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江戸川区子ども未来館での活動(2)

和田勝会員が、8月9日の午後に、江戸川区子ども未来館が毎年実施している「子どもアカデミー夏休みプログラム」の中の一コマとして、「生物は細胞でできている」というタイトルで実験授業を行いました。参加したのは小学校4年から6年の児童13名でした(当初の予定では16名の予定でしたが、3人休みました)。子ども未来館の前川啓二さんが手伝ってくれました(写真はすべて前川さん提供です)。

顕微鏡の操作に慣れていない児童が多いので、ハンドアウトを配布して、丁寧に説明をしました。下の図はハンドアウトの1ページ目です。

拡大するためには、虫メガネがあるけれど、さらに拡大するためには、実体顕微鏡があることを述べ、テーブルに用意されている実体顕微鏡で、折り込み広告の写真を見てもらいました。20倍なので、CMYK(シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック)の点で、写真が印刷されているのがよくわかります。

細胞を見るためにはさらに拡大しなければならず、そのためには、光学顕微鏡が必要だと説明し、光学顕微鏡の使い方の説明に移りました。持参したプレパラートを配布して、ピント合わせ方からメカニカルステージの操作、倍率のあげ方などを説明しました。

次にゾウリムシを配布して、40倍と100倍でゾウリムシの泳ぎ方、どのように泳いでいるのかを観察してもらいました。単細胞生物のゾウリムシが泳ぎ回っているのを観察するのを楽しんだのち、動きが早いので、メチルセルローズで動きを止めて観察を続けました。

ついで、タマネギ鱗茎葉の表皮細胞を観察するために、内側の表皮を薄く剥ぎ取り、アセトカーミンで染色をして観察しました。敷石のように並んだ表皮細胞の一つ一つに、核が染まって見えることを確認してもらいました。ミニトマトの表皮もやる予定でしたが、時間の都合でスキップしてしまいました。

最後に動物も細胞からできていることを納得するために、自分の頬の内側のはく離した表皮細胞を綿棒のぬぐい取り、スライドグラスにこすりつけてアセトカーミンで染色して観察してもらいました。

たまねぎの細胞に比べるとずっと小型で、数も少ないのですが、すべての児童が、下の写真のような自分の細胞を観察することができました。 下の顕微鏡写真はここからお借りしています(著作権者は鈴木雅大さんです)。

4時で終了したのちに、子ども未来館の前川さんと懇談し、受講者が書いた「こんなことやったよシート」を見せてもらいました。

よくわかりましたか? とっても 9、まあまあ 4 ぜんぜん 0
わくわくしましたか? とっても 12、まあまあ 1 ぜんぜん 0

感想文の中に、細胞が観察できてよかった、うれしかったというものが多く見受けられました。また、いつも食べているタマネギに細胞があるということが驚きだったというのもありました。ゾウリムシは気持ち悪いという感想もありました。

多くの受講者が面白かったと答えていたので安心しました。

江戸川子ども未来館での活動(1)

大井みさほ会員が、8月8日の午後に、江戸川区子ども未来館が毎年実施している「子どもアカデミー夏休みプログラム」の中の一コマとして、「光のすすみかたー光で遊んで、光を学ぼう」というタイトルで実験授業を行いました。参加したのは小学校3年から6年の児童20名でした。子ども未来館の前川啓二さんとボランティアの3名の方が手伝ってくれました。

最初に、「光とは何か」を、太陽、月から始まって、たき火、電気を使った電球の光、蛍光灯などを例として説明し、次に、「レーザーについて」の話を、絵や図を使って行い、実験に入りました。

赤と緑のレーザーポインターを各テーブルに1つずつ計2本用意しました。空気中では、レーザー光をとばすと、レーザービームの途中は見えないが、ビームが天井などに当たると、当たったところが見えることを確認しました。次に、水槽に水を入れ、水中にレーザービームをとばしても見えないが、カルピスを少し加えて水を白濁させると、水中でもレーザービームが見えるようになることを確認しました。レーザーポインターの光を角度を変えて水にあて、入射、屈折、反射を観察してもらいました。

さらに光ファイバーについて説明しました。ファイバーの中に光を入れると、ファイバーの管壁で全反射されて、光は閉じ込められた状態で進んでいくことを解説し、実際にファイバーで光を送り、観察をしました。下の図はここよりお借りしています。

また光の速さが299792458 メートル毎秒と定義されたことも説明をしました。 光の実験はきれいなので、子どもたちも興味を持ってくれるようです。

八王子市立中学校夏休み自由研究相談会

毎年、12月に開催される八王子市教育委員会、八王子市立中学校PTA連合会主催の「八王子市中学校科学コンクール」に協賛し、受賞作品の評価を行ってきましたが、本年度から、そのコンクールに関連した夏休み自由研究を効果的に進めるサポートとして、希望する生徒さんに対して「夏休みの自由研究相談会」を開催することにしました。7月21日にPTA連合会の関係者とオンラインで打ち合わせを行い、7月27日の午前にZoomによるオンラインで相談会を実施しました。初回の本年度は、最終的に3名の1年生の申込みのみでした。参加したのは、西原 寬、町田武生、伊藤眞人、小林憲正、和田 勝、奥田治之、坪村太郎会員でした。またPTA連合会からは、会長の相川睦美さんとブロック長の荒木美奈さんが参加されました。

最初に、SSISSメンバーの自己紹介、PTA連合会の自己紹介、生徒さん及び保護者の紹介をしたあと、町田会員が「自由研究をしよう」というタイトルで、楽しく研究して上手にまとめよう、これは何?なぜ?どうして?、調べてみよう、ただ調べるだけではいけない、何が分かっていて、何が分かっていないか きちんと調べて既知の知見を把握・理解しよう、行おうとしている実験・研究にもっとも相応しい材料・方法を考えよう、実験・研究の結果は数量的に、得られた結果に基づいて考察を、実験ノートは必ず用意し、正確に詳細に記録する、研究のタイトル・表題を決める 研究報告・レポートを作成する、参考文献・引用文献を正確に、研究報告・レポートは分かり易く簡潔・明瞭にまとめよう、の各項目について、大事なポイントを説明し、町田会員が中学生の時に行った自由研究「チョウをしらべて」を具体例として紹介しました。

次に、3名の参加者から、自由研究としてやってみたいと考えていることについて話してもらい、アイデア交換やアドバイスを行いました。Oさんは、犬を飼っており、犬の嗅覚について調べたいという考えがあったため、実験を始める前の知識の獲得、研究の方向や進め方について、さまざまな意見を出し合いました。質問等がそれ以上ないことを確認して次の生徒さんに移り、Tさんは、カラスの習性や鳴き声に興味があるということで、カラスに関する自由研究のアイデアについてさまざまな意見を出し合いました。3人目のSさんは特に考えているテーマがなく、ゲームや本を読むことが好きだというので、どのような研究の題材があるかについての情報として、日本学生科学賞に応募した中学生の作品のタイトルリストを提供しました。また、ゲームや情報科学と関係した研究もあることをアドバイスしました。

最後に、もし、生徒さんが相談したいことがあれば、PTA連合会を通して連絡してもらえば対応可能であることを伝えて、相談会を終了しました。

東村山第三中学校での活動

奥田治之会員が、7月11日の午後に、東村山第三中学校の科学クラブの部員30名に、部活動の一つとして、日時計の原理と制作の出前授業を行いました。

はじめに、日時計の歴史をたどり、日時計の原理を説明し、様々な形の日時計を紹介しました。意外なことに、日時計についてあまり知らなかったようです。日時計についての奥田会員のお話は、過去に行った下記のページに詳しく載っています。

日時計の原理を理解したうえで、紙細工の日時計の制作を全員で行いました。あいにく、当日は天気が悪く、屋外で実験をすることができなかったので、人工の光源で作動を確認することにしました。その後、日時計の示す時刻はいつも正確ではなく、経度による標準時からのずれ、また、地球の公転が楕円運動であること、また、自転軸が傾いていることによって一日の長さが変わる理由を説明し、それによる補正(均時差)を加えなければならいないことを説明しました。

さらに、自作の日時計のモデル、球形レンズを使った日時計、CDディスクの円形グレイティングを利用した日時計など、ちょっと変わった日時計を展示したりしました。最後に、時間に余裕があったので、天文、宇宙に関する生徒からの質問などに応じて話をしました。

千葉県立船橋高等学校での活動

船橋高等学校のSSH課題研究の実施にあたり、メンター指導をしてほしいとの要請を受けました。対面で3回、オンラインで適宜(3回程度)の指導をということでした。メンター指導は、成果を上げることを主な目的とするものではなく、生徒の成長を支援する指導であり、高いレベルの研究を目指してはいるが、そこに無理にもっていこうとするものではない、とのことでした。町田武生、和田勝会員が、要請を受けることにしました。

事前(6月20日)にオンラインで教員とコーディネータの方と打ち合わせを行い、7月9日に対面で指導することが決まりました。

生物分野の研究計画は5件あり、それぞれの研究計画書が事前に送られてきて、当日は2人が手分けをして対面で計画の内容を聞き、研究の進め方、問題点の指摘、実験を行う際の注意点、などについて指導、助言をおこないました。件数が少ないので、テーマを記しておくと、「鳥の部位による羽根の撥水性の違い」「砂漠における高吸水性樹脂の利用と大豆の育ちの関係」「陸上高等植物由来のアレロケミカルを用いたアオコ原因藻類の防除」「室内アクアリウムに生息する淡水珪藻の同定と珪藻種ごとの脂質含有率の比較」「ショウジョウバエの番の一貫性」でした。

次回の対面は9月に行い、その間に実験を進め方などで必要があれば、メールのやり取りあるいはオンラインで指導助言を行うことになりました。

都立日比谷高等学校での活動

7月9日午後に、小林憲正会員が、東京都立日比谷高等学校のSSH事業の一環として、本年度1年生全員320名に対しておこなう、SSH特別講演会(理数探究基礎特別講演会)の講師を務めました。

日比谷高校校では、1年生は全員生物基礎、地学基礎を履修するため、これまでは生物・地学系の講演が多く、化学に関連した話題が求められたため、「化学で探る生命の起源と地球外生命」というタイトルで講演を行いました。約2時間の講演を前半と後半に分け、前半は「生命の起源や太陽系についてわかったこと」、後半では「生命の起源や地球外生命について,わかっていないこと」としました。

日比谷高等学校では、文系・理系の区別をつけておらず、全員がSSHプログラムに入っています。そのこともふまえ、今回の講演テーマが理科のさまざまな分野にまたがり、さらに文系の側からの寄与もあることを述べました。

講演中にも質問を受け付け、若干数の質問がありました。さらに講演終了後、別室で質問を受ける会を開いたところ、多数の参加者が集まり、1時間半くらい、質疑応答などを行いました。

市川学園市川高等学校での活動

市川学園市川高等学校は、今年度から4期目のSSH指定を受け、2年生のうち理系生徒が課題研究を行うことになりました。その課題研究を実施するにあたり、テーマ設定に向けて先行研究の調査を行い、それをもとに研究構想を練り上げて発表する、ポスター発表会が6月14日、17日、18日、19日と4日間にわたり、学園のコミュにティープラザで行われました。SSISSメンバーは、会議と重なった18日を除いて、14日には、伊藤眞人、小林憲正、進藤哲央、町田武生、和田勝、17日には町田武生、和田勝、19日には伊藤眞人、町田武生、和田勝各会員が参加して、質疑及びコメントにあたりました。

発表会は、2年生のうち理系生徒259名による総計220件の研究計画のポスター発表で、各日とも、13:10から15:00までの間、3グループに分かれて、各グループ15分ずつ、5分の休憩をはさんで2回行われました。15分ずつの定められた時間内での発表のため、各日とも私ども5名ないし2名、3名が全てを視聴することはとてもできませんでした。それでもそれぞれができる限りの質疑、アドバイスを行いました。先行研究を調べ、それを発展させて、何をどのように解析するのかを発表しているのですが、発表の内容はきわめて多岐にわたり、具体化には程遠いものがあったり、実験計画としてムリなものもあったりで、可能な限りのコメントやアドバイスを行ったつもりです。生徒たちは、アドバイス等をメモしたりして、熱心なやりとりが行われたと思います。研究分野には化学、生物以外に物理、地学、数学がありますが、今回の220件中101件が物理であり、私どもでは手薄でした。

生徒たちは、今後、毎週1日午後の時間の全てをあてて実験を進め、11月に概ねの研究成果がまとめられ、その後、学年末までに完成させる手筈であると聞いています。私どもの指導、助言の効果が発揮されることを期待したいと思います。

なお、6月14日15時から16時には、見学に来ていた他校教員等との情報交換会が行われ、私ども5名もこれに参加しました。詳細な資料が配れれ、市川学園のSSH担当責任者から、2009年以来の課題研究の実施の概要が説明され、その評価や成果が示されました。1、2期目の反省から、3期目からは研究期間を延長して、1年生の冬休みにテーマを考えさせ、3学期に面談してテーマを決めていき、2年生の初めからテーマに関して先行研究の調査を行い、実験計画を立てて、今回の発表に至るようにしたようです。これに並行して、実験ノートの重要性とその取り方、文献検索の方法、ポスターの作成など、市川サイエンスとして講義を行っています。
他のSSH事業校教員の参加がなかったのが残念に思われました。

市川学園市川高等学校での活動

2024年3月14日に、町田武生会員が市川学園市川高等学校で開催された、SSH年度末生徒研究発表会に参加し、ポスター発表を視聴し、質疑を行いました(図と写真はすべて市川学園市川高等学校のSSHのページよりお借りしています)。

市川高等学校では、1年の12月に理系・文系の選択が決まると、理系を選択した生徒全員がテーマの設定を行い、2年生になると文献調査を経て、実験を行います。図にあるように、1年間にわたって「市川サイエンス」という授業で構想段階の発表会、実際の実験、中間発表会を経て、3月に最終のポスター発表会を行っています。

今年度は、2年生の理系選択生徒は230名で、発表件数は、数学10件、物理51件、化学48件、生物52件、地学10件の計171件でした。広い体育館にポスターが展示され、全体を3群に分け、発表のコアタイムの時間帯を決めて実施されました。

発表会に参加したのは、高2の生徒に加えて、この4月から課題研究に取り組む高1や、来校された研究者の方々の他、理数以外の全教科の教員も参加しました。

時間が短かすぎて、生物だけでも全てを視聴できませんでしたが、どの研究もかなりレベルが高く、1年間じっくりと取り組んできた成果が窺えました。おそらく、現象の中から課題を見出し、論理的に思考して研究を進めることを強く意識するように、指導が徹底しているのだと思われます。

これらの中から24件が県の課題研究発表会に出されました。この学校は研究指導能力の高い理科教員が30名以上いて、多岐にわたる生徒の研究課題に適切に対応していて、内外のさまざまなコンクールやコンテストに応募して次々に受賞するなど、SSHの理科課題研究の成功例と言えるでしょう。研究倫理や生命倫理などに背かない配慮が十二分になされていることも特筆されます。

今回はSSH第3期の最後の発表会でしたが、次期SSHも採択され、4月より新たな取り組みが実施されます。研究の終了後の発表よりは、中途での質疑応答の方が研究の進行には有益なので、SSISSとしては今後は中間発表会を見せていただきたいと強く思いました。

千葉県高校課題研究発表会

3月16日に、町田武生会員と和田勝会員が、千葉工業大学津田沼キャンパスでで行われた課題研究発表会に参加して、助言活動を行いました。

これは、SSHコンソーシアム千葉とサイエンススクールネット千葉主催による千葉県SSH指定校と理数科を設置している高等学校12校の生徒による課題研究発表会で、指導・助言者として上記2名が参加しました。我々以外に、県内外の大学などから21名の指導助言者が参加していました。受付で分厚い「千葉県高等学校課題研究発表会発表要旨集」と実施要項、それとコメントを書き込む用紙を挟んだバインダーが渡されました。指導助言者控室で打ち合わせがあり、各会場に分かれました。

午前中は口頭発で、物理10、化学12,生物13,地学7,数学・情報8件の発表があり、指定された生物会場2での割り振られた生物4課題の発表に対して指導・助言を行いました。下の写真は口頭発表会場の始まる前の風景です。

午後はポスター発表があり、物理52,化学53、生物65、地学18、数学・情報29、合計217件の発表がありました。生物65課題は前半と後半に分かれてポスター前での説明があり、我々は生物の2会場を回って、説明係の説明を聞き、コメントをしました。

課題のすべてを発表者の説明を聞き、ディスカッションすることはできなかったっが、やり取りをしたものはコメントシートに記入して提出しました。いずれの発表も熱心に取り組んでいる様子がうかがえました。ただ、実験計画が十分に考えてたてられていなかったり、ポスターに載せられたグラフの表示方法など、改善が必要だと思われるものもありました。

東村山第三中学校での活動(6)

2024年3月6日に、進藤哲央会員が東村山市立第三中学校で「原子の世界と放射線」というタイトルで、3年生全員を対象に、4クラスに分けて理科の出前授業を行いました。受講した生徒は40名のクラスで4回なので、トータル160名でした。一時的見学を含めて、先生も3-4名参加しています。

今回は「原子の世界と放射線」というタイトルで、ミクロな世界についてのお話や、不安定な原子核の崩壊とその時にでてくる放射線についての授業で、持参したGM計数管や霧箱を用いて放射線の様子を観察してみるという50分間の授業でした。

授業の初めに、1977年にイームズ事務所が作成した「Powers of Ten」の動画を視聴し、自然界の様々なスケールで現れる物理的様相を概観しました。この動画は、視点が10ずつ拡大して芝生に座った人から宇宙まで飛行したのち、再び元に戻って今度はヒトの体内に入っていき、原子核までたどり着くという動画です。授業では、ミクロな世界にフォーカスして、原子・分子・原子核あたりの話を中心に講義しました。

特に、原子核を構成する中性子の数が異なる、同位体と呼ばれる原子が存在することを説明しました。下の図は、「Powers of Ten」で表示されている、たぶん炭素原子の核の構造です。

不安定な原子核は、一定の寿命・半減期で崩壊して、その際にアルファ線やベータ線、ガンマ線などを放出すること、これらの放射線の正体は高エネルギーで飛び出してくるヘリウム原子核、電子、光などであることなどを解説しました(下の図は、ここからお借りしています)。

実験として、GM計数管を用いると、教室内で1分間に約20カウント程度が測定できることを実演してみせ、前撮りしておいた放射線源を用いたGM計数管を用いた測定の様子を動画で見せて、放射線の種類による物質の透過力の違いを実感してもらいました。

筆者は、RI室に入るときにこんなGM計数管を使っていましたが、今はこんな小さなガイガーカウンターがあるんですね。

最後に、持参した霧箱を用いて、天然鉱物から出てくる放射線の痕跡を実際に見てもらいました。霧箱で放射線の痕跡が見えるの原理は次の図の通りです(下の図は原子力科学館のページからお借りしました)。

この動画は東京都健康安全研究センターが作成したもので、そこからお借りしています。