理科教育

理科授業

【理数生物】黄斑・盲斑の実験

3年理数科生物選択者対象に黄斑・盲斑の実験を実施しました。

 

 

盲斑の実験では、普段意識していないのに見えていない部分があること、見えていない部分を脳内で補完していることを実感しました。そして、自分の盲斑の形を紙に写し取り、紙の重さから盲斑の大きさを導き出しました。

 

 

黄斑の実験では、視野の端では色が灰色っぽく見えていることや、色の見え方には個性があることを体感しました。 

ヒトの感覚器官は本当に興味深いですね。

【生物】神経胚の作製

3年生物選択者が紙粘土を使ってカエルの神経胚を作りました。

 

外胚葉(皮膚や感覚器になる)は青、内胚葉(消化管などになる)は黄、中胚葉(骨・筋肉になる)は赤とし、卵が発生していく様子を頭の中でイメージしながら立体的に作っていきます。

 

最後に糸で半分に切って断面図を確認しました。

受精卵が細胞分裂を繰り返し、生物として複雑な体を作り上げていく一連の流れを、いつもと違ったスタイルで学びました。

 

【生物】ウニの発生実験

7月8日(金)3年生物選択者を対象にウニの発生実験を実施しました。

この実験は、日本財団の「海と日本PROJECT」のイベントとして実施され、お茶の水女子大学湾岸生物教育研究所よりタコノマクラの卵と精子を提供していただきました。

 

 

初めに未受精卵と精子を顕微鏡で観察し、次にそれらを受精させて受精膜が上がる様子を観察しました。

卵と精子の大きさの違いに驚いたり、みるみる受精膜が上がる様子に歓声が上がりました。

未受精卵

 

受精卵

 

その後、あらかじめ用意しておいた初期発生胚の観察をしました。

 

 2細胞

 

 2細胞から4細胞になりかけ

 

16細胞

 

 

ふ化直後の胞胚

 

プリズム幼生

 

 生徒のスケッチ

 

生徒の感想

・受精が行われているところを実際に見られて面白かった。哺乳類でもやってみたい。

・時間がたつにつれて複雑な構造が出来てくるのが面白いと思った。

・生きている生物を見ることが初めてだったが、成長をきれいに見ることが出来た。

 時間があればもっといろんな卵を見たい。

・ウニの発生はとても興味深かった。

・人間の受精卵とウニの受精卵はほぼ同じ大きさと知り、人間の発生もこのように小さなものから起こっているのが分かった。

・受精した後にすぐ受精膜ができるのを観察できた。

・受精卵が実際に細胞分裂をしているところが見られてよかった。

 ・数時間、数十時間しかたっていないのに、こんなに形が変わることにとても驚いた。

 

 

そしてこの実験から数日後の放課後、希望者がさらに成長したプルテウス幼生の観察をしました。

 

 

 

2腕プルテウス幼生

偏向板2枚を使って骨片を光らせました。

 

【理数生物】体細胞分裂の観察

理数生物  6月24日(金)  4限

1年生の理数科で、タマネギの発根種子を使った体細胞分裂の観察を行いました。

△下処理をしたタマネギの発根種子をスライドガラス上で、先端部分(頂端分裂組織)を切り取る。

△押しつぶし、ようじの頭でたたき、押し広げる。

△各分裂期をスケッチする。

△視野中の各分裂期の数を数える。

△細胞の数から、細胞周期(一周期を22時間として各分裂期にかかる時間)を計算する。

△一人一人のデータを入力し、クラス全体のデータから細胞周期を計算する。

生徒の感想  (1年 理数科  井町脩斗  ふじみ野市立大井東中学校出身)

 タマネギの根端細胞に固定、解離、染色の作業を行い、それを顕微鏡を使い観察した。そして核や染色体の状態ごとに細胞の個数を計測し、タマネギの根端細胞で行われている体細胞分裂がどれほどの周期で行われているのかを考えた。この実験では、まず、解離の作業が少し難しく、細胞どうしの重なりを減らすために押しつぶすときの力加減に悩まされた。また、細胞の計測も大変だった。視野に200近い細胞があるところからわずかな差を見分けるのはとても疲れる作業だったが、それを丁寧にこなしたおかげで望ましい結果を得ることができた。

【地学基礎】火成岩の分類と密度の測定

地学基礎  6月1日(水)3限

2年生の地学基礎では、6種類ほどの火成岩を観察して分類し、それぞれの岩石の密度を測定し、密度と地球内部の構造の関係を考える実験をしました。

岩石組織や色調で分類する。

質量測定

アルキメデスの原理を使って体積測定

質量と体積より密度を計算

生徒の感想  (2年 特進クラス  高桑奏音  ふじみ野市立葦原中学校出身)

 今回私たちが行った実験は、火成岩の分類と密度の測定というものでした。岩石の肉眼観察から火成岩を分類し、特徴をつかんだ後、アルキメデスの原理を用いて岩石の体積と密度を求め、地球内部の構造との関係を考えました。

 地球内部の物質の構造などは教科書を見れば分かりますが、実験をしたからこその気付きがありました。岩石の密度を求める際に使ったアルキメデスの原理を二千年以上前に生きていた人間が発見し、今もなお使わて続けていると思うと、先人の知恵は、とても素晴らしいものだということを改めて感じました。

【生物基礎】顕微鏡観察 原核生物と真核生物の観察

生物  5月12日(木)2限・3限

1年生の時にコロナ禍で実験が出来なかった今の3年生。生物の授業で、顕微鏡の観察として、いろいろな試料を観察しました。

試料はレベル1~レベル6として以下の6種類があり、だんだん難易度が上がります。

 レベル1:タマネギの表皮  レベル2:オオカナダモ

 レベル3:バナナ      レベル4:イシクラゲ(シアノバクテリア)

 レベル5:ムラサキツユクサのめしべの付け根の毛

 レベル6:ヨーグルト(乳酸菌)

生徒は、班で協力し合い6種類の資料を観察しスケッチしました。さらに、自分の興味関心によって、自分の血液を観たり、自分の口腔内の細胞などを観たりする生徒も多く現れました。

生徒の感想  (3年7組  築根遼  鶴ヶ島市立西中学校出身)

 今回はタマネギの表皮、オオカナダモ、バナナ、イシクラゲ(シアノバクテリア)、ムラサキツユクサ、ヨーグルトの乳酸菌の6種類を顕微鏡で観察しました。1年生の時はコロナ禍で実験が出来なかったので、初の実験になりました。

 この6つのサンプルの中でも僕は、オオカナダモの葉緑体の細胞質流動を動画ではなく、自分の目で観察して、こんなに速く動くのか!と感動しました。また、最後に追加で観察した自分の血液では、沢山の赤血球や白血球を確認でき、普段見ることのできないものを観察できてとても面白かったです。

△左:タマネギの表皮 中:オオカナダモ 右:バナナ

△左:イシクラゲ 中:ムラサキツユクサ 右:乳酸菌

△左:口腔内上皮細胞 右:血液の細胞

【生物基礎】顕微鏡の扱い方(1-3)

4月22日1年生で、1-3を皮切りに生物基礎の実験が始まりました。

「最初は顕微鏡の扱い方」です。

顕微鏡の扱い方を復習し、タマネギの表皮の細胞・ヒトの口腔内上皮の細胞・乳酸菌を観察しました。

真剣に顕微鏡と向き合い観察をしていました。

【生物基礎】顕微鏡の扱い方(1-9)

生物基礎 4月22日(金)4限 

1年理数科の実験風景です。顕微鏡の扱い方を復習し、タマネギの表皮細胞・ヒトの口腔内上皮細胞・乳酸菌のプレパラートを作り、観察しました。

 

△左から、タマネギの表皮細胞、人の口腔内上皮細胞、乳酸菌の顕微鏡画像

生徒の感想 (1年 理数科  秋山幸駿  坂戸市立住吉中学校出身)

 タマネギの表皮、人の口腔内上皮、乳酸菌を顕微鏡で観察し、スケッチをかいて記録をとる実験をした。顕微鏡は1人に1台あり、1人1人が実験を楽しんでいる様子だった。さらに中学校の顕微鏡とは備わっている機能も段違いに多く、初めて触るものだったので、少し戸惑った。

 この実験の中で1番印象に残っているのは、タマネギの表皮を観察した時のこと。今回染色液を使用しなかったため、細胞1つ1つを判断するのが難しかった。次も同様の実験をすると聞いているので、頑張って観察をしてみたいと思う。

【化学基礎】演示実験②

3月10日1年生の化学基礎の時間に行われた演示実験です。

今回は、爆発実験と、簡易的な酸化還元滴定の実験です。

〔爆発実験〕

△空き缶にエタノールを入れます。 

△缶を手で握ってよーく温めます。

  

△缶の下のほうに小さい穴が開いているので、そこにライターの火を近づけて点火!そして発射!!(クラス全員が実験しました。)

〔簡易的な酸化還元滴定〕

△コニカルビーカーに入れたオキシドール(過酸化水素水)に硫酸酸性下で、過マンガン酸カリウム(赤紫色)を加えます。よく振ると色が消えます。

△コニカルビーカーを振っても色が消えなくなりました。オキシドール中の過酸化水素がすべて消費されたために過マンガン酸カリウム(赤紫色)の色が消えなくなりました。(酸化還元滴定の終了)

生徒の感想 1年7組 久保田紳仁(東松山市東中学校出身)

今回の化学の実験は、ロケットに見立てた紙コップを空き缶の上にはめて、缶の中で気化したエタノールに点火し、燃焼した反応によってロケットを飛ばすというもので、エタノールの量を三種類に分けて実験を行いました。

私はロケットをうまく飛ばすためにコップ内の圧力を絶妙に調節することと、エタノールを完全に気化させることの二点を意識して実験に臨み、天井近くまで高く飛ばすことができました。この経験で、実験による学びは、人の知識や思考を豊かにするということを身近に感じることができました。

 

【化学基礎】演示実験①

△KとCaの溶けた水を白金耳で取り、火であぶって炎の色を見る(炎色反応)

△マグネシウムリボン(Mg)の燃焼

△スチールウール(Fe)の燃焼

生徒の感想 1年2組 水嶋悠大(東松山市立松山中学校出身)

 今回はこれまでのまとめとして、アルカリ金属とアルカリ土類金属の反応と炎色反応の実験、マグネシウムと鉄の燃焼の実験を見ました。

 実際に見ることで反応の違いがよくわかり、より理解を深めることができました。どちらの実験も教科書の写真で見たことはあったのですが、直接見たことはなかったのでとても良い経験になりました。自分は炎色反応の実験を手伝ったのですが、すごく難しくて何度か失敗してしまいました。残念だったけれど失敗したからこそ、より記憶に残った気がします。来年も実験など、反応を実際に見られる機会を大切にしたいです。

クジラはどの哺乳類に近いのか

3年理数科 生物選択者が分子系統樹の原理と作成法を学びました。

クジラはカモノハシ、カバ、イエネコ、オオカンガルー、フクロネコの5種類の哺乳類の中で、どの種に最も近縁かを外部形態を元に仮説を立てたのち、分子系統樹を作成しました。

 

 

今回利用したのはMEGAというフリーソフトです。

NCBI(米国立生物工学情報センター)のサイトを利用して

それぞれの動物のヘモグロビンのα鎖のアミノ酸配列のデータを調べ、それをMEGAに入力します。

 MEGAに入力したらアミノ酸配列を並びなおします。(アライメント)

 すると種間のアミノ酸の差異数が表示され、そこから系統樹が作成できます。

 系統樹の作成は教科書にも掲載されている内容です。

今回の結果から、クジラはカバと近縁なことが分かりました。

 

また、学名から系統樹を感覚的に理解できるOneZoomを使って、様々な生物について調べ、その生物の分類体系や、どの生物と近いかなどを調べました。

赤ワインの蒸留

2年理数科が赤ワインの蒸留実験をしました。

 

まず初めに、マッチの使い方とガスバーナーの付け方の確認のため、

全員がガスバーナーを付けて消す、という操作をしました。

 

ガスバーナーを使うのは中学校以来という生徒がほとんどでしたが、問題なく点火することができました。

 

今回の蒸留の実験は、実験書に書いてある手順通りに「作業」すれば実験結果が得られる、という実験スタイルでは無く

器具の組み立て方や、実験手順などもある程度自分たちで考えて実験を進めました。

今まで学んできた知識や経験をもとに、実験をしていきます。

何度くらいで抽出が始まったのか、温度計の数字を読んでいます。

 

生徒たちは抽出したエタノールもワインの匂いがすることや

赤ワインにマッチの火を近づけても火がつかないことで頭の中に「?」が生まれたり、

抽出したエタノールととパンの匂いがどことなく似ていると言い、

パンを作るのにも、ワインを作るのにも「酵母」が使われていることに気づき、頭の中に「!」が浮かんだりしたようです。  

レナード彗星

12月2日(木)午前4時20分 松山高校の屋上にある天体ドームの望遠鏡で撮影したレナード彗星です。

地学部顧問の吉田先生が撮影しました。

明け方の東の空に見えます。本日12月2日時点で6等星ぐらいですが、これからまだまだ明るくなります。

 

 

中和滴定の実験

1年普通科と、2年理数科が中和滴定の実験をしました。

彼らにとって初めての化学実験です。

10倍に薄めた食酢を、0.1mol/Lの水酸化ナトリウムで滴定し、中和点を慎重に探っていきます。 

目指すのは、フェノールフタレインで薄くピンクに色づくところです!

 

 

目盛りを読むときはメモリの位置と目の高さを合わせます。これをメニスカスと言います。(目に透かすではなく、外国語です)

また、測定値は最小目盛りの10分の1まで読みます。

コロナ禍でしばらく実験が出来ませんでしたが、これからは今まで出来なかった分の実験を計画しています。

来週は赤ワインの蒸留を予定しています。

霧箱の実験

3年物理選択者を対象に霧箱の実験をしました。

 

容器の中にあるフェルトにエタノールをしみこませ、ドライアイスを使って冷やします。


すると容器の中が過飽和の状態になり、放射線が通ると飛行機雲のような白い細い筋が見える、という実験装置です。

 

霧箱は、目で見ることの出来ない放射線を観察することが出来るのです。

 生徒たちは放射線の軌跡を見て、歓声を上げていました。

 

生徒が撮影した動画です。

一瞬、細く白い筋が観察できます。 

(3-5脇田君撮影)

音の実験

2年理数科の物理の時間に「音」の実験をしました。

授業はクイズ形式で進められ、答えは実験して確認しました。

 

実は、問題を出す前に先生から密かにヒントとなる解説がされているのですが、それに気づける生徒は少なく…

 

実験を通じて音に関する知識を深めることが出来ました。

 

 

この記事を見てくださっている方にも音の知識を深めてもらうべく、授業でやった問題を出しますので考えてみてください。

問題

音が伝わる速さは、伝わる物によって変化します。次のうちで最も早く伝わる物はどれでしょうか?

a.空気中 b.水中 c.真空中 d.同じ

 

 

 

 

 

 

 

 

答え

 b.水中

 

どうしてでしょうか?考えてみましょう!

 

ウニの発生実験

3年生物選択者対象に、授業2コマを使ってウニの発生実験をしました。

 

今回の発生実験は、日本財団「海と日本PROJECT」のイベントとして実施し、お茶の水女子大学より卵と精子を提供していただきました。

1コマ目の授業ではウニの卵と精子を観察したのち、受精させて受精膜が上がる様子をリアルタイムで観察し、あらかじめ用意しておいた初期発生胚の観察をしました。

 

 

ウニの卵の大きさは0.1㎜で人間の卵とほぼ同じ大きさです。そしてウニの発生は途中までヒトと同じように進みます。生徒たちは、自分たちも元々はこの大きさから育ったことを意識したり、顕微鏡下で卵割が起きる様子を観察できた生徒もいて、生命の営みの尊さに触れることもできました。

受精卵(150倍 1目盛り10㎛)

 

2細胞期、4細胞期

4細胞期

 

また、生徒たちは受精させた卵の発生が進んでいく過程を目の当たりにして、どこからが生命なのか、生命とは?といった問いを持つ生徒もいました。

 

先日実施した養護教諭の先生が主催の松高塾「超紳士学」は、女性の生理や排卵についてでした。つまりそれはヒトの発生についてです。

養護教諭の吉田先生が、ウニの発生に興味をもって、実験を見に来てくださいました。

 

 

ウニは発生してから2日ほどでプルテウス幼生という姿に形を変えます。

 

2コマ目の実験では、1コマ目では見られなかった原腸胚からプルテウス幼生まで発生が進んだ様子を観察し、幼生の体の中に骨片や胃などができているのを確認しました。

 偏光板を利用することで骨片を光らせ,発生段階によりどのように骨が成長していくのかも観察しました。

 

(3-5 石川君撮影)1目盛り2.5㎛

 

 

 

 

(3-5石川君撮影)

 

 

 

生徒たちは、時間をずらして受精させた様々な段階の胚や幼生を観察し、よく観察できているものを共有していました。

 

 この実験で、発生や遺伝子の発現など様々なことを学びました。

 

◆◆生徒のレポート◆◆

 

 

 

 

 

味覚修飾物質の実験

3年生物選択者を対象に味覚の実験を行いました。

味覚には甘味、塩味、酸味、旨味、苦みがあります。

味覚修飾物質として知られているミラクルフルーツに含まれるミラクリンや、ギムネマ茶に含まれるギムネマ酸により味覚がどのように変化するのかを、自らの舌を使って確認しました。

 チョコレートやレモン、グミ、マシュマロ、砂糖などが準備されているのを見た生徒たちは大喜びでしたが、実験により味覚が変化し、お菓子そのものの味を堪能できる訳では無く…。

それぞれの味覚修飾物質にどんな効果があるのかは生徒自身が食べて確認。

想像もしていなかったような味覚の変化に生徒たちはびっくりしていました。

 

校長先生、教頭先生も実験に参加してもらいました。

 

味覚については未だ解明されていないことが多く、これからの研究分野の1つでもあります。