宮城教育大学環境教育研究紀要

第９巻 (2006)

川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討
大瀧

学 *・川村寿郎 **Re-examination of the Stream Table to Understand the Flowing and Working along the River
Manabu OTAKI and Toshio KAWAMURA
要旨 : 小学校５年次理科の「流れる水のはたらき」の単元学習で使用する流水モデル実験器について、その使用条件を確認して、川の学習をより効果的に行うために改良を加えた実験器を試作した。これにより、適切な使用条件が設定されるとともに、流水の浸食・運搬・堆積の三作用のすべてと川の上流から河口～沖合海底にいたる流域を通じた認識が可能となった。これを基にした新たな学習指導方法の展開も可能となる。
キーワード : 流水モデル実験器、流水台、小学校理科、川の学習、浸食・運搬・堆積も教材として用いられている。例えば、アメリカでは１．はじめに
日本では、環境教育の題材として川（河川）を取り「流水台」（stream table）と呼ばれる器具が市販されあげられることが多く、教育現場での実践例も数多い。ており、これを用いた授業が教育課程Ｋ－ 12 中の４川の環境を理解するためには、学年次や地域の実情に－７グレード理科プログラムで行われている。しかし、応じて、多面的な角度から学習し総合化してゆくこと

この流水モデル実験器は、使用条件によって、流水とが求められる。その際、各地点での個別の調査や体験

粒子の挙動およびその結果として現れる表面形態が大ばかりでなく、川流域を通じた全体像を把握することきく異なるため、使用にあたっては条件設定の準備とが重要であることを筆者らはすでに指摘した（川村・工夫が必要である。また、流水モデル実験器で見られ中條 ,2006）。

る表面形態が、その水理特性の制約のために、実際の小学校の学習単元の中で、川全体をとらえて、そのはたらきを知る内容が最もよく展開されるのは、５年地形とはかけ離れた例を示し、結果として学習指導に混乱を与えることも指摘されている（林 ,2002）。

次理科「流れる水のはたらき」の単元であろう。そこ

本研究では、上記の点をふまえて、特に流水モデル

では、後述するような学習内容で実際に展開されてお実験器について、１）川の学習における実験器導入のり、児童の理解を深めるために、従来、数多くの教材・効果と問題点、２）適切な使用条件、３）実験器の改教具の開発と工夫がなされてきた。その中で、川の流良製作、４）実験器を用いた指導の展開方法、についれと作用を示唆する流水アナログモデル実験が、川のて検討をおこなった。

洪水や流域のようすなどの写真・画像や映像の利用および川での実地観察とならんで実践的によく取り組ま２．川の学習単元

れている。

１）学習内容と取り扱い

川の学習のためのモデル実験は、一般に、屋外での小学校５年次理科「流れる水のはたらき」の単元と砂山に掘った流路、あるいは屋内での流水モデル実験して、現行学習指導要領（文部科学省，1998）では、器で行われる。後者は、日本のみならず、広く外国でその内容と取り扱いについて、次のように定められて＊宮城教育大学大学院理科教育専修（亘理町立吉田小学校）, ＊＊宮城教育大学理科教育講座－ 67 －

川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討いる。

各流域の石の大きさや形の違いについてまとめる。

地面を流れる水や川の様子を観察し、流れる水の速さや次に教科書では、大雨で河岸が大きくえぐられた写

量によるはたらきの違い調べ、流れる水のはたらきと土地真や、あふれた水が市街地まで流れている写真が示さの変化の関係についての考えをもつようにする。

れ、川の水のはたらきが大きくなるときの要因と土地アの変化（川の流れや川岸の変化）について話し合う。

流れる水には、土地を削ったり、石や土などを流したり積もらせたりするはたらきがあること。

さらに梅雨や台風の時の大雨により、河川の流量が増イ

雨の降り方によって、流れる水の速さや量が変わり、加し流速が速くなると、土地の浸食作用が大きくなる

増水により土地の様子が大きく変化する場合があること。

ことが示され、災害を防ぐ工夫として、護岸やブロッすなわち、川の流水の三作用（浸食・運搬・堆積）ク設置の意義を学ぶ。と大雨による増水などで流水のはたらきが強められ、最後に、実際の川や周りの土地のようすを観察して、土地の様子が大きく変化する場合があることを学習す学習のまとめとする。観察に適した河川が近辺にないることになる。

場合、理科学習用のＶＴＲや県内の有名な河川の写真

２）学習指導の展開方法や映像を用いることが多い。

学習指導要領に則り、教科書とそれに準拠した参考

３）学習内容の改善すべき点

資料などに基づいて、各学校では地域の特性による変学習内容は、導入からまとめまで全般的に、流水の更・修正を加え（自校化し）て、実際の指導にあたる。

三作用の中でとりわけ浸食と運搬が強調されている。

この学習単元の実施時期は、一般に 10 月中旬～ 11 月

即ち、導入の写真、モデル実験での観察、まとめの治下旬とされ、標準的な指導時数は 10 ～ 14 時間である。

水の意義に至るまで、河川の浸食・運搬作用に主眼が以下に教師用指導書（東京書籍，2004）に基づいた一置かれている。堆積作用に関しては、顕著で印象的な般的な展開方法を記述する。

現象ではないため、ほとんど取り扱われない。

教科書の導入部には、川の堤防が大雨によって決壊

しかし、長い時間でみると、河川による土砂の運搬し、付近の建物や水田が濁流にのみ込まれている写真－堆積作用は、地形や地質をつくる本質的な自然現象が示され、子どもたちは、濁流と激しく浸食される川である。例えば、日本の人口の大半は、河川が長い時岸から流水の作用に問題意識をもつようになる。

間をかけて堆積させてきた沖積平野に集中しており、次に、校庭に砂山をつくり、頂上部からホースやじょ

その土地の多くはかつて川から運搬され堆積した土砂うろで水を流して流路をつくって川のモデルとして再からなる。しかも、河川で運搬される土砂が、過去の現し、浸食・運搬・堆積の三作用について、実験を通治水工事や人工的採取などによって、河口域での堆積して学習する。その際、流路におがくずを混ぜて、蛇量が減少し、それが原因で沖積平野前面の海浜が浸食

行部の外側と内側の流速の違いや、側面の運搬と堆積されていること（「海岸浸食」）が昨今環境問題ともなっの作用について確かめる。場合によっては、降雨時のている。河川の堆積作用を考えると、土地の形成が川校庭を観察したり、本研究で取り上げる市販の流水モによることを強く認識する必要があるだろう。
上記のことは、「流れる水のはたらき」の単元の学デル実験器を使用したりすることもある。
次に、モデル実験で学習した流水の三作用が、実際習としては発展的内容を多く含む。しかし、これは６の河川に適応されるかどうか、様々な川の写真で確か

年次の「大地のつくり」の単元にも内容的に重なるもめる。上流の峡谷部・中流域の中州・河口域のデルタのであり、むしろスムーズに繋げるためには、５年次の写真や図を見ながら、土地の様子の違い、河川勾配、に堆積作用を認識させておくことが必要である。

流速の違い、浸食の強さの違い、堆積しやすい場所な

４）授業実践の例

どに視点を置いて、川の水がどのように土地を変化さ著者の一人（大瀧）は、宮城県亘理町立吉田小学校せているか話し合う。さらに具体的な視点として、川５年次理科の「流れる水のはたらき」の単元において、の石を対象として、上流部～下流部の写真をもとに、地域素材である阿武隈川を取り入れたカリキュラムを－ 68 －

宮城教育大学環境教育研究紀要作成し、後述する市販の流水モデル実験器を用いた指第９巻 (2006)

３．流水モデル実験器の使用条件導を行っている。これまでの授業実践を通じて、流水小学校における流水実験は、市販されている流水実モデル実験器に関する学習効果や改善すべき問題点が験器を用いたり、校庭でホースやじょうろで砂山から強く認識された。

水を流したりする方法が教科書には示されているが、流水モデル実験器の最大の利点は、児童の意識が散流水実験器についてはあまり普及していない、もしく漫になりやすい野外での実験に比して、条件を整えたは使いこなされていないのが実情である。

上で子どもに観察のポイントをしぼらせ、流水の作用

しかしながら、野外の実験観察では、何かと注意力・について学ばせるのにきわめて効果的なことである。

集中力が散漫になりやすく、なかなかポイントを絞っ

実際の授業でも児童は常に高い興味・感心を示し、学た的確な活動ができにくい実態を考えると、流水実験習に集中して取り組んでいる。また、天候に左右され器を使用した実験と観察の意義は大きい。

ずに授業を進められる。

１）流水モデル実験器について

これまでの授業では、流水モデル実験器の使用にあ

国内では、教科書の学習内容に準拠して、複数の会たって、十分な予備実験をすることなく、教科書やカ社から流水モデル実験器（以下、実験器と呼ぶ）が市リキュラム指導書に合わせる形で実験を進めてきた。

販されている。いずれも、側方に取水口と排水口をも実際、実験では周囲の適当な土砂を用い、実験器に敷つ平らで長い盆状の水槽であり、傾斜をつけた水槽のきつめた土砂に予め曲がった流路を掘って水を流し中に土砂を入れ、取水口からの水の流れに沿って、土た。傾斜も急で、流量も多くしていたため、流路沿い砂が浸食・運搬・沈積してゆくようすを観察するもの

では浸食作用が強く表れ、地形の変化として児童にはである。ここでは形状に特徴があり、内容量が最も大認識された。しかし、その実験では、はっきりとしたきくかつ流量や傾斜角の調整が可能な「流水のはたら川の蛇行は見られず、阿武隈川下流での実際とは異なき実験器」（中村理科工業社製ＲＷ - Ｂ型）を取り上る結果であった。

げる。図２にその概略的な見取り図を示す。

一方、授業実践の中で、児童からは「流れていったこの実験器（内寸 400 × 1500 × 150m m）は水槽の砂はどうなるのか」という発問がされた。そこで実験

底が変曲して排水口側に水が溜まるようになってお器の滞水部にたまった懸濁水をとって水分を蒸発させ、り、それが海を模している。滞水部分には２枚の回転残った泥をみせた。そして川から運ばれた土砂が海のが付けられ、また高低差のある２つの排水口を備えて泥としてたまってゆくことを知るようになった。このいることから、それぞれ海での波浪や海水準の上昇・ようなことを通じ、児童には、流水の三作用をすべて下降による浸食・堆積のようすがわかるとされている欠けることなく知ること、川の上流から下流そして河（図３）。取水は内径７mm（長 1.5 ｍ）のビニールパイ

口から海の沖合までを通じた三作用を知ることができプ３本を用いて、流量を３段階に調節可能である。実るように改善する必要であることを強く認識した。

験器は取水側にある２本の支柱の高さを変えて傾斜

図２．市販流水モデル実験器の概略図
上：平面図，下：断面図

図１．流水モデル実験器を用いた授業のようす－ 69 －

川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討【粗 - 中粒砂】①流量：650mℓ／分

傾斜角：５°

上流部で流れが大きく拡がり、伏流が始まる。中流部でいくつかの分流・変更を伴った流水路が形成され、段丘も形成される。下流部では、流水は一旦伏流し、さらに下流で扇状に崩れ始める。崩れた扇状の土砂の上には、流水路が形成されて、小さな扇状堆積部が形成される。滞水部には扇状に崩れた先端部から、水がわずかずつ流れ込む。
②流量： 650mℓ／分

図３．流水モデル実験器

傾斜角：10°上流部で流れが大きく拡がる。伏流が始まる。中流（勾配）を５°、10°、15°の３段階に変えることが部で一本の流路が形成されるが、移行はしない。下流

でき、傾斜角度を示す目盛がついている。

部で伏流して勢いよく扇状に崩れはじめ、それが中流

２）使用する土砂の粒度について部にまで及ぶ。崩れが一段落し、その崩れた部分にあこの流水実験器では、実験に適した使用条件に関すらためて流路が形成され、移行や分流が形成される。

る説明がない。ここでは、適切な使用条件を把握する

上・中流部には段丘も形成される。流路の先端に小さために、土砂の粒度構成・傾斜角度・流量について条な扇状堆積が形成される。滞水部には扇状に崩れた先件を変えながら、流路や表面形態などの特徴を観察し端部全体から、伏流水が少しずつ流れ込む③流量：1300mℓ／分た。

傾斜角：５°

流水下の表面形態は一般に粒径と流速によって変化①の時よりも、さらに上流部で流れが大きく拡がり、し、さらにこの実験器の場合には、流速は傾斜と流量伏流を始める。中流部ではいくつかの移行をともなっによって変わるとみられる。そこで、異なった粒度構た浸食の激しい流路が形成される。下流部でも流水は成をもつものとして、代表的な下記の３種の土砂を用伏流するが、瞬く間に扇状に崩れ始め、中流域まで崩いた。

落が及ぶ。崩れた扇状の土砂の上にいくつかの流路が粗 - 中粒砂：阿武隈川砂（市販品）。粗粒～中粒砂形成され、その先端に小さな扇状堆積部が形成される。

が主で、極粗粒砂・細礫を含む。入手が容易であり、滞水部には扇状に崩れた先端部全体から伏流水が少し宮城県南では校庭の整地にふつうに使用される。

ずつ流れ込む。

中 - 細粒砂：亘理町大浜海浜砂。ほとんどが中粒～細④流量：1300mℓ／分

傾斜角：10°粒砂で占められ、淘汰がよい。

上流部で流れがある程度まで拡がり、伏流が始まる。

細粒砂 - シルト：鮮新世大年寺層（未固結海成層）。

上流部で一本の流路が形成され、移行せずに中流部にシルト（約 30％）と細粒～極細粒を主とする淘汰の達して伏流し、一気に下流部から中流部まで崩れる。

悪い砂質泥。

崩れが一段落すると、中～下流部に移行・分流が形成

３）観察結果される。上流では浸食が進み、段丘地形が形成される。

上記の３種の土砂を実験器の取水口側に一様に敷き流路の先端では小さな扇状堆積が形成されるが、先端詰め（厚さ２～３c m）、傾斜角度を５°と 10°、流量部全体から伏流水がしみ出す。

を毎分 650mℓと 1300mℓと各々条件を変えて、流路と表【中 - 細粒砂】

面形態を観察した。結果は以下のとおりである。なお、①流量： 650mℓ／分

ここでは便宜的に、取水口側の平底部を上流部・中流上流部では流れがやや拡がるものの、中流部にかけ部、傾斜が変わる部分を下流部、排水口側の平底部をて、緩やかな移行を伴ったやや直線的な流路をすぐに滞水部とよぶ。

形成する。運搬の様子が、非常に明瞭に観察される。

－ 70 －

傾斜角：５°

宮城教育大学環境教育研究紀要

第９巻 (2006)

図４．粗 - 中粒砂を用いた時のようす．上から本文の①～④に対応．いずれも流水して約 30 分後に撮影

図５．中 - 細粒砂を用いた時のようす．上から本文の①～④に対応．いずれも流水して約 30 分後に撮影

流路は段丘を形成しながら下方浸食が進み、かなり直③流量：1300mℓ／分

傾斜角：５°

線的に変化する。下流部の流路口には扇状堆積が明瞭④流量：1300mℓ／分

傾斜角：10°に形成される。

いずれの場合も、水はあまり土砂に浸透しないため、②流量： 650mℓ／分

表面一帯に水が拡がり、浅くて広範な流路を形成する。

傾斜角：10°上流部ではやや広がった分流をするが、下流部に向流れが速くて狭い流路は形成されにくく、目立った浸かってすぐに流路が１本に収束する。中流部で緩やか食や運搬が観察されない。滞水部にはシルトの堆積がな蛇行を見せるが、段丘を形成しつつ、やや直線的な薄く見られるが、懸濁のため上からは観察しにくい。

流路に変化する。流路口部は扇状堆積が明瞭に形成さ

４）適切な使用条件れる。

上記の結果をまとめると、以下の点が指摘できる。

③流量：1300mℓ／分

傾斜角：５°

・粗粒～極粗粒砂や細礫の存在が流路の変更に大きな上流部に流れをやや広げるが、下流部に向けてすぐ役割を果たす。に複数の直線的な流路を形成する。
本流を形成すると、・粗粒～中粒砂では、伏流水による粒子間の摩擦支持他の流路は流量を減らして放棄される。本流ではややが低くなり、加えて極細粒砂・シルトが少ないために緩やかな移行をするが、激しい下方浸食に伴って段丘粘着力も低くなり、崩れやすい。その場合、滞水部にを形成しながら、次第に流路は直線的となる。流路口できたデルタが崩落した土砂で埋まったり、崩れたり部は扇状堆積が明瞭に形成される。

する。

④流量：1300mℓ／分

傾斜角：10 度

・海浜砂のような淘汰のよい中粒～細粒砂は、最も移通水後、速やかにほぼ直線的な流路を形成し、流路動し易い粒度のため、激しい浸食と運搬がおこり、流側方や下方を激しく浸食するが、移行や段丘の形成は路が直線的になりやすい。ただし、滞水部のデルタは見られない。運搬と浸食が明瞭である。流路口には扇明瞭となる。

状堆積が明瞭に形成される。

・シルト（～粘土）の多い土砂は粘着力が大きいため、【細粒砂 - シルト】

単独では実験に適さない。

①流量：650mℓ／分

傾斜角：５°

以上のことから、流水実験器に適した粒度構成とす②流量：650mℓ／分

傾斜角：10°

るためには、流路変更に大きな役割を果たす極粗粒砂・－ 71 －川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討

礫を含む川砂、流水による移動が大きい細粒 - 中粒砂の海浜砂、および全体を粘着・固定させためのシルトがバランスよく混合される必要があると言える。
また、流速に関わる傾斜角度は、前記の条件を考慮すると、流量 650mℓ／分、傾斜角５°あるいはそれ以下の緩い角度が適当とみられる。
そこで、３種の土砂の混合比を変えて、流水実験器の使用で最も適当な粒度構成の確認テストをおこなった。含水湿潤状態で、計量容器によって、粗粒 - 中粒砂（川砂）を約７割～９割、中粒 - 細粒砂（海浜砂）を０～約２割、細粒砂 - シルト（砂質泥）を０～１割の範囲で、以下のように体積比を変えた。
①川砂９：砂質泥１
上流部で遊水する。中流部から移行を伴う流路が形成される。下流部では、滞水部に到達する前に土砂が堆積し、最初は伏流するが、次第に河口まで流水が到達する。複数の流路を形成し、移行を伴う。

図６．土砂の混合比をかえた時のようす．上から本文の①～⑤に対応．いずれも流水して約 30 分後に撮影②川砂 9.5：砂質泥 0.5
上流部で遊水する。中流部から下流部にかけて、ほぼ直線的な流路を形成する。下流部で曲流しながら、これによって、滞水部の流水口の扇状体積＝デルタも網状の流路をなし、扇状に堆積する。

より明確に形成され、そこでは運搬と堆積がよく観察③川砂７：海浜砂２：砂質泥１

される。
５）市販流水モデル実験器の問題点②とほぼ同様。ただし、上流部に直線的に流路を拡大する。
中～下流部では流路の下方浸食が激しくなる。

今回用いた流水モデル実験器では、上記のように、下流部では移行を繰り返しながら、扇状地を拡大する。

使用条件を整えることによって、流水の三作用につい④川砂８：海浜砂１：砂質泥１て観察することができる。滞水部があるために、川の上流部でわずかに遊水し、中流域でやや拡がった直上流から河口、さらには沖合海底までを模すことがで線的な流路を形成する。下流で曲流をなしながら扇状

き、入れる土砂の粒度構成を吟味することで、扇状地、堆積を拡大する。やがて曲流は中流域にも及ぶ。

河岸段丘、デルタなどの地形に類した表面形態をつく⑤川砂８：砂質泥２ることもできる。

上～中流部で大きく遊水する。下流部で流路を形成

しかし、実験器の流水の作用は、本質的には、流水し、滞水部の流路口に向かって扇状に堆積する。を形下での粒子の挙動が現れているにすぎず、それが自成する。流路が中流部までほぼ直線的に伸びる。

然の河川の作用が再現されているわけではない（林，

以上の確認より、流路を変更させるためには、土砂は2002）。とりわけ、河川に一般的な自由蛇行は、相当

極粗粒砂・細礫混じりの粗粒 - 中粒砂を最低７～８割幅のある実験器で、かつある程度の土砂の量と流量が含む必要がある。また伏流を防ぎかつ砂粒を粘着・固なければ観察できるものではない。

定させるために、砂質泥を１割程度含むことも必要でまた、市販の流水モデル実験器の多くは、土砂や水あるが、多すぎると流路が浅く拡がるため、注意が必に対してある程度頑強な作りであるため、透過性のあ要である。さらに運搬作用を見やすくするためには、る素材は使われていない。そのため、流水と作用が進

海浜砂のような細粒～中粒砂を１～２割含むとよい。

んでゆくようすやたまった土砂のようすについて、側－ 72 －

宮城教育大学環境教育研究紀要

面あるいは断面として観察することはできない。

第９巻 (2006)

砂の流れを誘導するようにする。流路の下流側は、デ実験器の使用に関する説明が少ないことも問題としルタの堆積を側面から観察できるように、水槽壁面にてあげられる。実験に適した使用条件に関する指示・近いようにする。また、上流側では、盛り上げた土砂説明がないため、導入した学校現場ではその条件設定が覆って流路を埋めるのを防ぐために、粘土を少し盛に手間取ることになる。実験器に入れる土砂の粒度構り上げる（図７、８）。

成については、前項で確認された程度の条件が予め示

３）使用方法されているとよいであろう。
また、
傾斜角は５°、10°、実験器に入れる土砂の粒度構成は、川砂（粗粒 - 中15°の３段階で設定可能であるが、流量を増やしなが粒砂）／海浜砂（細粒 - 中粒砂）／砂質泥の割合（体ら傾斜角を 10°以上とすると、浸食作用のみが強調積比）が、ほぼ６／２／ 1 になるようにし、それらをされ、しかも、泥を含まない土砂を入れた場合には、よく混合する。土砂は予め上流部に山型に盛り上げ中流部以下の土砂がすぐに崩落してしまうので、５°ておく。また、土砂には、流路が形成されやすいようまたはそれ以下の傾斜角が望ましいであろう。

４．流水モデル実験器の製作
１）製作にあたって「流れる水のはたらき」の単元に関わる教材では、市販教材のほか、これまでにも自作や改良工夫の例が研究報告等で示されているが、条件設定を含めた流水モデル実験器の改良例は数少ない。ここでは、前記の問題点の改善に加えてさらに、学校現場での製作を念頭に、①材料をホームセンターなどで入手しやすい、②加工が比較的容易である、③安価である、ことを考慮して製作にあたった。

図７．製作した流水モデル実験器の概略．
上：平面図，下：断面図．
油粘土は上流側を盛り上げ，流路（波線）を成型する

２）製作方法
実験器は市販の収納ケース（天馬（株）フィツケー
ススリムボックス 74：44 × 74 ×７cm、ポリプロピレン製、白色透明）２枚を用いる。２枚とも片側を切断してポリプロピレン専用接着剤で接着後、加熱接着剤で隙間をシーリングし防水テープで補強して防水の水槽（内寸 40 × 126 ×７c m）とする。土砂の重量に耐えられるようにするため、水槽よりやや大きめの木質パネルを置く。
給水は、ペットボトル（1.5 ℓ）に水道水を貯めて整流化し、そこからビニールパイプ３本で流量を変えられるようにして、取水部のビーカーに導く。排水側の壁面にアクリルパイプを埋め込んでシーリングし、市販のホースを接続する。ホースの排水口を上下させることで、滞水部の水位を変える。
水槽の中央部（中～下流部に相当）には、油粘土を敷きつめ、さらに蛇行する形で予め流路を成型し、土－ 73 －図８．製作した流水モデル実験器．上：平面，下：断面

川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討に霧吹きで表面を湿らせておく。実験は少ない流水量シルトの上に砂粒の堆積が始まり、デルタの萌芽が形（400mℓ／分）で開始する。給水してすぐに土砂の山の成されるようになる（図 11）。

下流側には扇状堆積が始まり、分流しながらそれが成長する。その後、より下流部に土砂が運搬されるよう上流部では、流路の下方浸食が進行し、段丘地形も形成される（図 12）。にするため、給水パイプの数を増やして給水量を２倍・中流域の流路では、中粒砂・細粒砂が運搬される様３倍に増やしていく。給水側の木質パネルの下に板な子が明瞭に観察される。流れの外側の土砂が浸食され、どを適宜挟んで傾斜を変えるが、傾斜角は１－２°程

流れの緩い内側に砂粒が堆積する様子もはっきりと観度とする。

察される。

製作した実験器を実際に使用したところ、①上流部河口域のデルタは、いよいよ放射状に成長し、流水の扇状地、中流部の蛇行河川、河口部のデルタについ台の側面からも砂粒が堆積する様子がはっきり見えるてそれぞれ分かれて明瞭に観察される、②デルタの発（図 13、14）。

達が平面ばかりでなく断面でも観察できる、などの改善効果が得られた。
給水後約 10 分で、上流部から中流部での浸食・運流水を一晩続けると、デルタはより一層大きく成長し、河川の堆積作用が、より一層明確になる（図 15、16）。

搬のようすは観察できる。しかし、河口部まで土砂が運搬されてデルタが発達するまでには約１時間必要であることから、授業開始前に予め給水しておく必要がある。
給水量 400mℓ／分で実験を開始すると、すぐに山間に流路ができて、扇状地を形成する。その扇状地上で流路を変更したり、蛇行を形成したりしながら、扇状地が拡大する（図９）。
さらに、流量を２倍にしていくと、扇状地上の流路が直線的に変化し、中流部の蛇行流路への土砂の運搬が促される（図 10）。
堆積場にはすでにシルトが流れ込み、沖合に拡がり
図 10．中流域にまで運搬されてきた土砂のようすながら沈降・堆積を開始している。実験開始後 40 分も経つと、流路の土砂は河口に達し、すでに堆積した

図９．扇状地の形成のようす

図 11．河口域に達した土砂のようす－ 74 －

宮城教育大学環境教育研究紀要

第９巻 (2006)

き」の単元からさらに発展させて、６年次「大地のつ５．指導方法の新たな展開製作した流水モデル実験器を使用することによっくり」の単元へとつながる学習指導を可能とする。て、これまで流水による浸食・運搬が観察の主眼であっ「流れる水のはたらき」の単元の基本的なねらいでたのに加えて、河口周辺での堆積もよく観察できるよ

ある流水の三作用の中で、一般的に堆積作用は、浸食・うになる。このことは、５年次の「流れる水のはたら運搬作用に比べると時間がかかって進行するものであり、実際の観察でも把握されにくい。しかし、実験器に見られる河口のデルタの形成の観察を起点として、いくつかの学習展開ができるだろう。
一つは、川が運搬してきた土砂が海岸付近の土地を広げることから、沖積平野の成り立ちを考えさせることができることである。日本の多くの都市は沖積平野にあり、各平野には大きな河川が流れ注いでいる。宮城県でも、大崎・石巻・宮城野・亘理などの平野部では河川が流れており、かつてそれらの河川を通じて運ばれた土砂の地層が平野の地下にみられる。モデル実図 12．段丘地形のできるようす

験器での観察の後に、川や流域の実地観察、あるいは洪水時の河口のようすの画像・映像等の提示を加えることによって、川からの土砂の供給によって海が埋め立てられてきたことを理解させることができる。
もう一つは、海での堆積作用である。海岸では、一様に土砂が堆積しているわけではなく、より細粒の砂や泥はより沖合に運ばれて堆積する。これは実験器で形成されるデルタの砂と周囲の滞水部の泥との違いを見ることによってある程度わかる。これは平野部で見られる貝化石を含む地層の堆積環境を理解することに
図 13．成長するデルタのようすつながる。

６．おわりに小学校５年次理科の「流れる水のはたらき」の単元
図 14．デルタ側面のようす

学習で使用する流水モデル実験器について、その使用条件を確認して、川の学習をより効果的に行うために改良を加えた実験器を試作した。これによって、使用にあたっての土砂の粒度構成、傾斜角・流量が適切に設定されるとともに、流水の浸食・運搬・堆積の三作用がすべてみられ、さらに川の上流から河口～沖合海底にいたる流域を通じた認識が可能となった。それを基にした学習指導方法もさらに展開することが可能となった。
川に関する学習は、小学校では理科のみならず社会

図 15．24 時間流水後にできたデルタ地形科や「総合的な学習」でも取り上げられ、さらに中学－ 75 －

川の流れとはたらきを知るための流水モデル実験器の再検討

図 16．24 時間流水後のようす校でも理科や社会科でより深く学習する。流水モデルには、授業実践にあたってご協力いただいた。宮城教

実験器にみられる流路沿いの扇状地、河岸段丘、デル

育大学理科教育講座の青木守弘・千葉芳明両教授には、タなどの地形モデルを実験観察した印象は、それらのそれぞれの視点から有用なご助言をいただいた。同大

他教科や学年次等で理解を深める上でも役立つに違い学地学研究室の学生には、実験器の製作にあたってごない。

援助いただいた。記してお礼申し上げる。

今回製作した流水モデル実験器については、アナログモデルとして多くの制約があるとは言え、今後もさ引用文献らに工夫・改善を加える余地が残っている。給水方法、

川村寿郎・中條裕（2005）少年自然の家の野外活動

中～下流部の流路の材質、傾斜などはさらに吟味しな区域における自然学習教材の再開発－その２砥沢川

ければならない。使用にあたっても、流量の変更によ～迫川での川の総合的な学習の展開－．宮城教育大

る浸食・運搬の変化とその表面形態（自然堤防や後背学環境教育研究紀要，第８巻，27 － 33．

湿地などの地形）、あるいは、滞水部を深くした場合

林 慶一（2002）小・中・高の理科教育における堆積の海での堆積などのモデルも、授業のねらいに即して学関連の内容とその問題点．日本堆積学会 2002 年

工夫改善を進めてゆきたい。

秋の研究集会講演要旨集，７-10．
文部科学省（1998）小学校学習指導要領 理科．

謝辞

東京書籍（2004）新編新しい理科５上，教師用指導書

吉田小学校の教員の方々と平成 16 年度５年次児童資料．

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