令和6年度活動内容

２０７HR　課題研究　アオサ班は９月１２日（木）に徳島文理大学　山本博文先生の研究室を訪問し、依頼していた４つの河川の成分分析データを受け取り、今後研究方針について話し合いをしてきました。

１学期にアオサ班はどの川の水が完全陸上養殖に適した水なのか調査しました。その結果、吉野川の水だけ大きく成長するとともに、吉野川以外の川では（特に神田瀬川では）仮根の形成が起きました。その原因を分析するために、徳島文理大学のICPマスという分析機械をお借りし、吉野川、今切川、勝浦川、神田瀬川の水の成分分析を行いました。そして今回その結果データをいただきました。

データから、吉野川が大きく成長したのは硝酸態窒素が多かったからだと考えれます。大きな川である勝浦川が成長しなかったのは、アンモニウム態窒素が多いのですが、おそらく硝化菌が少なく、硝酸態窒に変化してなく、アオサの成長にプラスの要因とならなかったと考えれます。

また、生徒たちは神田瀬川で育てたアオサが縮れているのを発見し、その形態変化は神田瀬川の成分によるものと仮説を立て、次の検証実験は

「アオサの仮根形成および形態変化が起こる原因はどのような金属イオンによるものか」

というテーマで実験をしてくこととなりました。他の河川より多く存在する５つの金属イオンに注目し、それぞれの金属イオンの濃度差を作った河川水で養殖を行い、どのような形態変化が起こるか見ていきます。

これらのことは研究者があまり注目していない分野で、結果がでれば非常に面白いものになると山本先生はおっしゃっていました。

いよいよ研究という感じになってきました。初めに疑問を持ち、問いを立て、仮説を考え、検証実験を行い、その結果を分析し、そこから新たな仮説を立て、検証実験に向かう。どんどん深い内容になってきています。ここからは結果がどのようになるか分からない世界。結果が出ないことがあるかと思いますが、試行錯誤し、新たな発見をする喜びを味わってもらったらと感じます。私自身試行錯誤しながら新たな発見に向かうプロセスにワクワクしております。生徒と共に、研究を楽しみたいと思います。

8月3日（土）～5日（月）岐阜協立大学で行われました第48回全国総合文化祭「清流の国ぎふ総文2024」自然科学部門に応用数理科3年生3名が参加しました。8月3日（土）には、口頭発表が行われ、｢単弾性振り子｣の発表を行いました。堂々とした発表で、審査員の方から非常に興味深い研究内容であるとの評価をいただきました。8月4日（日）も引き続き口頭発表が行われ、見学しました。2日間にわたり行われた発表は、さすが全国発表、どの発表も的を得た検証実験と鋭い考察が行われていました。午後からは巡検研修が実施され、私たちは岐阜かかみがはら航空宇宙博物館の見学を行いました。人類初の動力飛行に成功したライト兄弟のライトフライヤーをはじめとする、航空機産業の歴史について学び、ＩＳＳ日本実験棟「きぼう」の実物大模型に触れながら、航空宇宙産業について実学を通して学びを深めることができました。総文祭自然科学部門に参加して、岐阜県の方々、特に岐南工業高校の方々のおもてなしに感動しました。そして、全国の方々と一緒になって課題研究を頑張っていこうと思いました。

８月１０日（土）１４：００から化学室にて、1年生から3年生の希望者を対象に、城南高校卒業生で研究者になられた方をお迎えし、研究者や研究について話をしてもらう｢ようこそ先輩　研究室からこんにちは｣を行いました。講師として、森俊夫先生をお迎えしました。森先生は城南高校を1997年（平成9年）に卒業され、現在、大阪大学　量子情報・量子研究センターで、量子コンピューターの研究開発を行っておられます。量子コンピューターは、昨年、理化学研究所が国産初号機を公開し、大阪大学も国産3号機を公開しました。先生はその両方の開発チームで、現在運用も行っておられます。また、理化学研究所の『スーパーコンピュータ「富岳」と量子コンピュータ「叡」の連携利用を実証』についても行っておられます。
テーマは「量子コンピュータについて」「研究職になるためには」です。初めに、「量子コンピューターについて」お話しいただきました。量子コンピューターとは、量子の振る舞いを用いたコンピューターで、これから開発が加速し、より量子ビット数が多くノイズ補正ができる量子コンピューターが開発されてくるとのことでした。量子の世界で見られる重ね合わせや量子もつれなど基本的内容を説明してただき、実際シュミレーションを用いて量子コンピューターの仕組みについて教えていただきました。難しい内容でしたが、物理分野である「量子の振る舞い」が情報分野である「情報処理」に利用される最先端科学に触れ、生徒達は不思議な世界観に引き込まれると共に新たな発見をしているようでした。

その後「研究職になるためには」では、自分の道を行くために、「とりあえずやってみる」ことや、人が遊びでやるようなことでも「ガチる」ことの大切さを説明していただきました。30代で、懸命に取り組んできたことが実を結んだという森先生の言葉は実感があり、一生懸命取り組むことの大切さを実感したようでした。

これからも、研究職に就かれている先輩から研究についてお話しいただける会ができればと考えております。メンターとして今の生徒達にお話しいただける先輩がおいでましたら、ぜひご連絡ください。

これからも生徒達に、研究や最先端科学に触れる良い機会が与えられるような機会を提供していきたいと思います。

量子コンピューターについて説明していただいてます　　　多くの生徒が残って質問していました

8月6日(火)から8(木)にかけて神戸国際展示場で行われました、「令和６年度SSH生徒研究発表会」に参加してきました。全国から総勢231チームが参加するという大きなイベントとなり本校からは「電磁誘導を用いた波高観測装置の開発」というテーマで参加しました。会場はたくさんの人で大いに賑わっていました。

初日の準備では、ハプニングもありましたが機転を利かせて上手く乗り越えることもでき一安心でした。

2日目は231チームすべてが発表を行い、全体会にて代表校選出や分野別講評が行われ、色々な学校の人たちとたくさん交流することもできました。

3日目は、全体会で代表校による全体発表から始まり、昼から全てのチームがもう一度発表し、全体会による表彰と全体講評、閉会となりました。大変面白い内容の発表がたくさんある中で、本校のブースにもたくさんの方に来ていただき、発表を聞いていただきました。全国の高校生が集う会場で緊張もしながら質疑応答もしっかりとこなしていました。

これからの生活ではなかなか味わえない緊張感と達成感とを感じてこれから大きく成長していくことを期待してこれからの学校生活も過ごしてほしいです。

　8月6日（火）夏休みを利用して、応用数理科・普通科の希望者がJ-LINKツアーin関西として、SPring-8・SACLA及び理化学研究所計算科学研究センター：スーパーコンピューター「富岳」の見学研修に行きました。

　最初の研修先はSPring-8・SACLAの見学研修です。初めに、SPring-8・SACLAの概要説明をしていただきました。生徒達は、X線については、なんとなく分かっていますが、X線がどうすれば発生し、どのように利用するのか十分に分かっていません。分かりやすい説明をしていただき、X線の発生方法やX線を利用することで物質の分子構造や原子の種類が分かることに驚いていました。次は、SPring-8・SACLAの見学です。すごい磁力を生み出しているアンジュレーターや電子を放出する電子銃、電子を加速させる加速装置など、それぞれ説明を受けながら見学することで、理解を深めていました。最後は、SPring-8・SACLAで研究員をしている犬伏先生から、研究者についてやご自身の研究について説明していただきました。犬伏先生は、X線を測る装置の開発などを行われており、生徒達は見学してきた総まとめとして、お話しを聞かせていただき、非常に興味を惹かれているようでした。最後の質疑応答では、多くの質問が出て、研究者についてやX線の利用についての理解が深まったと思います。犬伏先生は徳島県のご出身ということで、生徒達は犬伏先生を非常に身近に感じ、最後までお話しをしておりました。

X線の発生と利用、施設の概要説明をしていただきました　SPring-8の説明を受けながら見学しています

SACLAの見学です　　　　　　　　　　　　　　　磁場を作り出す装置は非常に強力な磁力を持つので、

（加速器で電子を高速まで加速します）　　　　　　アルミがゆっくりと落ちます

　　　　　　犬伏先生の講演です　　　　　　　　　　　　　　　　最後に記念写真

　次に、神戸市に移動し、理化学研究所計算科学研究センターのスーパーコンピューター「富岳」の見学研修に行きました。初めに「富岳」の概要説明を受け、その後「富岳」の見学、質疑応答がなされました。実際に「富岳」を目の前にしての質疑応答で、生徒達も気持ちが上がり、時間いっぱい積極的に質問がなされました。利用法についての質問が多く、様々な自然現象についてシミュレーションを行い、現象の分析に活用されていることが理解できたと思います。最後は展示スペースで教員と一緒にディスカッションをしながら見学しました。自然科学現象の分析は、その仕組みを把握した後、シミュレーション等が必要になります。天気予報など、そのシミュレーションを「富岳」で行っていることを知り、科学技術に対し、理解が深まったと感じました。

　実際に見ることに勝る学習はありません。経験や感動による学びを増やし、科学技術人材としての種を増やしていきたいと思います。

　　　「富岳」を目の前に解説を聞きます　　　　　　　たくさんの質問に答えていただきました

展示スペースで教員と一緒にディスカッション　　　　　　　　最後に記念撮影

　前回に引き続き、７月２８日（日）に再び電子顕微鏡操作実技研修を行いました。今回は男子４名が参加しました。

　分析する対象物は「隕石」です。コンドライトという石質隕石のうち、熱変性をほとんど受けていない未分化の隕石を分析しました。ケイ酸分が多く、マグネシウムやアルミニウムも検出されました。また、鉄分が多くて隕鉄に近い隕石ではやはり鉄が多く含まれ、他にもナトリウムや硫黄、マンガンなども検出されました。想像していなかった元素も含まれているとわかり、大変貴重な体験ができました。ありがとうございました。

７月３０日（火）応用数理科２年生課題研究アオサ班が、中間発表までの研究内容の報告と水の成分分析をするため、文理大学薬学部山本 博文先生のところを訪問しました。現在、アオサノリは地球温暖化の影響もあり、河川での養殖が難しくなってきています。そこで、山本博文先生は陸上養殖に必要な葉状体形成因子を発見し、完全陸上養殖を可能にしています。アオサ班は山本先生の研究に興味を持ち、指導を受けながら、課題研究を進めています。

アオサ班は、現在までに、吉野川、今切川、勝浦川、神田瀬川の４つの川の水でアオサの葉状体を１ヶ月間養殖し、成長の様子を記録しました。１ヶ月間の養殖後、４つの川の中で最も吉野川が成長し、今切川、勝浦川、神田瀬川の３つの川の水ではそれぞれ成長に変化がないという結果を得ました。

これから、徳島文理大学でそれぞれの川の水の成分分析をしていただき、どのような成分の違いで成長の違いが出たのか考察すると共に、それぞれの川の水で仮根のでき方が異なっていることに注目し、どのような塩類が仮根の成長に関与するのか調べていくことになりました。

最初はどのような目標を目指すべきなのか分かりませんでしたが、実際に研究を進めてみると、調べることがどんどん出てきます。研究機関である大学のお力をお借りしながら、より発展的な課題研究に取り組めるようにしていきたいです。

　課題研究について指導していただいています　　　　水の塩類成分等を分析する機器を説明してくれています

７月２５日と２６日の２日間、徳島大学蔵本キャンパス先端酵素学研究所で行われた高校生向けの遺伝子組換え実験講習会に応用理科２年生１名が参加しました。２日間で行う実験は、｢①大腸菌の形質転換実験｣｢②DNAからお酒に強い遺伝子を持つか調べよう｣です。

｢①大腸菌の形質転換実験｣は、抗生物質耐性遺伝子とGFPタンパク質遺伝子を持つプラスミドをヒートショックにより大腸菌内に入れ、大腸菌を形質転換させる実験です。GFPタンパク質は紫外線照射で光り、araCタンパク質により、転写が調節され、アラビノースが培地にあるときにのみ発現するように調節してあります。

｢②DNAからお酒に強い遺伝子を持つか調べよう｣では、髪の毛から自分のDNAを取得し、PCRで増幅、その後制限酵素で処理すると、お酒に強い遺伝子を持つ場合は切断され、そうでない遺伝子の場合は切断されないことを利用し、その後電気泳動することで、どの遺伝子を持つか分かります。

最後は、実験の結果分かったことを発表しました。堂々と発表している姿を見て、多くの活動を通して、思考力や表現力が育っていると感じました。

また、これらの実験はどちらも、現在の生物学で非常に大切な分子生物学の分野の実験です。どのようなことがマイクロピペットの中で起こっているのか、しっかりイメージしながら、分子生物学の理解を深めて欲しいと思います。さらに現在城南高校が全県の生徒に向けて行っている行っている、かずさDNA研究所と連携し実施しているJonan Science Labでの「お酒に強い遺伝子を持つか調べよう」と方法が少し違っているのが面白いと思いました。高大連携で主体的学びを促進すると共に、体験的学びを全県的に広げていきたいです。

7月20日（土）午前　本校応用数理科１年生４名が徳島県立総合教育センターで行われた科学へのいざない（生物分野）に参加しました。テーマは『植物の「緑色」について探究してみよう！』です。３つのセッションからなり、初めのセッションではシロツメグサ・ナズナ・ホウレンソウから光合成色素を抽出し、TLC（薄層クロマトグラフィー）分離しました。綺麗に分離でき、様々な色の光合成色素を確認することができました。２つめのセッションでは、分光器を作り、光の分散を確認した後、入射光に先ほどの光合成抽出液をかざすとどうなるかを確認しました。生徒たちは分光に少し苦労していました、教員がサポートし、しっかり確認できました。最後のセッションは講義で、光合成では緑色の光は表面の細胞を透過しますが、透過した光は葉の内部の細胞で屈折しながら、吸収され、光合成に使われているとのことでした。表面ですべての光を吸収するのではなく、緑色の光を吸収しないことにより、葉の内部での光合成を可能にしているとのことです。３時間の講座でしたが、葉の「緑色」をテーマに話が展開され、生徒たちも興味を持ちながら、最後まで一生懸命に学んでいました。一つのテーマを軸にした科目横断的な授業は、私にとっても勉強になりました。学校でも、科目横断的な教材開発により、生徒の科学的なものの見方や考え方を養いたいと思いました。

TLCで光合成色素を分離します　　　　　　抽出液を透過した光を分光器で見ると・・・

7月11日（木）午後、応用数理科107HR生徒たちに対し、園瀬川総合科学調査の事前研修を行いました。事前研修では、まず川幅や流速などの測定方法を説明しました。その後、水生生物の採取法を教えると共に、「カゲロウの幼虫」や「カワゲラ」などの指標生物の説明に加えて、園瀬川に多く生息する「ハグロトンボのヤゴ」や「ヒゲナガトビケラ」の形態と生息場所について説明しました。最後にパックテストの説明を行い４種類の水に対してｐHのパックテストを実施しました。準備はバッチリです。当日、梅雨明けを迎え晴れて園瀬川総合科学調査が実施できることを期待しています。

パックテストで調べる項目の説明です　　　　　パックテストの練習です　　　　　　水生生物採取の方法を教えました

7月17日(水)午後、応用数理科1年生によって園瀬川総合科学調査を実施しました。無事に梅雨が明け、快晴の中の実施です。「上流」「中流」「下流」３か所の調査場所に分かれて調査を行います。主な調査内容は「流速の計測」「透明度調査」「岩石調査」「水質パックテスト」「水生生物の採取並びに指標生物を用いた水質調査」です。川での調査に生徒たちは童心に帰り、楽しんでいました。特に水生生物の採取では、事前学習の効果もありどんどん川に入っていき、多くの水生生物が採取できました。種の同定は指標生物表を用いると共に、載っていない種についてはグーグルレンズを用い行いました。総合的な水質の判定はきれいな川とやや汚れた川の中間くらいです。実際に見てみてやってみることに勝る学習はありません。フィールドワークや実験等の体験や経験から学ぶ主体的な学びを経験し、科学的なものの見方や考え方を育み、科学技術人材としての資質能力を身に付けてほしいと思います。

玄関に集まり、上流・中流・下流に移動します　　　　　　　パックテストを行います

　　　　水生生物を採取して　　　　　　　　種の同定を行い、水質を判断します　　　　ヒゲナガトビケラです