中学受験：対照実験とは？論理的に考えさせる問題が本当によく出る！
理科の入試で頻出する実験の問題…論理的な思考力が必要な対照実験とは
こんにちは。かるび勉強部屋 ゆずぱ です。
理科が苦手な私の息子…、一問一答の問題は難なく解けるのに偏差値が思うように上がらない…。理科では分野問わず実験の問題がよく出ますが、もちろん教科書の実験内容の丸暗記では太刀打ちできません(-_-;)なぜでしょうか？
論理思考ができていない可能性が…(-_-;)
実験の結果を見て考え”つまりこういう事！”と頭の中で導き出す力。それが論理思考です。このような結果になるのはなぜか？条件をこう変えたらどうなると考えられるか？こんな問題には実験の丸暗記では太刀打ちできません…
今回は、敢えて教科書に出てこない理科の実験をテーマに、対照実験における論理的な考え方を解説したいと思います。私の息子へのフォローにも使ったものです。実際の面白い入試問題も併せてご紹介しますd(^_^o)
対照実験とはナニモノ？
そもそも理科の実験とは？
まず、理科でやたら出てくる”実験”。そもそも理科の実験ってナニモノなのでしょうか？実はたくさんの種類がある実験…とってもシンプルなイメージがありますd(^_^o)
理科の実験は”仮説”と”実証・検証”がセットになったもの と考えましょう。”仮説”は ”きっとこうなるはずだ！“という科学者の理論…つまり”予想”です。ただ、適当な予想ではなくシッカリとした考えに基づいた予想です。
一方、”実証・検証”とは実際にやってみて科学者の予想通りになり”やっぱりそうだ”とみんなに見せる事。科学者が”私の考えは正しいだろ！”と知らしめる手段でもあります。実際に証明してみせるので”実証”というんですね。
基本的には仮説を立てて、それが正しいことを証明するために実験を行うのですが、実験を通して新たな発見をしたり、実験をしてみてから仮説を修正したりします。理科の実験のイメージはできましたでしょうか？
対照実験のざっくりイメージ
それでは理科の実験の中でも、対照実験とはどんなものなのでしょうか？
対照実験とは、ちょっとだけ条件を変えた実験を何回もやり、その結果を見て ”やっぱりそうだ！“を証明する実験です。実際にはしっかりとした仮説のもとに行われる実験ですが、図のように結果を探し当てるイメージですねd(^_^o)
“犯人探し” のイメージ
ちょっと具体的な例を示しましょう。あなたの愛犬が最近食欲不振になり、悩んでいるとしましょう。あなたは、食欲不振の原因は “フードの味” か “食事場所” か “部屋の気温” ではないかと仮説を立てます。
そして 対照実験 を行います！
イメージとしては、愛犬の食欲不振の原因となる犯人を探し当てるイメージですd(^_^o)
この例では３回の実験を少しずつ条件を変えて実施し犯人を見つけます。フードの味を変えても食欲は回復せず、食事場所を変えても食欲は回復せず、部屋の温度を変えたら食欲が回復しました。犯人は部屋の温度ですねd(^_^o)
イメージは掴めましたでしょうか？
対照実験の５つのポイント
“対照実験で犯人を突き止める”とは？
対照実験のイメージはなんとなく掴めたかと思いますので、具体的な例を元に、実際に、対照実験で犯人を見つけてみましょうd(^_^o) 以下が実験の内容です。少しずつ条件を変えながら、４つの実験をしています。
ポイント① 実験の結果を意識せよ！
まずは、ポイントのひとつ目。実験結果がどうだったかを意識することです。実験の文章をよく読みながら、実験の結果がどうなったのかを読み取りましょう d(^_^o) この対照実験の場合、実験Ｂだけ結果が違うようですね。
ポイント② 条件はもれなくひろえ！
ポイントのふたつ目は、どんな条件を変えていったかを読み取ることです。この実験ではどうやら部屋の温度や食事場所や、フードの味を変えているようです。他に条件を変えているものが無いか、もれなく拾いましょう！
ポイント③ その条件は何の目的で？
条件を拾ったら、実験をする人は”なぜ”その条件を変えたかをよく考えます。変えるからには必ず理由があります・室温を少し上げてみたのは ”もしかしたら食欲不振の原因は寒さかも” と仮説を立てているからでしょう。
どんな実験でも必ず理由を考えましょう
試験管をアルミで包む理由は？おそらく光合成に光が必要かを調べたいのでしょう。葉っぱの裏側にワセリンをぬるのは？きっと歯の裏にある穴(気孔)から水が出るのを防ぐためでしょう。何にでも理由があるんです！
ポイント④ 表にするのが手取り早い
さて、対照実験ではもっとも大切なポイントですd(^_^o) 実験の結果や条件が、頭の中でまとまったら、表にしてしまいましょう！複雑な実験であればあるほど、この表にするという作業がもっとも大切です！
実験Ａと他の実験を比べてみて下さい。ひとつ”だけ”条件を変えた実験であることが分かるかと思います_φ(･_･
ポイント⑤ 結果が異なったら犯人が見える
実は表が描けてしまえば、もう犯人は分かったようなものです。慣れてくれば、すぐに “部屋の温度” が愛犬の食欲不振の原因…つまり犯人だと分かります。論理的に部屋の温度が原因としか考えられないのです。
論理的な思考力は、ガツガツ鍛えないと強化することはできません。では、どうやって鍛えれば良いのでしょうか？ もう、お分かりかと思いますが、表を書くことそのものが訓練 になるのです。
それでは、実際に入試で出題された対照実験の問題をベースに訓練してみましょうd(^_^o)
対照実験を実例で体得する
理科実験では対照実験がたくさん
光合成の実験、消化酵素の実験、植物発芽の実験、植物の蒸散の実験… 対照実験は特に生物の分野で出てくることが多いようです。このような教科書に載っている実験も、さきほどの５つのポイントで表を書いてみてください。
驚くほど分かりやすくなります∑(ﾟДﾟ)
入試実例：魚を敵と思わせる犯人を突き止める
今回は良くある有名な実験ではなく、変わった対照実験の例です。東邦大学附属東邦中学の2017年の入試問題をベースに筆者が書き起こしたものをご紹介します。まずは問題を読んで自力で表を書いてみて下さい(^_^;)
いかがですか？ 表は描けましたでしょうか？まずは、答えを見ずに練習してみるのも良いでしょうd(^_^o) さて、それでは解説に入っていきたいと思います。
まずは結果を意識せよ！
問題文をよ〜く読みながら、５つの実験の結果がどうなったのかを読み取って行きましょう。この実験では、イトヨが模型を攻撃したのか？しなかったか？が結果のようです。あれ…、でも結果が結構バラバラですね(･_･;
条件をもれなく拾え！
次は変えている条件を全て拾ってみましょう。全体の形、ヒレの有無、腹の色… 他に変えているものはあるでしょうか？ 目玉は…全ての実験で変えていないので、条件ではなさそうですね_φ(･_･
条件を変える狙いは何だ？
さて、各実験の結果と、少しずつ変えている条件を拾ったところで、この実験の意図を探っていきます。この実験ではどうやら、イトヨが何を見て敵だと判断しているのかを探る実験のようですねd(^_^o)
表にするのが手取り早い！
表にするのがもっとも大事だとお伝えしました。”目玉” は条件では無いのですが、対比するために書いておきます。ポイントのひとつ目からみっつ目までがシッカリできていれば、表に起こすのは簡単ですd(^_^o)
今度はいくつかの実験を比べてみましょう
実験Ａと実験Ｂは、とても似ていますが、腹の色だけが異なる条件ですね。実験Ｃと実験Ｅはどうでしょう。これは形だけか異なる条件ですね。同様に実験Ｃと実験Ｄも、腹の色だけが異なる条件ですねd(^_^o)
ひとつ”だけ”条件が違うというのがミソですねd(^_^o)
いよいよ犯人をさがす！
いくつかの実験を比べながら論理的な思考をすれば、イトヨが敵かどうかを判断する対照には赤い腹は必要であろうということが推測できますねd(^_^o) ヒレが関係なさそうだということも分かります。
ちなみに目玉は関係あるでしょうか？
この実験では、すべての模型に目玉がついてますね。ですから、イトヨが敵と判断するのに目玉が必要かどうかは判断できません ね。ひとつだけ条件の違う２つの実験を比べることで、犯人かどうか分かるわけですd(^_^o)
問題の答えは、もちろん”エ”となります！
まとめ
今回は論理的な思考力が求められる”対照実験”について、入試問題も交えながら解説しました。論理的な思考力をつけるには訓練が必要ですが、以下の５つのポイントをおさえて練習すれば簡単に鍛えることができますd(^_^o)
