大変な労力を伴うージしやすい産地は日本国内に限られる。沖縄県の琉球石灰が、石材として利用されている岩石には美しく研磨されたも岩は、約170万〜50万年前の新しい地質年代（第四紀更新世のが多くあり、表面の観察に適している。

〜）に形成（新城 2014）されたため、現在の気候のイメー
ジと大差ない。サンゴの化石を多く含むだけでなく、現在の沖縄の温暖な気候からサンゴ礁を連想しやすい。
センター学習では、鏡面研磨された街中化石に着想を得て、沖縄県うるま市勝連半島産の石灰岩石板を60,000メッシュ（約0.2μm）研磨材で磨き上げることで従来の教材（田中ほか 2012）より化石の視認性を向上させた。

図27 岩石標本の非研磨面（左）と研磨面（右）[問題点1] 観察できる場所の情報が少ない(B)現生生物標本
貝やサンゴの断面を出すことで、化石断面と照らし合わせて立体形をイメージしやすくなる（図29）。

最近、街中化石について東京都や名古屋市などローカルな情報に特化した一般書籍が登場し、人気を博している（西本2020、西本 2022）。また、大阪自然史博物館では、ミュー
ジアムブックレットとして大阪市内のビルの石材や化石を紹介している（川端 2008）。しかし、京都市に特化した書籍はなく、情報が網羅されたウェブサイトなどもない。青少年
科学センターの「京都の街中で化石発見」コーナーは、こう

図29 断面を出した現生貝類標本した潜在的なニーズを先取する試みだといえるが、情報量は-78-

センター学習では、さらに、現生生物標本を樹脂包埋し、上述のように、街中化石を利用した展示品・教材の持つ中央で切断することで、複数の石灰生物種の骨格断面を石材

可能性は大きいが、市街周辺部の街中化石の情報はまだまに近いイメージで観察することが可能になった（図30）。

だ不足している。新たな情報を収集するとともに、発見した街中化石の情報を教員に発信し、児童・生徒に伝えてもらうことで、化石ファンのすそ野を広げていきたい。
謝辞

本研究に際して、京都髙島屋には、改修にあたって街中
化石を保存し寄贈いただくなど、多大な協力をいただいた。
また、京都駅ビル、京都国立博物館、京都ホテルオークラ、
図30 切断した樹脂包埋標本（左）と切断面（右）(C)図録

ゼスト御池地下街、大丸京都店、ホテルセントノーム京都、
河原町商店街振興組合、北野天満宮、京都文化博物館、ホテルチェックイン四条烏丸、地下街ポルタ、中央郵便局に

街中化石や石材の写真が見本としてあると、探す際に役立は、街中化石の紹介にあたって様々な協力をいただいた。

つ。また、サンゴや石灰藻、有孔虫なども児童・生徒が知ら寄贈いただいた石材の展示品化にあたっては、雨森勝治

ない場合が多くあるため、現生生物の写真もあるとよい。

専門主事（科学センター）と橋本年弘専門主事（同）に製作していただいた。皆様に心から感謝お礼申し上げる。

６.本研究の成果と課題
本研究では先行研究の再調査を行うことで、過去に街中化石が見られた多くの地点が建造物の改修や建て替えで消失していることを明らかにできた。一方で、調査地点によっては、三宅（1993）に紹介されていない種類の化石が見つかることもあった。さらに、京都市内を調査する中で、新たな街中化石として21地点（うち2地点は発見後に消失：
2023年3月現在）を発見することができた。
街中化石が見つかりやすい石灰岩の石材は1970年代から80年代の建築ラッシュ時に建設されたビルに多用された。
現在、これらのビル群は、改修、建て替えの時期にきており、今後もこの時期のビル群の街中化石は消失が続くだろう。本研究で確認した街中化石も定期的に再調査する必要がある。また、石灰岩の性質として化学的風化に対して強くないことから内装として利用されることが多く、金融機
関やマンションなど警備・保安上の理由から立ち入りが許可されない場所にある場合も多い。そのため、新規で発見したものの、展示品や教材として適さないものもある。一方で、石材加工技術、建築技術の向上で、石材を非常に薄く切ることも可能になっている面もある。壁面などでは今後の建造物でも街中化石が発見できるかもしれない。
街中化石の展示品化については、2021年新設の展示品「化石トンネル」内の１コーナーとして公開することで来館者に化石観察の新たな視点を提案することができた。その後、新たな街中化石を発見するたびに展示品の更新を行っている。
さらに、街中化石は教材としての利点も多い。街中化石
は、身近に感じられ、多様な化石の観察ができ、岩石組織

文献・浅野清、微古生物学 上巻、朝倉書店、1970
・歌代勤、図解実験観察大事典 地学、東京書籍、1982
・川瀬信一、町の化石しらべ、保育社、1982
・川端清司、ミニガイド No.13 大阪のビルの石材‒アーバ
ンジオロジー入門（改訂版）、大阪自然史博物館、2008
・京学ラボ、京都市街モノクロ地図、2020
・自然環境研究オフィス、さあ化石をさがしにいこう！
全国化石観察ガイド、遊タイム出版、2007
・柴山元彦、鉱物・化石探し 関西地学の旅 子ども編、東方出版、2016
・新城竜一、琉球弧の地質と岩石：沖縄島を例として、応用力学論文集Vol.17、2014
・園田洋介ほか、新展示品「化石トンネル」の開発に関わる研究、京都市青少年科学センター報告 VOL. 52、2021
・園田洋介ほか、発見！こんなところに石灰岩、京都市青少年科学センター報告 VOL. 54、2023
・田中功一ほか、いきものばかり〜ライムストーン〜、京都市青少年科学センター報告 VOL. 43、2012
・寺田和雄、日本から産出する珪化木について(ふぉっしる)、化石、2008
・西本昌司、東京「街角」地質学、イースト・プレス、
2020
・西本昌司、名古屋で見つける化石・石材ガイド、風媒社、2022
・平田豊誠、街中化石・石材探検フィールドワーク―教員
志望学生の興味を引き出し教員としての素養とする―、や化石の観察がしやすい標本である。令和4年度の科学セン
ター学習における化石観察の場面でも、鏡面研磨した琉球石灰岩の石材を用いることで化石の視認性を高めることができた。

みんなの地学、2021
・三宅隆三、化石ウォッチング in city、保育社、1993
・三宅隆三、都市の化石地図、保育社、1982

-79-

Ⅲ

テー マ 別 研究荻野幸一、山本忠治の陸産貝標本調査
藤野 義人
京都市青少年科学センター所蔵の未整理の陸産貝標本を調査したところ、荻野幸一標本約 2000 点、山本忠治標本約 1000 点を確認した。標本ラベル情報を基に、荻野標本 116 種、1443 点、山本標本 74 種、610 点の標本リストを完成させた。昭和初期の標本が多く当時の陸産貝類相を知ることができる貴重な標本である。
また、標本種の多くが環境省並びに都道府県のレッドデータ指定種に選定されており、国や都道府県の生物多様性評価に寄与するところが大きいと思われる。
［キーワード］京都市青少年科学センター標本室、荻野幸一、山本忠治、昭和初期陸産貝標本、京都府産陸産貝標本
１．はじめに生物標本を分類群や種類ごとに整理し直し、標本室を整備していたところ、大量の陸産貝標本を発見した。荻野幸一氏、山本忠治氏より寄贈されたものであった。全容解明にはまだ時間を要するが、標本ラベル情報を基に標本リストを作成したので第一報として報告する。
２．研究方法(1)陸産貝標本の観察と整理
陸産貝標本を 1 点ずつ実見して、収集された標本種、標本の状態などを調査し、標本ラベルの情報を基に一覧表を作成した。以下の情報項目で標本リストを作成した。
「登録番号、目・科名、学名・種名（和名）、採集年月日、採集地、採集者、個数、備考」(2)文献による調査
標本作成者の荻野幸一、山本忠治の履歴や標本の由来について、文献、聞き取りによる調査を行った。
(3)学術的な評価
標本種のレッドデータ指定状況を日本のレッドデータ検索システム 2021 により検索した。環境省及び都道府県の指定種については一覧表に RDB カテゴリーを示した。

アズキガイ科１種（58）、ウミマイマイ科 1 種（5）、オカ
クチキレガイ科 1 種（40）、オカミミガイ科 3 種（24）、オ
ナジマイマイ科 32 種（172）、カワザンショウガイ科 1 種（6）、キセルガイ科 45 種（810）、キセルガイモドキ科 4種（17）、クビキレガイ科 1 種（3）、ナンバンマイマイ科
23 種（245）、ヤマキサゴ科 2 種（14）、ヤマグルマガイ科
2 種（10）、ヤマタニシ科 3 種（39）であった。なお、不明
種標本が 228 点あった。
山本忠治陸産貝標本は、13 科 74 種 610 点であった。
科名、種数、（標本数）は次の通りである。
アズキガイ科 1 種（39）、オカモノアラガイ科 1 種（10）、オネジマイマイ科 27 種（123）、カマイナ科 1 種（8）、キセルガイ科 28 種（335）、キセルガイモドキ科 2 種（4）、ケシガイ科 1 種（2）、タワラガイ科 1 種（2）、ナンバンマイマイ科 7 種（27）、ベッコウマイマイ科 1 種（2）、ムシ
オイガイ科 1 種（10）、ヤマグルマガイ科 1 種（16）、ヤマ
タニシ科 2 種（32）であった。なお、不明種標本が 40 点
あった。
③採集時期
採集年がラベルに記載された標本について、表 1 に、採集年と標本数を示す。
表 1 採集年と標本数３．調査結果(1)陸産貝標本の観察と整理①陸産貝標本の状態
標本は、丁寧に処理されており、八十年以上を経ているが色褪せや破損も少なく保存状態は良好であった（図 1）。

図 1 カナマルマイマイ（左）とカスガコギセル（右）荻野標本の採集日は、1937～1964 年であった。一番多かったのは 1936～1940 年であった。1905 年の標本が 1 点あったが譲り受けた標本だと思われる。山本標本の採集日は、
1930～1969 年であった。一番多かったのは 1936～1940 年であった。荻野標本は昭和初期・中期・後期に亘っていたが、山本標本は昭和初期の標本が大半（86.7％）であった。

標本ラベルは、荻野標本にはオリジナル標本ラベルが使用されていた。ラベルには、ラテン語の学名・科名、採集年月日、産地、採集者、同定者の情報が記されていた。標
本番号は記されていなかった。山本標本は白紙に簡便な標本情報が書かれていた。また、両標本には貝殻に直接、採集日や採集地が書かれたものが多く確実な情報となった。

④採集地
採集地は、荻野幸一、山本忠治とも日本全国に亘り、台湾・プサンなど外国の地名も見られた。陸産貝の模式産地
や種類と個体数が多い石灰岩地帯で採集されたものが多く
石巻山・伊吹山・金生山・男鬼峠・白崎・龍河洞・秋芳洞・帝釈峡などの地名が見られた。

②収集された標本種
ラベル及び貝殻記載情報を基に一覧表を作成した（付録
１・２）。
荻野幸一陸産貝標本は、13 科 116 種 1443 点であった。
科名、種数、（標本数）は次の通りである。

-80-

京都府各地での採集品も多く鞍馬・貴船・下鴨・上醍醐・宇治・山科などの地名が見られた。

惧種 5 種：コシダカコベソマイマイ・シリオレトノサマギ
セル・ヤマタカマイマイ・ユウビギセル・コウベマイマイ、
情報不足 2 種：エルベリギセル・コオオベソマイマイ、要
注目種 2 種：ナミマイマイ及びニシキマイマイ・キョウト
シタラガイが指定されていた。

⑤採集者、同定者
荻野幸一の標本には、採集者名や同定者名に金丸但馬、
菊池典男、寺町昭文など著名な陸産貝類研究者の名が見られた。荒木英一、西沢、TAKI、Y.Icho、木戸などの名もあった。
山本忠治の標本には、採集者名に荻野幸一の名があった。

３．考察(1)両氏の陸産貝標本
荻野幸一陸産貝標本は、13 科 116 種 1443 点、山本忠治
陸産貝標本は、13 科 74 種 610 点であった。標本の保存状態は良好であったが、標本ラベルが無いもの、標本情報が不十分なものが多く見られた。誤記載と思われるものも数点あった。オルサトラクタギセル、ハークロマイマイなど
当時の分類体系に基づく和名も見られた。
両氏標本の採集時期は、昭和初期のものが 44.1％を占めていた。山本標本は 86.7％がそうであった。採集地も日本全国に亘り両氏が精力的に各地を採集旅行していたことが伺えた。また、荻野の場合当時の陸産貝類研究者との交流があったことも分かった。
両氏の標本は、昭和初期の陸産貝類研究や地域の陸産貝類相を研究する上で貴重かつ重要な標本であると思われる。

(2)荻野幸一、山本忠治の履歴、標本の由来
荻野幸一(1903～1987 年)は、京都市立学校教諭、市教育委員会首席指導主事を歴任し、市青少年科学センターの学術顧問として 1970～1987 年まで勤められた。陸産貝類、淡水貝類の研究者として知られる。
「京都自然研究会編、京都の自然.1964.六月社」の中で北山の貝、疏水の貝、サガノミ
ジンツボ、ヒラヒダリマキマイマイ等を執筆している。本館
図書室のロッカーに貝類に関する蔵書や研究ノートが多数保管されていた。中には江戸時代の貝本や 1913 年（大正 2年）に京都市岡崎に開館した平瀬貝類博物館発行の書籍、日本貝類学会の会誌 Venus（1928 年創刊）等の研究雑誌も含まれていた。現在標本室で保管している。なお、本館への寄贈については記録がなく不明である。
山本忠治の履歴については不明である。本館への寄贈の経緯についても不明である。
(3)学術的な評価
荻野幸一、山本忠治両氏の標本種のレッドデータ指定状
況を日本のレッドデータ検索システム 2021 により検索した。検索結果を表 2 に示した。
環境省指定には、絶滅危惧Ⅰ類に荻野標本 6 種・山本標
本 5 種、絶滅危惧Ⅱ類に荻野標本 7 種・山本標本 5 種、準絶滅危惧に荻野標本 15 種・山本標本 16 種、情報不足に荻野標本 1 種、地域個体群に荻野標本 1 種が指定されていた。
荻野標本では全種の 25.9％に当たる 30 種、全標本の 15.6％に当たる 48 標本が、山本標本では全種の 35.1％に当たる
26 種、全標本の 34.3％に当たる 35 標本が指定されていた。
都道府県指定には、絶滅危惧Ⅰ類に荻野標本 6 種・山本
標本 6 種、絶滅危惧Ⅱ類に荻野標本 6 種・山本標本 4 種、準絶滅危惧に荻野標本 12 種・山本標本 12 種、情報不足に
山本標本 4 種、その他に荻野標本 9 種・山本標本 11 種が指定されていた。荻野標本では全種の 28.4％に当たる 33 種、全標本の 15.6％に当たる 48 標本が、山本標本では全種の50.0％に当たる 37 種、全標本の 48.0％に当たる 49 標本が指定されていた。

(2)標本種の学術的評価
両氏の標本種のレッドデータ指定状況を日本のレッドデータ検索システム 2021 により検索した結果、環境省及び都道府県の指定種選定されている標本種が多数含まれていた。
中でも絶滅危惧Ⅰ類、Ⅱ類、準絶滅危惧に指定されている標本種が多数含まれていた。国内の陸産貝類相の研究や地域の陸産貝類相の研究をする上で貴重かつ希少な標本として学術的価値の高い標本であり生物多様性の評価に寄与する
ところが大きいと思われる。
(3)標本の活用
両氏の標本は、現在常設展示している「京都府レッドデータブックの生物標本展～絶滅した・絶滅のおそれのある生き物たち～」で、荻野標本 1 種：ヒラヒダリマキマイマ
イ（絶滅危惧種）、山本標本 3 種：ナガオカモノアラガイ（絶滅危惧種）・カスガコギセル（絶滅危惧種）
・ヤマタカ
マイマイ（準絶滅危惧種）を展示している（図 2）。
両氏の標本には他にも京都府希少種や京都府を模式産地とする種が数種含まれている。本館には垂井増太郎・垂井
由継陸産貝コレクションも存在する（2018、藤野）。京都
府の陸産貝類に関する企画展を開催することも可能である。

表 2 標本種のレッドデータ指定状況
環境省及び都道府県レッドリストの統一カテゴリ（カテゴリの統合試案より）統一カテゴリ

荻野幸一標本

基本概念

山本忠治標本環境省指定

都道府県指定環境省指定

都道府県指定絶滅種

京都府内ではすでに絶滅したと考えられる種

絶滅危惧Ⅰ類

絶滅の危機に瀕して いる種

6(9)

6(7)

5(6)

6(7)

絶滅危惧Ⅱ類

絶滅の危険が増大している種

7(9)

6(8)

5(6)

4(9)

15(28)

12(17)

16(23)

12(15)

準絶滅危惧

現時点での絶滅危険度は小さいが、生息条件の変化によっては

情報不足「絶滅危惧」として上位カテゴリーに移行する要素を有するもの
評価するだけの情報が不足している種

地域個体群

地域的に孤立している個体群で、絶滅のおそれが高いもの

その他

都道府県独自のカテゴリ：要注意・留意種・保護種・郷土種など

1(1)

（全景）

4(4)

1(1)
計

9(16)
30種(48)33種(48)11(14)
26種(35)

37種(49)＊（ ）の数字は、標本ラベル数（標本数）

荻野、山本両氏の京都府採集標本では、京都府レッドデー
タブック 2015 掲載種に、絶滅寸前種 1 種：カスガコギセル、
絶滅危惧種 4 種：キョウトギセル・ヒラヒダリマキマイマ
イ・クチマガリマイマイ・ナガオカモノアラガイ、準絶滅危

ヒラヒダリマキマイマイ
ヤマタカマイマイ
図 2 京都府レッドデータブックの生物標本展-81-

４．おわりに
標本室には、両氏の陸産貝標本 1000 余点の未同定種が存在する。2023 年 12 月より外部の陸産貝類専門家による同定作業を進めているが(図 3)、両標本の全容解明にはまだ時間を要する。更に、本館には垂井増太郎氏、垂井由継
氏の陸産貝類標本も存在する。本報告種も含めて、所蔵陸産貝類標本種全ての再同定、再検討が必要である。
本館には各分野の生物標本が数多く収蔵されているが、未整理で適切な保存、管理がなされているとは言い難い状況である。今後も所蔵標本の整理と調査研究を継続したい。

図 3 中井克樹氏、河野甲氏による同定作業
2023 年 4 月にきょうと多様性センターが設立され、「収集・利活用・継承」をコンセプトに生物多様性に係る調査・研究等の事業がスタートした。本館もその学びの拠点として位置づけられた。本館所蔵の標本を活用した企画展
や標本情報の発信を積極的に行い、生物多様性に関する学びの提供を推進させていく必要がある。関連機関との連携強化を図って事業を進めたい。
謝辞
本研究を進めるにあたり、滋賀県琵琶湖環境部自然環境保全課生物多様性戦略推進室中井克樹博士、かたつむりミュージアムラセン館長河野甲氏には陸産貝類標本の同定作業に格別のご協力を頂いた。皆様に御礼申し上げます。
文献・京都府レッドデータブック 2015、京都府環境部自然環境保全課
・環境省レッドリスト 2020、環境省自然環境局野生生物課
希少種保全推進室
・京都市青少年科学センター創立 20 周年記念誌、京都市教育委員会、1990
・京都の自然、六月社、1964
・藤野義人、京都市青少年科学センター所蔵陸産貝類一覧
表、京都市青少年科学センター報告 VOL.49、京都市教育委
員会、2018

-82-

付録１
凡

例

荻野幸一氏陸産貝類標本一覧表

・貝の分類：標本ラベルに記載された通りに種名・亜種の和名、学名を記載
・採集場所：標本ラベルに記載された産地通りに記載。混在している場合は「各地」とした
・情報がなかった場合「未記載」と記載
・備考欄：採集者が異なる場合・和名が異なる場合などについて記載
・小箱に数個が収納され、数種が混在している場合は、主な種の和名を連記した
・和名をアイウエオ順に配列した・学術的評価：環境省レッドリスト2020掲載種・採集地の都道府県RDB指定状況のカテゴリーを記載

種・亜種の和名
1 アズキガイアズキガイ
アズキガイ
2 アナアキコベソマイマイ
3 アナナシマイマイ
アナナシマイマイ
4 アマミクビキレガイ
5 アワギセルアワギセル
6 アワジウツミギセル
アワジウツミギセル
7 アワジギセル
8 アワマイマイ
アワマイマイ
9 イイジマギセル
イイジマギセルイイジマギセル
10 イズモマイマイ
11 イセノナミマイマイ
12 イトカケギセル
イトカケギセルイトカケギセル13 ウスカワマイマイ
ウスカワマイマイ
14 ウスベニギセル
ウスベニギセルウスベニギセル15 ウミマイマイ
16 エルベリギセル
17 エンドウマイマイ
18 オオケマイマイ
オオケマイマイ19 オオシマヤマタニシ
20 オオマルテンギセル
21 オカチョウジガイ
オカチョウジガイ
オカチョウジガイ
オカチョウジガイ
22 オキナワヤマタニシ
23 オトメマイマイ
オトメマイマイ24 オナジマイマイ
オナジマイマイ
25 オボロナミギセル
26 カスガコギセル
27 カンムリマイマイ
28 キイツムガタギセル
29 キセルガイモドキ
キセルガイモドキ
キセルガイモドキ
キセルガイモドキ
30 キュウシュウナミコギセル
31 ギューリッキギセル
32 ギューリッキマイマイ
33 キョウトギセル
34 クチベニマイマイ
クチベニマイマイ
クチベニマイマイ
35 クリイロマルテンギセル
クリイロマルテンギセル
36 クロイワマイマイ
37 コウベマイマイ
コウベマイマイ38 コオオベソマイマイ
39 コガネマイマイ
40 ココロマイマイ
41 コシダカコベソマイマイ
コシダカコベソマイマイ
42 コスジギセル
コスジギセル
43 コセトウチマイマイ

種数

科の和名
種・亜種の学名
アズキガイ科
Pupinella rufa
アズキガイ科
Pupinella rufa
アズキガイ科
Pupinella rufa
ナンバンマイマイ科 Satsuma myomphala var. minor
ナンバンマイマイ科 Satsuma cristata
ナンバンマイマイ科 Satsuma cristata
クビキレガイ科
Truncatella amamiensis
キセルガイ科
Mesophaedusa hickonis awaensis
キセルガイ科
Mesophaedusa hickonis awaensis
キセルガイ科
Pinguiphaedusa breviluna
キセルガイ科
Stereophaedusa pallens
キセルガイ科
Pinguiphaedusa breviluna
オナジマイマイ科 Euhadra awaensis
オナジマイマイ科 Euhadra awaensis
キセルガイ科
Mesophaedusa ijimae
キセルガイ科
Mesophaedusa ijimae
キセルガイ科
Mesophaedusa ijimae
オナジマイマイ科 Euhadra idzumonis
オナジマイマイ科 Eahadra eoa communisiformis
キセルガイ科
Stereophaedusa goniopoma
キセルガイ科
Stereophaedusa goniopoma
キセルガイ科
Stereophaedusa goniopoma
ナンバンマイマイ科 Acusta despecta sieboldiana
ナンバンマイマイ科 Acusta despecta sieboldiana
キセルガイ科Tyrannophaedusa aurantiaca
Tyrannophaedusa aurantiaca aurantiaca
キセルガイ科Tyrannophaedusa aurantiaca aurantiaca
キセルガイ科
ウミマイマイ科
Salinator takii
キセルガイ科Tyrannophaedusa aurantiaca erberi
オナジマイマイ科 Trishoplita commoda endo
ナンバンマイマイ科 Aegista vulgivaga vulgivaga
ナンバンマイマイ科 Aegista vulgivaga vulgivaga
ヤマタニシ科
Cyclophorus oshimanus
キセルガイ科
Megalophaedusa martensi martensi
オカクチキレガイ科 Allopeas clavulinum kyotoense
オカクチキレガイ科 Allopeas clavulinum kyotoense
オカクチキレガイ科 Allopeas clavulinum kyotoense
オカクチキレガイ科 Allopeas clavulinum kyotoense
ヤマタニシ科
Cyclophorus turgidus turgidus
オナジマイマイ科 Trishoplita goodwini
オナジマイマイ科 Trishoplita goodwini
オナジマイマイ科 Bradybaena similaris
オナジマイマイ科 Bradybaena similaris
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica perobscura
キセルガイ科
Pictophaedusa hungerfordiana
オナジマイマイ科 Euhadra kanmuriensis
キセルガイ科
Pinguiphaedusa pinguis pinguis
キセルガイモドキ科 Mirus reinianus
キセルガイモドキ科 Mirus reinianus
キセルガイモドキ科 Mirus reinianus
キセルガイモドキ科 Mirus reinianus
キセルガイ科
Euphaedusa tau subaculus
キセルガイ科Euhadra eoa gulickii
オナジマイマイ科 Euhadra eoa gulickii
キセルガイ科
Mundiphaedusa kyotoensis
ナンバンマイマイ科 Euhadra amaliae
ナンバンマイマイ科 Euhadra amaliae
ナンバンマイマイ科 Euhadra amaliae
キセルガイ科
Megalophaedusa martensi tinctilabris
キセルガイ科
Pinguiphaedusa attrita attorita
オナジマイマイ科
Euhadra senckenbergiana
オナジマイマイ科 Aegista kobensis kobensis
オナジマイマイ科 Aegista kobensis kobensis
オナジマイマイ科 Aegista proba minula
オナジマイマイ科 Euhadra sandai sandai
ナンバンマイマイ科 Satsuma cardiostoma
ナンバンマイマイ科 Stylommatiphora
ナンバンマイマイ科 Satsuma fusca
キセルガイ科Tyrannophaedusa plicila
キセルガイ科Tyrannophaedusa plicila
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa

都道府県名

岐阜
奈良
鹿児島
東京
鹿児島
大阪
沖縄
不明
不明
兵庫
兵庫
和歌山
高知
高知
高知
高知
不明
島根
三重
和歌山
和歌山
和歌山
京都
京都
京都
滋賀
京都
広島
奈良
京都
（各地）
岐阜
不明
愛知
京都
京都
京都
京都
沖縄
京都
沖縄
京都
石川
福岡
奈良
京都
和歌山
高知
岐阜
不明
岐阜
熊本
鹿児島
大阪
京都
京都
京都
三重
三重
滋賀
滋賀
滋賀
京都
和歌山
福井
三重
京都
岐阜
和歌山
和歌山
島根

-83-

備考
採集場所
採集年月日 点数
美濃赤坂
未記載
3
春日大社
1939/3/3
18
九州磯脇
未記載
37
八丈島
未記載
4 コベソマイマイのシノニム
種子島
未記載
3
摂津
未記載
3
宮古島狩俣
未記載
3
（未記載）
1960年
11 荒木英一採集（未記載）
未記載
4 荒木英一採集
淡路島
1937/12/9
3
明石城
未記載
3
和歌山市日前神宮 未記載
5龍河洞
1956/8/1
2
高知県上佐山
未記載
1
土佐
未記載
2
龍河洞
未記載
2
四国
未記載
2
平田
1940年
1
鳥羽市答志島和具 未記載
6和歌山城
1939/5/1
180
和歌山城
未記載
13
和歌山城
未記載
15
山科
未記載
20
醍醐
未記載
1
相楽八幡宮
1942/11/3
36
石山寺
1942/9/1
12
京大
未記載
10
福山
1964/1/1
5
奈良公園
1939/3/1
10
山科陵御陵
未記載
8
（各地）
未記載
46
伊吹山
未記載
1
（未記載）
未記載
3
豊橋
未記載
5 オオギセルに同じ
山科東御坊
1937/12/10 2
京大農学部グランド 1938/5/1
4
上賀茂神社
未記載
30 採集者TAKIと記載
まくずがはら
未記載
4
琉球
未記載
2
山科東野
1937/12/10 7
沖縄
未記載
2
山科など
1937/10/1
17能登島八ヶ崎1962/10/1
7
小倉市
未記載
2
春日大社
1939/3/5
17
冠島未記載
1 ニシキマイマイと同じ
紀州
1940/9/1
5
四国龍河洞
未記載
5
美濃
未記載
2 荒木英一採集（未記載）
未記載
3 荒木英一採集
伊吹山
未記載
2
熊本城
未記載
4
大隅半島
未記載
8 採集者西沢と記載
摂津・大見・吉野など
1941年など
3
伏見中書島
未記載
45 誤同定？他種かも？藤野
宇治・醍醐など
未記載
11
丹後木津
未記載
3
伊勢
未記載
2
那智山
1962/12/1
1
男鬼峠・久多上町 1938/8/27
3
男鬼峠
1940/9/27
1
比叡山浄土院
1950/6/1
1
鞍馬
未記載
1
紀州
未記載
2
常宮
1956/8/1
12
赤目
1941/8/1
4
久多・比良山・朽木など
1957年など
9
伊吹山
未記載
1 （破損）
金剛峯寺
未記載
9
白浜
1941/1/1
9
太田・仁万
未記載
2 セトウチマイマイに同じ

環境省

都道府県

NT
NT
VU

Ⅰ類

CR+EN
CR+EN
CR+EN

Ⅱ類
Ⅱ類
Ⅱ類

その他
その他
その他

VU
DD

Ⅱ類

NT

その他

LP

CR+EN
NT

Ⅰ類
その他
その他

準絶滅危惧

VU

Ⅱ類

その他
準絶滅危惧
準絶滅危惧

準絶滅危惧

NT
NT
NT
NT

準絶滅危惧
準絶滅危惧

その他
その他

44 コベソマイマイ
45 コンボウギセル
コンボウギセルコンボウギセル46 サッポロコギセル
47 サッポロマイマイ
48 サンインマイマイ
サンインマイマイ
49 シイノミガイ
50 シーボルトコギセル
51 シコクギセル
52 シタヅキギセル
53 ジタロウマイマイ
54 シママイマイ
55 シモダマイマイ
56 シリオレトノサマギセル
シリオレトノサマギセル
57 シロナミギセル
シロナミギセル58 スグヒダギセル
59 スジイリニッポンマイマイ
60 ゼイギセル
61 セトウチマイマイ
セトウチマイマイ
セトウチマイマイ
セトウチマイマイ
セトウチマイマイ
セトウチマイマイなど
62 タイシャクギセル
63 チクヤケマイマイ
64 チビギセル
65 チビクロイワマイマイ
66 チビハマシイノミガイ
67 チャイロキセルガイモドキ
68 チャイロヒダリマキマイマイ
69 チョウセンキセルモドキ
70 ツシママイマイ
71 ツムガタギセル
ツムガタギセルツムガタギセルとウスベニギセル

72 ツヤギセル
ツヤギセル
73 ツヤハマシイノミガイ
74 ツルガマイマイ
75 デールギセル
76 トサギセル
77 トノサマギセルなど
78 ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
ナミギセル
79 ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ナミコギセル
ニシキマイマイ80 ニシキマイマイとナミマイマイ
81 ニッポンマイマイ
ニッポンマイマイ
ニッポンマイマイ
82 ヌノメニッポンマイマイ
ヌノメニッポンマイマイ
83 ノトマイマイ
84 ハークロマイマイ
ハークロマイマイ
ハークロマイマイ
85 ハゲギセル
ハゲギセル
ハゲギセル
86 ハベギセル
87 ハラブトギセル
88 ハリママイマイ
89 パンダナマイマイ
90 ヒカリギセル
ヒカリギセル

ナンバンマイマイ科 Satsuma myomphala
キセルガイ科
Mesophaedusa hickonis
キセルガイ科
Mesophaedusa hickonis
キセルガイ科
Mesophaedusa hickonis
キセルガイ科
Euphaedusa rowlandi
オナジマイマイ科 Euhadra brandtii sapporo
オナジマイマイ科 Euhadra dixoni
オナジマイマイ科 Euhadra dixoni
オカミミガイ科
Cassidula plecotrematoides
キセルガイ科
Phaedusa sieboldtiifig
キセルガイ科
Pinguiphaedusa breviluna
キセルガイ科Tyrannophaedusa platyderula
オナジマイマイ科 Aegista awajiensis
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica simaensis
ナンバンマイマイ科 Euhadra peliomphala simodae
キセルガイ科
Mundiphaedusa decapitata
キセルガイ科
Mundiphaedusa decapitata
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica kobensis
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica kobensis
キセルガイ科Paganizaptyx strictaluna
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica granulosa
キセルガイ科Tyrannophaedusa proba proda
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
ナンバンマイマイ科 Euhadra subnimbosa
キセルガイ科
Stereophaedusa costifera
オナジマイマイ科 Aegista aemula aemula
キセルガイ科
Pinguphaedusa expansilabris
ナンバンマイマイ科 Euhadra senckenbergiana minoensisiformis
オカミミガイ科
Melampus parvulus
キセルガイモドキ科 Luchuena nesiotica
ナンバンマイマイ科 Euhadra quaesita montium
キセルガイモドキ科 Ena coreanica
ナンバンマイマイ科 Euhadra herklotsi tsushimana
キセルガイ科
Pinguphaedusa pinguis platydera
キセルガイ科
Pinguphaedusa pinguis platydera
キセルガイ科
Pinguphaedusa pinguis platydera
キセルガイ科
Nesiophaedusa praeclara
キセルガイ科
Nesiophaedusa praeclara
オカミミガイ科
Melampus flavus
オナジマイマイ科 Euhadra latispira tsurugensis
キセルガイ科Tyrannophaedusa dalli
キセルガイ科
Pinguiphaedusa tosana
キセルガイ科
Mundiphaedusa ducalis
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Stereophaedusa japonica japonica
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau
キセルガイ科
Euphaedusa tau
オナジマイマイ科 Euhadra sandai sandai
オナジマイマイ科 Euhadra sandai communis
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica japonica
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica japonica
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica japonica
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica granulosa
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica granulosa
オナジマイマイ科 Euhadra senckenberugiana notoensis
オナジマイマイ科 Eulofa peliompkala herklotsi
オナジマイマイ科 Eulofa peliompkala herklotsi
オナジマイマイ科 Eulofa peliompkala herklotsi
キセルガイ科
Pinguiphaedusa attrita attorita
キセルガイ科
Pinguiphaedusa attrita attorita
キセルガイ科
Pinguiphaedusa attrita attorita
Stereophaedusa addisoni var. habe
キセルガイ科
キセルガイ科
Stereophaedusa stereoma
オナジマイマイ科 Euhadra congenita
オナジマイマイ科 Bradybaena circulus
キセルガイ科
Zaptychopsis buschi
キセルガイ科
Zaptychopsis buschi

島根
岐阜
京都
不明
北海道
北海道
島根
不明
高知
鹿児島
高知
高知
高知
三重
静岡
京都
京都
京都
不明
高知
三重
京都
広島
広島
不明
兵庫
広島
不明
広島
山口
兵庫
三重
沖縄
熊本
静岡
韓国
長崎
岐阜
不明
和歌山
沖縄
沖縄
不明
滋賀
徳島
高知
岐阜
京都
東京
滋賀
奈良
滋賀
不明
滋賀
滋賀
滋賀
京都
奈良
京都
京都
京都
滋賀
兵庫
京都
京都
京都
岐阜
岐阜
京都
岐阜
京都
石川
岐阜
京都
大阪
滋賀
滋賀
滋賀
大阪
鹿児島
兵庫
沖縄
東京
静岡

-84-

出雲大社
伊吹山
能伊（京大）（未記載）
札幌
礼文島
出雲大社・萩（未記載）
土佐宇佐浦内湾
九州城山
横倉山
足摺岬
龍河洞

1944/9/1
1939/7/28
未記載
未記載
未記載
196２年
1945/9/1
未記載
未記載
未記載
未記載
未記載
1961/8/1
鳥羽市答志島和具 未記載
伊豆下田
未記載
鷲峰山
未記載
貴船
未記載
久多
未記載
（未記載）
未記載
足摺岬
未記載
東藤原
1951/1/3
長岡天神
未記載
鞆
未記載
宮島
1965/5/15
（未記載）
未記載
淡路
未記載
宮島
1963/5/18
（各地）
未記載
帝釈峡
未記載
秋芳洞
未記載
兵庫県新宮市楽島 1962/10/1
三重安濃
未記載
久米島
未記載
熊本城
未記載
箱根
1962年など
プサン
1940/9/1
対馬厳原
1955年
伊吹山
1939/7/28
（未記載）
未記載
高野山
1951/8/30
琉球
未記載
琉球首里城
未記載
南洲圦？
未記載
上丹生
1940/7/1
徳島県大龍寺山頂 未記載
横倉山
未記載
伊吹山
未記載
府立大学構内1939/6/1
東京
未記載
彦根城
未記載
奈良公園
1949/5/22
叡山
未記載
大社
未記載
彦根城
未記載
彦根城
1939/8/1
石山寺
1939/8/1
円山公園
1939/7/1
奈良公園
1939/3/1
清閑寺
1939/8/1
下鴨神社
未記載
山科三宮神社
1937/8/1
大津市観音寺
1938/4/1
美濃海津今尾町未記載
伏見深草宝塔寺
未記載
八丁平・比良山
未記載
花背別所など1962年など
伊吹山
未記載
伊吹山
未記載
丹後木津
未記載
美濃
1940/8/4
鞍馬
未記載
能登八ヶ崎など
1957年など
伊吹山
未記載
丹後間人
未記載
摂津
未記載
比叡山浄土院
1950/7/1
日吉
未記載
男鬼峠
未記載
大阪府多奈川
未記載
屋久島
未記載
播磨
未記載
那覇市
1938/8/1
東京
未記載
久能山
1954/1/17

1
7
14
1
3
2
3
1
2
8
2
8
3
8
1
3
1
2
3
5
2
7
4
20
2
3
20
15
17
6
3
1
6
2
1
2
1
2
1
7
1
2
16
2
2
2
7
1
2
14
3
5
1
5
6
19
32
15
18
8
22
25
13
15
2
15
6
4
3
2
3
8
4
4
4
2
1
2
3
2
1
1
4
10

NT

シイノミミガイ

CR+EN

採集者西沢と記載
アワジギセル

Ⅱ類
準絶滅危惧

NT
NT

準絶滅危惧

CR+EN

Ⅰ類

準絶滅危惧

荒木英一採集金丸但馬採集

木箱入り
多種混入の可能性あり

VU

鹿児島県？

準絶滅危惧

VU
NT
NT

ナミマイマイ

その他
Ⅱ類
準絶滅危惧

その他
その他

周縁に角,ステルンまるい

ツクシマイマイ

その他
その他
その他

準絶滅危惧

準絶滅危惧

91 ヒクギセル
キセルガイ科
Stereophaedusa gouldi
ヒクギセル
キセルガイ科
Stereophaedusa gouldi
92 ヒタチマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra brandtii brandtii
93 ヒダリマキマイマイ
ナンバンマイマイ科 Euhadra quaesita sp.
ヒダリマキマイマイ
ナンバンマイマイ科 Euhadra quaesita sp.
ヒダリマキマイマイ
ナンバンマイマイ科 Euhadra quaesita sp.
94 ヒラヒダリマキマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra scaevola interioris
ヒラヒダリマキマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra scaevola interioris
95 ヒラマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra eoa eoa
96 ヒルグチギセル
キセルガイ科
Luchuphaedusa nesiothauma
97 ヒルゲン（ドルフ）マイマイ ナンバンマイマイ科 Trishoplita hilgendorfi hilgendorfi
98 ヒロクチギセル
キセルガイ科
Reinia variegata
ヒロクチギセルキセルガイ科
Reinia variegata
99 ブドウマイマイ
オナジマイマイ科 Ezohelix gainesi forma flexibilis
100 フリーデルマイマイ
オナジマイマイ科 Aegista friedeliana
101 ヘグラマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra quaesita heguraensis
ヘグラマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra quaesita heguraensis
ヘグラマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra quaesita heguraensis
ヘグラマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra quaesita heguraensis
102 ホソヤカギセル
キセルガイ科
Mundiphaedusa hosoyaka
103 ホンブレイキマイマイ
オナジマイマイ科 Karafthelix blakeana
104 マルニッポンマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma japonica satsuma
ミカドギセル
キセルガイ科Tyrannophaedusamikado
ミカドギセル
キセルガイ科Tyrannophaedusamikado
105 ミカドギセル
キセルガイ科Tyrannophaedusamikado
ミカドギセル
キセルガイ科Tyrannophaedusamikado
106 ミツクリギセル
キセルガイ科
Megalophaedusa mitsukurii
ミツクリギセルキセルガイ科
Megalophaedusa mitsukurii
107 ミノマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra senckenbergiana minoensis
108 ムツヒダリマキマイマイ
オナジマイマイ科 Euhadra decorata
109 ムロトキセルガイモドキ キセルガイモドキ科 Mirus japonicus vastus
110 モミジヤマキサゴ
ヤマキサゴ科
Waldemaria japonica reinii
モミジヤマキサゴ
ヤマキサゴ科
Waldemaria japonica reinii
モミジヤマキサゴ
ヤマキサゴ科
Waldemaria japonica reinii
111 ヤコビマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma jacobii
112 ヤマキサゴ
ヤマキサゴ科
Waldemaria japonica
113 ヤマグルマ
ヤマグルマガイ科 Spirostoma japonicum japonicum
ヤマクルマガイヤマグルマガイ科 Spirostoma japonicum japonicum
ヤマクルマガイヤマグルマガイ科 Spirostoma japonicum japonicum
114 ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma papilliformis
ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma papilliformis
ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma papilliformis
ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科 Satsuma papilliformis
115 ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
ヤマタニシなど
ヤマタニシ科
Cyclophorus herklotsi
カワザンショウガイ科
116 ヨシダカワザンショウ
Angustassiminea yoshidayukioi
116種
13科

静岡
東京
静岡
岐阜
三重
栃木
京都
京都
滋賀
鹿児島
岐阜
不明
和歌山
北海道
長崎
石川
石川
石川
長野
静岡
北海道
京都
岐阜
滋賀
不明
不明
不明
不明
不明
栃木
不明
和歌山
岐阜
三重
岐阜
滋賀
高知
宮崎
香川
京都
京都
京都
岐阜
鹿児島
不明
山口
長崎
高知
不明
岐阜
和歌山

-85-

伊豆下田
東京
箱根・日光など
伊吹山
津市
塩原
久多上ノ町
久多上ノ町
朽木
奄美大島冠岳
伊吹山
未記載
白浜
札幌市
長崎県多良見村
舳倉島
能登島
舳倉島
野尻湖
伊豆浄蓮の滝
礼文島
山科
美濃赤坂
男鬼峠
（未記載）
（未記載）
（未記載）
（未記載）
中津など
塩原
四国
伊吹山
伊吹山
藤原岳
伊吹山
比叡山
龍河洞
九州鵜戸神社琴平

1951/1/1
5 金丸但馬採集
未記載
5
1960年など
7未記載
1未記載
2 金丸但馬採集
1905/5/13
1
1960/5/1
1 京都の自然に記載
1962年など
1
1961年
1
1969年
1 菊池典男採集
1939/7/28
15
未記載
1 ヒロクチコギセル
1952/9/1
3 ヒロクチコギセル
196２年
3
1957/9/1
4
1954/8/1
3
未記載
3 一つの箱に混在
未記載
1
未記載
1
未記載
1
1962年など
4
未記載
2
1938年
8
未記載
3
1961年
17 荒木英一採集
未記載
10 荒木英一採集
未記載
2 クリイロマルテンギセル
未記載
2
未記載
14 別種混入？
1960年
1
未記載
1
1939/7/28
6
1939/7/28
5
1937/8/1
2
1939/7/28
5 寺町昭文氏同定
未記載
1
1961/8/1
3 ヤマクルマガイ
1961年
4
1963/5/1
3
北桑田・久多・上醍醐など 1959年など
6
百井・上醍醐
1954年
3
丹後木津
未記載
1 ステルンマイマイ
伊吹山
未記載
2
九州根占
1964/8/1
3
東北地方
1964/8/1
4
秋芳洞
1963/8/1
15
長崎
未記載
3
四国龍河洞
未記載
2
（未記載）
未記載
1
伊吹山
未記載
6
紀の川
1964/5/1
6 採集者H.Kajiyama
小計
1443

VU
VU
NT
NT
CR+EN
CR+EN

Ⅰ類
Ⅰ類

その他

NT
NT
NT
NT

NT
NT
NT
NT
VU
VU

Ⅱ類
準絶滅危惧

Ⅰ類

CR+EN

Ⅰ類

NT
NT
NT
NT

準絶滅危惧

NT

準絶滅危惧
準絶滅危惧

付録２
凡

例

山本忠治氏陸産貝類標本一覧表

・貝の分類：標本ラベルに記載された通りに種名・亜種の和名、学名を記載
・採集場所：標本ラベルに記載された産地通りに記載。混在している場合は「各地」とした
・情報がなかった場合「未記載」と記載
・備考欄：採集者が異なる場合などについて記載
・小箱に数個が収納され、種の混在している場合があり主な種の和名を連記した
・和名をアイウエオ順に配列した・学術的評価：環境省レッドリスト2020掲載種・採集地の都道府県RDB指定状況のカテゴリーを記載

番号
種・亜種の和名
1 アズキガイアズキガイ
2 アツブタガイ
アツブタガイ
アツブタガイ
アツブタガイ
アツブタガイ
3 アナナシニッポンマイマイ
4 アワジギセル
5 アワムシオイ
6 イセノナミマイマイ
イセノナミマイマイ
イセノナミマイマイ
7 イトカケギセル
8 イブキクロイワマイマイ
9 ウスベニギセル
ウスベニギセル10 エルベルギセル
11 オオマルテンギセル
オオマルテンギセル
オオマルテンギセル
12 オカノニシキマイマイ
オカノニシキマイマイ
13 オルサトラクタギセル
14 カスガコギセル
カスガコギセル
15 カタイカ ファシオラ
16 カナマルマイマイ
17 カンダギセル
18 キイオオベソマイマイ
19 キイツムガタギセル
20 ギューリッキマイマイ
21 キョウトシタラガイ
22 クチジロギセル
クチジロギセル23 クチベニマイマイ
24 クチマガリマイマイ
クチマガリマイマイ
クチマガリマイマイ
クチマガリマイマイ
クチマガリマイマイ
25 クビナガギセル
26 クリイロマルテンギセル
27 クロイワオオケマイマイ
28 クンチャンマイマイ
29 コウロマイマイ
30 コオオベソマイマイ
31 コシボソギセル
32 コスジギセル
コスジギセル33 コベソマイマイ
34 コンボウギセル
35 サンインマイマイ
36 シゲオマイマイ
37 ジタロウマイマイ
38 シモダマイマイ
シモダマイマイ39 シリオレギセル
シリオレギセル
シリオレギセル40 シロベリギセル
41 スグヒダギセル
42 スジケシガイ
43 ゼイギセル
44 セトウチマイマイ
セトウチマイマイ
45 タママイマイ
46 タワラガイ科の和名
アズキガイ科
アズキガイ科
ヤマタニシ科
ヤマタニシ科
ヤマタニシ科
ヤマタニシ科
ヤマタニシ科
ナンバンマイマイ科
キセルガイ科
ムシオイガイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
カマイナ科
ナンバンマイマイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
ベッコウマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
ナンバンマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
ナンバンマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
キセルガイ科
ケシガイ科
キセルガイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
オナジマイマイ科
タワラガイ科種・亜種の学名

都道府県名

Pupinella rufa
Pupinella rufa
Cyclotus campanulatus campanulatus
Cyclotus campanulatus campanulatus
Cyclotus campanulatus campanulatus
Cyclotus campanulatus campanulatus
Cyclotus campanulatus campanulatus
Satsuma cristata
Pinguiphaedusa breviluna
Chamalycaeus awaensis
Eahadra eoa communisiformis
Eahadra eoa communisiformis
Eahadra eoa communisiformis
Stereophaedusa goniopoma
Euhadra senckenbergiana ibukicola
Tyrannophaedusa aurantiaca
Tyrannophaedusa aurantiaca
Tyrannophaedusa aurantiaca erberi
Megalophaedusa martensi reiniana
Megalophaedusa martensi reiniana
Megalophaedusa martensi reiniana
Euhadra sandai okanoi
Euhadra sandai okanoi
Tyrannophaedusa iotaptyx
Pictophaedusa hungerfordiana
Pictophaedusa hungerfordiana
Cataica fasciola
Satsuma kanamarui
Pinguiphaedusa attrita keizii
Aegista tumida cavata
Pinguiphaedusa pinguis pinguis
Euhadra eoa gulickii
Parasitala nanodes
Hemiphaedusa similaris
Hemiphaedusa similaris:Euhadra amaliae
Aegista cavicollis
Aegista cavicollis
Aegista cavicollis
Aegista cavicollis
Aegista cavicollis
Megalophaedusa kubinaga
Megalophaedusa martensi tinctilabris

Aegista mackensii
Coniglobus euterpe
Euhadra latispira yagurai
Aegista proba minula
Tyrannophaedusa nankaidoensis
Tyrannophaedusa plicilabris
Tyrannophaedusa plicilabris
Satsuma myomphala
Mesophaedusa hickonis
Euhadra dixoni
Euhadra sigeonis
Aegista awajiensis
Euhadra peliomphala simodae
Euhadra peliomphala simodae
yrannophaedusa bilabratayrannophaedusa bilabratayrannophaedusa bilabrata
Mundiphaedusa stenospira
Paganizaptyx strictaluna
Carychium noduliferum
Tyrannophaedusa proba proda
Euhadra subnimbosa
Euhadra subnimbosa
Acusta tourannensis
Sinoennea・iwakawa

-86-

香川
奈良
台湾
香川
滋賀
滋賀
大阪
和歌山
和歌山
香川
三重
愛知
三重
和歌山
滋賀
京都
滋賀
京都
愛知
滋賀
滋賀
滋賀
滋賀
滋賀
奈良
京都
中国
三重
和歌山
和歌山
和歌山
愛知
京都
台湾
香川
京都
京都
京都
京都
京都
京都
愛知
和歌山
沖縄
沖縄
岡山
京都
香川
和歌山
和歌山
滋賀
三重
岡山
和歌山
愛知
静岡
静岡
大阪
滋賀
京都
和歌山
高知
京都
和歌山
香川
香川
台湾
滋賀

採集場所
琴平宮
奈良
台湾
琴平宮
男鬼峠
榑が畑
河内村
潮岬
和歌山日前宮高松八幡宮
西藤原村
名古屋徳州園
鳥羽
和歌山市
伊吹山
鞍馬山
石山寺
貴船 奥
石巻山
男鬼峠
榑が畑
伊吹山
多景島
男鬼峠
春日大社
鞍馬山奥の院
北京
西藤原岳
潮岬
潮岬・大島
紀伊大島
三河湾竹島
下鴨
台湾
高松市栗林公園
大宅
山科諸羽神社下鴨黄檗
長岡天神
山科諸羽神社
石巻山
紀伊
石垣島
琉球
岡山県湯原町比叡山
香川県鷺田村
白崎
白浜
男鬼峠
西藤原村
岡山県湯原町
潮岬
三河湾竹島
沼津
伊豆船原
河内村
醒ケ井
醍醐
潮岬・大島
足摺岬
丹波
串本
琴平宮
高松市栗林公園
台湾
石山

採集年月日 点数
備考
1963/5/0
30
1939/3/0
9
1939/7/0
1
1963/5/30
1
1937/6/0
5
1937/7/0
71937/11/0
7
1940/8/0
2 アナナシマイマイ
未記載
4 シコクギセル
1939/8/0
10
1938/6/12
4 ギュリッキ平地型
1951/6/13
2
1936/5/10
4
未記載
10
未記載
2 採集：荻野幸一
1935/9/0
30
1937/8/0
50
1935/9/0
9 エルベリギセル
1936/11/0
10
1937/6/0
9
1937/6/0
9
1936/8/0
4 オカノマイマイ
1940/7/0
4 ニシキ・ナミ同じ
1937/6/0
7 シリボソギセル
1938/10/030
1035/10/0
2
1939/6/0
8
1939/8/27
4
1940/8/0
5
1930/8/0
5
1940/8/0
20
1969/2/24
3
未記載
2
未記載
2
1939/8/0
7
1934/8/0
3
1935/9/0
2
1935/10/0
3
1935/9/0
2
1935/10/0
1
1935/9/0
2
1936/11/0
10
未記載
4
未記載
2
1935/8/0
1
1955/6/9
4
1936/10/0
4
1939/8/0
4
未記載
3
未記載
3
1937/6/0
2
1939/8/0
1
1955/6/9
1
1940/8/0
71969/2/24
1
1939/8/0
3
1967/5/8
5
1937/7/0
8
1937/6/0
4
1936/8/0
3
1940/8/0
5 シロバリギセル？
1963/5/30
10
未記載
2
1940/8/0
40
1963/5/31
3
1963/5/31
1
1939/7/0
1
1938/4/0
2

環境省

都道府県

準絶滅危惧
準絶滅危惧

NT

Ⅱ類

DD
その他
準絶滅危惧
準絶滅危惧

その他
その他
CR+EN

Ⅰ類

CR+EN

Ⅰ類

VU

Ⅰ類

NT
NT

その他
その他
要注目

NT
NT
NT
NT
NT
VU

Ⅱ類
Ⅱ類
Ⅱ類
Ⅱ類
Ⅱ類
Ⅱ類
準絶滅危惧

VU
NT

DD
DD

NT
NT
NT

その他
その他
その他

そのた

NT

その他

その他

DD

47 チチジマギセル
キセルガイ科48 チョウセンギセルモドキ
キセルガイモドキ科
49 ツムガタギセル
キセルガイ科50 トノサマシリオレギセル
キセルガイ科51 ナガオカモノアラガイ
オカモノアラガイ科
ナガオカモノアラガイ
オカモノアラガイ科
52 ナミマイマイ
オナジマイマイ科
53 ナラビヒダギセル
キセルガイ科54 ニシキマイマイ
オナジマイマイ科
55 ニッポンマイマイ
ナンバンマイマイ科
ニッポンマイマイ
ナンバンマイマイ科
56 ノトマイマイ
オナジマイマイ科
57 ハゲギセル
キセルガイ科58 ハチノコギセル
キセルガイ科59 ハハジマキセルモドキ
キセルガイモドキ科
60 ハリママイマイ
オナジマイマイ科
61 ヒラヒダリマキマイマイ
オナジマイマイ科
ヒラヒダリマキマイマイ
オナジマイマイ科
62 ヒラムツヒダリマキマイマイ オナジマイマイ科
63 ヒルゲンマイマイ
オナジマイマイ科
64 ヒロクチコギセル
キセルガイ科65 ヘグラマイマイ
オナジマイマイ科
66 ヘソカドマイマイ
オナジマイマイ科
67 ミカワギセル
キセルガイ科
68 ミスジマイマイ
オナジマイマイ科
69 ミノマイマイ
オナジマイマイ科
70 ヤコビマイマイ
ナンバンマイマイ科
71 ヤマグルマ
ヤマグルマガイ科
ヤマグルマ
ヤマグルマガイ科
72 ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科
ヤマタカマイマイ
ナンバンマイマイ科
73 ヤマタニシ
ヤマタニシ科
ヤマタニシ
ヤマタニシ科
74 ユウビギセル
キセルガイ科
74種
13科

Boninena hiraseana chichijimana
Mirus reinianus sp.
Pinguiphaedusa pinguis platydera
Mundiphaedusa decapitata
Oxyloma hirasei
Oxyloma hirasei
Euhadra sandai communis
Ventriphaedusa caryostoma
Euhadra sandai sandai
Satsuma japonica
Satsuma japonica
Euhadra senckenberugiana notoensis
Pinguiphaedusa attrita attrita
Megalophaedusa kawasakii
Boninena callistoderma
Euhadra congenita
Euhadra scaevola interioris
Euhadra scaevola interioris
Euhadra decorata
Trishoplita hilgendorfi Kobelt
Reinia variegata
Euhadra quaesita heguraensis
記載の和名不明
Stereophaedusa hickonis mikawa
Euhadra peliomphala
Euhadra senckenbergiana minoensis
Satsuma jacobii
Spirostoma japonicum japonicum
Spirostoma japonicum japonicum
Satsuma papilliformis
Satsuma papilliformis
Cyclophorus herklotsi
Cyclophorus herklotsi
Tyrannophaedusa graciae

-87-

東京
韓国
京都
京都
京都
京都
京都
和歌山
京都
京都
京都
石川
三重
愛知
東京
兵庫
滋賀
三重
大阪
岐阜
静岡
石川
和歌山
愛知
東京
岐阜
滋賀
香川
和歌山
京都
京都
高知
京都
京都

小笠原島
プサン
大原
丹後
黄檗
城南宮
宇治
和歌山市日前宮
鞍馬山
宇治
貴船
石川県山中
西藤原村
石巻山
小笠原
兵庫県本山村
伊吹山
西藤原村
河内村
伊吹山
沼津
能登舳倉島
白崎
三ヶ根山
東京
金生山
伊吹山
琴平宮
潮岬・大島
貴船
上醍醐
足摺岬
伊吹・嵐山・宇治・貴船・栂尾

鞍馬 奥

未記載
未記載
1935/10/0
1940/8/0
1936/9/0
1935/9/0
1935/8/0
未記載
1935/9/0
1935/8/0
1935/8/0
1938/5/5
1939/8/10
1936/11/0
未記載
1937/8/0
1936/8/0
1938/6/12
1937/11/21
1936/8/0
1939/8/1
1936/8/0
1941/1/0
未記載
1939/5/0
1935/8/0
1937/7/0
1963/5/30
1930/8/0
1935/8/0
1938/11/0
1963/5/30
未記載
1935/10/0

1 チチジマキセルガイモドキ？
25
5 シリオレトノサマギセル
6
4
4
4
2
6
2
2
6
3
2
4
2
3
3 ムツヒダリマキマイマイ
3 ヒルゲンドルフマイマイ
8
1
20 ヘソカドケマイマイ？
3
3
4
4
8
8
3
2
2
9
1 ホソヒメギセルに同じ
610

CR+EN

NT
NT
NT

準絶滅危惧

Ⅱ類
Ⅱ類
要注目
要注目

準絶滅危惧

NT

準絶滅危惧

CR+EN

Ⅰ類

VU
VU

準絶滅危惧

NT

準絶滅危惧

Ⅰ類

CR+EN

Ⅰ類

NT
NT
NT

準絶滅危惧

CR+EN

Ⅰ類

NT
NT

準絶滅危惧

VU

準絶滅危惧

準絶滅危惧

準絶滅危惧

鴨脚慶夫コレクション 芦生演習林の蛾類標本調査
田邊裕樹
京都市青少年科学センターに2007年に寄贈された鴨脚慶夫（いちょうよしお）氏の昆虫標本のうち蛾類
標本のリスト作成を行った。結果、25科に及ぶ698種、169亜種が確認された。総点数は2894点であった。
そのうち不明種は323点であった。芦生産の標本点数は2217点であり総点数の約76％を占めていた。
当コレクション中には希少な標本が複数存在することが判明し、蛾類分類学の進展及び京都府の生物多様性の評価に寄与するところが大きいと考えられ、さらなる調査が必要である。
［キーワード］鴨脚慶夫，蛾類，芦生演習林，生物多様性，京都市青少年科学センター標本室
１．序論(2)各資料との照合

鴨脚慶夫氏は下鴨神社の旧社家当主であり、昆虫類の収今回リストアップした結果と鴨脚氏の1997年の中間報告、集家として知られた。京都府レッドデータブック2015掲載

1998年及び2000年の報告に記載されている種の中でも特にの絶滅種、ニセハムシハナカミキリの唯一の採集者でもあ

稀種、京都府未記載種のリストを照らし合わせ、コレクシ

る同氏は2006年に逝去され、ご遺族の意向で京都市青少年

ョンの学術的価値を調査した。なお各報告においてスギタ

科学センター（以降当センターとする）に多数の標本が寄ニゴマケンモンとコウチスズメに関しては重複しているが、贈された（図１、図２）。

付録の表には鴨脚氏の報告の通り記載している。

寄贈標本に関する報告の中には稀種や京都市未記載種が加えて、京都府自然環境保全課発行の京都府レッドデー

含まれているとされていたが、今日まで寄贈標本の詳細に

タブック2015に記載のある種と標本リストを照合し、絶滅

ついては未整理であった。

の危機に瀕している希少な種の標本の有無を調査した。

中でも鴨脚氏のコレクションに多くある芦生産の昆虫標本については特筆すべきものがある。芦生は京都市の北約35 ㎞にあり、福井県と滋賀県に接する京都府北東部、由良川の源流域に位置する。京都大学の研究林として保護されており、人の手がほとんど入っていない原生林としての性質を持つ。このような場における昆虫標本は学術的価値が高く、また芦生におけるこれだけ大規模な蛾類の調査は他に例を見ない。このことからも、鴨脚氏のコレクション
は生物多様性の評価や蛾類分類学の発展に繋がる貴重な資料となることが予想される。
今回、当センター所蔵の鴨脚氏芦生京大演習林の蛾類標本について、ラベルに基づきリストアップを行い、その中に含まれる貴重な種、及び当コレクションの学術的価値の評価、今後の活用や保管について検討した。

図１ 鴨脚慶夫コレクション

２．研究方法(1)標本リスト作成
鴨脚慶夫氏寄贈の昆虫標本のうち、日本産蛾類が収められている31箱を対象に、種名、産地、採集年月日、標本点数の調査を行った。調査はラベルに準拠して行い、ラベルが無い、あるいは種名に疑問が生じた際は、日本産蛾類標準図鑑を用いて同定を行った。産地や採集日がラベルに書かれていない場合は「ラベル無し」とした。種が判別不可
能な場合は「不明種」とした。なおラベルに記載されている種名は、日本鱗翅学会元評議の井上宗二氏の同定によるものである。
学名は国立科学博物館動物研究部研究主幹の神保宇嗣理
学博士監修、「日本産蛾類総目録」に準拠した。
図２ 鴨脚氏蛾類標本

-88-

３．結果

約半数にあたる12種が寄贈標本中に確認された。また1998(1)標本リストより

年の報告にある稀種については9種の全て、2000年の報告

芦生産の蛾類の一覧は付録の表の通りである（付録１）。
凡例もそちらに記載する。

にある京都府未記載種については9種中7種がそれぞれ確認された（付録２）。

蛾類標本31箱を対象とした調査の結果、全体では25科、またリストアップされていた種の中で、タッタカモクメ

80亜科、44族、6亜族、505属、25亜属、698種、169亜種でシャチホコ、ワタナベカレハ、ニセフジロアツバ、ガマヨ

あった。芦生産に限ると25科、80亜科、44族、6亜族、465

トウの4種が、京都府レッドデータブック2015における要属、23亜属、632種、150亜種であった。

注目種に選定されていた。この中でタッタカモクメシャチ

また芦生産の標本を対象に、各科ごとにおける種数、亜ホコ、ワタナベカレハの2種は、鴨脚氏の報告にある稀種

種数、点数についてまとめた（表１）。採集された25科のにも名前が挙がっていた。

中で、ヤガ科が種数、点数共に最も多く、223種に及ぶ809

なお、環境省レッドリスト2020を参照すると、絶滅危惧点の標本が確認された。次いで多かったのがシャクガ科でⅡ類にガマヨトウ、準絶滅危惧にルリハダホソクロバとウあり、157種に及ぶ454点が確認された。以上の2科のみで、スジロドクガの計3種が選定されていた。

芦生産の総種数の約60％を占めていた。標本点数では約57％がこの2科で占められていた。
表１ 芦生産における科ごとの種数、亜種数及び点数
科名
種数
亜種数 点数
イカリモンガ科 Callidulidae
101
オビガ科 Eupterotidae
103
カイコガ科 Bombycidae
41
9
カギバガ科 Drepanidae
23
1495
カレハガ科 Lasiocampidae
6443
コブガ科 Nolidae
14159
シャクガ科 Geometridae
157
54
454
シャチホコガ科 Notodontidae
54
16
255
シンクイガ科 Carposinidae
1
1
2
スガ科 Yponomeutidae
101
スズメガ科 Sphingidae
506
ツトガ科 Crambidae
47
6201
ツバメガ科 Uraniidae
212
ドクガ科 Lymantriidae
18855
ハマキガ科 Tortricidae
13022
ヒトリガ科 Arctiidae
21
1254
ヒラタマルハキバガ科 Depressariidae
1
01
ヒロズコガ科 Tineidae206
ボクトウガ科 Cossidae
11
3
マダラガ科 Zygaenidae
11
1
マドガ科 Thyrididae
209
マルハキバガ科 Oecophoridae
2011
メイガ科 Pyralidae
25093
ヤガ科 Noctuidae
223
27
809
ヤママユガ科 Saturniidae
7
3
22
合計
632
150
2217

図３ タッタカモクメシャチホコ

今回調査した総標本数は2894点であり、そのうち323点
が不明種であった。芦生産の標本は総標本数の約77％にあたる2217個体であった。残りの産地のほとんどは鴨脚氏の図４ ワタナベカレハ

自宅周辺である左京区下鴨であり、ごく少数他府県のもの
４．考察が見受けられた。
採集期間について、標本のラベルにある採集年から見る(1)鴨脚氏の蛾類標本と、1979年から2004年にかけての標本が確認された。しか当センター所蔵の鴨脚氏の日本産蛾類標本コレクション

し多く標本が残っている年は1990年から2001年にかけてのを調査した結果、2894点698種もの標本、芦生産に限って期間であり、総標本数の約85％がこの期間に採集された標も2217点632種の標本が確認された。現在日本産蛾類は約本であった。

6000種存在するとされ、芦生にはその10％もの種数が存在することが明らかとなった。このことを鑑みても、1個人(2)各資料との照合のコレクションとしては情報量、学術的価値など様々な側

1997年の鴨脚氏による中間報告にある稀種25種のうち、面において群を抜いていると思われる。

-89-

今回調査を行った中で、ヤガ科とシャクガ科に含まれる貴重な種が多く含まれていると考えられるため、特別展で標本数が多かった点については、ヤガ科が鱗翅目の科の中鴨脚コレクションと芦生地域の生物多様性を絡めた企画をで約1300種と最大の科であり、次いでシャクガ科が約900行うなど、意義深い展示会が開催できるだけのポテンシャ

種と共に大きい分類群であったためと思われる。

ルがあると考える。

また鴨脚氏の標本には蛾類のみならず甲虫類も存在して今後の保管については当標本が京都大学芦生演習林に関いること、主な採集期間が1990年から2001年と、11年にも係する標本であることから、京都大学総合博物館などの保及ぶ歳月を芦生の生物相調査に費やしている客観的事実な管庫に移管することも考えられる。しかし京都大学側の標

どから、鴨脚氏がこの活動に懸けた情熱がくみ取れる。今本の受け入れ状況や、鴨脚氏のご親族が当センターに寄贈

後の調査により、新たな知見が鴨脚氏の標本から得られるされた意思を鑑み、慎重な議論が必要であると考える。

であろうことは想像に難くない。
５．総括(2)芦生演習林の地域的特性

鴨脚氏の標本には今回調査した蛾類のみならず、芦生産

芦生演習林は原生林としての性質を持ち、非常に多様なの甲虫類も多く存在する。甲虫類も蛾類と同様に貴重な環生物相が存在すると期待されている。また気候区分では日境指標資料となり得るため、蛾類の調査と並行し、外部の本海型と太平洋型の移行帯に位置し、植生区分においても専門家に依頼するなどして標本の同定、評価を行っていた

暖温帯林と冷温帯林の移行帯にあたるため、南方系や北方だく必要があると考える。

系の生物相が見られる稀有な地形であるとされている。

そのため京都府自然環境保全課や京都市環境管理課、き今回の鴨脚氏の蛾類標本の調査により、確かに北方系やょうと生物多様性センターなど各種機関と連携を取り、力南方系の蛾類が複数確認された。他の地域との単純な比較を借りながら、本課題について前向きに推し進めていくこ

は困難であるものの、芦生演習林の持つ地域的特色や豊かとで、後世の京都府生物多様性に関する諸研究の発展に寄な生物多様性が改めて示された。

与していくことが、当センターの博物館的価値を高めることにも繋がると思われる。

(3)鴨脚氏の報告との照合
６．謝辞

当センター所蔵の標本から、鴨脚氏による報告種43種のうち28種が確認されたことから、報告と当標本の関連性は

本研究を進めるにあたり、京都市青少年科学センター標高いと評価できる。確認されなかった種についても、報告

本室整理・活用担当の藤野義人氏には、研究や報告執筆のにある以上、標本が残されている可能性は高い。今後芦生

節々において適切な助言をいただいた。同時に共同研究者

演習林を管轄している京都大学や、鴨脚氏と交流があったでもある同氏に対し、この場をお借りして深く御礼を申し関係者などを当たり、報告にある標本についての情報を得上げます。

ていく必要性があると考える。京都府下における生物多様性の指標の一つとなりえる貴重な標本であるため、その所

文献在を調査することは重要であると思われる。

・鴨脚慶夫、芦生演習林の蛾類（中間報告）、1997
・鴨脚慶夫、芦生演習林の特徴的な蛾類（Heterocera）に(4)京都府レッドデータブックとの照合ついて報告、1998

当センターの標本から京都府レッドデータブック2015に・鴨脚慶夫、芦生演習林の蛾類、2000

掲載されている要注目種が4種発見された。要注目種とは・志賀隆、博物館の生態学（22）自然史標本を取り巻く管「京都府内の生息・生育状況について、今後の動向を注目

理者・採集者・利用者の関係、日本生態学会誌63、2013

1)

すべき種および情報が不足している種 」とされている。

・神保宇嗣、List-MJ 日本産蛾類総目録、2021、(http://

すなわち評価するだけの情報が不足しているという状況でwww.mothprog.com/)

あり、この4種のみならず鴨脚氏のコレクションが今後の・岸田泰則、日本産蛾類標準図鑑Ⅰ、学研教育出版、2011

レッドデータブック作成の重要な資料となり得る可能性が・岸田泰則、日本産蛾類標準図鑑Ⅱ、学研教育出版、2011あると考えられる。

・京都府自然環境保全課、京都府レッドデータブック2015
第1巻 野生動物編、2015(5)評価、活用、保管・環境省自然環境局野生生物課希少種保全推進室、環境省

同定が不可能であった323個体については、外部の専門

レッドリスト2020、2020

家を頼る必要がある。現在不明種としている個体の中に、

1)京都府自然環境保全課、京都府レッドデータブック2015

鴨脚氏の報告にある種が新たに発見される可能性が高いと

第1巻 野生動物編 p10、2015考えられるので、同定を進め、評価を行っていくことは有益であると考えられる。
当コレクションの活用法については、京都府下において-90-

草津温泉の中和事業を活用した「中和」の教材化
藤田増美
群馬県の吾妻川は火山に由来する強い酸性の水が流れる。かつては魚もすめない「死の川」と呼ばれていたが、その吾妻川に流入する河川の一つである「湯川」の水を石灰石粉で中和する世界初の酸性河川
中和事業が 1964（昭和 39）年から行われている。小学校理科（6 年）と中学校理科（3 年）の教科書で水溶液やイオンの単元で「湯川」の中和の様子が紹介されているものもある。本研究では実際に草津中和工場や湯川を訪れ、実地調査を行い、授業や教員研修等で活用できる教材開発を行った。その様子と教員研修での取り組みについて報告する。
[キーワード] 中和、草津温泉、教材開発、教員研修
１．はじめに述と同様の写真で石灰が投入されている様子を取り上げ、群馬県の草津温泉は酸性泉（酸性低張性高温泉）として湯川が約pH2の強い酸性を示し、人工的に中和し、酸性を最も有名な温泉の一つである。標高2160 mの活火山である

弱めていることを紹介している。

草津白根山の硫黄成分が溶け込み、山麓から湧き出してい高等学校では、化学基礎の単元「酸と塩基の反応」でる。そのため、草津温泉はpH2程度の強い酸性を示す。多は、「中和と塩」や「中和滴定」について学習する。数研

くの温泉宿等で利用された後、下流の河川に流れ込む。そ出版の教科書（平成24年）ではコラムの中で「河川の中の水が流れる「湯川」はそのまま下流に流すと環境に大き和」として鉄釘の溶ける様子と中和の様子の写真とともな影響を及ぼす。生物への影響はもちろん、コンクリートに、「中和には石灰石（炭酸カルシウムを含む）を細かくや鉄を溶かしてしまい、農業用水としても使用できない状

砕いたものと水を混ぜた石灰ミルクを用いた」と紹介され態が長く続いていた。1964年（昭和39年）から酸性河川のている３）。

水質改善を目的にアルカリ性の中和剤として石灰石粉を混このように水溶液やイオン・中和の学習は、小学校からぜる中和事業が開始された。この中和事業については小中高等学校まで各発達段階に応じて、水溶液の性質から始ま学校の教科書にも取り上げられ、中和が日常生活と関わっ

り、中和と日常生活の関係へと学習が系統的に展開されてていることに触れている。（中学校第3学年の「化学変化いる。その中で草津温泉の中和事業は日常生活や社会の中とイオン」単元で「（ア）水溶液とイオン」の中で「酸・で中和が役立っている例として取り上げられており、化学

アルカリ」「中和と塩」の内容を扱う。）

変化についての興味・関心を高める教材として重要である

今回、「草津温泉の中和事業」を中心に実地調査と湯川ことがわかる。

の水を使った教材の開発及びセンター学習や授業、教員研修等で活用できる映像資料教材を開発することにした。

３. 研究の概要

２．中和単元の系統性と草津温泉の教科書での扱い(1)実地調査・研修（群馬県草津町）

本研究は以下のように実施した。
令和 4 年 7 月 1 日（金）、2 日（土）小学校・中学校・高等学校を通じて、系統的に水溶液の性質として「酸性・中性・アルカリ性」や「中和と塩」の国土交通省関東地方整備局 品木ダム水質管理所訪問

学習が進められるように単元が配置されている。

（草津中和工場、品木ダム、環境体験アミューズメン

その中で草津温泉が具体的に取り上げられているのは、

ト施設見学と「百年石」製作体験）、群馬県草津温泉

小学校理科6年生の教科書（大日本図書・令和2年）では、湯畑見学を行った。

単元「７ 水よう液の性質」において、発展的な内容で(2)「湯川」の水を使った教材開発
湯川の水の pH 調べや石灰石の粉（主に炭酸カルシウ「中和の利用」として草津温泉の強酸性について触れてい1）る 。鉄釘が温泉で溶けてしまう様子や湯川にアルカリ性

ム）を使った中和実験の教材づくりを行った。

の石灰を入れて、中和している様子の写真が紹介されてい(3)中和に関する映像資料づくりる。中和が生活をよくするために利用されている例として湯川の様子、草津中和工場の石灰ミルクと投入の様子、取り上げられている。

品木ダムと浚渫船の様子を中心に撮影し、短くまとめ

また、中学校理科3年生の教科書（大日本図書・令和2た動画を製作した。

年）では、単元「4 化学変化とイオン 3章 酸・アルカ(4)教員研修での教材紹介
令和 5 年 8 月 4 日（金）リとイオン」において、「中和と塩」で河川の中和の例と２）

して湯川について記載されている。小学校の教科書の記

京都市青少年科学センターにて、「夏季室内講座」に-91-

おいて中学校理科教員を対象として講座を担当した。その工場内部で大型サイロ（図2）に貯蔵された石灰石粉を中で、草津での中和事業と授業で活用できる中和実験の教湯川からくみ上げられた水と混ぜ合わせる。その状態を材紹介及び湯川の水の配布を行った。

『石灰ミルク』と呼んでいる。管を通じて湯川の上に設置された投入口から石灰ミルクを川に戻して中和する（図４．実地調査・研修3）。この図3が理科の教科書で掲載されている有名な写真(1)草津温泉の中和事業とはの角度である。

1964年に世界初の酸性河川の中和を開始。硫黄分を多く湯川では、1日につき約55 tもの石灰石粉が川に投入さ含む草津白根山を源とする河川や草津温泉の源泉が流れるれている。石灰石粉の使用量は毎日のpH測定によって決定

河川が強酸性で、アルカリ性の中和剤（石灰石粉）を用いする。石灰石の産地をお尋ねしたところ、毎年入札で業者て中和する事業を行っている。

を決定しているとのこと。昨年度までは栃木県の山から。

中和への流れを以下に示す。

今年度は群馬県の叶山（多野郡神流町）の石灰石が原石。

① 石灰採掘場で石灰石粉にして輸送

以前は中和工場で石灰石を砕いて粉にする作業も行ってい② 中和工場（草津と香草）で石灰石粉を投入し、たそうだが、今は原石山の近くの工場で石灰石粉（粒径

河川水と石灰を混合

0.075 ㎜）にして毎日タンクローリーで輸送される。中和③ 湯川・大沢川・谷沢川から品木ダムへ

工場内の大型サイロ（タンク）に貯蔵されている。サイロ④ 品木ダムで中和生成物堆積は3本あるので、順番に稼働し、何か不具合が起きてもす⑤ 中和された水は湯川発電所を通り、白砂川へぐ対応できるようになっている。

⑥ 吾妻川へ

大型サイロ内の石灰石粉が湯川（草津温泉排水が流れて（草津中和工場、湯川、香草中和工場、品木ダムなどのいる。）からくみ上げた水と混ぜられる様子を撮影させて位置関係は以下の図１を参照）

いただいた。

(2)草津中和工場の様子
昭和36年に草津中和工場の建設が開始され、着工から2年7か月の歳月をかけ、昭和38年11月に中和工場が完成した。昭和39年から中和事業がスタートし、施設の改造などを行いながら、現在も24時間365日稼働している。管理は国土交通省関東地方整備局品木ダム水質管理所が行っている。今回の実地調査では品木ダム水質管理所の深澤建設専

図2 草津中和工場の大型サイロ

門官にご案内をいただいた。

図１ 品木ダム水質管理所（草津中和工場）と品木ダムなどの位置関係（品木ダム水質管理所ホームページより引用）

草津中和工場図 1

品木ダム水質管理所（草津中和工場）と湯川、品木ダムの位置関係（中和事業暮らしや生き物を守るリーフレットより抜粋）-92-

ト系固化剤と混合して盛土を行う。将来的には盛土した場
所には樹木を植栽し、緑豊かな自然に戻す予定である。

図3 石灰ミルクが湯川に戻されている様子
図5 品木ダムの中で活躍する浚渫船

(3)湯川の様子と採水〇中和生成物の再利用は？

草津中和工場の近くに湯川のそばまで下りて調査をすることができる場所があった。施設の方の立会のもと、湯川

中和でできた物質の中の硫酸カルシウムなどを取り出しの水をペットボトルに 10 L 程度汲んで持ち帰ることがでて、石膏として再利用できないのか質問したが、中和によきた（図 4）。調査日（令和 4 年 7 月 1 日）の気温はって他にもさまざまな物質が生成されたり、土砂が混ざっ28.4 ℃、湯川の水温は 34.6 ℃であった。常に温泉（西たりするため再利用しにくいものであるが、現在再利用にの河原温泉の湯が中心）が流れ込んでいるため、年間を通向けての研究がすすめられている。

して約 30 ℃くらいは水温がある。pH は 2～3 程度（万能〇中和した水の利用中和できた水は群馬県営湯川発電所に送られ、水力発電

試験紙）、硫黄泉特有のにおいはほとんどしなかった。

（ダム水路式）を行っている。最大使用水量 4.5 m2/s

石灰ミルク（中和剤）が投入された後の湯川の水は白く濁っていた。測定した石灰ミルクの水温と pH は水温が最大出力8200 kwである。

33.5 ℃で pH が 9 くらいだった。この後、下流にある品木(5)環境体験アミューズメント施設
草津中和工場の敷地内に「環境体験アミューズメント」

ダムまで約 3 ㎞流れる間に中和反応がゆっくり進み、ダムという施設がある。地元住民と草津町と国土交通省が共同に入るころには pH5.5 くらいになる。

で運営する学習広報施設で、実際に湯川の水を汲んで、pHを調べたり、石灰ミルクと混ぜて中和の実験を行ったりすることができる。資料館（小屋）もあり、中和についてのパネルや温泉で溶けた釘やコンクリート、ステンレスの標本や品木ダムのことなど、誰もが中和事業について学べ
るわかりやすい内容になっている。
ここでは酸性河川の性質を利用した「百年石」の制作を行うことができ、体験しながら環境のことを考えることが
図4 工場付近の湯川の様子できる。
①pH 測定実験(4)品木ダム
中和が起こると当然「塩（えん）」ができる。川ですべ

資料館（小屋）でpHを測るための測定紙（ペハノン紙とての量を中和しようとすると、できた中和生成物（塩）がよばれているもの）を配布している（図6）。使い方はパ川に堆積してしまうため、それをためておくための施設とネルに詳しく書かれているため、初めての人でも十分実験して品木ダムが建設された。品木ダムは旧六合（くに）村が可能である。ペハノン紙は調べたい水溶液に浸すと中央

品木地区の住民の方の協力のもとに昭和40年に完成した。

の部分（図5の丸印の中）の色が変化してpHが判断でき

ダムには湯川だけでなく、大沢川と谷沢川からも流入してる。
7月1日の実験では、湯川が2～3（濃オレンジ色）、混合

いる。

したものが4～5（黄緑色）、石灰ミルクが9（緑色）。

中和生成物には硫酸カルシウムなどが含まれているが、それ以外にも山から流れ出た土砂もたまる。ダムの機能を維持するために浚渫船によって定期的に浚渫し、残土処理場に運搬している（図5）。
見学時、ちょうど浚渫船が稼働中で、ダムの湖底から土砂などを浚渫する様子を撮影できた。中和生成物である「塩」について考えさせる教材として活用予定である。土
砂の色は予想よりも黒かった（硫酸カルシウムは白色）。

図6 ペハノン紙（左から湯川の水、中和したもの、土砂の流入も多いと考えられる。浚渫した土はプレス機で石灰ミルクの変化）

脱水し、ダンプカーによって運搬される。そして、セメン-93-

②百年石づくり②湯畑

中和剤の材料である石灰岩にペンキで絵を描き、その石

草津温泉街の中心に位置し、源泉（pH2程度）は高温のを48時間草津温泉の水（湯川の水）に漬けておくと、ペン

ため、湧き出た湯は木桶（木製の湯桶）を通して外気に触キを塗った部分は溶けずに残り、その他の部分が酸性の湯れさせることで自然に温度を下げ、湯滝を流れ落ち各温泉

によって溶けてへこみ、立体的な絵が現れる。漬けておく

施設へ運ばれる仕組みである（図9）。湯畑源泉は無色透時間によって溶け方が変わるため、その細かい調整を職員

明で、湯のあたりは草津温泉の中では比較的やわらかいとの方がされていた。私も体験し、京都市青少年科学センタ

されている。木桶は7本あり、ここだけで毎分約4000Ｌとーのキャラクターである「ティララちゃん」を描いてみたいう豊富な湯を間近で見ることができる。夜にはライトア（図7）。約1週間程度できれいに掃除したあと、郵送してップされ、足湯などもあるので、人気の観光スポットにないただいた。

っている。

百年残る石に！という思いを込めて「百年石（ひゃくね

年3回、温泉の沈殿物である「湯の花」の採取が行われんせき）」と名付けられている。（体験は無料である。）

る。江戸時代から続いており、明治時代に「湯の花を摘む場所」ということで湯畑と名付けられた。

図7 百年石に描いたティララちゃん

図9 湯畑の木桶③河川が酸性のままだとどうなる？（展示品より）③さまざまな泉源

湯川などの酸性河川は最終的には吾妻川に流れ込む。昔

草津温泉には湯畑温泉だけでなく、西の河原源泉、白旗からその流域では魚や昆虫などの生き物もすめず、農業や源泉、地蔵源泉など６つの泉源があり、同じ草津温泉でも暮らしに使えない「死の川」と呼ばれていた。釘やコンク

湯の成分や肌へのあたりがかなり違う。トータルで毎分3リートも溶かしてしまうため、橋がかけられなかったり、万Lを超え、日本一の湧出量を誇る。

護岸のコンクリートを劣化させたりした。したがってこの私が宿泊した宿は「湯畑温泉源泉かけ流し」で、湯の色は

中和事業は1日も休むことなく常に管理され稼働してい無色透明、比較的湯あたりもやわらかく、まったくピリピる。写真が多く、説明が分かりやすい。釘が溶ける様子をリすることはなかった。また、少しぬめり感があった。湯示した写真では、鉄釘を湯川に漬けることによって日数が畑ではかなり硫化水素などの香り（腐卵臭）が強かった

たつと次第に溶けて細くなっていることがわかる。図8はが、宿の温泉はほとんどにおいがしなかった。湯の温度は右から左にかけて1日ごとの変化を示している。

熱め（約45℃程度）であったが、もっと高温で提供している宿も多い。（湯畑源泉は約50℃前後。）
５．持ち帰った湯川の水で行った実験・教材開発①鉄（釘）との反応
鉄釘を湯川の水につけるとすぐ泡がでた。水につかっている部分とつかっていない部分の錆びの色が違った（図10）。上は黒色、下は赤茶色。水に浸かっていない上部は

図8 展示されていた釘

黒色の酸化鉄（Ⅱ） Fe3O4、下部は赤褐色の酸化鉄（Ⅲ）(6)草津温泉 湯畑

Fe2O3 の可能性がある。上部の酸化鉄は硫化水素 H2S の①草津温泉の泉質影響を受けていることが考えられる。

酸性泉（酸性低張性高温泉）で、場所によって硫黄泉

教科書で掲載されているように鉄釘がとけて細くなって（温泉水１kg中に総硫黄が2 ㎎以上含まれる）もある。まいく様子を撮影したかったが、3 か月付

た、硫酸塩泉でもある（温泉水1 kg中に1000 ㎎以上の含けたままでも質量の変化がなく錆びた様

有成分を含み、かつ含有成分の陰イオンの主成分が硫酸イ

子しか観察できなかった。

オンのものをさす）。殺菌力が強くキズや慢性皮膚病、神経痛などによいとされているが、つかりすぎると皮膚表面

図10 鉄釘の様子の常在菌などが死滅してしまうため注意が必要である。

左から変化前、変化後（3か月）

-94-

表1

②石灰岩との反応
石灰岩に湯川の水を加えると 5 分ほどで泡が出て表面が湯川

令和 4 年 8 月 10 日データ ４ ）て、試験管を上下に10回振り泡立てた。泡立てる際の振り（品木ダム令和 4 年度水質調査結果より抜粋）
湯川
湯川
（投入前）
（投入後）
気温（℃）
29.5
27.1
水温（℃）
35.8
28.4
外観
無色透明
淡灰色濁
臭気
弱硫黄臭
無臭
透視度（ｃｍ）
100
9.0
pH
2.2
5.6
鉛（mg/L）
0.030
0.019
ヒ素（mg/L）0.690.54
フッ素（mg/L）
6.6
5.1
ホウ素（mg/L）
1.6
1.4
濁度（度）
0.9
100
導電率
430
170
全鉄（mg/L）
4.0
2.9
アルミニウム（mg/L）
37
25
カルシウム（mg/L）
51290
溶解性ヒ素（mg/L）
0.68
0.017
第一鉄イオン（mg/L）
5.4
3.3
硫酸イオン（mg/L）
740
560
塩化物イオン（mg/L）
260
220
ナトリウムイオン（mg/L）
51
44

方については、1秒間に一回振り下ろし振り上げ、腕と水

アルミニウムイオン（mg/L）

32

4.3

平方向のなす角度を一定になる位置から振り始めた。10秒

カリウムイオン（mg/L）

26

25

後の泡の高さを測定し、10回の平均値を調べた。

カルシウムイオン（mg/L）
マグネシウムイオン（mg/L）

45
31

240
31

少し溶けた（図 11）。主成分である炭酸カルシウムが湯川の水の中の酸（硫酸や塩酸など）と反応したと考えられる。
CaCO3 ＋ H2SO4 → CaSO4 ＋H2O ＋CO2↑
2HCl ＋ CaCO3→ CaCl2 ＋H2O ＋CO2↑

図11 石灰岩に湯川の水を入れた様子③セッケンの泡立ち実験
湯川の水と蒸留水でセッケンの泡立ちの違いを比べるた
め、牛乳石鹸（牛乳石鹸共進社株式会社）を使用した。このセッケンをおろし金を使用して粉末状にした。このセッケン粉を0.01g使用して、30 mLの目盛り付き試験管に湯川の水（蒸留水）10 mLを入れ、セッケン粉を0.01 gを入れ

結果：泡の高さ 湯川20㎜、蒸留水75㎜

水質調査結果から湯川にはヒ素や鉛などのさまざまな金

湯川の方が泡立ちにくかった。液が白濁し、白色の浮遊

属イオンが含まれていることがわかる。石灰投入後は溶解物があった（図12）。

性ヒ素の数値が激減している。全鉄や第一鉄イオンの数値

pH が低いことによる影響と Ca2+、Mg2+ など金属イオも下がっていることから、中和によって pH が上がり、さンの存在により金属セッケンができていると考えられる。

らに鉄イオン等によって、ヒ素の共沈現象が起こっていると考えられる。
逆にカルシウムイオンは約 6 倍になっている。これは中図12 セッケンの泡立ちの違い。

和剤の炭酸カルシウムの影響があると考えられ、中和でで左は蒸留水、右は湯川の水。

きた塩だけでなく、未反応の炭酸カルシウムは溶解度が低
く、白く濁るため、透視度や濁度の変化に大きく関係していると思われる。
〇ヒ素の鉄共沈現象５）
坑廃水中に含まれるヒ素や鉛等は pH をアルカリ側まで④酸・アルカリとの反応下げないと十分に除去できないが、鉄が共に溶存している・アンモニア水（2 mol/L）場合、中和により鉄が低い pH で沈殿除去される時に他の白緑色沈殿ができた。水酸化鉄 Fe(OH)2 が含まれている

金属イオンが一緒に沈降して除去される現象のことをいう。

可能性があると考えられる。

６．中和事業の映像資料づくり

・塩酸(3 mol/L)

動画教材として以下の6つのシーンを4分程度にまとめ

わずかに白色沈殿ができた。塩化鉛 PbCl2 が含まれていた。

る可能性があると考えられる。

・草津中和工場内部の様子
・湯川の様子

⑤草津温泉の湯川の水質について

・石灰ミルクが投入される様子

品木ダム水質管理所広報資料より、石灰粉末投入前と後・中和後の湯川の流れを比較してみた（表 1）。

・品木ダムの様子
・品木ダムの浚渫船の様子-95-７．教員研修での教材紹介

白根硫黄鉱山などで硫黄を採掘していた歴史にも触れる。

京都市青少年科学センターにて、「中学校理科夏季研修

なお、中学校理科2年の教科書（大日本図書）に硫黄泉

室内講座」において、中学校理科教員を対象として講座を（群馬県草津町）の写真が紹介されている７）。

担当した。その中で、草津での中和事業と授業で活用でき

・中3「自然環境と人間」での「自然環境の保全」での活る中和実験の教材紹介及び湯川の水の配布を行った。

用などが考えられる。

資料１（後半に添付）を使ってマイクロプレートで中和(2)草津温泉の「湯畑」実験を行った（図 13）。実験セットには湯川の水、炭酸・小5「もののとけかた」中1「水溶液の性質」、高校化学

カルシウム（粉状）、水、ＢＴＢ液、万能試験紙、マイク

基礎「物質の変化」での「酸・塩基と中和」の単元で、温ロプレート、スポイト、ピンセットを用意した。実際に参泉にいろいろな成分がとけていることや湯の温度が下がる

加された先生方に pH 調べに取り組んでいただき、中和事と溶けきれなくなった溶質が析出してくることなど水溶液業の説明と映像について紹介した（図 14）。

の性質に関連する部分で日常生活とのつながりを考えさせ

後日、研修明けの 2 学期に授業の中で配布した湯川の水ることができる。

を使って中和する実験を演示で行った先生もおられた。

・活用方法の例として、一枚の写真から考えさせる資料（図 9）を提示し、なぜ「湯畑」で「湯の花」がたくさん採れるのか。（湯の花は温泉成分が析出・沈殿したもの。

蒸留水

湯川の水

温度が下がると溶質が析出。）なぜ木樋で作られているのか（金属だと強酸性の温泉で腐食する）などを考えさせる。
９．今後の展望

炭酸カルシウム

・他の単元にも活用できる教材を引き続き作成する。（映像、写真資料、読み物資料、PP データなど）
・草津温泉だけでなく、同じく強酸性（pH 1～2）で塩酸に由来する玉川温泉（秋田県）の中和事業の取組について

図13 中和実験セット調査し、同様の教材づくりを行う。
また、アルカリ性が強い温泉や単純温泉についても調査し、広く日本全国の温泉を活用した科学教材を開発する。
謝辞
本研究を進めるに当たって、湯川の水の提供及び草津中
和工場見学の案内や助言等をいただいた深澤勇一建設専門
官をはじめ、国土交通省関東地方整備局品木ダム水質管理

図14 万能試験紙でｐH調べ。左から、湯川の水、所の皆様に感謝申し上げます。

炭酸カルシウム水、混ぜたもの。

文献

８．他の単元への活用について

1)たのしい理科6年、大日本図書、令和2年版、ｐ123

草津温泉については、今回の中 3「化学変化とイオン」

2)理科の世界3年、大日本図書、令和2年版、ｐ123の単元だけでなく、以下のように他の単元での活用も期待

3)化学基礎、数研出版、平成24年版、できる。

4)国土交通省関東地方整備局 品木ダム水質管理所ホーム(1)草津温泉の熱源である草津白根山

ページ、品木ダム水質調査 定期水質調査結果

・中1「身の回りの物質」での気体「硫化水素」「二酸化https://www.ktr.mlit.go.jp/sinaki/sinaki_index004.ht

硫黄」の性質について身近な火山ガスの例として取り上げ

ml 2023

る。

5)独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構鉱害防止

・中1「大地の変化」での火山や火山の災害の例として白支援部、「坑廃水処理の原理」、平成18年

根山と本白根山の火山災害について触れる。白根山は湯釜

6)理科の世界3年、大日本図書、令和2年版、ｐ297

付近の水蒸気爆発が多く、昭和58（1983）年には人の頭ほ

7)理科の世界2年、大日本図書、令和2年版、ｐ50

どの噴石が飛び、道路などに被害が出ている。本白根山で・国土交通省関東地方整備局 品木ダム水質管理所、環境は平成30（2018）年に水蒸気爆発が起き、近くの草津国際体験アミューズメント中和事業を知る体験ガイド

スキー場で訓練を行っていた自衛隊や多くのスキー客に被・国土交通省関東地方整備局 品木ダム水質管理所、中和害が出た。噴石で1名死亡、11名が負傷している。その時

事業暮らしや生き物を守るリーフレットのゴンドラの被害の様子を捉えた写真が中学校理科3年の・群馬県ホームページ（河川課）（吾妻川の水質ヒ素につ

教科書（大日本図書）で取り上げられている６）。

いてお答えします）

・中2「化学変化と原子・分子」での「硫黄」、「硫化https://www.pref.gunma.jp/page/11225.html 2021

鉄」にて硫黄分を多く含む白根山として紹介する。実際に・新版理科の世界3年、大日本図書、平成27年版、 ｐ1-96-

資料１ 夏季室内講座のテキスト-97-

「風から受ける力」をテーマにした実験のプログラム開発
石村 英士
京都市青少年科学センターでは土・日・祝、春夏冬休み平日において、液体窒素を使った実験や日替わりでテーマがかわる楽しい実験を行っている。この実験をサイエンスタイムと称して、一般市民向けに公開している。来場される子ども達が「風の力に関する初歩的、基礎的概念」を持つことができ、その概念をスタートとして新たな法則の発見と理解につながるサイエンスタイムのプログラムの開発の必要性を感じた。本研究では、20 分のサイエンスタイム
内で実施するために、風から受ける力に関するプログラムの研究・開発を目指した。
〔キーワード〕風から受ける力、コアンダ効果、作用・反作用の力、科学者精神１．目的
令和3年度から化学領域のオリジナルの演示実験として、「びっくりエアーパワー」を実施してきている。サイエン
スタイムに参加した来場者の年齢層は、幼稚園から小学校
低学年の子どもとその保護者が多い印象である。幼稚園や小学校低学年の子ども達は、物体が風から受ける力が関係する現象を見たり体験したりする原体験が少ない。日常生
活における幼稚園や小学校低学年の子ども達が風を実感す
る対象と言えば、吐く息、うちわや扇風機、エアコン、換
気扇、気象現象としての風などぐらいである。風に関する学習については、小学校3年生で、「4 ゴムや風の力」の単元で学ぶ。この単元では、①風によりものを動かすことができること、②風にはものを動かす力が存在すること、③風の力の強さとものの動き方の大きさの関係性を学ぶ。
本研究においては、この①～③の風の力に関する知識、法則を風の力に対する概念と定義する。現実的に、小学校3年生に満たない子どもの来場者は、風の力に対する概念が不十分であるために風に対する直観的思考は未だ構築されていない可能性が高い。そのため20分のサイエンスタイムの中で、来場者の子ども達が「風の力に関する初歩的、基礎的概念」を持つことができ、その概念をスタートとして新たな法則の発見と理解につながるサイエンスタイムのプ
ログラムの開発の必要性を感じた。本研究は、20分のサイ
エンスタイム内で実施するために、風から受ける力に関す
るプログラムの研究・開発を目的とした。

実験６：ドライヤーから噴出された風が、円柱に当たった
時にどのように流れるかを観察できる実験（図6）
実験7：複数個の紙風船などの球を使用しての浮遊実験（図7-1～7-4）

２．実験方法風から受ける力に関するプログラムを構成するには、「このテーマを貫く理論は何か」や「20分のサイエンスタ
イムの中で何を学んでもらうか」などを精査・精選し、論理の飛躍がないように整理することが必要である。本研究では、曲げられた風などの流体は、壁に沿って流れやすいということ（コアンダ効果）と曲げられた風と風を曲げた
物体の間に作用・反作用の力が働くことを一貫とした理論とすることにした。理論の一貫性を保持するために新たに以下の７種類の実験を計画した。
実験１：模型自動車の帆に風を当てて、模型自動車が力を受けて動く様子（図1）
実験２：ゴムを使用して風の強弱と模型自動車が受ける力の大きさとの関係を探る実験（図2）
実験３：ドライヤーを使用した１個の紙風船などの球の浮遊実験（図3）
実験４：風が円柱の物体にぶつかると曲げられて表面に沿って流れることを理解できる実験（図4-1～4-7）
実験５：風は球形の物体の面に沿って曲げられる際に、物体に対して引き寄せる力（反作用の力）が働くことを理解する実験（図5）-98-

図1 ドライヤーから噴き出した風を模型自動車の帆に当てる
風から力が受ける帆模型自動車の上部からみた輪ゴム

ゴムが伸び
る前の位置

風の力でゴムが伸
びた時の車の位置

ゴムの伸びを視覚的に訴えた矢印の位置の違い

図 2 ゴムの伸びから風の強弱と模型自動車が受ける力の関係を探る
図2 実

ひもが面に沿って流れている

下から上に向かって送る
風により紙風船を浮かす

ドライヤーを斜めに傾けて風を紙風船に当てる

図 3 ドライヤーから噴き出す風で紙風船を浮遊させる実験

風を噴き出すドライヤー

図 4-4 ドライヤーの吹き出し口に多数のひもをつけて風が三角柱の面に沿って流れてろうそくの火に吹きかからない様子

風を噴き出すドライヤー

消えずに燃え続けるろうそくの火

図４-1 ドライヤーから噴出される風が四角柱に阻まれて火が燃焼し続けている様子

瞬時に炎が小さくなり消える

図4-5 ドライヤーから噴出される風が円柱により曲げられた結果、ろうそくの火に当たり火を消す様子

ひもが面にぶつかっている

図 4-2 ドライヤーの吹き出し口に多数のひもをつけて風が四角柱の面で跳ね返される様子を視覚化した様子
図 4-6 ドライヤーの吹き出し口に多数のひもをつけて風が円柱の側面に沿って曲げられてろうそくの火に向かって流れる様子

消えずに燃え続けるろうそくの火
風を噴き出すドライヤー

円柱形の側面に沿って曲げられるひも

図4-3 ドライヤーから噴出される風が三角柱により流れる向きが変わり、火が燃焼し続けている様子-99-

図4-7 風が円柱側面に曲げられる様子（拡大図）

風を当てるポイント

図7-3 紙風船を4個接着して風を下から当てる
図5 ドライヤーから噴出す風の力により動く車

図6 風が円柱の側面によって左側に曲げられる様
子を視覚化した実験

図7-1 紙風船を２個接着して風を下から当てる

図7-2 紙風船を3個接着して風を下から当てる

図7-4 紙風船を8個接着して風を下から当てて回転して浮遊する様子

3. まとめサイエンスタイムの公開実験の開発は、科学を伝える側の役割を追究すればするほど複雑になり困難になってくる。
目の前の観衆の年齢や志向に合わせることは絶対に必要な要件である。
「この内容は、幼稚園段階の子どもには難しすぎるだろう。作成した教材・教具は一回きりで廃棄となるだろう。
」と思っていたものが、予想を大きく超えて観衆をくぎ付けにする経験をした。特に、実験4-1～4-7は、
意外にも非常に観衆の反応が良かった。目の前の子どもが笑顔で手を叩いて喜んでいる姿にはこの上ない喜びと満足を感じる。
「面白かった」と言われ時にはとりあえず大成
功と自己評価したくなるものである。一方で、観察した現象から原理を原点から理解してもらえたかどうかという点が気になる。必ずしも観衆の反応が良いことが、理解度が高いということにつながらない。マジックショーと性質を異にする理由の一つに、マジックショーは種明かしすることは少ないが、サイエンスタイムでは目の前で観察した現象の種明かしをする、つまり原理を論理的に明らかにする点にある。しかし、一瞬で背筋がピンと伸びるような感動的な現象の観察から離れての連続的な原理説明は、観衆の反応が良くなくなる。複雑で困難であるといった理由は、サイエンスを伝えることがこのように一筋縄ではいかない
点にあるからである。多様な年齢や科学に対する興味がある多くの観衆は、サイエンスタイムの実験を各自の思考で楽しんでいる。その思考の楽しみを興ざめさせないように、
観衆の思考を正しい原理の理解へと自然に誘導できる実験の開発の重要性を再認識することとなった。
４.今後の課題
本研究は、20分間のサイエンスタイムのプログラムであるびっくりエアーパワーを改良して、「風から受ける力」
に関するプログラムの研究であった。課題は、観衆の年齢
層が幼稚園から小学校低学年の子どもとその保護者が多い
時や小学校の中・高学年の子どもがちらほら見受けられる時があるために、観衆の現象の認識に大きな差が生じることにどのように対応するかである。課題として残るのは、
学習レディネスが大きく異なる観衆にとって、可能な限り
その時・場所で理解し納得できる内容を、今後、効率的に構成することができるかという点である。
５.科学者精神の育成
科学センターにおける教材開発やサイエンスタイムの開発においては、心に留めておくべきことを過去の資料から紐解きたい。それは、昭和39年9月30日京都大学名誉教授であった佐々木申二先生を委員長とする設置審議委員会による青少年科学センターの根本理念となる答申内で述べられた「科学者精神を理解体得した将来の市民の育成」である。京都市青少年科学センター1969.7創刊「あゆみ」の中-100-

で、この「科学者精神」について言及され、科学センターの指導の原理について以下のように明確に記載されている。
「科学センターの指導原理の中で科学は、“科学的認識活動”そのものと、その成果であるところの“体系化された知識”とを意味する。この認識活動を支配する原理の総括が“科学の方法”といわれているものである。したがって、“科学の方法”（以下“科学者精神”という場合もある）の理解なくしては科学の真の理解はないことに
なる。
・・・・」
また、佐々木申二氏が児童・生徒に対して科学者について話された内容が次のように記載されている。ここで一部抜粋であるが、紙面を割いて記載する。
「・・・。その科学者というのは、人が全然気にかけていないような事柄、あるいは、しごくあたりまえの事だと思い込んでいるような事柄、それからまた、とるに足らないささいな事だと考えているような事柄、そうい
う事柄について、「なぜだろう。」と強い疑いを感じたり、
また「おもしろいな。
」と激しい好奇心を燃やしたり、途方もない想像をえがいたり、あるいはまた、けたはずれの想像をしたりできる人です。そして、科学者は、希望と勇気と根気と細心の注意をもって、その疑問の解決にのりだすのです。もちろんうまく解決するためには、勉
強して、いりような知識を充分貯えております。人というものは、とかく、自分の貯えた知識によって知らない
間にとりこにされて、考えの自由を失っているものです。
しかし、科学者は、そんなことにならぬように、いつも用心をしております。それどころか、いろいろな方法を心得ていて、貯えておいた知識を自由自在にうまく使いこなすことができるのです。科学の“はたけ”を耕し、開拓し、そしてその領域をおし広げるためには、このような精神が必要なのです。この精神、即ち、“科学者精神”は、しかしなにも科学者だけに必要なのではありません。どんな人にも、どんな生活にも、大切なのです。科
学センター来た皆さんが、ここで勉強したことをふり出しにして、今後理科の問題だけでなく、いろいろな日常
問題をうまくつかまえて、この大切な“科学者精神”を楽しく育てていくように努力してほしいのです。
」
京都市青少年科学センターで大切にしている「科学者精神」という語句には、この約53年前に述べられた内容があったことを知ることができた。科学にじっくり向き
合って、自らに何をなすべきかを自問し、それを希望、
勇気、根気、細心の注意をもってひたむきに追究された諸先輩方の努力のおかげで今日の京都市青少年科学センターがある。

文献1）石綿良三、根本光正、山岸陽一、萩野直人 科学書に見られるベルヌーイの定理の誤解の拡散 日本機
械学会東海支部第63期総会公演会講演論文集、2014.3.18-19、No143-1
2）石綿良三 科学書に見られる流体力学に関する誤情報の拡散と防止 日本機械学会東海支部第18期総会
公演会講演論文集、2012.3.9-10、習志野
3）創立20周年記念誌、京都市青少年科学センター、
1990.34）斎藤吉彦 サイエンスショー「風のうらわざ」実施
報告 大阪市立科学館研究報告 2005.15,189-195
5）あゆみ、創刊号、京都市青少年科学センター、
1969.7.20-101-主成分分析によるラマンスペクトル解析の試み（継続研究 2年次）
石村 英士
ラマン分光分析法は、非破壊、非接触で結晶性の評価とともに分子の種類を同定することができる。そのため、生体試料を測定する際の強力なツールとなり得る。昨年度の研究により、健康な大腿骨骨頭部には特定のラマンス
ペクトルのピークが存在することが判明した。本研究は継続研究であり、要因の異なる壊死した大腿骨骨頭部のラ
マンスペクトルについて主成分分析により解析を試みた。提供された試料の中だけという極めて限定された調査・研究ではあるが、主成分分析の手法により、病気の要因によるラマンスペクトルの特性の存在の可能性が示唆された。
〔キーワード〕主成分分析、ステロイド性骨壊死、アルコール性骨壊死、アミドⅠ、アミドⅢ、ミネラル
１．目的
ロイド性大腿骨骨頭壊死症の平均的なラマンスペクトルを測定の結果得たラマンスペクトルを解析した研究である。示している。したがって、これらの統計的解析より、アルラマン散乱光には物質の分子に関する情報が含まれており、 コール性大腿骨骨頭壊死症とステロイド性大腿骨骨頭壊死
波長と強度との関係であるラマンスペクトルとして結果を 症で異なるラマンスペクトルを示す傾向の可能性をより高得て解析に用いられる。実際は、ラマンスペクトルの横軸 いものと示唆された。すなわち、アルコール過摂取した患はラマンシフト（単位は波数のcm-1が使用され分子の振動者とステロイド投与された患者とで比較すると一部例外は情報）、縦軸は強度（散乱強度）である。ラマンスペクト
あるものの、一般的にアルコール性大腿骨骨頭壊死症の検ルから得られる情報として次の4点がある。
体の壊死領域では、アミドⅢに対するミネラルの割合、コ① ピーク位置から化学結合の種類と質の同定が可能
ラーゲンに対するミネラルの割合がステロイド性の壊死症② 半値幅から結晶化の程度と比較して、より高い値で壊死に至っている可能性があり、③ ピークシフトから結晶格子の歪み
一方でアルコール性壊死症の場合はミネラルの割合がアル④ 強度比から相対濃度
コール性の壊死症と比較して、より低い値で壊死に至って本研究の目的は、生体材料を測定して得た140のラマンいる可能性があることが示唆された。
スペクトルついて主成分分析を用いて解析して調査・研究することである。
２．実験方法厳格に管理された生体材料として 7 個のサンプルに対して、レーザーラマン顕微鏡 RAMANtouch の正立型顕微鏡によりラマンスペクトルを得た。測定条件は、785 nm レーザ
ー使用で露光時間 20 s、積算回数 4 回、測定範囲 250～
2460 cm-1 とした。生体材料の測定試料は、壊死領域を含んだ大腿骨骨頭部とした。各試料における壊死領域と健常領域の合計 140 か所について、ラマン分光法で測定してラマンスペクトルを得た。各ラマンスペクトルの波数と強度の情報を Origin Pro のソフトを使用して主成分分析を実施した。主成分分析とは、解析しようとしている多次元データを情報の損失を可能な限り減らして二次元または、三次元のデータに縮約する方法である。主成分分析を実施するにあたっては、京都工芸繊維大学材料化学系研究室のス
タッフの協力を得た。
図1
３. 結果
全ての大腿骨骨頭部の試料について、壊死領域と健常領
域の 10 か所の微小範囲のラマンスペクトルを得て主成分分析を用いて解析した。図 1 に主成分 1 に対する主成分 2をプロットしたスコアプロットを示す。青丸はステロイド
性健常領域、緑色はステロイド性壊死領域、赤丸はアルコ
ール性健常領域、黒丸はアルコール性の壊死領域のラマン
スペクトルを示している。各ラマンスペクトルを比べると、第Ⅱ象限には青丸と赤丸が多く、第Ⅲ象限には黒丸が多く、第Ⅳ象限には緑丸が多いのが見て取れる。これは、図 2 の(a)(b)より、主成分１はミネラル（HAp）に対する有機物の割合、主成分 2 は有機物（アミドⅠ、アミドⅢ、δ（CH、CH2） in proteins + lipids）に対するミネラル（HAp）の割合に関係している可能性があるといえる。(c)はステ-102-

主成分1に対する主成分2のスコアプロット

（a）

（b）

（c）

図2 (a)主成分1（PC1）と波数(cm-1)の関係、(b)主成分2（PC2）と波数(cm-1)の関係、(c)骨壊死スペクトル４. まとめ
本研究は、得た試料の中だけの調査・研究ではあるが、アルコール性大腿骨骨頭壊死症とステロイド性大腿骨骨頭壊死症の大腿骨骨頭壊死症で、血管塞栓という共通起因理
由でない場合は、両者で壊死に至る骨成分の変化が異なる
可能性が統計的解析によって支持された。

文献
・Michael D. Morris PhD, Gurjit S. Mandair PhD, Raman
Assessment of Bone Quality, Clin. Orthop. Relat. Res. 2011,
469, 2160–2169.
・Nyman, J.S.; Makowski, A.J.; Patil, C.A.; Masui, T.P.;
O’Quinn, E.C.; Bi, X.; Guelcher, S.A.; Nicollela, D.P.;
Mahadevan-Jansen, A.Measuring differences incompositional properties of bone tissue by confocal Raman
spectroscopy. Calcif Tissue Int. 2011, 89,111–122.
・『Eiji Ishimura, Wenliang Zhu, Elia Marin, Taigi Honma,
Nobuhiko Sugano, Wataru Ando and Giuseppe Pezzotti,
PCA-Assisted Raman Analysis of Osteonecrotic Human
Femoral Heads. Methods Protoc. 2022, 5(1).』

-103-

Ⅳ

開発した教材教具

簡易テスターClearCheckerR(CCR)の製作と活用法
東 俊介、岡 智大
中学校 2 年生の「電流とその利用」の単元において、抵抗の大きさを簡単に確認することができる教材を開発した。この教材の特徴は、抵抗の大小を内蔵した LED の明るさで判断することができる、1 個
あたり 100 円以下という非常に安価で作成することができる、約 4 ㎝×4 ㎝のアクリルで覆われておりとても頑丈である、といった利点が挙げられる。さらに、2 年生だけでなく、1 年生や 3 年生の学習でも活用できる場面があり、汎用性が高い。
［キーワード］物理教育、教材教具開発、抵抗、チェッカー、導通
１．はじめになっている。その他、工夫した点としては以下の 3 点が挙2022 年 11 月、ノーベル化学賞を受賞された白川英樹

げられる。

博士が発案した、地域の科学館における特別実験教室①アクリルに部品の形を刻みこみ、組立時に部品を取り違が、京都市青少年科学センターで開催された。実験テー

えないようにした。

マは、白川博士がノーベル化学賞を受賞された導電性プ②電池交換しやすいように、テープを使用せずネジで固定

ラスチックの機能をもとにした『導電性プラスチックをするようにした。

作ろう！～二次電池への応用～』であり、実験の中で導③電池と端子の接触不良を防ぐために、ウレタン製のスペ

電性プラスチックを作り、その導電性を確かめるためのーサーを使用した。

道具として「トオル君」を使用していた。
「トオル君」
は、LED とトランジスタ、抵抗、ボタン電池をテープで３．使用部品について貼り付けただけの簡素な作りであったが、LED の明るさ

・ LED(OSG58A5111A)

によって電流の流れやすさが一目でわかる画期的な道具

・ カーボン抵抗(10kΩ 1/4w)

であり、製作にはんだ付けなどの難しい作業が不要で、・ トランジスタ(2SC1815)

非常に安価、という大きな長所があった。一方で端子が・ ボタン電池(CR2032)

むき出し、かつ、テープでの固定であったので耐久性は・ ネジ(M3 20mm)2 本

低く、電池もテープ固定なので脱落しやすいという短所

・ ネジ(M3 15mm)2 本もあった。中学校の理科教育おいては、すべての学年に・ ナット(M3)4 個

おいて電流が流れるかどうかを確かめる実験があり、「ト・ ウレタン製スペーサー(品名:バックアップ材)

オル君」が活用できる場面はたくさんあるが、その耐久

・ 約 4 ㎝×4 ㎝にカットしたアクリル 3 枚(図 2)

性が課題であった。そこで、「トオル君」をベースにした、より耐久性が高く扱いやすい教材 ClearCheckrR(以下 CCR)の研究を行うこととした。なお、開発した教材は
令和 5 年度中学校理科観察実験講座、中学校 2 年生「電流とその利用」の研修において配布した。
図 2 レーザーカッターでカットしたアクリル
２．装置の概要
４．授業での活用例

全面をアクリルで覆い 4 本のネジでネジ止めをすること
で、高い耐久性を持たせた(図 1)。うち 2 本のネジは端子・中学 1 年生 単元 2 物質のすがた 1 章いろいろな物になっている。使用する際には、2 本のネジを、電流が流質「2．金属の性質」において、電気伝導性を調べる。

れるかどうか確認したい物体に接触させる。

・中学 2 年生 単元 3 電流とその利用 1 章電流と回路「物質の種類と抵抗の大きさ」において、導体なのか絶縁体なのかを確認する。また、物質の電流の流れやすさ(抵抗の大小)を推定することもできる。
・中学 3 年生 単元 4 化学変化とイオン 1 章水溶液とイオン｢１．電流が流れる水溶液｣において、電解質水溶液
か非電解質水溶液かを確認する。

図 1 CCR 全体図
LED が点灯すると電流が流れていることがわかる。また、LED の明るさによって抵抗の大小がある程度わかるように-104-ペットボトルから繊維づくりの教材開発
石村 英士、 梶 聡
令和５年度のセンター学習では、「プラスチック」をテーマとした実験学習を実施している。プラスチックは有益性、便利性などの理由から日常生活において使用頻度が増加傾向にある。それと同時に、マイクロプラスチック
による環境問題、廃プラスチックの廃棄量の増加問題などプラスチックに関する負の側面がクローズアップされている。近年、このような環境問題への取り組みの一つとして、衣料メーカーにより，回収したペットボトルを100％リサイクルしてできた衣料までも開発、販売されている。ペットボトルを糸にする工程は、児童・生徒にイメージを想起させるには難しいため、PET ボトルから繊維（糸）をつくる実験教材の開発を目指した。
〔キーワード〕プラスチック、ペットボトル、リサイクル、
１．目的
令和５年度のセンター学習では「プラスチック」をテーマとした実験室学習を実施している。プラスチックとして認知度の高いペットボトルが、海流に乗って海岸に多数も打ち上げられている映像はショッキングである。本実験室
学習では、ペットボトルを100 ％リサイクルした衣料を紹介して、ペットボトルから衣料を製造する工程について解説する。この工程はいくつかに分かれるが、その中で児童・生徒が最もイメージしにくい工程がペットボトルのペレットから糸にする工程である。そこで、児童・生徒がよりペットボトルの破片から糸を作る工程を実感しやすくできるように実験教材の開発をすることを目指した。
２．開発内容ペットボトルの本体であるポリエチレンテレフタラート（PET）を縦 1 cm×横 1 cm のサイズに切り分けた。このポリエチレンテレフタラートを安全に溶融するため 100 mLのアルミ缶（蓋付きタイプ）を準備して、アルミ缶の上部には切り分けた板状 PET が入るサイズである長さ 1.5 mm
程度の切り込みを開けた（図１）。アルミ缶の下部には直径 3 mm 程度の細かな穴をたくさん開けた（図 1）。キャッ
プの中心に直径 4 mm の穴を開けて接着剤を使用して M3.5の小型丸ワッシャーで回転支持棒を固定した（図 2）。回転
支持棒が固定されたキャップをしたアルミ缶（図 3）を回転機に固定した（図４）。回転機は、安全性を確保するた
めに回転の振動を吸収し安定して回転し続けられるように、
マジックテープとねじを使用して固定した（図 5）。PET 溶
融用アルミ缶を加熱するために、金属製のカップにアルコールを 1 mL 程度含ませた綿球を入れた燃料用金属カップを準備した（図 6）。溶融した PET が回転しているアルミ缶の穴から飛び出るのを自然に巻き付けるための繊維巻き付
け棒も準備した（図７）。また、溶融した PET が児童・生徒にかかるというリスクを回避するために PET 溶融用アルミ缶の周りにプラスチック製の透明ケースの中で PET 溶融
用アルミ缶を回転させた（図 8）。

軸を安定させるためのワッシャー

図2

キャップの中心の穴にワッシャーを使用して固定した回転支持棒

回転支持棒

回転機

図3

回転支持棒が固定されたキャップをした
PET溶融用アルミ缶

図4

回転機に固定したPET
溶融用アルミ缶
振動吸収に役立っ
たマジックテープ

板状PETを入れる開口部

溶かしたPETが回転によって飛び出す出口

回転機固定用ねじ
図5

図1

PETを入れて溶かすアルミ缶-105-

振動を吸収し安定して固定できる
回転機固定器具

燃焼させた綿球を入れる金属カップ

綿球

図6

消火用ふた

アルコールを染み込ませた綿球を入れた金属カップ

図12
溶 融 し た PETが飛散する

繊 維 状 の PET
が巻き付く
図8

図7

溶融したPETの飛散防止の透明ケース

溶融したPETを巻き付ける繊維巻き
付け棒

３．操作方法①縦 1 cm×横 1 cm のサイズの PET を溶融用アルミ缶の上部の開口部から 3 枚程度入れる（図 9）。
②アルコールを染み込ませた綿球を 1 個金属カップに入れる(図６)。
③指導者が綿球に火をつけて回る。
④溶融用アルミ缶を火の上部にセットして、回転機のスイッチを ON にする（図 10）。
⑤加熱しながら溶融された PET を回転することで、遠心力によって穴から飛散して急冷され、透明の糸となって繊維巻き付け用棒に自然に巻き付く（図 11）。
⑥PET から繊維を作る装置の全体像（図 12）

図9

溶融用アルミ缶に入れる板状のPET

図10

明示した回転機のON・OFF表示

冷却されて固まった細いPET繊維

図11

PETから繊維づくりの実験装置全体像

４． 教材開発
PETボトルを100％リサイクルして生産した衣料をセンター学習の中で紹介した。学習の中で、児童・生徒が最も躓きやすくイメージが湧きにくい工程であるペレット状のPETから繊維にする工程に焦点を当てた実験装置の開発が課題であった。実験装置の開発においては、以下のことを考慮することが必須である。
①児童・生徒の安全性を確保できるか。
②操作は簡単であるか。
③操作時間が短時間で済むか。
④児童・生徒が現象を理解するのに必要かつ十分であるか。
本実験装置は、火気を取り扱うために、特に①を達成するために、回転機の振動を吸収できる安定固定の方法が困難であった。回転機を堅持に固定しすぎると回転するアルミ缶が大きく揺れて、回転が大きく乱れる現象が観察された。
「如何に回転機の振動を吸収しながらかつ絶対に外れないように固定するか。
」が、最大の課題であった。適度に振動を吸収し、固定する方法はないものかと試行錯誤を続けた。その結果、ねじによる固定箇所を3か所、マジックテープによる固定箇所を1か所の合計4か所の固定が最も安定して回転することが判明した。安全性をさらに上げるために、火を消せる消火用ふたも準備した（図12）。
５. 今後の課題
本実験装置の使用で課題となるのは、燃焼による臭いの問題である。数十秒間、PETを加熱して完全に溶かすために臭いがどうしても発生する。実施するためには、換気をしながら風通しの良い場所で実施する必要がある。そのためには学習中に児童・生徒をその場所まで移動させることが必要になる。実験中に同時に、全児童・生徒を移動させることは安全性の観点から推奨されないので、やむを得ず学習への導入を見送らざるを得なかった。今後、実践ができるようにさらに改善をする必要がある。
文献
1）大隅紀和 小中学校向け理科演示実験器具の開発と現代的意義 日本科学教育学会、第15回年会
1991.591-592

巻き付けられたPET繊維-106-

3Dプリンターを活用したエチレン分子模型の教材開発
大﨑雄平、吉田明弘
本教材は、令和 5 年度に実施した「変幻自在？！プラスチックの化学」の学習のために開発した。
市販されている分子模型では、組立に時間がかかる点や、水素分子の説明や単結合、二重結合の説明が必要であり、学習の中での活用に課題があった。そこで 3D プリンターを活用したエチレン分子模型を作成した。児童・生徒に、短時間で粒子概念に少し触れられる機会を設定することができた。またエチレンの模型に磁石を内蔵することで、容易にエチレンを多くつなぐことができ、重合や高分子の理解に関わる活動を児童・生徒が進んで行えるようにした。
［キーワード］粒子概念、重合、ポリマー、エチレン分子模型、3Dプリンター
１．はじめに４．開発内容（試作品）

令和5年度のセンター学習では、「プラスチック」をテ

市販されているエチレン分子模型は、本学習においてーマとした実験室学習を実施している。本実験室学習では、は、二重結合の表現が児童・生徒にとっては余計なものとプラスチックが高分子であるという粒子概念についても触なってしまう。そこで、ＣＨ２の模型を作図し（図２）、

れたいと考えた。また京都市青少年科学センターでは3Dプ

３Dプリンターで作成した（図３）。

リンターを活用した教材づくりを頻繁に行っている。そこ

このモデルにより、複雑な操作がなく、繰り返したくさ

で、ビニール袋に使われているポリエチレンを例に、3Dプ

んつなげることでポリエチレンになることが理解できる。

リンターを活用したエチレン分子模型をたくさんつなげる
ことで重合や高分子への興味を沸かせられる教材の開発を目指した。
２．事前学習の課題
令和4年度に実施した事前学習の際に用いた市販のセットを活用し、事前学習内でそのメリット・デメリットを検証することとした。
MARUZENから市販されている「分子構造模型A型セットー
有機化学入門編ー」というものを購入し活用した。
エチレンの分子がたくさんつながって、ポリエチレンに

図2 ＣＨ２の模型３Dモデル設計図

なるイメージについて手を動かしながら、確認することができた（図１）。しかし、水素やエチレンの2重結合など今回重視しない部分まで触れるため、時間が想定よりもかかるという問題点があった。実験室学習で1年間使うので、改良する必要があることが分かった。。

図3 ＣＨ２の模型を3Dプリンターで印刷後につないだ様子
５．試作品の課題
図1 市販されているエチレン分子模型

ＣＨ２の穴と突起が同じ大きさに設定していてもうまく

３．本研究の目的

刺さらない、穴の大きさが異なる、突起が斜めになるなど①児童・生徒達が、プラスチックが高分子だということの課題があった（図4）。それらに課題があるため、ＣＨ２に興味を持ち、重合や分子のイメージが行える教材の開の模型をつなぐと7個ほどですぐに外れ崩れてしまった。

発をすること。

ポリマーを表すには7個ではなく、もっとたくさんつなげ②年間を通して実用性の高い、短時間で実験を行えるエることが必要である。

チレン分子模型の開発をすること。

このＣＨ２の模型作りから、3Dプリンターには細かな突起を同じ大きさでつくることが苦手という特性があること-107-

が分かった。

７．授業の様子センター学習で、石油からエチレンがつくられていることを伝え、エチレン分子模型を配布した。生徒たちは1人1つずつ模型を手に取り、4人でくっつけると2つのエチレンをつなげることができた。周りの人とつなげるよう指示す
ると、協力しながら全部のエチレンをつなげ、たくさんのエチレンがつながったポリエチレンができた。エチレン分

図4 試作品の例 左:穴の大きさが異なる 右:突起が斜め

子模型をくっつけることが楽しいようで児童は積極的にポリエチレンづくりに取り組んでいた（図8）。

６．開発内容（改良版）

１つだけの状態ことを「モノマー」、たくさんつなげら

試作品から、改良版の作成を行った。ＣＨ２の模型に、れた状態のことを「ポリマー」ということも伝え、たくさ

２つの穴をあけた（図5）。この穴にネオジウム磁石（直んつなげられたポリエチレンからビニール袋がつくられて径5 ㎜、厚さ3 mm）をホットボンドで取り付けた。こうすいることを伝えた。

ることで磁力によりエチレン分子模型をたくさんつなげられるようになった。2つの穴にS極とN極を片面ずつ接着することで、どのエチレン分子模型でも向きを合わせるとつなげられるようにした（図6）。
3Dプリンターのインクを白色に変更し、炭素の部分を黒くマジックで塗るようにした。色がつくことで、炭素と水素の違いを可視化できるようにした（図7）。
図8 エチレン分子模型を授業で扱った時の様子
８．今後の課題
ネオジウム磁石を内蔵することによってたくさんのエチ
レン分子模型を連結できるようになったがいくつか課題もみつかった。
連結するときにN極とS極の向きが異なると反発してしま
図5 ＣＨ２の模型（改良版）３Dモデル設計図う場面があった。実際のエチレン分子が重合をする場合、向きによって反発や斥力が生じることはないため、モデルが実際の現象を説明しきれていない部分が残っている。
分子がたくさんつながることを可視化及び体験する教材であるため、この部分の説明は行っていない。
また、たくさんつなげられることを楽しむ一方で、磁石で遊んでしまう児童生徒もいた。
これらの課題がまだ残されているが、本研究の目的であった2点については、3Dプリンターを活用したネオジウム
磁石を用いたエチレン分子模型で達成できた。

図6 エチレンの分子模型（改良版）３D印刷後にネオジウム磁石を埋め込んだもの

図7 エチレン分子模型をつなげポリエチレンにした様子-108-

フタホシコオロギの飼育方法についての一考
永井眞一
これまで京都市青少年科学センターでは、フタホシコオロギを教材生物として取上げて飼育を行い、その飼育方法についても報告してきた。今回、令和５年度生物領域の実験室学習「なき虫のヒミツ」に伴って得た知見を合せて報告する。
［キーワード］フタホシコオロギ 飼育
１．はじめに

きさに切断して積み重ねて立体的な居住空間を作り、高密

フタホシコオロギは，熱帯、亜熱帯地域に生息し，冬期度で飼育できるようにした。

に休眠しないため、温度管理に気をつければ一年中繁殖可

幼虫用のプラスチック製コンテナボックスのふたには通能で、研究材料や小型捕食性動物の餌としてよく使用され気口がなく湿気がたまってえさなどにカビが生えやすいのている。また、最近は昆虫食の材料としても注目されていで、ふたに穴を開けた。穴にはプラスチック製鉢底ネットる。科学センターではフタホシコオロギの飼育方法につい（200×300 mm）をボルトでとめ、すき間を粘着テープでて、渡辺の高密度飼育装置を用いたものを参考にし、工夫

ふさぐことで、クモなどの捕食者の進入を防いだ。

したものを報告している。今回は、令和５年度生物領域の(2)温度管理実験室学習「なき虫のヒミツ」に伴って得た知見も加え、飼育温度が20℃以下になるとふ化率が落ち15℃では胚発飼育するための工夫を報告する。

生が中断してしまうので加温が必要である。当科学センタ
ーでは恒温室を使用し22～24℃で飼育した（図３）。

２．飼育方法(3)産卵床(1)飼育ケース

産卵は湿ったところであればどんな所でも行われるが、成虫は十数頭ずつ、実験室学習で使用するふた付きプラ

ふ化が終わるまでの期間は適度な湿度を保つ必要がある。

スチック製水槽（360×280×170 ㎜）で飼育した（図１）。

産卵床にはポリプロピレン製の容器（110×70×50 ㎜）を多数で飼育した幼虫は、より大型のプラスチック製コンテ使用した（図４）。容器には約200 mLのバーミキュライト、ナボックス（400×580×300 mm）で飼育した（図２）。そ

約30 mLの石こうの塊と約90 mLの水をいれた。その後は、れぞれの容器には、乾燥状態を保ち脱臭効果を得るために，手で触れて湿り気が感じられる程度に適宜水分を補給した。

ゼオライトとシリカゲルが混入され固まらないタイプの猫

石こうの塊は容量30 mL の紙コップを利用して作り、湿度

トイレ用砂を厚さ２cm程度敷き詰めた。また、5×8個、5調節のために入れた。１齢幼虫はこの石こうに群がって水×4個用の紙製卵トレーをそのまま、あるいは、適当な大分補給を行い、野菜など水分を含むえさを与える必要もな
く、１齢幼虫の生存率を上げることができた(図４)。

図１ 成虫の提示及び飼育用ふた付き水槽
図３ 幼虫と成虫を飼育する恒温室の様子

図２ 通気口を開けた幼虫飼育用プラスチック製
コンテナボックス

図４ 産卵床の石こうの塊に群がる１齢幼虫-109-

し、成虫になると水槽に移し学習で提示できるようにした。

(4)えさ
えさは，幼虫から成虫までドライタイプのキャットフー

なお、使用したバーミキュライト、トイレの砂は廃棄したドを使った。塊があると食べ残すため、ミキサーで粉砕しが、飼育に使ったケース類、産卵床、石こうの塊は洗浄し粉末にした（図５）。飼育容器内は通気口があるとはいえ塩素系漂白剤で消毒後に再利用した。

湿度が高くなりがちでカビが生えやすいので毎日様子を見ながら、食べ残しのない量や終齢になると食べる量が極端文献に増えるためえさ切れがない量を見極めることが大切であ・渡辺克巳 神奈川県立教育センター研究集録、11、29～

る。

32(1992）(5)給水容器・永井眞一 京都市青少年科学センター理科教材教具開発

フイルムケースの開口部に近い側面にパンチでφ６mmのハンドブックⅡ p.138～139

穴を２個所開けて、そこへ長さ8400 ㎜、φ２ ㎜の麻ひも・山本有造 ほか 京都市青少年科学センター報告、を六つに畳んで折り束ねたものを詰め、水を入れてふたをVOL.39、p.69～77(2008）

した後，逆立ちさせたものを給水に用いた（図６）。麻ひ・高橋節郎、神奈川県立教育センター研究集録、９、p.41

もを使ったことで水の出口に緩みがなくなり、１齢幼虫を～44(1990）

飼育するときに起こりがちだった、給水容器内に潜り込んで水死するということはなくなった。また、給水容器の下には水を受けるためシャーレを置いたが、１齢幼虫はそこにたまった水でも水死する。そのためφ90㎜のシャーレをくぁ利用して作った石こうの板を敷き余分の水を吸いとった。
３．学習での利用
センター学習では、フタホシコオロギの成虫を飼育しているプラスチック製水槽で児童・生徒に提示した。常は卵トレーの居住空間、給水容器、えさ、産卵床を入れて飼育していたが、学習時は、フタホシコオロギはそのままに、基本的に給水容器以外を取り除いた。フタホシコオロギを学習で使うのに近い状態で飼育したのは、学習準備の効率化をはかるためである。児童・生徒に成虫だけを提示する
ために、プラスチック製水槽の産卵床は１齢幼虫が出始めると大型のプラスチック製ケースに移し、代わりに新しい産卵床を入れた。幼虫はこのケースで成虫になるまで飼育

図５ 粉末にしたキャットフード

図６ 給水容器と石こうの板

-110-

発行

京都市教育委員会
京都市青少年科学センター
令和 6 年(2024 年)4 月〒612-0031 京都市伏見区深草池ノ内町 13 番地
TEL(075)642-1601(代表)