理科授業

12月5日（月）1年理数科の理数生物の授業で探究的な酵素実験を行いました。

今回の実験の目的は、過酸化水素を分解するカタラーゼの最適温度と最適ｐHを実験結果をもとに考察することです。 

生徒たちは前回の授業で、班ごとにカタラーゼの最適温度や最適ｐHはどれくらいかを根拠を元に仮説を立て、それを確認するための実験を班ごとに計画しました。

実験当日は各班の実験計画書をもとに、用意された実験道具の中から自分たちの実験に必要な物を選び、それらを使って実験を行いました。

班のメンバーと確認し合いながら、意欲的に取り組む生徒たちの姿が見られました。

最後に、得られた実験結果から、酵素の性質について班ごとに検証し発表しました。

生徒のプリント

自分たちで考えた実験を実際にやってみる楽しさと難しさを感じた生徒たち。ぜひ次の実験につなげて欲しいと思います。

生徒の感想

・今回は自分たちで実験をしたことで、順序づけて行うことの大変さと、それに見合った楽しさがあり、とてもいい実験の時間を過ごせました。

・自分たちが予想してたものに近い結果が出たので、自分たちの仮説が正しかったことが分かりました。

・今回の実験（ｐHに関して）では、特に溶液のｐH以外の条件を変えないようにすることを意識しました。例えばレバーの重さや過酸化水素水の量を一定にしたり、できるだけ均一な力で混ぜたりました。このような実験の時には、より条件を等しくする必要があります。実際に実験をしてみると、足りない物や工程が分かったり、思うようにことが運ばなかったりすることが多かったので、実験の計画では自分たちのしたいことと、現実的に実現可能なのかを十分に検討する必要があると分かりました。

11月から12月にかけて、1年生の化学基礎の授業で中和滴定の実験を行いました。実験の機会があまりなかった3年生も行いました。

生徒の感想　　(1年　特進クラス　　倉橋悠太　　川越市立大東中学校出身）

　私たちは中和滴定という実験を行いました。中和滴定とは、濃度不明の酸または塩基を濃度が分かっている酸または塩基で中和し、濃度を求める実験です。

　今回の実験で使った実験器具の内、大半は初めて使う器具でしたが、一つ一つの操作を丁寧に正しく扱えたと思います。また、今まで教科書でしか見た事のないフェノールフタレイン水溶液の変化を実際に見ることができ、とても良い機会となりました。もし次の機会があれば再度実験に参加したいです。

まずは準備から。

10倍に薄めた食酢を10mLコニカルビーカーに取りフェノールフタレインを加えます。

ビュレットには水酸化ナトリウムを入れます。

準備が出来たらいざ滴定開始！

淡いピンク色を目指して大胆かつ、繊細に水酸化ナトリウムを滴下していきます。

ビュレットの目盛りを真剣に読んでいます。このデータをもとに食酢の濃度を計算します。

なかなか実験を経験できなかった3年生の化学で実験を行いました。ガスバーナーの使い方から燃焼・爆発についての実験です。

まずは、ガスバーナーを分解して構造を確認してから火をつけます。

ガスバーナーの炎には、外炎と内炎があり、針金を熱して温度を確かめます。熱い方が先に赤くなるはず！

さらに同じ鉄であるスチールウールや鉄粉を燃やしてみます。

次に、側面下方に穴を開けた缶にメタノールを入れ、紙コップで蓋をして側面の穴から点火する。メタノールが爆発すると、紙コップが飛びます。

どのようにしたら、より勢いよく紙コップを飛ばせるだろう？

生徒の感想　　3年7組　　目黒颯斗（滑川町立滑川中学校出身）

　私たちが行った実験は、ガスバーナーを使って針金や鉄粉を燃やして燃え方を比較しました。さらに、メタノールに火を近づけて爆発を起こす実験を行いました。

　この実験から考えられることは、針金と鉄粉を比較すると鉄粉のほうが燃えることから、同じ物質でも表面積が大きくなるほど燃えやすくなることがわかりました。そのため、液体よりも気体のほうが粒子が細かくなっていることから、気体の表面積は液体よりも大きいと考えられます。よって、気体のメタノールの割合が多いほど爆発の威力は高くなると考えられます。

1年理数科では理数生物の授業で、植生について学んでいます。そこで中庭にある樹木を題材にした実習を行いました。

これは生態系の分野で身近な植生についての実習です。

前の授業で学んだ、葉の形や葉の付き方、ふちの形や落葉か常緑かなどの特徴から、樹木を把握し、樹木を調べるサイト（樹木検索くん）なども使って、中庭にある木を同定し、配置図を作成しました。

また、調べた樹木の高さを大まかに区別して、階層構造を考えました。

よく似た葉もあり、区別しにくいものもありますが、生徒たちは丁寧に観察して木の種類を同定していました。

途中、雨がぱらつき始め、傘をさしての実習となりました。

教室に戻って、班で結果を持ち寄り、配置図と階層構造を完成させました。

身近な樹木を知ることから生態系や多様性について考え、樹木の生存戦略について考察しました。

10月11日（火）に3年生の物理選択者が、液体窒素を用いていろいろな実験を行いました。一部をご紹介します。

△液体窒素で輪ゴムやスーパーボールを冷やすと弾力性がなくなる感触を体感。

△風船を液体窒素につけて冷やすとみるみる縮み、液体窒素から出すと膨らんで元に戻る。

△酸素を液体窒素につけると淡い青色の液体酸素ができる。

△超伝導体を冷やしてネオジム磁石を浮かせるマイスナー効果の観察。

△冷やしたバラを素手で握ってバラバラに。

△液体窒素を一瞬触っても手が濡れない体験。

△シャーペンの芯に電流をかけてフィラメントにし液体窒素につけて電球を再現。

生徒の感想　　3年7組　島田遥人（川島町立西中学校出身）

　今回は液体窒素を用いて液体酸素を作る、超伝導体を用いたマイスナー効果の観察、バラを冷やして粉々に砕く等の実験や、電池を冷やして観察、シャープぺンシルの芯を用いて電球を作る等の演示実験を行なった。

　普段テレビなどで見るような実験や、超伝導体を用いたマイスナー効果や電球の作成等、化学や物理に絡めた現象を観察することができ、コロナ禍であまり実験が出来ない中、安全に配慮しながらとても刺激的な時間だったと思います。

9月27日（火）1年生で赤ワインの蒸留実験をしました。

1年生にとっては初めての化学実験です。

マッチの使い方の練習

赤ワインを蒸留してエタノールを抽出します。

抽出したエタノールを耐熱性のテーブルの上で燃やしました。

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。

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。

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　　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。