理科のグラフ問題を攻略すると合格が見えてくる!

近年の中学入試の理科の問題は、単なる1問1答のように知識だけを問う問題ではなく、長いリード文を読み、出てくるグラフのデータや資料を正確に読み解いて頭を切り替えながら解く問題が増えているという傾向があります。実験考察問題の出題が非常に増えており、それを克服するためにはグラフのデータの読み取りが必須です。

裏を返して言えば、グラフのデータをしっかり読み取ることができれば合格がグッと近づくということです。以前はグラフというと化学分野や物理分野がほとんどでした。もちろん今でも化学・物理分野ではグラフの読み取りは必須です。ただし、生物や地学分野においても実験考察問題は頻出傾向であり、4分野すべてにおいてグラフのデータ読み取りはとても重要になっているのです。

今回は、理科のグラフ問題を攻略するポイントについてご紹介します。一つひとつのグラフをおろそかにせず、何を表しているのかしっかりつかみながら問題に取り組んでいきましょう。

理科的思考力を問う、初見のデータやグラフ作成

受験勉強で理科を学習しているときには、たくさんのデータやグラフが出てきますよね。典型的な例としてテキストに挙げられているものも多いですが、入試でも多くの学校でグラフの読み取りや作成の問題が出題されているのが近年の傾向です。たとえば表に表された初見のデータを見てグラフを作成させたり、グラフから何が読み取れるのかということを考えさせて答えさせる問題も頻出です。なかにはグラフの読み取り、作成を中心とした問題が大問として出題されることも少なくありません。

普段学習しているテキストに載っているグラフは典型的なものが多いので、それを基礎としてはじめて入試会場で見るグラフ問題に対峙できるように力をつけていくことが大切です。入試問題として頻出なのは、たとえば、地震についてのグラフが挙げられます。P波・S波の伝わり方について作成されたグラフからデータを読み取る問題はよく出題されます。

また、酸素や二酸化炭素といった気体の発生をグラフ化して読み取らせるもの、ばねとおもりの重さの関係からばねの伸びをグラフで示して読み取らせる問題、条件を与えてグラフを作成されるものなども良く出題される題材だと言えるでしょう。

ただし注意が必要なのですが、入試の場合、初見のグラフが出題されることも多いです。普段のテキスト学習では扱われないようなグラフや、多くのグラフのなかから聞かれていることを正確に読み取って答える問題など、テキストや参考書学習では出てこない初見のグラフ問題が出題されます。中学入試で重要な理科的思考力を問う問題が頻出だと言えるでしょう。

たとえば、2020年度の渋谷教育学園幕張中学校の入試問題では、対数のグラフ用紙が出題されました。対数のグラフ用紙とは、縦軸と横軸のいずれか、あるいは両方の軸の目盛りが均等ではなく、決まった数、たとえば10などの1乗、2乗、3乗・・・といったように対数になっているものであり、小学校ではまず出てこないですし、塾でもあまり扱うことのないものです。

このような見たことのない初見のグラフ用紙が出題されたため、パッと見て難しくて敬遠した受験生も少なくなかったようです。ですが、受験生が全く解けない問題を出題することはない、という前提に立ってみると見方は変わります。初見のグラフを扱う問題の場合、問題のリード文(説明文)の中に、前提となる情報や条件がしっかり書いてあることがほとんどです。リード文は長文化傾向にありますが、ひるむことなく一から丁寧に読んでいけば情報や条件を書き出すこともできます。見たことのない問題であっても、実はヒントが問題文にちりばめられているということに気づくことができれば、解けないことは決してないのです。

グラフを読み取る問題が多く出題されますが、なかには問題文の条件などを読み解いてグラフそのものを作成させるという問題も増えているのが近年の理科の入試傾向の特徴です。たとえば、方眼用紙あるいはマス目が解答用紙に書かれており、そこにグラフの縦軸や横軸の目盛りを記入する、つまり一からグラフを作成させる問題も出題されるようになっています。

そこで求められているのは、そのグラフをどのような実験結果をまとめるために作成するのかを理解しているかどうかということです。目盛りを記入したうえで与えられたデータを的確にグラフ上に記入していくという手順が必要になるので、まずは何のためにグラフを作成するのかが理解できないとグラフの作りようがありません。そのため、問題の本質的な理解が問われるグラフ問題だと言えるのです。

このような、自分でグラフを作成する問題は問題の本質の理解度を測りやすいので、今後も増えていくと考えられます。なぜこのようなグラフ作成問題が出題されるようになってきているかというと、その背景には、中学校入学後の授業についてこられるかどうかを試したいという中学校側の思惑があると考えられます。

中学校に入学すると、理科の授業は実験観察が中心になります。ある仮説を立てて実権や観察をおこない、結果を把握したうえでなぜそうなるのかを考察することが重要視され、その量も多いです。そこでは「理科的な考察力」が要求されます。中学校入学以降の実験考察についていくためには、なぜそうなるのか、どのような条件があると結果が変わるのか、といったような理科的な考察力が課題解決のために非常に重要なのです。

実験や観察をおこなう際には、ただやって終わりではありませんよね。実験や観察によって得られたデータを表やグラフにまとめ、そこから条件を変えたらどうなるのか予測し、また実験や観察を重ねて研究を深めていくことになります。得られたデータから何が読み取れるのかをよく考えて表やグラフに表すという点で表現力も必要です。大学入試改革などで注目を浴びている思考力や表現力を理科という教科で考えるなら、グラフ問題が最適、というわけです。中学校側は理科的な思考力や表現力がある生徒に入学してほしいと考えているのだと思われます。生徒の理系志向もあいまって、各中学校は理科の実験や観察問題に力を入れています。

このような背景から考えても、中学入試のグラフ問題の出題は今後ますます増えていくでしょう。さまざまな形のグラフ問題が出題されていくでしょうが、前提となる条件やデータを問題文から読み取り、自力でグラフを作成する問題や、グラフを読み解いて結果と実験観察の因果関係を考察するといった問題が頻出となると考えられます。そこで求められるのは理科ならではの思考力と正しく伝えるための表現力です。できるだけ多くのグラフ問題に触れて経験を積んでおくことも重要です。

丁寧な読解力こそグラフ問題の決め手

近年入試の理科でグラフ問題は頻出と言っても良い状況ですが、グラフ問題にはさまざまな切り口があり、さらにその切り口は非常に多様化しているという傾向にあることも知っておきたいところです。そのため、テキストで習うようないわゆる頻出パターンを覚えるだけ、あるいは頻出パターンの似たような問題だけをいくらたくさん解いたとしても、本質を理解せずに数をこなしているだけでは得点に結びつけることは非常に難しいと言っても過言ではありません。

理科のグラフ問題は、化学・物理・生物・地学の理科4分野でまんべんなく出題されるようになってきています。各分野やグラフ問題として出題されやすい単元の基礎をまずは押さえて、問題の形式が文章題であろうとグラフ問題であろうと必要な基礎知識を思い出し、使いこなすことができるようになることが前提として必要です。その上で、グラフの意味を読み解く方法や、データをもとにしたグラフの作成方法を理解していくという二段構えの学習が必要です。

しかし、塾の授業ではグラフだけを取り上げたような特化した授業をおこなうことはまずありません。非常に時間がかかるだけでなく、受験生のレベルに応じた指導が必要になるからです。夏期講習や冬期講習などでグラフ問題を多数取り上げることはあっても、実際のグラフの読み解き方やグラフの作成のコツについてていねいに教えてもらうことはできないと思った方が良いでしょう。実際に残された時間から考えても、グラフ問題を多数出題する中学校に志望校別コースがあればある程度対策として習うことはできても、そればかりに時間をかけるわけにもいかないので、本質的なグラフ問題の解き方を学ぶことは難しいと言えるでしょう。

そこで大切になるのは、自宅学習でさまざまなグラフ問題に取り組むことです。さまざまなタイプのグラフ問題を集めて、読み解く問題や作成する問題を一つひとつ解いていき、なぜこのような結果になるのか、なぜこのようなグラフが出題されているのかという根本的なところにかえってよく考え、表現することが大切です。

また、グラフ問題を解く際に非常に大切になってくるのが「読解力」です。理科のリード文(問題文)は長文化傾向にあり、その中に問題を解く際に必要となるデータや条件が書かれているので、長い文章でもしっかり読み解き、書かれている内容を把握していくことがグラフ問題を解く前提条件です。先ほどの渋谷教育学園幕張中学校の入試問題のような初見のグラフ問題であっても、データの読み取りやグラフ作成ができるということは、長いリード文や説明部分の文章を正確に集中して読み切ることができるということです。そのため、正確で速い読解力は理科においても非常に大切なのです。

初見のグラフ問題は非常に難しく感じるかもしれませんが、実は前提となるデータや条件をしっかり読み取ることができ、それを何のために使うのかということが理解できていれば、設問そのものは意外と難しくない、ということが多いのです。どうしても見た目で難しいと思ってしまいがちなのですが、そこに長いリード文を読み切る自信のなさも加わってしまうとその問題は実はそれほど難易度が高いものでなくても非常に難問だと思い込んでしまい、手がつけられないということになってしまいかねません。長文を読み切れずに内容が理解できないとグラフ問題に限らずどのような問題でも解答できませんよね。また、急いで読むあまりに肝心な部分を読み飛ばしてしまい、条件が足りなくて不正解になる、というケースも多いのが現実ですので注意が必要です。

こういったグラフ問題を攻略するためには、単なるテキスト演習だけでは足りません。やはり、実際の入試でどのようなグラフ問題が出題されるのかを把握することが大切です。そのため、グラフ問題の攻略にあたっては過去問演習が非常に重要になると言えるでしょう。志望校や受験校の過去問はもちろんですが、ほかの中学校のグラフ問題だけを集めて演習するのもおすすめの方法です。

過去問演習をおこなう場合は、グラフを見て計算すれば答えが出るという単純な問題だけでは足りません。さまざまな実験や観察などに関する表やグラフが関わってくる問題をピックアップして取り組んでみましょう。表やグラフがあるということは、考察が必要になる問題だということですが、これは近年の入試問題で必須とも言える出題です。そのため、データや条件が含まれた長文を読んでグラフを読み取る、あるいは作成するという問題にできるだけあたりましょう

どのような問題を解いたら良いかについては、志望校や受験校の傾向に合わせて適切なものをピックアップすることが大切です。塾の先生や個別指導でピックアップしてもらうと良いでしょう。そして解いたら解説と突き合わせて自分の考え方が正しかったのかという検証も必要です。

長文のリード文を読んで表やグラフを使って問題を解いていくグラフ問題を多く出題する学校としては、たとえば栄光学園中学校があります。算数でもグラフ問題を多用するなど、グラフ大好きな学校のひとつだと言っても良いでしょう。また、前述の渋谷教育学園幕張中・渋谷中、開智中などの共学校でもグラフ問題はよく出題されます。さらに男子校なら巣鴨中、本郷中、吉祥女子中、普連土学園中なども良質のグラフ問題を良く出題しているので問題選びの参考にしてください。これらの学校の問題は、単なる知識を問うものではなく、そういった知識を前提としながらも長いリード文をしっかり読み解き、考察を加えながら解かなければならない、いわゆるよく練られた良問が多いので、一度解いてみることをおすすめします。

グラフ問題に限らずどのような理科の問題も、各単元の基礎知識をしっかり固めることが大前提として必要です。そして長文であってもひるむことなく集中して正確に、しかも速くリード文を読み、内容を把握してデータや条件を読み取る、こうした一連の力が求められます。この力をつけるためにはさまざまなグラフ問題を解くことが一番の対策になりますが、講師たちからを身に付けることができると、グラフ問題は実は得点源になり得ます。

表やグラフ、長文で一見難しく見せていますが、本質や聞かれていることを理解できさえすれば解ける問題がほとんどです。こうした「読めれば解ける」問題を見た目が難しいからと飛ばしてしまうのは非常にもったいないです。ひごろの学習の中で読めれば解けるという意識を大切にさまざまなグラフ問題に触れておくことが攻略のポイントだと言えるでしょう。

グラフ問題攻略のコツ~基準と規則性をつかもう

グラフ問題を確実に得点源とするためには、グラフを読み解くための基本的な攻略ポイントを知っておくことが何よりも大切です。つまり、グラフが著している者が何なのか、その基準と、グラフ内の規則性を把握することができればグラフ問題の攻略はそれほど難しくありません。

グラフ問題のなかには、棒グラフや円グラフ、線グラフなどさまざまなグラフが出てきますが、理科の実験考察問題で出題される場合、多くは線グラフです。そこで、線グラフについてグラフの読み取り方を押さえておきましょう。線グラフを読み取る際には、まず以下の4つを確認しましょう。

  • 横軸と縦軸が表しているもの
  • 横軸と縦軸の単位
  • 横軸と縦軸の目盛り
  • 原点の値(0とは限らない)

グラフは単なる縦軸と横軸でできているわけではありません。縦軸と横軸が表しているものが何なのか、それをつかまなくてはグラフ問題を解くことはできません。つまり、グラフの「基準」をつかむことが第1のステップです。

グラフの場合、基本的には横軸が変化するもの、縦軸がその変化の結果決まった値を表しています。まずはここを押さえましょう。横軸の値が決まれば縦軸の値が決定します。たとえば、ばねにおもりをつるすという実験問題は解いたことがあるでしょう。この場合のグラフは、横軸は「つるしたおもりの重さ」を表し、変化するものです。したがって、縦軸はつるしたおもりの重さに応じた「ばねの伸び」を表すことになります。おもりの重さによってどのくらいばねが伸びるかというデータはグラフからも読み取ることができますし、基準もリード文に書かれています。

次に確認するべきなのは、グラフの変化のしかたです。グラフが直線的に変化しているか、それとも曲線的に変化しているかによってわかる情報は異なります。そこで、グラフの形の特徴からわかった情報を整理して、そのグラフがつくられる「基準」と「規則性」を見つけていきます。たとえば直線のグラフであれば、横軸と縦軸が示す値は比例します。横軸の量が1倍なら縦軸の量が3倍といったように、必ず規則性が存在しますので、比例・反比例の基本がわかっていれば読み解くことはそれほど難しくありません。

また、たとえば線の角度が途中で変化している場合には、線が曲がったポイントが基準点となります。直線のグラフでまっすぐ比例して伸びているのではなく、途中で折れ曲がっている点があれば、そこでは「なにか」変化が起こっています。ですから、その点でなぜグラフが曲がっていてほかのところと違う動きを見せているのか考えると、規則性を発見することができます。算数のダイヤグラムの考え方などを参考にすると良いでしょう。

また、よくあるグラフとして、あるところまでは正比例できれいにまっすぐ斜めに伸びているグラフが、そこから先は横軸の値が変化しても縦軸の値は変化せず、一定となるというグラフがあります。そのようなグラフの場合、グラフの角度が変化する点がやはり基準となり、その点が意味するところを考えることが設問を解く際の重要ポイントとなる点に注意しましょう。

これは化学の実験に多いグラフの形です。たとえば、一定量の塩酸に亜鉛を加えていったときに発生する水素の体積をグラフで表した場合、一定量の亜鉛を加えたあとはグラフが横軸と並行になり縦軸の値に変化が起こらなくなります。それは、平行になった時点で亜鉛を加えても水素が発生しなくなったことを示しています。そこから、塩酸と亜鉛が結び付く限界値が分かり、どれだけの量の水素が発生するかを読み取ることができます。

グラフが曲線的に変化している場合は、グラフで表そうとしている者が滑らかに変化しているものです。たとえば、溶解度曲線がその代表です。物質の溶解度とは、水100gに対して最大限どれだけ溶けるのか。ということを表す数値です。ここまでは受験生であれば知っている知識ですね。

そして、溶解度は水温によって異なります。そこで、溶解度曲線は、このような溶解度の特徴を踏まえて横軸に水温、縦軸にに溶解度を表してグラフにしたものです。

また、地学の気象のところで出てきた「飽和水蒸気量」のグラフも曲線的なグラフになります。自然現象に関係するグラフは曲線的になるものが多く、曲線のグラフの場合は直線のグラフのような規則性がありません。そこでグラフを作成するためには、データに基づいて横軸と縦軸の間に点を描き入れ、それを滑らかな線で結び、どのような変化が起きているのかということを考えていくことが必要になることを知っておきましょう。

このように、グラフ問題ひとつとっても、そのグラフが表している内容はさまざまです。ですから、グラフが直線的か曲線的かによって基準や規則性の見つけ方も変わってくるので、グラフの種類に応じて、リード文からしっかりデータや条件を読み取っていきましょう。リード文をしっかり読んで読み違いの内容にし、最終的には計算がかかわってくるので計算ミスをしないよう注意していけば、一つひとつの設問に的確に答えていくことはそれほど難しくありません。

さまざまなグラフに興味を持とう

グラフ問題を攻略する最後のカギは、テキストのパターン問題を解くだけでなく、身の回りにあるさまざまなグラフに興味を持つことです。たとえば、今年は新型コロナウィルスの流行の影響で私たちの生活様式が変化してきていますよね。そのことについて毎日のニュースで報道されていますが、特に新規感染者数の推移を表すグラフは毎日必ず見かけるものです。

また、これは社会で良く出題されるテーマですが、GDP(国内総生産)に関するグラフもテレビや新聞のニュースでよく報道されています。内容は難しいので細かいところまで理解できなくて構いませんが、そのグラフの横軸が何を表し、縦軸が何を表しているか、その結果としてそのグラフによって何が読み取れるのか、どのような変化が表れているか、といったことを考え、ときにはご家庭で話し合ってみることもグラフ問題の攻略には有効です。グラフを読み解く力を養うことができます。

グラフの読み取りだけでなく、グラフの作成の練習もしておくと良いでしょう。これは理科のデータを使う必要はありません。グラフ作成に対する抵抗感をなくすことが目的なので、普段の生活の中で身近なものをグラフで表してみましょう。たとえば、お小遣いを貯金しているなら、貯金額が今いくらなのか、いつどれだけ使ったのかなどを思い出しながら金額の変化をグラフにしてみるのは身近な例ですね。ゲームが好きなら、攻略したステージごとに何分でクリアできたのかをグラフにするのもひとつの方法ですし、時間もかかりません。また、保護者の方に褒められた回数をグラフにしたり、宿題ができた日、できなかった日をグラフにしてもいいですね。受験のモチベーションアップにも役立ちます。

このように、グラフのテーマはどんなものでも良いのです。自分の興味のあることを自分の力でグラフにしてみて、横軸は何を表すか、縦軸は何を表すか、グラフ全体で何が分かるのかということを繰り返してやってみましょう。興味のあることならグラフの作成も苦になりませんし、グラフの見方の基本が身に付きます。

まとめ

グラフ問題は難しい、解くのに時間がかかる、と敬遠してしまう受験生の方も少なくありませんが、普段からグラフに親しみ、さまざまな種類のグラフ問題に触れることによって克服できます見た目は難しそうに見えるけれども、実際には基礎知識が固まっていれば解ける問題は少なくありません

これからの理科の学習において、授業では各単元の典型パターンのグラフをまずは理解し、グラフの読み取りのポイントをしっかり押さえてしまいましょう。それだけでも得点はグッと上がります。また、志望校対策をおこなううえでも一つひとつのグラフの意味と基準、規則性を読み解くことで攻略することは十分可能です。正確で速い読解力やデータをまとめる表現力を養うためにも、一つひとつの問題を敬遠せずにしっかり取り組んで、グラフ問題を攻略し、得点源にして行きましょう。

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