本日１限目に、１年生に対して数学と理科のクロスカリキュラムの授業を行いました。授業内容は「マグニチュードの正体に迫る！！」です。

　まず始めに、今年で１０年の節目の年になる「熊本地震」について考えました。本校の数学・理科教諭はそれぞれ、熊本地震を熊本市内で経験し、大きな被害を受けました。当時の話を通して、地震の「エネルギー」に目を向けてもらい、本時の目標と流れを確認しました。

　次に理科教諭にバトンタッチし、地震のエネルギーと震度・マグニチュードの復習を行いました。マグニチュードが１大きくなるとエネルギーは約３２倍、２大きくなると１０００倍となります。ここで、「M7.3の熊本地震とM9.0の東北地方太平洋沖地震を比較し、マグニチュード1.7の差でエネルギーの差はどれくらいになるか」という問いを投げかけました。

　この活動を通して、地震に対する「マグニチュード」という指標が何を表すのか、またこの指標を用いることに何の意味があるのか、という疑問を持ってもらいました。

　ここから数学教諭にバトンタッチし、数学的にマグニチュードの正体に迫っていきます。まず始めに、マグニチュードとエネルギーの関係をグラフ化させました。

　しかし、生徒からは「え･･･？グラフ書けなく無い･･･？」という声が上がってきます。実は、マグニチュードの変化に対してエネルギー変化が大きすぎるため、M1のエネルギーを１とすると、M3でエネルギーが1000となるため、目盛りが足りなくなるのです。この目盛りを打つためにはこれくらいの方眼用紙が必要になります↓

　このワークを通じて、マグニチュード変化に伴うエネルギー変化の規模感の違いに気付くことができたのでは無いでしょうか。

　ここから、マグニチュードを数式で表現する活動を行います。先ほどのグラフ化のワークで体験したように、非常に大きな桁数の数値を扱うため、これを「いかにわかりやすく表現するか」が肝になります。説明が難しくなるのでここでは省略しますが、地震のエネルギーを「１０を何回かけた数か」という視点で表現し直し、グラフなどを用いて規則性を見出します。その結果として、「マグニチュードとは、エネルギーを、１０を何回かけるか換算したときの「指数」部分が示す値のこと」だという結論を導き出しました。

　理科の授業で地震については２学期に扱いましたが、数学の概念を使ってエネルギー変化を数値化することで、新たな発見があったと思います。１つの現象を様々な教科の視点から考える能力は、大変重要です。教科の垣根を越えた多面的な視点を身に付けていって下さい。

　今回扱った内容は数学Ⅱで扱う「指数・対数関数」に繋がっていきますので、自然現象を理解するためには数学が強力な武器になることをモチベーションに、理数科目の勉学に励んで欲しいと願っています。（数学科・理科教諭より）