中学生の自由研究は、テーマ選びで半分決まります。そして、先生がいちばん見ているのは「すごい実験」ではなく、条件をそろえて比べたかと結果から何を言えたかです。
この記事では、中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編に書かれている「探究の過程」に沿って、テーマ30個を「変える条件」と「測るもの」の表にしました。
1日で終わるものから、人とかぶらないデータ系のテーマまで入れています。
自由研究で評価が分かれるのは、変える条件を1つにして、ほかの条件をそろえたかです。「10円玉を何できれいにできるか」なら、変えるのは液体の種類だけ、10円玉の数や漬ける時間はそろえます。
1日で終わらせたいなら物理・化学のテーマ、人とかぶらせたくないなら気象庁のデータやサイコロなどのデータ系のテーマが向いています。
塾で自由研究の相談を受けると、「何を調べたいか」より先に「何を比べるか」を決めてもらいます。比べるものが決まれば、テーマはほぼ完成です。
先生が見るポイント：学習指導要領の「探究の過程」
中学校の理科は、学習指導要領解説で「課題の把握（発見）→課題の探究（追究）→課題の解決」という探究の過程で学ぶことになっています。自由研究のレポートも、この順に書くと先生に伝わります。
| 探究の過程 | 自由研究でやること |
|---|---|
| 課題の設定 | 気づいたことから「何を調べるか」を1文で書く |
| 仮説の設定 | 「〜だから、〜になるはず」と予想を書く |
| 検証計画の立案 | 変える条件・そろえる条件・測るものを決める |
| 観察・実験の実施 | 同じ条件で3回以上くり返す |
| 結果の処理 | 表とグラフにする |
| 考察・推論 | 仮説が合っていたか、なぜそうなったかを書く |
| 表現・伝達 | レポートや模造紙にまとめる |
学習指導要領解説では、3年間を通して学年ごとに重視する過程も示されています。学年に合わせて、力を入れる部分を変えると評価されやすくなります。
| 学年 | 理科の授業時間数 | 重視する過程 | 自由研究で力を入れる所 |
|---|---|---|---|
| 中1 | 105時間 | 自然の事物・現象に進んで関わり、その中から問題を見いだす | 身近な疑問から課題を作る |
| 中2 | 140時間 | 解決する方法を立案し、その結果を分析して解釈する | 条件のそろえ方と、表・グラフの読み取り |
| 中3 | 140時間 | 探究の過程を振り返る | 失敗した点と、次にやるならどう変えるか |
探究の過程は，必ずしも一方向の流れではない。
文部科学省「中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編」
- 中1は身近な疑問から課題を作る
- 中2は条件のそろえ方と表・グラフの読み取り
- 中3は探究の過程を振り返る（反省と次の課題）
- 同じ条件で3回以上くり返すと結果が信用される
分野別：中学生の自由研究テーマ30選
表の「時間」は、準備から結果が出るまでのおおよその長さです（レポートを書く時間は含みません）。どのテーマも、同じ条件で3回以上くり返すと結果が信用されます。
物理（1日で終わるものが多い）
| テーマ | 変える条件 | 測るもの | 時間 |
|---|---|---|---|
| 振り子が1往復する時間は何で決まるか | 糸の長さ・おもりの重さ・振れ幅（1つずつ） | 10往復の時間 | 半日 |
| 輪ゴムはおもりの数に比例して伸びるか | つるすおもりの数 | 伸びた長さ | 半日 |
| 斜面の角度とビー玉が転がる速さ | 斜面の角度 | 下まで転がる時間 | 半日 |
| 氷を長持ちさせる包み方 | 包む素材（アルミ・新聞紙・タオル） | 一定時間後に残った氷の重さ | 1日 |
| 水を入れたびんの音の高さ | 入れる水の量 | 音の高さ（チューナーアプリ） | 2時間 |
| 紙飛行機の折り方と飛ぶ距離 | 折り方（翼の形） | 飛んだ距離 | 半日 |
化学（台所の材料でできる）
| テーマ | 変える条件 | 測るもの | 時間 |
|---|---|---|---|
| 10円玉をきれいにする液体はどれか | 液体（酢・レモン汁・ソース・塩水） | 色の変化と、変わるまでの時間 | 半日 |
| 紫キャベツ液で身の回りの液体を調べる | 液体の種類 | 色（酸性・中性・アルカリ性） | 半日 |
| 水の温度と、溶ける砂糖・食塩の量 | 水の温度 | 溶けきった量 | 半日 |
| ミョウバンの大きな結晶を作る | 冷やす速さ | 結晶の大きさ・形 | 3〜7日 |
| 使い捨てカイロが温まるしくみ | 空気に触れさせるかどうか | 温度の変化 | 1日 |
| りんごの切り口が茶色くなるのを防ぐ | つける液（水・塩水・レモン汁） | 色が変わるまでの時間 | 1日 |
化学の実験は、手順を図にするとレポートが一気に見やすくなります。器具の絵は当サイトの化学実験のイラスト集と理科の実験器具のイラスト集を使えます。
生物（日数がかかるので早めに始める）
| テーマ | 変える条件 | 測るもの | 時間 |
|---|---|---|---|
| 豆苗は光の当たり方で伸び方が変わるか | 光（窓際・室内・箱の中） | 伸びた長さ・色 | 7日 |
| パンにカビが生えやすい条件 | 置く場所の温度・湿り気 | カビが見えるまでの日数 | 7〜10日 |
| だ液はデンプンを分解するか | 温める温度 | ヨウ素液の色の変化 | 半日 |
| ダンゴムシは分かれ道でどちらに曲がるか | 分かれ道の形（直前の曲がり方） | 左右に曲がった回数 | 1日 |
| 葉の表と裏で気孔の数は違うか | 葉の表・裏、植物の種類 | 顕微鏡で数えた気孔の数 | 1日 |
| 切り花が色水を吸い上げる速さ | 茎の長さ・色水の色 | 花びらに色がつくまでの時間 | 1日 |
地学（外で観察する・データを使う）
| テーマ | 変える条件 | 測るもの | 時間 |
|---|---|---|---|
| 1日の気温と湿度はどう変わるか | 時刻 | 気温・湿度 | 1日 |
| 住んでいる町の気温は昔より上がったか | 年（気象庁のデータ） | 月ごとの平均気温 | 半日 |
| 雲の形から翌日の天気を予想できるか | 雲の種類 | 翌日の天気 | 1〜2週間 |
| 土の種類と水のしみこみ方 | 土（砂・園芸用の土・校庭の土） | 水がしみこむ時間 | 半日 |
| 月の形と見える時刻・方角 | 日付 | 月の形・方角・時刻 | 2週間 |
| 水の中で土砂はどの順に積もるか | 粒の大きさ（れき・砂・泥） | 積もった順番と層の厚さ | 2時間 |
データ・数学（人とかぶらない）
| テーマ | 変える条件 | 測るもの | 時間 |
|---|---|---|---|
| サイコロの目は本当に同じ割合で出るか | 振る回数 | それぞれの目が出た割合 | 半日 |
| 睡眠時間と翌日の小テストの点 | 寝た時間 | 小テストの点 | 2週間 |
| 通学路の信号待ちは時間帯で変わるか | 時間帯 | 待った時間 | 1週間 |
| スマホの歩数計はどれくらい正確か | 歩き方（ポケット・手に持つ） | 実際に数えた歩数との差 | 1時間 |
| 家の冷蔵庫を開ける回数と時間帯 | 時間帯・曜日 | 開けた回数 | 1週間 |
| 紙を何回折れるか、紙の大きさで変わるか | 紙の大きさ・厚さ | 折れた回数 | 2時間 |
人とかぶらないテーマにする3つの方法
テーマ一覧のサイトに載っているネタは、同じクラスの誰かと重なりがちです。かぶらないようにするには、テーマそのものを変えるより条件を変えるほうが確実です。
| 方法 | 例 |
|---|---|
| 変える条件を自分の身近なものにする | 10円玉×「家にある調味料を全部」、豆苗×「自分の部屋の窓の向き」 |
| 公的なデータを使う | 気象庁の過去の気象データで、住んでいる町と別の町を比べる |
| 自分の生活を記録する | 睡眠時間と小テスト、通学路の信号待ちなど、自分にしか取れないデータ |
とくに気象庁の「過去の気象データ検索」は、地点と年月を選ぶだけで気温や降水量の記録を表で見られます。自分の住む町のデータは、ほかの人とまずかぶりません。
読売新聞社の日本学生科学賞のサイトには、過去の受賞作品を探せる「理科自由研究データベース」があります。受賞作品のタイトルと調べ方を見ると、「同じテーマでも条件の選び方で差がつく」ことがよく分かります。
中学理科の元教員や化学の専門学校が無料で公開している実験のアイデアから探したい人は、6つのサイトを比べた記事も参考にしてください。
自由研究のまとめ方：レポートの型
まとめ方は、学校から指定がなければ次の順で書けば足ります。先ほどの探究の過程と同じ順番です。
| 見出し | 書くこと |
|---|---|
| 題名 | 「〜は〜で変わるか」のように、比べるものが分かる題名 |
| 調べようと思ったきっかけ | 気づいたこと・疑問に思ったこと |
| 予想（仮説） | 「〜だから、〜になると思う」 |
| 方法 | 用意したもの／変えた条件／そろえた条件／測ったもの |
| 結果 | 表とグラフ。写真があれば添える |
| 考察 | 予想は合っていたか。なぜそうなったか |
| 反省と次の課題 | うまくいかなかった点、次にやるなら変えたいこと |
| 参考にしたもの | 本・サイトの名前 |
評価が下がりやすいのは、結果と考察が同じことを言っているレポートです。結果には「何が起きたか」だけを書き、考察で「なぜそうなったか」を書き分けてください。
中3なら「反省と次の課題」を厚めに書くのがおすすめです。学習指導要領で中3は「探究の過程を振り返る」学年とされていて、そこを書けるかどうかで差がつきます。
- 題名→きっかけ→予想→方法→結果→考察→反省の順
- 結果には何が起きたかだけを書く
- 考察でなぜそうなったかを書き分ける
- 中3は反省と次の課題を厚めに書く
コンクールに出すなら：日本学生科学賞の応募方法
自由研究をコンクールに出す場合、中学生が応募できる代表的なものが日本学生科学賞（読売新聞社）です。応募方法のページで確認できたのは次のとおりです。
| 項目 | 公式の記載 |
|---|---|
| 応募資格 | 中学・高校の生徒（国・公・私立は問わない） |
| 分野 | 物理／化学／生物／地学／広領域／情報・技術／応用数学の7分野 |
| 受付 | 9月から10月にかけて都道府県ごとに受け付け（地方審査） |
| 代表作品 | 都道府県ごとに原則として中学の部・高校の部で各3点（北海道・千葉・埼玉・東京・神奈川・愛知・大阪・兵庫・福岡は各6点） |
受付期間や応募の基準は都道府県ごとに違うので、学校が所在する都道府県の案内を確認してください。多くの場合、学校を通して応募します。
実験の前に守る安全のルール
| 注意すること | 理由と対策 |
|---|---|
| 火を使う実験は大人と一緒に | やけど・火災を防ぐ。加熱はできるだけ湯せんで |
| 薬品や洗剤を混ぜない | 有毒なガスが出る組み合わせがある |
| カビの実験は袋を開けない | 胞子を吸い込まないよう、密閉したまま観察して捨てる |
| 食べ物を使った実験は食べない | 実験に使った物は口に入れない |
生物のテーマは結果が出るまで1週間以上かかるものがあるので、休みの前半に始めると安心です。休み全体の計画の立て方は夏休みの勉強計画の立て方で、週単位の表にしています。
理科の実験問題は、定期テストや高校入試でも「条件をそろえる」考え方がそのまま出ます。自由研究で比べ方が分かった子は、テストでも強くなります。
PR 定期テストの理科を1対1で見てほしいなら、中学生は【森塾】
が1科目＋20点の成績保証つきで、無料体験があります。
成績保証は英語が対象外で、60点以上で入塾した場合は「80点以上」の保証になるなど条件があります（森塾の料金と保証の条件）。
- 火を使う実験は大人と一緒に、加熱は湯せんで
- 薬品や洗剤を混ぜない
- カビの実験は袋を開けずに観察して捨てる
- 食べ物を使った実験の材料は食べない
自由研究の型は身に付いているか｜全国学力調査で、変える条件に着目して実験を計画する問題の正答率は14.3%
この記事で勧めている「変える条件を1つ、測るものを1つ」は、中学生にとってどのくらい難しいのでしょうか。
国立教育政策研究所は、令和7年度全国学力・学習状況調査（中学3年生・4月14日〜17日実施）の理科の問題ごとの正答率と、生徒への質問の回答を Excel で公表しています。
2026年10月27日にファイルを開き、自由研究の流れ（課題を決める・仮説を立てる・実験を計画する・振り返る）にあたる設問を取り出しました。
令和8年度の調査は国語・数学・英語だったため、理科は令和7年度が最新です。理科はコンピュータを使って解答する形式で、設問ごとに対象の生徒数が違います。
| 設問 | 問われたこと（要約） | 正答率 | 無解答率 | 対象の生徒数 |
|---|---|---|---|---|
| 1（2） | 「なぜ水道水ではなく精製水を使うのか」という疑問を解決するための課題を記述する | 46.4% | 7.9% | 890,167人 |
| 1（6） | 2人の発表を見て、探究の過程における自分の振り返りを記述する | 79.6% | 9.7% | 890,167人 |
| 2（1） | 【考察】をより確かなものにするために必要な実験を選び、予想される結果を記述する（変える条件に着目した実験の計画） | 14.3% | 1.9% | 209,674人 |
| 2（2） | Webページの情報だけを信用して考察してよいかを判断し、理由を選ぶ | 94.6% | 0.1% | 209,674人 |
| 3（1） | 設定した仮説が正しい場合の実験結果の予想を選ぶ | 35.2% | 0.2% | 226,490人 |
同じ「探究」の問題でも、差は大きく開きました。
振り返りを書く設問は79.6%、情報の信頼性を判断する設問は94.6%でしたが、変える条件に着目して実験を計画する設問は14.3%でした。
この記事で「変える条件を1つに絞る」「そろえる条件を決める」と勧めている部分が、いちばん難しい部分だと分かります。仮説から結果を予想する設問も35.2%です。
次に、質問紙の回答と理科のIRTスコアを、クロス集計表から取りました。IRTスコアは、問題の難しさをそろえて比べるための値で、全体の平均は505です。
| 回答 | 観察や実験をよく行っている（割合） | 理科のIRTスコア | 予想をもとに実験の計画を立てている（割合） | 理科のIRTスコア |
|---|---|---|---|---|
| 当てはまる | 40.3% | 530 | 26.4% | 533 |
| どちらかといえば当てはまる | 45.3% | 496 | 43.8% | 505 |
| どちらかといえば当てはまらない | 10.5% | 473 | 22.1% | 488 |
| 当てはまらない | 3.2% | 433 | 7.0% | 459 |
| 自然の中で遊ぶ・自然観察をしたことがあるか | 割合 | 理科のIRTスコア |
|---|---|---|
| よくしていた | 31.5% | 506 |
| ときどきしていた | 44.2% | 507 |
| あまりしていない | 20.1% | 506 |
| 全くしていない | 3.9% | 474 |
計算
- 観察や実験をよく行う生徒（「当てはまる」と「どちらかといえば」）の割合：40.3 ＋ 45.3 ＝ 85.6（%）
- 予想をもとに計画を立てる生徒の同じ割合：26.4 ＋ 43.8 ＝ 70.2（%）。差は 85.6 − 70.2 ＝ 15.4（ポイント）で、観察や実験に比べて、計画まで進む生徒は少ない
- 観察や実験をよく行う生徒の、いちばん上と下のIRTスコアの差：530 − 433 ＝ 97
- 予想をもとに計画を立てる生徒の、いちばん上と下の差：533 − 459 ＝ 74
- 自然観察を「よくしていた」と「全くしていない」の差：506 − 474 ＝ 32
- 実験の計画の設問と、振り返りの設問の差：79.6 − 14.3 ＝ 65.3（ポイント）
- 実験の計画の設問に正答した生徒の人数の目安：209,674 × 0.143 ＝ 29,983.4、つまり約3.0万人（正答率は小数第1位までなので概算）
- 検算：観察や実験の4つの回答のIRTスコアを人数で重みづけした平均は、451,941,476 ÷ 894,386 ＝ 505.3。公表の全体の平均505と一致
読み方は3つです。1つ目は、振り返りや情報の見分け方より、実験の計画のほうが難しいことです。
情報の信頼性を判断する設問は94.6%ですが、実験の計画は14.3%で、80.3ポイント開いています（94.6 − 14.3 ＝ 80.3）。
自由研究では、テーマ探しより「何を変えて何をそろえるか」を決める時間をとったほうが、レポートの質が上がると考えられます。
2つ目は、「観察や実験をよく行っている」と答えた生徒は85.6%いるのに、「予想をもとに計画を立てている」と答えた生徒は70.2%に減ることです。
実験をする機会があっても、計画を自分で立てる機会は少ないようです。
3つ目は、自然観察を「全くしていない」生徒のIRTスコアが474で、ほかの3つの回答（506〜507）より32ほど低いことです。
ただし、この回答は3.9%の生徒で、差の理由までは分かりません。
この数字を読むときの注意
この調査は中学3年生の4月の結果で、自由研究そのものの出来や、家庭での取り組みは調べていません。質問紙の回答は生徒本人の自己評価で、理科が得意な子ほど「よく行っている」と答えやすい、という逆向きの関係も含まれます。因果は示せません。設問2（1）は、理科の調査の中で209,674人が解いた問題で、全員が同じ問題を解いたわけではありません。令和8年度は理科の調査がないため、令和7年度が最新の値です。
- 「実験の計画の正答率が14.3%だから、うちの子には難しすぎる」と読む場合。14.3%は記述式の1問で、全国の中3の4月の値です。
- 自由研究では、テーマを小さくして、変える条件を1つに絞れば取り組めます
- 「観察や実験をたくさんすれば成績が上がる」と読む場合。回答とスコアが同時に起きていることを示すだけで、実験の回数の効果ではありません
- 自然観察をしていない子を心配する場合。474という値は全国の傾向で、個人の力は定期テストの答案で確かめてください
- まだ実験の経験が少ない中学1年生が、最初から実験を計画する形にこだわる場合は、やめておきましょう。
- まず身近な疑問から課題を1文で書くところから始めたほうが続けやすいです
出典：国立教育政策研究所「令和7年度全国学力・学習状況調査 問題別調査結果［理科］全国－生徒（国・公・私立）」(Excel)／同「クロス集計表［生徒質問－教科］」質問(25)・(68)・(69)のシート(Excel)／同「回答結果集計［生徒質問］」質問(25)・(68)・(69)(Excel)／同 調査結果資料（中学校）一覧（2026年10月27日確認）
よくある質問
- 中学生の自由研究で1日で終わるテーマは？
-
物理と化学のテーマが向いています。振り子の周期、輪ゴムの伸び、10円玉をきれいにする液体、紫キャベツ液で酸性・アルカリ性を調べる実験などは、半日から1日で結果が出ます。
- 人とかぶらない自由研究にするには？
-
テーマを変えるより、変える条件を自分の身近なものにするのが確実です。気象庁の過去の気象データで自分の町を調べる、睡眠時間と小テストの点を記録するなど、自分にしか取れないデータを使う方法もあります。
- 自由研究のまとめ方の順番は？
-
題名、きっかけ、予想、方法（変えた条件・そろえた条件・測ったもの）、結果、考察、反省と次の課題、参考にしたもの、の順です。学習指導要領解説の探究の過程と同じ順番です。
- 実験は何回やればいいですか？
-
同じ条件で3回以上くり返すと、偶然ではないことを示せます。結果は平均を出して表とグラフにまとめます。
- 自由研究を出せるコンクールはありますか？
-
中学生が応募できる代表的なものに日本学生科学賞があります。物理・化学・生物・地学・広領域・情報・技術・応用数学の7分野で、9月から10月にかけて都道府県ごとに受け付けています。
読書感想文の宿題もある場合は、2,000字の字数配分と書き出しの例文を次の記事にまとめています。コンクールに出す場合の課題図書と締め切りは、読書感想文コンクール2026にあります。
この記事の更新・訂正
- 森塾の紹介文で成績保証を「1科目＋20点の成績保証」「成績保証つき」とだけ書いていたため、英語でも保証されると読める状態でした。公式の条件（英語は対象外、60点以上で入塾した場合は80点以上の保証、講習への毎回の参加などの条件あり）を1文書き足し、森塾の料金の記事へのリンクを付けました
全記事の履歴は「訂正・更新の履歴」、調べ方と書き方は「記事の作り方」にまとめています。
この記事で確認した資料
文部科学省「中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編」（PDF） / 文部科学省 中学校学習指導要領解説の一覧 / 日本学生科学賞 応募方法 / 気象庁 過去の気象データ検索
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