理科授業

「化学と教育」の表紙に松山高校記念館が掲載されました！

『化学と教育』は、日本化学会が会員向けに毎月発行している機関誌です。
話題の研究や最新の技術動向をいち早く知ることができるほか、教育現場で役立つ情報が多く掲載されています。

撮影を担当してくれたのは、松山高校OBで日本大学芸術学部写真学科1年生の平塚君です。

雲一つない晴天の午前中、記念館に順光が差し込む瞬間を狙って撮影してくれました。

卒業生の活躍とともに、本校の魅力が広く発信されることをうれしく思います。

夏休み前に生物の授業で植えた野菜がいよいよ実りの季節を迎えました！

「本当に落花生が出来てる！」

落花生は、土の中に実ができるということを知識としては知っていても、実際に目にするのは初めてという生徒も多く、驚きと感動の声が上がっていました。

調理室をお借りして、収穫したての落花生を塩ゆでしました。

収穫できた落花生はこれくらい。

ネットで調べながら、みんなで協力して調理しました。

茹で上がり！

 
普段食べている落花生と違い、見た目や感触が異なる茹で落花生を、生徒たち初め、恐る恐る口にしていました。

「柔らかい！」「薄皮が渋い！」「それはポリフェノール！」「美味しい！」「なんでこんな姿をしているんだろう？」などと大盛り上がりのひと時となりました。

収穫の喜びとともに、生徒たちの学びもまた大きく実りました。

3年生の生物選択生徒たちが、自分たちの教室前の花壇で野菜の栽培を始めました。

これは「植物の環境応答」に関する授業の一環です。

先週まいた種が、早くも芽を出し始めています。

ハツカダイコン、トウモロコシ、エダマメ、アサガオなど、様々な植物が育っています。

生徒たちは、それぞれの植物に適した種まきの方法を自分たちで調べながら、丁寧に作業を進めていました。

これからの成長や収穫が今から楽しみです！

特進クラス2年の生徒が、生物の口頭試問を受けに、放課後の生物室にやってきました。

生物の問題で分からないところを、質問形式でやり取りをしていました。

学びにおいて「自分の言葉で説明できる」のはとても大切なことです。

ただ覚えただけの用語は「情報」にすぎません。

ここでは、本質をとらえた学びを実践しています。

3年生物選択者がウニの発生実験を行いました。

未受精卵と精子を観察した後、顕微鏡下で受精させ、受精膜が上がる様子を観察しました。

 ウニの卵

二重丸になっているのが、受精膜が上がた受精卵、そうでないのは未受精卵です。

 ウニの精子（対物100×）

 その後、あらかじめ受精しておいた、発生が進んだ卵を観察しました。

繊毛や、形成されつつある骨片などを観察しました。

生徒が撮影したプルテウス幼生

生徒からはは自らの手でウニを受精させられたことの感動や、ウニの骨片が見られてよかった！などの声が聞かれました。

国語科の大野先生と生物科の比留間先生が2年生を対象に教科間連携授業を行いました。

 「見える」ということは実際、今の人類にはとてもまだ言葉にできないような、不思議で奇妙な事態なのではないか。　　

～白紙より～

これは教科書に載っている、森田真生さんによる「白紙」という文章の一節です。森田さんは数学に関する著作や講演などを行う独立研究者として知られています。

この「白紙」を題材に「わかる」とは何なのかを国語と生物学の両面からアプローチしました。

「見える」ということは実際、今の人類にはとてもまだ言葉にできないような、不思議で奇跡的な事態ではないのか。あまりに不思議で、あまりに大きな謎なので、かえって「当たり前」ということにされてしまう。　

～白紙より～

 文章の前半に書かれているこの言葉をもとに生物学的な視点から「見える」という現象の不思議さを探究しました。

授業では目の構造や「見える」仕組みについての講義に加え、プリントを用いて自分の視野には見えない領域があることを体験、確認しました。

次に視野の端では色を認知することが出来ない領域があることを実験で確認しました。

これらの実験を通して生徒たちは「見える」という現象は当たり前ではなく、不思議で特別なものでであることを共有しました。

分からない自分が白紙と向き合い、辛抱強く試行錯誤を繰り返しているうちに、ある瞬間「わかった」自分にかわるのだ。　　

～白紙より～

続いて国語科の大野先生の解説のもと、生徒たちは部活動や日常生活の中での体験を思い出し「わかる」体験を振り返り、その喜びや不思議さを共有しました。

「白紙」にもあるように普段は当たり前として感じていることを改めて問われることで、戸惑いもあったようですが、深く考える姿が見られました。

授業のまとめとして「わかる」とは何かを体験を通して認識し、さらに自分事に落としこむことで文章をより深く読めたかを確認しました。

この授業を通して生徒たちは「わかる」ことは「自力で成し遂げるもの」でありその瞬間は何ものにも代えがたい喜びであること、そのためには白紙と向き合う勇気を振り絞らないといけないことを、国語と生物の両面から深く考えることが出来たのではないでしょうか。

2年地学選択者が、屋上にある天体ドームで黒点の観察をしました。

松山高校の屋上には昭和40年代の校舎建て替えに併せて設置された天体ドームがあり、松山高校創立90周年の際に導入された150mm屈折式天体望遠鏡が格納されています。天体ドームを持つ県立高校は県内に数校しかありません。

このドームに初めて入る生徒がほとんどで、生徒たちは驚きの声をあげていました。

そして天体望遠鏡に取り付けられたデジタルカメラでモニターに映された黒点を観察しました。

この日は天気もよく、遠くの山をよく見渡すことができました。

9月17日(火）生物科の比留間先生が坂戸中学校で出前授業を行いました。

理数科がありSSH指定校でもある松山高校では探究的な学びを推し進めています。

今回の出張講義も生徒たちが科学的に探究する力を養う授業を展開しました。

今回の題材に選んだのはメダカの走性です。

メダカは流れに逆らうように泳ぐ走流性と、流水の中で自身の位置を保つため、周りの景色に合わせて泳ぐ保留走性があります。

水流に逆らうように泳ぐ様子と、周りの景色に合わせて泳ぐ様子を予想を立てながらそれぞれ観察した後、流れと同じ方向に周りの景色を動かしたらメダカはどう泳ぐのか？を仮説を立て予想して実際に実験をして検証しました。

メダカがどのように泳ぐか、意外な結果に生徒たちは興味津々の様子でした。 

参加した生徒たちの評判も良く、とても有意義な出張講義となりました。

坂戸中の皆さん、ありがとうございました

理数科がありSSH指定校でもある松山高校では探究的な学びを推し進めています。

今回の出張講義も生徒たちが科学的に探究する力を養う授業を展開しました。

今回の題材に選んだのはメダカの走性です。

メダカは流れに逆らうように泳ぐ走流性と、流水の中で自身の位置を保つため、周りの景色に合わせて泳ぐ保留走性があります。

水流に逆らうように泳ぐ様子と、周りの景色に合わせて泳ぐ様子を予想を立てながらそれぞれ観察した後、流れと同じ方向に周りの景色を動かしたらメダカはどう泳ぐのか？を仮説を立て予想して実際に実験をして検証しました。

メダカがどのように泳ぐか、意外な結果に生徒たちは興味津々の様子でした。 

参加した生徒たちの評判も良く、とても有意義な出張講義となりました。

坂戸中の皆さん、ありがとうございました

実験の1回目は、カタラーゼとして酵母を用い、過酸化水素水と反応させ反応速度を調べ、何が酵素反応の限定要因となるのかについて考察しました。

これを対象実験とし、2回目の実験では仮説を立て、酵素や過酸化水素水の濃度などのパラメータを1つだけ変えて実験を行い仮説を実証しました。

実験に使う器具や必要な薬品の濃度などは自分たちで考えて実験を行いました。

実験と並行して、タブレットを使ってすぐさまデータをまとめます。

次の時間に、実験結果をスライドにまとめ班ごとに発表しました。

探究的に生物実験をやるのは、これで2回目となります。

理数生物では探究のサイクルを回す生物実験に取り組んでいて、生徒たちの探究に対する前向きな姿勢が伸びてきています。

7月10日に3年生物選択者が、ブタの眼の解剖実習を行いました。

このブタの眼は、東松山名物やきとり（ブタのかしら肉を串にさして焼いたもの）などの肉を卸している専門業者から購入しています。今回の解剖のためだけに頂いた命という訳ではありませんが、食べて体の栄養にできなくとも、解剖して知識として身に着けることで、その恩に報いましょう、という話から始まりました。

視神経や虹彩、網膜、盲斑などの観察をしました。

水晶体を取り出して、文字の上に置いてみると拡大されます。水晶体がレンズの役割をしていることが確認できました。

途中、1年理数科の生徒たちが見学に来ました。

3年生が1年生に目の構造について解説をしてくれました。

お互い、良い学びになったようです

1年生物基礎の実験で、無選別のちりめんじゃこの中に入っている、小さな生き物たちを探す実習を行いました。

 無選別のちりめんじゃこの中には、カタクチイワシの他にいろいろな魚のこども、タコやイカ、貝の仲間、エビやカニ、クラゲやヒトデなど、多くの種類の生き物が混じっています。

カタクチイワシの中に紛れているそれらの生き物を丁寧により分け、どんな生き物が何種類ぐらい見つけられたのかを写真に撮り、Googleクラスルームで共有しました。

珍しいところではタツノオトシゴなども見つかることがあります。

 無選別のちりめんじゃこの中に含まれる様々な生き物を観察することで、海の生態系についてや、生物の多様性について学びました。

4月1日～3日の3日間にわたり埼玉医科大学で開催された、春季比較解剖学セミナーに松山高校2年生1人と3年生2人が参加してきました。

1人1体のブタ胎児の固定標本を用いて、ブタ頸部の神経や筋肉について解剖しながら観察しました。

初日の午前中はガイダンスと講義、午後は剥皮、頸部、体幹の最表層の筋の観察と記録。

2日目は頸部の皮神経、頚、肩の筋（鎖骨乳突筋、僧帽筋）とその支配神経の剖出と観察、記録。

3日目の午前中は2日間で観察、スケッチしてきたことをモニターを使って一人ずつ発表しました。

午後は他の人の発表を参考にさらに見たい場所や気になる場所を観察しました。

最後に学部長より修了証をいただき、3日間の解剖学セミナーを終了しました。

今回の研修で私たちの体には筋肉を支配する神経があり、それらが複雑に連動しあうことで体を動かせることを改めて学ぶことが出来ました。丸3日間の長いセミナーに少し疲れた様子もありましたが、それ以上に生徒たちは満足そうでした。

３月７日（木）２年生の特進クラス理系の生徒を対象に、埼玉県大気環境課　規制・化学物質担当の齋藤圭祐さんによる出張講座を実施しました。埼玉県内の大気環境の調査にかかわるお仕事をされています。

テーマは「化学物質と私たちのくらし」です。

化学物質とは身近なものであり、有用性と有害性の二面性を持つので、それを理解して化学物質の利用及びリスク管理することが大切であること。化学物質の管理の歴史や法律について講義していただきました。また、家庭からもいろいろな化学物質が排出されていることから、暮らしの中で、私たちにできることを考えました。

生徒の感想　　(2年　特進クラス　　関塚真ノ介　　鴻巣市立鴻巣北中学校出身）

　本日の講演では、化学物質について、化学物質のリスクと管理の歴史、家庭が排出する化学物質を学ぶことができました。私は、講演を通して、化学が私たちの生活に与える重要性について気付くことができました。また、持続可能な技術と環境への貢献に焦点を当て、化学の進歩が社会に与えるポジティブな影響に感銘を受けました。

　これからは、自分の知識を深めつつ、環境に優しい技術やサステナビリティに向けたイノベーションに貢献したり、科学と社会の懸け橋となり、化学の進歩が持続可能な未来の実現に寄与することを目指したいです。

２年生のSS生物の授業で、クロマトグラフィーによる光合成色素の分離実験を行いました。

生徒の感想　　(2年3組　本郷駿　　川越市立名細中学校出身）

　今回は、光合成色素の抽出と分離を行い、それぞれの生物が持つ色素の種類を確認することを目的として実験をしました。ホウレンソウ（種子植物）、アオサ（緑藻類）、ワカメ（褐藻類）、イワノリ（紅藻類）、スピルリナ（シアノバクテリア）に、それぞれアセトンを入れた後、TLCシート、展開溶液を用いて観察をしました。結果として様々な光合成色素を5つの生物から確認することができ、面白かったです。私はこの実験で、色々な光合成色素で吸収しにくい光を補い合って吸収しているのだなと考えました。これからも深く考えて学習していきたいです。

まず、光合成色素の分離実験

試料はホウレンソウ・アオサ・乾燥ワカメ・イワノリ・スピルリナです。

資料集を見ながら、それぞれの試料に含まれる光合成色素を予想します。

試料はそれぞれをグラインダーにかけ、粉々にしてマイクロチューブに入れたものにアセトンを加えよく振り、色素を抽出します。

静置した後、TLCシート（アルミシートに細かいシリカゲルが塗ってあります）にガラス細管で色素液をスポット（しみこませる）していきます。ある程度の色の濃さになったら、展開溶媒が入っている容器に入れ、観察します。

展開液がTLCシートの終線まで、上昇したら、取り出して、それぞれを見比べ、各試料で分離できた光合成色素を確認します。

光合成色素の光吸収の実験

スピルリナの粉末を、エタノールと水に溶かし、ろ過します。

△(左)エタノールで抽出したもの(右)水で抽出したもの

それぞれ抽出した色素に光を当てて観察します。反射光と透過光が確認できます。

２年生が修学旅行の間、1年生の生物基礎で1・2時限目を使いSDGsに関するワークショップが行われました。講師はファシリテーターの資格を持つ生物科の三上教諭です。

今回は1年8組にお邪魔しました。

生徒の感想　　（1年8組　　齊藤孝太　　東松山市立北中学校出身）

今日、色々なところで目や耳にする「SDGs」。その「SDGs」について体験型のゲーム「2030SDGs」を行いました。簡単にいうと与えられた時間とお金でプロジェクトを行い目標を達成するといった内容です。

このゲームから、世の中を良くするためには自分はどう動くべきだろうと考えるきっかけをもらいました。というのも、誰かがプロジェクトを行うたびに「経済・環境・社会」のパラメーターが変化し世界の状況が流動するからです。これから生きていく中でも、自分のことだけではなく、世のことも考え過ごしていきたいです。

ゲームについてはこちらもご覧ください。

SDGsについての講義と、ゲームについての説明を受け、実際にゲーム開始です。

続々とプロジェクトを達成するための行列ができました。

プロジェクトが達成されるにつれて、経済だけが発展し環境と社会が後退してしまいました。（マグネットの数で発展度を表しています。）

前半のゲームが終わり、中間発表で、世界の状況を確認します。それを聞いて後半のゲームに臨みます。

世界の状況を確認しつつ、自分のゴールを達成するために、各自交渉したり協力したりして、ゴールを目指します。

ゲームの後半が終わって、世界の状況も改善されていきました。そのためには、どの様な行動が必要だったでしょう。

 ゲームについての振り返りを行いました。さらに、三上教諭から、「世界はつながっている」ということをパーム油を具体例としてお話がありました。

生徒は、SDGsについてより考える機会となりました。

 2年生の物理基礎で音の性質についての実験が行われました。

クイズ形式の問題が出され、実験で確かめていきます。 

生徒は札を使ってクイズに答えます。答えが出そろたったら、実験で確かめます。

 音の伝わるや速さについて、人に聞こえる音について、音の干渉についても体感しました。

生徒の感想　　(2年5組　　田中優希　　滑川町立滑川中学校）

スピーカーから音を出して自分が聞こえる一番高い音は何Hz(ヘルツ)まで聞こえるか。波の性質から打ち消しあうところの音は小さくなる。また、音が重なり合うところでは音が大きくなる。その違いを感じる実験をしました。

実験をやってみて、人間は意外と高い音が聞こえるのと、低すぎる音は聞こえないことが分かりました。また、音は個体→液体→気体の粒子の密度が高い順に伝わる速さが速いことが分かりました。僕のこれからの抱負は定期テストでも入試でも点数を取れるように長期的に記憶するため、ただ覚えるだけではなく理解しながらできるようにしていきます。

2年生の地学基礎で、屋上の天文台で太陽の観察を行いました。 

 生徒の感想　　(2年1組　　酒巻朝陽　　熊谷市立大里中学校出身）

　今日の実験では今地学基礎で学んでいる、太陽を観察しました。松山高校の屋上には天文台があり、開校90周年記念でいただいた望遠鏡を使いました。

　太陽には、黒点やプロミネンスがあり、運がいいと、2つが見えるといわれてましたが、この日はどちらも全く見えなくて、少し残念な太陽観察になってしまいました。

　望遠鏡で見た太陽は丸くてとても白かったです。自分の名前は朝日なのでその太陽のように輝き続けていきたいと思います。

10人ぐらいずつ天文台の中に入り、加藤先生による望遠鏡の紹介と、太陽についての説明を受け、モニターで太陽の観察をしました。

モニター上の太陽です。残念ながら、黒点が見えない周期に入ってしまい、真ん丸な太陽を観察しました。

　３年生、生物の選択クラスで、ｐGLOバクテリア遺伝子組み換えキットを使った、遺伝子導入実験を行いました。

生徒の感想　　(３年６組　　滝澤樹乃　　行田市立西中学校出身）

　今回は２日間にかけて遺伝子組み換えの実験をしました。この実験は、故意に、大腸菌が持っていない遺伝子を取り込ませ（遺伝子導入）、その新しい遺伝情報を大腸菌内で発現させるというものです。

　遺伝子組み換えは、世の中に存在しない生物を生み出すので、取り扱いがとても重要です。言葉で表すとすぐできるように感じてしまうでしょう。実際は、５０分でやるのは難しく、いかに班員で協力してスピーディーに取り組むことが大切かを実感しました。

　また、今回は初めて少量の液体を測り取りました。まだまだ使ったことのない器具もあるので、今後の実験で新しいことをやるのが楽しみです。

この実験では、生物発光するクラゲのGFP（紫外線を当てると、鮮やかな緑色の光を発するタンパク質）の遺伝子を専用の大腸菌に取り込ませ、GFPを持つ大腸菌（紫外線を当てると緑色に光る大腸菌）を作り出します。

最初に机や手を消毒します。

専用の大腸菌を培養したプレートより大腸菌をチューブに取ります。

つぎに、pGLO（GFP遺伝子を含んだプラスミド）溶液からプラスミドを取り大腸菌に加えます。(＋DNA)

この時、コントロールとしてプラスミドを加えないものも用意します。(ーDNA）

氷上で１０分ほど静置した後、４２℃のお湯に５０秒間付け、氷上に戻し２分間静置します。(ヒートショック）

そのあと大腸菌の栄養となるLB培地を加え１０分ほど室温で放置します。ここで大腸菌はプラスミドを取り込んでいるはずです。

その間に、プラスミドDNAに紫外線を当てて光るかどうかの確認をしました。

DNAだけでは緑色に光りません。

遺伝子導入した大腸菌と、導入していない大腸菌を寒天培地のプレートにまき、ひとまとめにして３７℃で一日培養します。

次の日、培養したプレートを取り出し、観察します。

UVライトボックスに入れて、覗くとGFP遺伝子が発現したものだけが、緑色に光っています。

△左上と右下のプレートは、遺伝子導入をしていないもの（－DNA）、左下と右上は遺伝子導入をしたもの（＋DNA）です。左下のプレートだけが、GFPを作り緑色に発光しています。

最後に机と手を消毒し、使用した器具なども滅菌して処分します。バイオハザードを起こさないために！

　地学基礎の授業で、火成岩についての実験を行いました。火成岩はマグマが冷えて固まった岩石であり、急激に冷え固まってできた火山岩と、ゆっくりと冷えて固まった深成岩に分けられます。

　いくつかの火成岩を肉眼観察で分類しその特徴をつかみ、それらの岩石の密度を測定し、密度と地球内部の構造を考える実験です。

生徒の感想　　(2年　1組　芦原漣　　坂戸市立住吉中学校出身）

　ルーペを使い、火成岩に光沢があるかどうかを基準として火山岩と深成岩に分類した。そして同じ岩石組織のグループ内で色調の順（黒っぽいものから白っぽいもの）に並べた。

　火成岩の密度測定では、アルキメデスの原理を利用し、形のバラバラな岩石の体積を求めることができた。今回の密度測定の結果から、地球の層がどのような岩石に近いのかが分かりおもしろかった。また実際に岩石にさわることで特徴をよく知ることができた。

まずは、6種類の火成岩の岩石標本(岩石の小さい塊)をルーペでよく観察します。岩石の組織から火山岩と深成岩に分類し、色調からさらに岩石を特定していきます。

次に岩石の密度を測定します。それぞれの岩石とボルト(鉄の塊)の重さを測り、アルキメデスの原理を利用して、それぞれの岩石とボルト(鉄)の体積を測ります。重さと体積から密度を計算します。

中には、水に入れると気泡が出てくる岩石もありました。こういった岩石は、隙間が多く、密度は小さいと予想できます。

地球の内部は地球表面から　地殻上層部・地殻下層部・上部マントル・核　と層状構造をしています。それぞれの層の平均密度と、今回測定した深成岩と鉄などの密度とをくらべ、それぞれの層はどの岩石に近いかを考察しました。

手元の岩石から、地球の内部を想像できる機会となりました。

　1年生の生物基礎では、酵素の最適温度・最適pHを調べる実験を、ネットや教科書・資料集などの資料を基に自分たちで組み立てて行う実験をしています。今回は1年6組にお邪魔しました。

生徒の感想　　(1年6組　　江原颯太　　深谷市立川本中学校出身）

　カタラーゼの最適温度、最適pHを調べる実験で、酸性・アルカリ性・中性の液体に過酸化水素水を加えてから液温を０℃・20℃・40℃・70℃にし、そこに肝臓を加えてカタラーゼの反応を見た。私たちは、今回のような実験は高校生となって初めて行いました。中学とは違い、手順や必要な道具など詳細なことは、自分たちで調べたり考えたりしなければなりません。私たちの班では、過酸化水素水を加えるのを忘れてしまったり、試験管の数が足りないなどハプニングもあったが、この実験を通してカタラーゼは中性でヒトの体温位が最も活発に反応することに気づけました。

実験の前に実験計画を班で話し合い、実験計画書を提出します。

　試料は肝臓に含まれるカタラーゼを使います。カタラーゼがどんな酵素か調べ、”カタラーゼが熱で失活することを調べる実験”と、”カタラーゼの最適pHはほぼ中性であることを確認する実験”を考えます。

　使用する器具や薬品、装置も用意してあるものから、必要な数を自分たちで考え使います。用意している以外のものが必要になれば計画書に書いておきます。（そうすることで、実験の日までに用意しておきます。）

実験当日！　各班で使うものを集め実験開始です！！

各班、各自の方法・順序で実験を行っています。一見するとみんなバラバラなことをやっているようにも見えます(汗)

最後は試験管などを洗ったり、道具を戻したりと片付けもきちんとします。

班で実験のまとめをして、考察します。生徒は、考えることがたくさんあり大変ですが、深く理解する助けになるはずです。頑張れ！（毎回このような実験を行っているわけではありません。）