はじめに
IB Chemistry IAを始めると、多くの生徒が最初に悩むのがResearch Questionの設定です。
「テーマは決まったけれど、Research Questionがうまく書けない。」
「この問いで本当に評価されるのだろうか。」
そんな不安を感じる方も少なくありません。
IAでは、Research Questionが研究全体の土台になります。どれだけ丁寧に実験や分析を行っても、Research Questionが曖昧では高評価を狙うことは難しくなります。
この記事では、実際のChemistry IAをもとにしたResearch Questionのサンプルを紹介しながら、「評価されるResearch Questionにはどのような共通点があるのか」を解説します。
高評価Biology IAのResearch Question例
まずは実際のResearch Questionを見てみましょう。
酸・塩基・反応速度に関するテーマ
- 緑茶の抽出時間（60、180、300、420、600秒）は、没食子酸（Gallic acid）濃度にどのような影響を与えるか。
- 尿素とクエン酸のモル比（1:1、2:1、3:1、4:1、5:1）は、UV照射時に放出される光の波長にどのような影響を与えるか。
- インスタントコーヒー溶液濃度（0、5、10、15、20 g/L）は、ヨウ化カリウム（KI）を触媒とした過酸化水素（H₂O₂）の分解速度にどのような影響を与えるか。
- マウスウォッシュの濃度（0.000、0.735、1.47、2.21、2.94 mol/dm³）は、炭酸カルシウムとリン酸の反応速度にどのような影響を与えるか。
- 炭酸の濃度（0.0000、0.5000、1.0000、1.5000、2.0000 mol/L）は、炭酸カルシウムの溶解速度にどのような影響を与えるか。
- スクロースと塩酸の反応時間（10、30、50、70、90分）は、グルコースの収率にどのような影響を与えるか。
分析化学・食品化学に関するテーマ
- 紅茶の種類（Lipton Earl Grey、Lipton Yellow Label、Remsey Earl Grey、Milton Earl Grey Classic）によって、カフェイン含量はどのように異なるか。
- 加熱温度（20、40、60、80、100℃）は、ヨウ素添加食塩中に残存するヨウ素量にどのような影響を与えるか。
- 食品に含まれる弱酸のpKa（2.85、2.99、3.13、4.10、4.76）は、炭酸カルシウムの質量減少量にどのような影響を与えるか。
- エタノールを用いたカフェインの抽出実験において、温度（25、40、60、75℃）は、カフェイン抽出量にどのような影響を与えるか。
- パンの種類（食パン、全粒粉パン、ライ麦パン、ブリオッシュ、バゲット）は、標準燃焼エンタルピーにどのような影響を与えるか。
熱化学・物理化学に関するテーマ
- エタノール水溶液濃度（0、20、40、60、80%）は、燃焼モルエンタルピーにどのような影響を与えるか。
- 温度（10、20、30、40、50、60、70、80℃）は、リンゴジュース中のクエン酸（C₆H₈O₇）濃度にどのような影響を与えるか。
- 温度（20、30、40、50、60℃）は、中和反応の速度定数（k）にどのような影響を与えるか。
- 銅(II)錯体において、配位子（Cl⁻、OH⁻、H₂O、NH₃）による平均結合長は、d軌道の分裂エネルギー（ΔE）にどのような影響を与えるか。
溶液・平衡・環境化学に関するテーマ
- 塩化ナトリウム濃度（0%、1%、2%、3%、4%、5%）は、米の発酵液のpHにどのような影響を与えるか。
- Alcalase濃度（0.00%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%）は、タンパク質加水分解速度にどのような影響を与えるか。
- 銅(II)イオン濃度（0.20〜0.90 mol/dm³）は、銅半電池のギブズ自由エネルギー（ΔG）にどのような影響を与えるか。
一見すると扱っている内容はさまざまですが、どのResearch Questionにも共通する特徴があります。
良いResearch Questionの共通点
① 独立変数が明確
「温度」「pH」「濃度」「溶液の種類」のように、何を変化させるのかが一目で分かります。② 従属変数が具体的
「収率・pH・時間・濃度」など、実際に測定できる指標が設定されています。③ 対象が限定されている
使用する反応物や触媒の名称、反応経路まで明記されています。研究対象が具体的になることで、焦点が定まっている印象を採点官に与えます。④ 独立変数の範囲が示されている
高評価のIAでは、独立変数の範囲や使用する触媒、反応の名称が具体的に示されています。これは実験の再現性を高めることに加え、適切なデータ分析にもつながる点で、高評価を取りやすいです。
以上を踏まえると、良いResearch Questionとは「実験内容をそのまま一文で表したもの」と考えると良いでしょう。
Research Questionを作るときのチェックリスト
最後に、自分のResearch Questionを見直す際は、次の5項目を確認してみてください。
- 独立変数は1つに絞られているか
- 従属変数は定量的に測定できるか
- 対象となる生物や試料が明確か
- 実験条件が具体的に示されているか
- 実際に学校で実施できる内容になっているか
まとめ
Research Questionは、IA全体の方向性を決める最も重要な要素の一つです。高評価を得ているIAを見てみると、「独立変数・従属変数・対象・条件」が明確に定義されているという共通点があります。今回紹介したサンプルを参考にしながら、自分の興味や実験環境に合わせて、具体的で測定可能なResearch Questionへとブラッシュアップしてみてください。良いResearch Questionができれば、その後の実験計画や考察も組み立てやすくなり、高評価への第一歩となるはずです。
