2023年7月の記事一覧

　７月２２日（土）の午後から、中学生を対象とした理科実験教室を開きました。開会式の後、１時間目は物理分野と生物分野からの選択科目です。これは申し込みの際に出されていた希望に添って行いました。

　物理では、ストロー笛を用いて楽器と音階の関係に関する実験をしました。本校生が自ら体験したことを基にして、その内容を中学生に説明していました。参加者は、ストロー笛が鳴ったときに喜んだり、音階を計算で求められることに驚いていました。生物では、ワカメやアサクサノリなどの藻類と陸上植物から光合成色素を分離し、植物ごとの色素を比較しました。クロロフィルaを調べることで、緑藻類と陸上植物が近縁であることを理解できました。

 　２時間目は化学分野と地学分野からの選択科目です。化学では、いくつかの酸化還元反応を行いました。特に金属ナトリウムやカリウムと水の反応に驚いていました。お土産は銀樹でした。地学では、火成岩の観察と分類をしたり、偏光顕微鏡を用いた岩石薄片の観察や、鉱物を手に取っての観察などをしました。偏光板を使った簡単な実験も行い、使った偏光板等はお持ち帰りいただきました。参加者は興味津々と行った様子で熱心に見ていました。

　再び元の会場に集まって交流会をしました。念には念を入れて飲食は伴わずマスクを着用して行いました。それでも３０分くらいの間で様々な話ができました。こうしてとても有意義な時間を過ごせました。

　さて、オマケの激写です。皆さんもぜひチーム城南に入りましょう。

　７月２０日（木）は終業式でした。長かった１学期が終わり、これから４０日の夏休みに入ります。ようやく休めると思ったのもつかの間で、イベントはどんどんと続きます。楽しいことは今しかできませんから。

　夕方から児童生徒と保護者が集まってきました。今日の天体観測会に申し込まれた方々です。あいにくと空は雲に覆われていて月も金星も見えません。雲が晴れるのを待って、室内で天文講座と工作をしました。スライドを用いた図解で夜空や星の解説をしたり、星座早見盤を作成しました。本校生徒やコラボしている城北生も加わって、作り方の説明や手助けをしました。

　一時間ほど経ちました。天候はまったく回復していません。せめて望遠鏡の使い方だけでもと思い、城南・城北合わせて６台をセットしました。狙うのは眉山山頂に立つ鉄塔の頂部です。余り知られていませんが、望遠鏡で見た画像は上下左右が肉眼と逆になります。だから、鉄塔が逆さになって見えるのです。思ったより参加者が楽しそうに和気あいあいとしているのを見て、こちらもうれしく楽しくなりました。結局最後まで星が見えませんでしたが、参加者の次への期待が大きかったので急遽２回目をすることにしました。また登録フォームから申し込んでください。

　お土産として早見盤と「星のかけら」を皆さんにお配りしました。今回はかなりうすいアメジストです。次回はまた別の星のかけらを用意しています。お楽しみに！

【基礎実験（物理・地学）】６月９日（金）７月７日（金）

【物理分野】ストロー笛で音階を作ろう

物理分野では、物理基礎の授業で学習した管内の気柱の振動を利用し、自作したストロー笛の音の高さ(固有振動数)を求める実験をしました。

 冒頭で物理基礎の授業で学習した管内の気柱の振動について復習をし、管楽器の音の高さが管の長さと室温によって計算できることを確認しました。

次に、ストロー笛の製作を行いました。ストロー笛が完成しても、音を鳴らすのが難しく、苦労してしましたが、全員が音の鳴るストロー笛を作ることができました。

 最後に、自作したストロー笛の長さと室温から音の高さを計算した結果と、「FFTWave」というアプリを使い音の高さを測定した結果を比較し、今回の実験について考察しました。

 その後、追加実験として、ストローの片側が閉じた笛(閉管)とストローの両端が開いている笛(開管)を製作し、音の鳴り方の違いを確認したり、自分の鳴らしたい音階のストロー笛や笛の長さを変えられるストロンボーンを製作したりしました。

 生徒は、ストロー笛の製作を真剣に行い、自分で計算した音の高さとアプリで測定した音の高さが違うときは、その原因を周りの生徒と話し合いながら考察していました。授業で学んだ内容を活用し、実験する手法を学習することができました。

6月9日、7月7日の基礎実験は化学と生物に変わって物理と地学で行いました。

地学分野では、「金属や岩石の密度を求めながら地球の層構造について考える」をテーマに様々な岩石や金属の密度を測定し、地球内部の物質と比較して、地球の層構造や地球全体の平均密度などを考えることを目標に行いました。

初めは、岩石や金属の表面を目で見て、触って簡単に観察しながら、電子天秤を使って質量を量りました。そのあとは水の入ったビーカーに糸でつるした岩石等をゆっくりビーカーに沈め質量を量りました。得られたデータを使って体積を求め、考察をしました。

岩石には色々と種類があり、中には身近なものに使われている岩石もあって今まで見たことがあるけど名前を知らなかった生徒もいたので、このような機会で地学にも興味を持ってもらえると嬉しいです。

6月30日（金）午後、徳島大学ポストLEDフォトニクス研究所から先生をお迎えし、応用数理科1年生を対象に出張出前授業が開催されました。徳島大学ポストLEDフォトニクス研究所は「未知の可能性を秘めた新しい光で未来を切り開く」をテーマに工学のみならず、医療など、様々な分野で光科学によるイノベーションの創造を目指されています。

今回来ていただいた先生は有機合成化学がご専門の八木下 史敏 （ やぎした ふみとし ）先生です。

内容は３つセッションからなっており、①研究者になった経緯　②現在の研究内容のご紹介「キラリと光る有機物」をつくる　③「身近な物質で光るものを見つけよう」　でした。

①研究者になった経緯では、「好きこそものの上手なれ」　研究が楽しくてのめり込んでいったお話や学生時代に国際論文が7報科学雑誌に掲載され、同級生より早く博士課程を卒業したお話などをしていただき、生徒たちは徐々に先生とその生き方に興味を惹かれていきました。

②現在の研究内容のご紹介では、有機光工学についての説明で、有機物がキラリと光る発光現象とはどのようなメカニズムで起こるのか、アニメ等も利用してわかりやすく説明していただくと共にキラリと光る有機物の医療や環境、工学等への応用の可能性を次々とお話しいただき、どんどん引き込まれていきました。また、最後に国際論文の執筆や発表会のお話をしていただき、生徒たちへ非常に良い刺激になりました。

③「身近な物質で光るものを見つけよう」では、飲み物でビタミンＢ₂やトニックウォーターに入っているキニーネという成分が紫外線照射で蛍光する現象を見せていただき、生徒たちは今までの講義の内容を目の当たりにし、非常に感動していました。

最後の質疑応答では、まず、国際論文の執筆や科学雑誌への掲載、発表会への参加についての質問が多くでました。多くの質問に丁寧に答えていただき、生徒たちはアンケートで「英語を学ぶ必要を強く感じた」「早く大学で研究をしてみたい」等の意見が多くありました。また吸光して局所のみで反応できる抗がん剤についての質問では、深部ではどのように反応させるのかなど、鋭い質問が飛び出し、八木下先生の講義をよく聞き、自分のものにしていると感じました。

「本物に出会うこと」これがＳＳＨ活動・高大連携授業等の目的の１つだと思います。

「本物に出会うこと」で「自分の感性や感覚にしたがって、本当のとこを生きることができる」のはないでしょうか。

これからも、多くの刺激を生徒たちに与えていきたいと思います。

　　　有機光工学の説明です　　　　　　　　　エナジードリンクやトニックウオーターが紫外線照射で光ります

　　　パイン飴も光ります　　　　　　　　　　　　　　　研究室で合成した光る有機物です

　　　多くの質問がでました　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大切にしている言葉を

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　紹介していただきました

６月２８日（水）５～７限の３時間を通して、応用数理科２年生の課題研究中間発表Ⅰが行われました。

現時点での研究成果を９の研究班が発表しました。この中間発表は、お互いの研究についての情報共有、並びに先生やクラスメイトなどからのアドバイスを受け、今後の研究を深化させることが目的です。

理科教員の他、英語科の先生、ALT、６限には本校運営指導委員の先生方などにもご参加いただきました。生徒も最初は緊張がありましたが、徐々に雰囲気にも慣れ、生徒同士でも大変活発な意見交換ができました。

本校運営指導委員の方々などからのご意見として、「検証実験はまだ十分ではないが、テーマ設定が素晴らしい。知的好奇心に満ちたテーマ設定がなされている。」とのお褒めの言葉をいただきました。

テーマの選定に苦慮し、実験データが十分に得られていない研究班もありますが、今回いただいた質問やアドバイスを今後の糧とし、研究が進み成果が得られることを期待します。

令和４年度のアンケートでは、課題研究で学んだことは、研究の楽しさ・難しさ、協力の大切さなどが上位の項目となっています。また、研究への意欲が高まったとほとんどの人が答えています。

これから、テーマ（課題）設定→仮説設定→検証実験→考察のサイクルをまわす中で、再び新たな疑問が生じ、次のテーマ（課題）設定→仮説設定→検証実験→考察とつながっていく、課題研究における本当に深い学びを実現してほしいと思います。

次回は、ルーブリック・ポートフォリオ、今回の意見を参考に担当教員と今後の研究方針を決めていきます。私たち教員は研究班にしっかり寄り添っていきたいと思います。

６月２５日（日）に徳島大学で行われました生物学オリンピック講習会に本校５名が参加しました。

また先だって、前日の６月２４日（土）には、本校講義室Ⅲで１３：００から、生物学オリンピックの過去問題の解説を行いました。

生物学オリンピック講習会では、徳島大学のそれぞれの専門の先生が解説して下さりました。生物学オリンピックの問題に関わる知識だけでなく、興味を引かれるようなお話もしていただき、長時間ですが、生徒たちは集中して受講できていました。

７月１６日（日）に行われる生物学オリンピックで力を発揮し、ぜひ本戦出場を目指して下さい。

問題は難しいですが、しっかり考え、取り組むことで身につく力があると思います。粘り強く取り組むことで、思考力や判断力を伸ばしてほしいと思います。

６月２７日　徳島大学教養教育院で応用数理科３年生　アドバンスドサイエンス生物分野選択９名の生徒に対して、第３回目高大連携講座（生物分野）が行われました。

今回は｢ホタルの発光タンパク質の実験｣です。

ホタルの発光タンパク質であるルシフェリンを用いて、タンパク質の基本的な性質を理解することが目的です。

実験材料は酵素であるルシフェラーゼと基質であるルシフェリン、あと発光に必要なATPです。

実は、この実験キットはキッコーマンというお醤油を作る会社から売り出されていたものです。キッコーマンでは、衛生状態を確認するため、ホタルの発光タンパク質であるルシフェリンとルシフェラーゼを利用するのです。この発光はそこに存在するATP量に比例して発光の強さが変わります。発光の強さを確認することで、そこに存在する細菌のATP量を測定し、細菌の数を求めます。これは教科書に載っている内容ですが、生徒達に理解してもらうことが難しいと感じている内容です。今回、わかりやすく説明していただき、生徒達が理解できたと感じました。

 さて、実験ですが、高温条件、低温条件、酸、塩基を加えた場合に発光がどうなるか確認しました。

なお、塩基を加えた場合は、ルシフェリンの立体構造において、発光に関わる部分が少し変化して、黄色の発光からオレンジの発光になるそうです。タンパク質の構造や働きを理解するために、非常に良い教材であると思いました。

不思議に光るルシフェリンの光に生徒達は引き込まれており、酵素並びにタンパク質の性質の実験として、本校でも実施したいと思いました。

なお、３回の実験を実施していただいた徳島大学渡部先生には、高大連携講座以外にも課題研究のテーマ設定の研修や課題研究等で多大なご協力いただいております。この場をお借りして、感謝申し上げたいと思います。

　　　ルシフェリンの発光です　　　　　　　ウォーターバスで高温処理、氷で低温処理を行いました

　　　　　　　　　　酸を塩基を加えます　　　　　　　　　　　塩基を加えた場合は光が弱くなるだけでなく、

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ルシフェリンの立体構造が変化し、色が変わります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上と比べて色の違い分かりますか？

６月２０日（火）に徳島大学で応用数理科３年生　アドバンスドサイエンス生物分野選択９名の生徒に対して、第２回目高大連携講座（生物分野）が行われました。

今回は｢お米の品種のDNA鑑定｣です。コシヒカリ、あきたこまち、ひとめぼれの三種類のお米、それぞれに特有のDNAの部位をPCR法で増幅し、電気泳動を行うことで、それぞれの品種が特定できます。

まずPCR法の説明をしていただきました。PCR法は温度変化だけでDNAが増幅できる手法です。原理だけでなく、PCR法を発明したマリス博士の人生についてやミイラや化石に含まれるわずかなDNAでも分析できることなどを聞き、生徒達も興味津々でした。

今回の実験の手法としては、プライマー、バッファー、耐熱性DNAポリメラーゼ、滅菌水を混ぜ、マスターミックスを作ります。そしてマスターミックスをPCR用のチューブに入れます。その後、お米を砕き、ほんの少しだけのお米をPCR用のチューブに入れます。そのチューブをPCRの機械にかけます。その後、PCR法により増幅されたDNAを電気泳動にかけるという流れです。

多く取り過ぎたことにより、お米がおかゆのようになって上手に電気泳動のバンドができなかったり、増幅がうまくいっていたり、いってなかったりと実際にPCR法→電気泳動を行うことで、授業で習った手法への理解が深まったようでした。

　　PCRに必要なDNAポリメラーゼやプライマーを　　　　　　　　　３種類のお米を砕きます

　　チューブに入れます　　　　　　　

チューブに端に残らないように遠心分離にかけます　　　　　　　　PCRで温度変化を３５サイクル

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　これで特定のDNAを増幅できます

徳島大学教養教育院　渡部先生ご指導の下、応用数理科３年生　アドバンスドサイエンス生物分野選択９名の生徒に対して、高大連携講座が行われました。生物分野においては、３回にわたって行われます。

高大連携講座は、大学の施設・設備を使い、高校で行いづらい実験を実施し、学習内容を深めること、また、大学での授業を経験することで、学習意欲の向上を図り、高校と大学の連携をスムーズにすることが目的です。第１回は６月１３日（火）に実施され、テーマは｢制限酵素地図を作ろう｣でした。

まず、マイクロピペットの使い方の練習を行いました。10μLを1μLごと１０回で取れるかどうかの練習です。さすがは応用数理科生徒、上手にマイクロピペットを使っていました。その後、制限酵素を使い、DNAを特定の場所で切断します。その後、切断したDNA断片に対して電気泳動を行い、DNA断片の長さを測り、制限酵素で切断される場所を推定しました。

電気泳動の待ち時間には、実験で使用しているたくさんの生物を見せていただきました。遺伝子操作により、双頭のイモリの幼生やアルビノのイモリやアフリカツメガエル、染色したカエルの骨格標本などを見て、生徒達は大学での学びに胸を膨らませていました。

　　　マイクロピペットの練習です　　　　　　制限酵素を加えてきます　　　マイクロチューブの端に溶液が

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残らないように遠心分離にかけます

制限酵素で切断したDNA断片を電気泳動にかけます　　くぼみ（ウェル）にDNA断片を入れます

　　　　　　　　　　　　　　　　　遺伝子操作で双頭のイモリの幼生です　　　イモリです

遺伝子操作でのアフリカツメガエル（アルビノ）　　　　　骨と筋肉を残し染色されたカエル

                              　　　  電気泳動の結果です。横にはDNAマーカーを一緒に流してあります。 

　　　　　　　　　　　①制限酵素無し　②EcoRⅤ　　③EcoRⅠ　　④EcoRⅤ　＋　EcoRⅠ