義務教育では、小学校３年生からご強化になるので覚えるものの量が一気に増えるのですが、記憶の方法が異なるカリキュラムが増えると同時に
■ 読む
■ 書く
■ 計算
だけでは身につかない知識についても拡張できるようになります。また、この科目の増加によって、異なる覚え方が必要になるので、データの形に沿った記憶の方法を考えながら身につけていくことになります。
中学校では更に覚える量が増えるのですが、社会のような記憶が前提の分野とは別に、記憶と処理を行わなければならない分野に理科があります。中学校の理科では、物理の分野を扱うので、物理法則が大量に登場するのですが、小学校で触れたことのある内容がなぜそうなっているのか？が法則性を含めてその仕組みが理解できるようになっています。
レンズ
中学校の理科のカリキュラムには、光学系を使ったものもあり、小学校の理科でも触れたルーペについても触ることになりますし、更に微細な世界を見ることが出来る顕微鏡に触れる機械もあります。こうした機材は小さな世界を拡大するので、カメラのレンズだとマクロレンズに該当するのですが、ルーペも顕微鏡も商店が合う距離が決まっているので、距離でピントを合わせるような仕組みになっています。この被写体にピントが合う距離のことを 【 焦点距離 】 と言いますが、カメラでもこの距離が存在しているので、ピントの合う範囲が決まっています。とは言っても、カメラのレンズは焦点の合う距離をレンズ側で変更できるので操作によって調整できるようになっていますから、顕微鏡やルーペとは異なるのですが、こうした手作業でピントを合わせる操作を 【 マニュアルフォーカス 】 と言います。
現在のカメラにはオートフォーカスが実装されていますが、この機能は写真用のカメラから搭載され始め、日本で販売されていたものだとジャスピンコニカと言うカメラがAFを実装した最初のカメラなので、それ以前のカメラは全てマニュアルフォーカス専用カメラになっています。当然、動画用のカメラにそういった機能は存在しませんから、Super8や8mmなどのフィルムカメラは全てマニュアルフォーカスで合わせるしか無い仕様になっています。
基本的にピントが合う状態というのは焦点があっていないとその状態になりませんから、レンズで使用できるピントが合う距離に合わせる必要があります。通常のカメラのレンズだとセンサーサイズが大きくなるほどこの距離が遠くなる傾向があるので、そうした問題を回避して寄れるようにしたレンズがマクロレンズになります。
マクロレンズと通常のレンズですが、マクロを行わない状態だと、通常のレンズを選んだほうが描写が高くなっています。マクロレンズでも極端に荒れるわけではないので、汎用性のあるレンズとして使用することも出来ますが、描写重視でマクロ以外の用途だと通所のレンズを導入することになります。
スマートフォンやタブレット端末のカメラモジュールはマクロ撮影が絶望的に悪いので、全く寄れない製品が多いので、光学系の状態が変わってしまいますが、マクロ撮影をする場合には、コンバージョンレンズを搭載して撮影するしかありません。ただし、絞りの概念がないので、寄った分だけ被写界深度が物凄く浅くなってしまうので、ピントのあっている範囲が物凄く狭くなると言う問題もあります。現在のiPhoneがマクロ対応なので、iPad ProやiPadAirやminiシリーズでもマクロが普通に撮れるようになっていくとは思いますが、被写界深度を物理的に制御することが出来ないのでカメラとガジェットでは機能その物が違っています。
マクロ撮影の場合、マクロモードやマクロの設定にしてオートフォーカスで撮影することも出来ますが、マニュアルフォーカスにするとオートフォーカスよりも寄れるので、この状態にしてワーキングディスタンスを調整しながらピントを合わせて撮影することになります。これが、レンズで寄れる最も近い距離になりますが、ピントが合う条件で最短距離を求める場合にはマニュアルフォーカスを使用することになります。
マニュアルフォーカスを使用するとフォーカスロックがかかるので、ピントが前後に動くことがないので、動画撮影で平面や距離が変わららないものを撮影する際にも使用しますが、顕微鏡やルーペでピントを合わせる場合も同じ方法を用いることになります。
中学校３年生の理科では天体を扱いますが、日中なので天体望遠鏡で空を眺めることはないものの、点待望援用を使用しなければ見えないような天体がどのような動きをしているのかを学ぶことになります。この時に使用するレンズが焦点距離が長く画角の狭いものを使う事になります。と言っても、夜空の中ではかなり巨大なサイズで見えている月ですら35mm換算のレンズの焦点距離が1000mm位ないと厳しいので、レンズがそれに対応したものを用いることになります。
カメラのレンズと天体望遠鏡は構造が異なり、反射望遠鏡のようにミラーで反射したものを見るようなものもありますが、通常の屈曲式の望遠鏡を使ったとしても、レンズの枚数が異なります。基本的に、天体望遠鏡は顕微鏡の構造を真逆にした仕様なので倍率の低いレンズを対物レンズにして、接眼レンズ部分に倍率の高いものを使用する仕組みになっています。コレに対し顕微鏡はルーペでみている世界の前にルーペを追加したような構造なので対物側のレンズの倍率が高く、接眼レンズの倍率のほうが低くなっています。なので、基本的に少ないレンズ構成で出来ています。
コレに対して、カメラで使用されているレンズは収差を抑えて像を綺麗に出す必要がありますからレンズの枚数が多く非球体レンズが使われていたり高級なレンズだと蛍石が使用されています。そのため、かなり複雑な構造になっています。
この2つの光学系を使うと肉眼では確認できないものを見ることが出来るのですが、顕微鏡だと花粉などを見ることが出来ますし、微生物を多くく捉えることが出来ますが、天体望遠鏡だと月なども見ることが出来ます。現在の超望遠デジカメだと、
の様な感じで付きを捉えることが出来るのですが、raw現像をして像をしっかりと質感を出すようにすると小型センサーの製品でもこんな感じになります。大きなサイズで出力したり表示をする場合だと、大型センサーの製品をドイツ式赤道儀のついた巨大な天体望遠鏡にＴマウントを使って接続して撮影することになる（映像で高解像度なものを撮影する場合だと機材が物々しくなります。）と思いますが、小さなサイズだと意外と超望遠デジカメでも綺麗に撮れます。なのでＬ版とか2Lくらいだと意外と耐える品質で出せる製品も多いのですが、A4以上になるとやはりセンサーサイズの大きな構成でしっかりとした光学系のものを使って高画素で撮影したほうが質感が高くなります。ちなみに、スマートフォンで見かける焦点距離の24mmのレンズで月を撮ると
のようなサイズになりますから、月が副題で主題が風景のような写真になってしまいます。これが、望遠鏡のような焦点距離と広角レンズに違いになりますが、ルーペと同じように小さな物を拡大して撮るマクロ撮影の場合、
のようなサイズの物をトリミングなしで撮ることが出来ます。また
のように硬貨を撮る場合でも
のように寄ることが出来ます。これが、ルーペや顕微鏡のような小さな世界を確定してみるための光学系の特徴になります。機材で見た場合には、望遠鏡と顕微鏡は異なる光学系ということになりますが、撮影用のレンズの場合だと、望遠レンズは焦点距離が違うレンズなので、広角レンスや標準レンズと同じ考え方なんですが、マクロレンズは機構が異なるので、独立したものになります。また、レンズの光軸を曲げることでピントの合う範囲やパースを修正できるTS-Eレンズと言う製品もありますが、これは、パースすぼみや奥行きのある場所のマクロ撮影をする際にピントの合う範囲を広くする際に使用されます。この時に 【 光軸 】 や 【 ピントの合う範囲 】 と言う概念が発生するのですが、これも中学校の物理の延長線上にある光学系の振る舞いになります。
植物
中学校糊化では、植物を学習しますが、植物には
■ 種子植物
花が咲き、種子で増える
■ 種子を作らない植物
胞子で増える
が存在しますが、種子植物には、
【 種子植物 】
■ 裸子植物
子房がなく胚珠がむきだしになっている
■ 被子植物
胚珠（はいしゅ）が子房（しぼう）に包まれている
が存在します。この中の裸子植物は一種類で
■ 裸子植物
・ ヒノキ
・ イチョウ
・ ソテツ
・ マツ
・ スギ
覚え方としては、
【 ラッシーひのき一丁、ソテー待つ杉田 】
のような感じで語呂合わせで覚えると覚えやすいかもしれません。
被子植物はには、
【 被子植物 】
■ 単子葉類
芽生えの時の仕様が１枚
■ 双子葉類
芽生えの時の仕様が２枚
のものがあります。単子葉植物は一種類なので、
■ 単子葉類
・ ツユクサ
・ ユリ
・ アヤメ
・ イネ
・ トウモロコシ
になっています。これも
【 端子、ツユユリア、ヤメ？イーネ、モロッコ！ 】
のような謎の覚え方もありますが、覚えやすいゴロ合わせで覚えると記憶に定着しやすいと思います。
双子葉植物には花びらに特徴のある２種類のものが存在します。
■ 離弁花類（りべんかるい）
花弁が１枚、１枚離れている
■ 合弁花類（ごうべんかるい）
■ 合弁花類
・ タンポポ
・ キク
・ ツツジ
・ ヒマワリ
・ アサガオ
■ 離弁花類
・ エンドウ
・ サクラ
・ ツバキ
・ アブラナ
・ バラ
・ ナズナ
■ コケ植物
根・茎・葉の区別がない
■ シダ植物
根・茎・葉の区別がある
などがありますが、これも
【 ゼンマイ好きな犬、ワラビー（犬なのか？） 】
のような謎の覚え方もありますが、覚えやすい語呂合わせと植物の名称を組み合わせて覚えることになります。
こうした植物には、それぞれに植物の構造と植物ごとに異なるサイクルなども覚えることになります。
スケッチ
中学校１年生の理科では、上皿天秤や顕微鏡などいろいろな道具を使う事になりますが、顕微鏡を見ながら見ているものを描くスケッチを行うことがあります。
スケッチには描き方があるのですが、デッサンなどのようにアタリを取るのではなく、クロッキーのように描いていくような描き方をすることになります。なので、
■ 二度描きをしない（１本の線で描く）
■ 細い線で描く
■ 色の差は点描で再現
■ 目的以外のものは描かない（陰や背景など）
のような条件磯って描くことになります。美術で絵を描く場合だと、凹凸を出すために明暗差を追加しますが、理科のスケッチの場合だとディテールは追加してもそういった物は追加しません。
漫画などの表現の場合、
のような線分と図形の表現があり、ここに 【 線の強弱による効果 】 を追加することになりますが、この状態だと線分のみになりますから、
のように
■ ハッチング
■ 点描
■ ベタ
■ ホワイト
を使った表現を行います。漫画を描く場合だと、この点描の部分がスクリーントーンになりますが、先の強弱とベタとホワイトの概念を外して考えるとこの画法はペン画二値買い物になります。
スケッチの場合は、使用できるのが
■ 線分
■ 点描
に限定されるので
の２つを組み合わせて描くことになります。理科のスケッチでは、状態の再現をするので、図鑑のように描くのではなく、状態の再現のみを行います。その為、
のようなディテールと関係ない物は描くのではなく、
のような情報をのみを描きます。この際に範囲があればその範囲を示す先を引くことになります。理科のスケッチでは、
のように
■ 途切れた線
■ 強弱のある線
■ 何度もなぞった線
■ ハッチング
■ 塗りつぶし
などは使ってはならないので色の濃淡長がある場合には点描で再現します。その為、
のような塗りつぶしではなく、
のような点描を使用します。また、濃淡については、点描の密度で再現するので、この辺りはミリペンなどでで描く絵と同じ技法を使用することになります。
濃淡については、
の場合も同様に点描の密度で濃淡をつけることになります。
また、
のような状態で左のものを拡大する場合ですが、
のような物がある場合も色の違いがある場合には点描で色彩の変化を与えることになりますが、
のような密度の差で状態の違いを再現することになります。その為、同じものがあったとしても
のように塗りつぶしと点描では異なるので 【 点の集合で色分けをする 】 必要があります。
また、花の場合も
のように線で描くので
のようにディテールに関係ない部分まで描くのではく、形尾の特徴を記録することになります。
この辺りは描く前に授業の中で 【 描き方 】 を学んだ上で実践するので、顕微鏡を見ながら描くということも行うことになります。顕微鏡の中のものは見えているものだけを描くので、 【 対象物のみを紙に描く 】 ことになります。
スケッチの場合、
■ 細い線ではっきり書く
■ 対象とするものだけを書く
■ 大きさを測定してスケッチに書き入れる
などのことを行います。
スケッチの場合、観察した時の特徴なども書き込むこともできますが、基本的には 【 塗り絵のような構造物 】 を描くことを意識すると描きやすくなります。
また、細胞などのように 【 複数の構造物で構成されているもの 】 だと色の違いの表現が必要になりますが、こうした構造物の場合だと点描を使うことになります。
その為、
■ 塗り絵のような線画を描く
■ 場合によって点描で色分け
という２つの工程で絵を仕上げることになりますが、情報の追記などの必要がある場合には、採寸や対象物の観察を行って特徴を記述していくことになります。
ちなみに、助地は特徴を描くので、絵を描く場合にも同じように観察をして特徴を再現するように描くと線画で形を再現する能力を養うことができます。
基本的に授業では 【 行う内容は事前に教わる 】 ので、ソレに準じて学習を勧めたり理科のように実際に手順に沿って行うようなものもありますが、生物の分野だと通常では見えない微生物を顕微鏡で観察して理解を深めるカリキュラムも存在しています。