『理科教室』(新生出版)’93.4月号（NO450）
やってみなければわからない
名古屋市立富田高校 飯田 洋治
通常、私の授業の始まりは、これは面白いと思った投げ込み教材を連ねて「自然の階層性と歴史性の話」を延々と展開するのが常であった。途方もなく大きく、小さな世界と、途方もなく長い自然の歴史の中に、人間を位置付けるのがねらいであった。「…私たち人間があれだけ長い歴史の結晶だなんてすばらしい。自分の中に海が、地球そのものの歴史が入っていると思うとワクワクします」。こんな生徒の感想や、自分たちの生き方まで問題にするような感想が多く出ることもあって、このような導入は今でも捨てがたく思う。
卵乗り、電球乗り
『いきいき物理わくわく実験』が出版された年、敢えて以前からの導入を止め、一度、「やってみなければわからない！」、この精神でどこまで理科Ⅰの授業が貫けるかに挑戦してみたくなった。
授業は「卵乗りの実験」から始まった。続いて、「片手１個で卵を握りつぶせるか」の問。以前、１人の生徒がこんなものとばかり一気に握りしめ、中身が四方八方へ飛び散り大騒動になった経験から、指先は使わない、卵を握った手を透明ビニール袋で覆っての実験である。数人が挑戦しても割れない。それではと、ソケットにはめた白熱電球３つの上に板をのせ、この上に人間は乗れるかと質問する。安全を考えて透明のビニール袋を被せて実験に入る。さすがに近くの生徒は尻込みする。ビニール袋を被せたのがかえって緊張感を増したようだ。
ハガキ１枚で
その後で、「ハガキ１枚でどうしたら強い形がつくれるか自分で自由に工夫したものをつくってきなさい」と宿題を出す。
翌朝、生徒が持ってきた授業ノートには「アコーディオン式にしたらハガキ１枚のときより少ししかコインが乗らなかった。２回実験したが２回とも同じだった。どうしてなのだろう？」と書いてある。いつもなら「課題と逆のことをしたのだ」と簡単にすませてしまったかもしれない。しかし、今回は違っていた。『いきいき物理わくわく実験』を編集する過程で、「生徒のいうことの中から我々教師が何を発見できるか、それがカギだ」とさんざん議論してきたからである。すぐさま、廊下に出た生徒を呼び止め、「これは常識を破るスゴイ発見だ！一枚の紙はどうすれば弱くなるかの実験をしたのだ！」と。いわれた生徒はキョトンして何か照れくさそうだった。
次の時間、この生徒の実験の素晴らしさを紹介し、日常、強い形をわざわざ弱くしているものはないかと問いかけた。ストローのギザザザ、掃除機のホース、流しのドレンホース、扇子、アコーディオン、フレキシブルスタンド、カニ、エビなどいっぱい出てくるではないか。いかに弱くするかという発想が全く眼中になかった自分の視野の狭さを思い知らされた出来事だった。
続いて、生徒の考えてきた実に様々な強い形の構造物の紹介に入る。丸型、三角、四角、コの字、Ｈの字型など、そしてそれらをいくつか組み合わせたものなど、用意した沢山の１０円玉を乗せて次々と実験する。中にはコインの乗らない形のものも多くあり、形の面白さを楽しむ授業展開となった。その後、生徒が新たに考えてきたものが出る度に、また他のクラスで変わったものがでてくると紹介するなどして、授業は進んだ。
生徒が考えてきたものの中にとても感動したものがあった。カッターナイフで２ヵ所切り込みを入れただけの実に簡単なものだが、コインを乗せれば乗せるほど、両端の紙がアーチとなって膨らんでいくのである。実に素晴らしい発想だ！
また、ある生徒は辞書に一枚のハガキの両端をセロテープで止めればいいという。コインをのせていくと両端の辞書が倒れる。じぁあ、辞書をセロテープで図のように止めればいいではないかというのだ。なんとこれは吊り橋ではないか。実はハガキを引っ張り－吊り構造－で利用しようとしたのだ。
色々な構造物の形がこんなに自然に出てくるのには正直いって驚かされた。
ハガキで実物と模型の強さを調べる
次は「模型と実物の壊れやすさ」を調べる実験。ハガキを４分割したもので作った円筒に比べて、太さ、厚さ、長さすべてを２倍にした円筒（８倍の材料を使う）は壊すのに何倍の力が必要か、を聞いた。予想は、
（ア）ちょうど８倍の力が必要 8人
（イ）８倍より大きい力が必要 1人
（ウ）８倍より小さい力でよい 31人
実験は小さい方が2～3kgw程度、大きい方は5～7kgw程度でおよそ３倍程度でつぶれた。
つまり、材料が増える割には強度は強くならない、実物は使う材料に対して模型より弱くなるのである。
人間・アリ・象
続いて、『人間・アリ・象－動物の大きさ－』（P.K.ｳｪｲﾙ著、今泉吉典訳、福音館）の話をかいつまんで話す。人間を10倍に拡大したとしよう。体積、体重は1000倍、面積は100倍、体重が増える割には足の裏の面積は増えない。だから象の足はズングリしたものにならざるを得ない。クジラは体重を浮力で支えることに成功した。巨大な恐竜が滅んだのも足が太くなりすぎ動けなくなって、案外小さな哺乳動物にやられてしまったかもしれないと自説を展開する。今度は人間を1/10に縮小してみよう。体重は1/1000になるが面積は1/100にしかならない。鳥やアリなどの小さなものの足はキャシャで十分だ。それに筋肉の力は断面積に比例するので、小さなものほど体重に対して筋力が強い。鳥や蚊など空を飛べるのはこのためだ。ノミのジャンプ力が大きいのもこのためであり、ノミと人間のジャンプできる高さは同じである。小動物は体重に対して表面積の割合が大きく哺乳動物ではどんどん熱が逃げる。そのため四六時中餌を食いあさってエネルギーを補給しなくてはならない。とても人間のような文化をつくる余裕など全くない。人間であってよかったねと続けた。更に寒冷地の動物はどうして大きくなるのか、両生類に大きなものがいないのはどうしてかとか、数時間この話が続く。
そして、この話の締めくくりとして、約1600cm2の象の足跡を見せ、人間の体重から象の体重を見積もることにした。そのためには人間の足の裏の面積が必要である。そこで、全員足の裏でチョークの粉を踏んで、グラフ用紙のうえにベタッと乗せて面積をはかった。平均約100cm2。象の足の裏の面積は人間の約16倍。だから象の体積は4×4×4＝64倍になるはずである。人間の体重を60kgと見積もると、
64×60kg＝4t
となる。
実は5t程の象の足跡だというからいい線だ。この値に満足していると、「先生、人間は２本足だが、象は４本足だよ！」。大変重要なことを忘れていた！そこで今度は手の平の面積を測る。これ又平均約100cm2。人間がかつて４本足だったとすると大変うまくつじつまが合うなということになった。
生徒の感想
およそこんな流れの導入を、十数時間続けたが、生徒の感想には「初めての授業のとき、いきなり卵に人間は乗れるかとか、電球に乗れるかという不思議な授業をうけ、その時、この１年間楽しい授業になりそうだなと思いました。今では次はどんなことをするのかととても楽しみです。本当にすてきな楽しい先生にめぐり合えてうれしいです。これから１年間いろいろ『やってみなければわからない』を実行し、すてきな発見を探したいです。何でも興味をもち、研究していくうちに自分にとっても役にたつ何かを発見できたらいいなあ」といううれしくなるような感想がでてきた半面、一人の生徒からこんな意見も出てきた。
｢…初めの授業の感想は縛られていなくていいと思いました。ああいう形の授業は１時間だけだと思っていたので多少戸惑い、授業が進むにつれ、いらいらするようになりました。はやく教科書をやりたいと思いながら授業を受けました。手足の面積を測る実験は何だったのですか？沢山の新しいことを発見することはある程度の知識の上に成り立つと思います。沢山の知識を修得できるのは学生のうちが花です。私は沢山のことが知りたいのです。ああだ、こうだととりとめもなく理論を交わすことは大変いいことです。とても好きですし、それはそれでいいのです。だけど、授業をオールそれで埋めてしまってはいけないと思います。知ることと考えることの両立が大事だと思います。」
「やって見なければわからない」と始めた授業だったが、一人の生徒の意見とはいえ、私の気がかりな部分をズバリと突いた手厳しい意見だ。そういわれてみれば出たとこ勝負の授業、授業そのものがそれこそ「やってみなければわからない」「どうころぶかわからない」ものになっていた。もちろんその後、地学、生物分野の授業に入ったが、他のクラスでは調子よく過ぎた１年も、このクラスではこの一人の生徒の意見があることを念頭におかざるをえなかった。
身近なもののなかの普遍性の発見
しかし、こんな意見があったものの、『卵にものれる』『電球にものれる』という実験は好評だった。「ウッソー、そんなことできるはずがない」「まさか！」と思っていた生徒が「えっ！こんなことができるのか」とすごく驚く。この実験の面白さは、卵や電球の使用目的からはずれたところで一見弱そうに見えるものでも、強い構造をした形に注目したから面白くなったと思う。つまり日常に経験するもののなかで強い形というものの普遍的構造を発見できるところにこの実験の面白さがあるのではないか。それをさらにサイズの問題にまで発展させようとしたのがこの導入のねらいでもあった。
取り上げた材料は日常的には何のへんてつもないどこにでも転がっているものである。もし、日常的なものを日常的なものとして取り上げたとしたら、何の面白みも、教育として何の意味ももたないであろう。こういう意味で身近なものを取上げるとするなら、身の回り主義といわれてもしかたない。まさに生徒を閉じた世界に押込んでしまうことになるからである。しかし日常的なものをとりあげる積極的意味はその中に日常的でないものが発見できるというその素晴らしさのためである。気にもとめないようなこんなことのなかにもやっぱり法則性があったんだなあという驚き、まさに当たり前として無視していたものの中に普遍性を発見できる時、彼らは驚き喜ぶのだ。この普遍性の発見なしには日常的なものに対して生徒の驚きは生じないのではないか。
ただ、私の言いたいことは身近な使用価値とは違った普遍性の発見なかに、法則としての価値だけでなく、基本法則とまではいかなくても、法則性というか、ものの構造的価値の発見も重要な意味をもつのではないかということである。確かに、これは教科書には全くない。しかし、教科書にあろうがなかろうが、教えるに値すると思えることを教えたい。
その後、普通科（大学へ行きたいがそれほど入れない）へ転勤して数年たった。「念力ペン落とし」や「浮ぶ千円札」の実験を超能力者ぶってやり、彼らはどうみやぶるかという導入をしてみたり、再び「自然の階層性と歴史性」の話にかなりの時間を費やしたりしているが、大胆な展開はなかなかしづらい。やはり、大学入試の壁の厚さを実感せざるをえない。
（93.2.14）