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平らな形から箱へ:子どもと楽しむ立方体の展開図

6まいの正方形でできた黄色い平らな形(4まいが横1列にならび、上に1まい、下に1まい)と、そこから黄色とオレンジ色の立方体へ向かう曲がった矢じるし。

次にシリアルの箱を古紙に出す前に、のりづけのところをていねいにはがして、平らに広げてみてください。おどろきはいつも同じです。箱はまるごと、1まいの平らな形なのです。この平らな形を展開図(てんかいず)といいます。

平らな形と立体のあいだを頭の中で行ったり来たりすることは、空間をとらえる力のよい練習になります。しかもお金はかかりません。いらなくなった厚紙、はさみ、テープがあれば十分です。

箱を開いてみる

  • 小さな箱をえらびます。 お茶、歯みがき粉、シリアルの箱など。
  • 先に予想します。 「平らにしたら、どんな形になるかな?」。子どもに予想をかいてもらいます。
  • のりづけのところから開いて、 平らにします。かいた絵とくらべます。
  • 面を数えます。 大きな長方形が6つあります(小さなのりしろは数えません)。底、ふた、前、後ろ、横が2つ。それぞれにちがう小さな絵をかきます。
  • もとどおりに組み立てます。 向かい合うのはどの絵でしょう。もう一度、平らな形を見てください。その2つの面は、けっしてとなり合っていません。

6まいの正方形で立方体を作る

厚紙から同じ大きさの正方形を6まい切ります。子どもの手のひらくらいのはばがちょうどよいでしょう。この記事の表紙の絵のようにならべます。4まいを横1列に、2まい目の上に1まい、3まい目の下に1まい。ふれ合っている辺をテープでとめて、おります。

1列の4まいはぐるりと回ってかべになります。のこりの2まいが上と下をふさぎます。これで、平らな形から立方体ができました。

ここからが本番です。正方形を1まいはがして、べつの場所にはり、たずねます。「これでも立方体になるかな?」。先に予想して、それからためします。

立方体になるのはどの形?

6まいの正方形のつなぎ方はたくさんありますが、うまくいくのは一部だけです。

6まいの正方形の形 立方体になる? 理由
4まいが1列、上に1まい、下に1まい なる 1列がかべになり、のこりの2まいがふたと底になる
4まいが1列、のこり2まいが同じがわ ならない 2まいが同じ口に重なり、反対がわが開いたままになる
6まいが1列 ならない 1列が回って自分に重なる。ふたも底もない
2×3の長方形 ならない 4まいが1つの点に集まり、おり分けられない
かいだん形(2まいずつ3組を1まいずつずらす) なる 意外な形。ぜひためしてみて

大きい子には、すばやくたしかめる方法が2つあります。立方体の展開図では、正方形が5まい以上まっすぐにならぶことはありません。そして、4まいの正方形が大きな正方形の形になることもありません。

回したりうら返したりしただけの形を同じものと数えると、立方体の展開図はちょうど11種類あります。そのうちいくつかを見つけるのは、長く楽しめるすてきなちょうせんです。ぜんぶ見つける必要はありません。

当てっこゲーム

  1. 1人が方眼紙に、6まいの正方形がつながった形をかきます。
  2. もう1人が予想します。立方体になる? ならない? なるなら、どの正方形がふたになる?
  3. 切りぬいて、おってたしかめます。

むずかしいバージョンもあります。正方形の1つに点をかき、その点の向かいがわに来るのはどの正方形かをたずねます。役に立つ発見があります。まっすぐな1列では、向かい合う面はいつも2まい先で、となりではありません。

年齢ごとのめやす

めやすの年齢 やってみること
4〜5歳 本物の箱を開いて、また組み立てる。面を数える。面ごとにちがう色をぬる
6〜7歳 6まいの正方形を表紙の形にはって、おる。1まい動かしてためす
8〜9歳 おる前に予想する。ちがう展開図をいくつか見つける。向かい合う面をさがす
10歳から 11種類ぜんぶをさがす。細長い箱やピラミッドの展開図にちょうせんする

年齢はあくまでめやすで、子どもによってちがいます。予想がむずかしいときは、たくさんおってみましょう。手が目に教えてくれます。

Dologiの「くうかん」にある「おって はこに」パズルでは、立方体になる平らな形をえらびます。むずかしいレベルでは正方形に小さなマークがついていて、星の向かいがわに来るマークを答えます。

まとめ

  • 展開図とは、箱を開いたときにできる平らな形のことです。
  • 本物の箱を開くことから始め、次に6まいの正方形をはって立方体を作ります。
  • 先に予想して、それからおります。6まいの形がすべて立方体になるわけではありません。
  • 大きい子は、向かい合う面をさがしたり、ちがう展開図を集めたりしてみましょう。

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