SSHブログ

8月22－24の日程で福岡県への研修を行いました。研修プランには生徒が携わり、生徒主体で事前から計画準備を行ってきました。訪問施設は以下の通りです。

初日：九州大学芸術工学部

2日目：福岡市立科学館、九州大学カーボンニュートラル研究所（アイスナー）

3日目：安川電機みらい館、北九州いのちのたび博物館、門司港鉄道博物館、関門海峡ミュージアム

3日間の研修で専門の研究者や企業の技術者から多くのことを学び、大きく成長できた機会になったことでしょう。友人との宿泊も楽しめたのではないでしょうか。

今回学んだことを理数探究（課題研究）に生かしていきましょう。

 〈SSH〉自然科学科１年生　STEAM研修（未来ICT研究所）

8月29日(金)、国立研究開発法人情報通信研究機構の未来ICT研究所での研修に、自然科学科1年生５名が参加しました。

 全反射照明蛍光顕微鏡を用いて、ガラスチャンバー（プレパラートのようなもの）内のガラス面に微小管を固定し、モータータンパク質（キネシン）１分子が微小管に沿って運動する様子を観察しました。

研究所の方々に丁寧に教えていただきながら、一つ一つ操作を進めました。

マイクロピペットを用いて正確に、微小管をガラス面に付着させるためのβーチューブリン抗体や、キネシンがガラス面に付着しないためのカゼインや、微小管が伸縮しないようにするためのタキソールなどを含む適切な濃度の溶液を調製し、順番通り正しく試料を作成しました。

光が入るとうまくキネシンの蛍光を確認できないため、暗室で蛍光顕微鏡の操作を行い、パソコンの画面に大きく映し出された映像を見た時、美しい光景が広がり、感動。

夜のきれいな高速道路のように、たくさんの美しい蛍光を放つキネシンが、微小管の上を一定方向に移動していることを確認。試料のコンディションも良く、あちこちで生体分子モーターがはたらいていました。

その後、解析ソフトを用いてキネシンが微小管上を進む速度を算出し、およそ1000nm/s、キネシンを仮に人間サイズにするとF1のスピードカー並みの速さで移動していることに衝撃を受けました。

また、途中で微小管から落ちるキネシンに興味を持ったり、キネシンはラットのものを大腸菌に作らせたものである一方で、微小管は生体外での合成が困難であることからブタからとった生のものであることなどにも興味が広がりました。

応用するとどんなことができるのか、という議論も盛り上がりましたが、研究員の方々は、好奇心で研究をしているとのこと。その素晴らしさ、探究心やそれを現実にするための努力なども垣間見ることができ、大変有意義な研修となりました。

未来ICT研究所の方々、本当ににありがとうございました。

自然科学科１年生STEAM研修（力学電磁気学講義）
　10月24日、SETAM研修Science分野の力学電磁気学講義を行いました。講師として京都大学大学院理学研究科の常見先生をお迎えし、Zoomで京都大学と明石北高校を結び講義していただきました。

　「電波って？」という問題提起から始まり、物理学と数学との関係性（共に関連しながら発展していった微積分とニュートン力学）と、時空対称性（エネルギー保存則、運動量保存則）について、実験・観察しながらの講義（ニュートンのゆりかご、磁場、静電気力、電磁誘導）と続きました。

　途中、大学レベルの数学記号や、マクスウェル方程式、微分方程式も登場し、生徒たちは困惑しながらも、必死に理解しようと頭の中でもがいていました。

　また、「質量はすべてエネルギーである」についての説明では、質量70kgがすべてエネルギーに変わると、四国をプールに見立てると、そのプールの水が20度から100度に上昇するほどのエネルギ―になると教えていただきました。

　終盤では「統一理論」「相対論」「ダークマター、ダークエネルギー」について講義していただきました。生徒からは「ダークマター23%、ダークエネルギー73%とありましたが、わからないものなのに、なぜ％で表せるのですか」といったするどい質問が出てきました。

　大学２年生が学ぶ内容とのことで、とても難しかったですが、生徒たちは大変よく頑張っていました。

酸・塩基の反応を利用した胃腸薬の工学技術

　１０月２９日（日）兵庫医科大学で「酸・塩基の反応を利用した胃腸薬の工学技術」の実験実習講座に参加してきました。

「果物系ジュースと医薬品との相互作用の実験」「消化器系治療薬の製剤技術に関する実験」を行いました。

　薬局で薬を渡されたときに、薬剤師さんから水で飲んでくださいね。ということをよく聞きます。水以外のジュースやお茶で飲んだことがある人も少なくないと思います。今回は、100％果汁ジュースで飲んだ時の医薬品の効果を市販されている制酸剤を利用して実験しました。 

大きさが数mm程度の大きさの錠剤には、たくさんの工学技術が用いられいるのを確認するために、実際に投薬される医薬品を用いてpH1.2とpH6.8の溶液に入れて溶ける速度を観察しました。前者は胃のpHを想定、後者は腸内のpHを想定していました。

その後、2班分かれて振り返るためプレゼンを行いました。1時間のプレゼン資料作成時間でしっかりした内容の実験レポートを作成しました。

以下は、生徒の感想です。

「薬は飲み方を指定されるけど、理由を今回初めて知れて、改めて危険性を学ぶことができました。これからも飲み合わせなどはきちんと守って服用したいです。」

「実験では、薬を半分に割ったり、やりたいことがたくさん出来たのでとても有意義でした。薬というのは、とても高度な知識の結晶のような気がしています。今日学んだ注意点などをしっかりと今後につなげていきたいです。」

「薬と飲み物だけで酸と塩基が関わっていたなんて思ってもいませんでした。非常に貴重な体験で楽しかったです。ジュースの中に胃薬を入れたときの現象がとても印象に残りました。薬の用法をよく見ず飲んでしまうことが多いですが、今回とても危険だと思ったので、気をつけたいです。」

「薬を水で飲まないといけないとか、かまずに飲まないといけないとか、知っていたけどやってしまっていたので実験をして具体的にどうなるのかを見れて良かったです。あの小さな粒の中にいろんな工夫がされていると思うと、より薬学部に行ってもっと詳しく学びたいと思いました！とくに断面が赤と白に分かれてた薬は中がどうなっているのか、どうやって中の薬がでてくるのかを知って驚かされました。」

「ジュースと胃薬まぜたらめっちゃまずかったです。薬の断面を初めて見て、薬を作るときの技術の高さにとても驚きました。薬にも光に弱いものがあると聞き、塗り薬とかも「直射日光の当たらないところで保管してください」と薬剤師の方が言ってきたのを思い出し、飲み方でなく保管方法もきちんと守ろうと思うきっかげになりました。とても楽しかったです。薬はかまないようにします。」

「いろんな種類の漢方の素材みたいなものを見させてもらって、勉強になった。最新の薬の仕組みや薬を作る中での考え方を学び難しかったが楽しかった。」

１１月１１日（土）神戸薬科大学の高大連携事業「薬学への誘い」に10名（１年普通科5名、１年自然学科5名）で参加してきました。貸していただいた白衣・防護ゴーグルを身に付けて、二つの研究室を訪問しました。

①　生命有機化学研究室：触媒（反応速度を速める物質）の説明から始まり、有機化学の生命における重要性、有機化学の選択性制御の大切さなど平易だけど深い講義がありました。実験では、茶葉からカフェインを取り出すことを経験しました。４０gの茶葉から２０ｍｇのカフェインの結晶を取り出せました。

②　医療薬学研究室：動脈硬化やアルツハイマー型認知症の詳しい説明があり、血管の老化とのつながりを考える内容の講義を受けました。また、ネズミの脳の顕微鏡の観察をしました。実験では、－20℃で冷凍されているネズミの心臓から１０μｍの厚さの細胞切片を取り出し、プレパラートを作り顕微鏡で観察しました。

参加した生徒の感想を抜粋しておきます。

「化学は全く学校でしていなくて、あまり知らない単語がたくさん出てきてよく分からなかった事も多かったがとても分かりやすい説明をしていただいて分からない単語でも意味を掴むことが出来た。」「初めて薬学に触れて、創薬などのイメージでしたが、有機物や生物を使っての実験など様々な側面を知ることができました。」「お茶からカフェインを抽出したり、マウスの心臓をスライスしたり、たくさんの体験ができてとても楽しかったです。」「ねずみの動脈硬化についてや、アルツハイマー病についての講義が印象に残りました。」「実際に研究している内容やを実際に見てみて、興味を持ったところが多かった。」

10月29日　データサイエンスコンテスト（会場：兵庫県立大学の商科キャンパス）に2年生の自然学科生二人で参加してきました。

当日までに約半年間にわたって、テレビ会話システムを使い、チームを組んだオーストラリア・台湾の学校からそれぞれ2名ずつ、本校の生徒を加えて合計6名のチームで、旅行ビジネスプランを作成してきました。書類選考で予選を通過した4チームの一つとして発表をしてきました。発表も当然テレビ会話システムで行われました。司会も、質問も英語、すべて英語で進行します。画面全体に映る自分たちのプランを6人で分担して、英語で説明を行いました。審査結果発表も英語でした。2位になりました。

11月25日(土)　立杭焼実習（丹波篠山市今田　市野伝市窯・兵庫陶芸美術館・丹波伝統工芸公園「陶の里」）

　丹波立杭焼は日本六古窯（瀬戸、常滑、信楽、備前、越前）のひとつ。その発祥は平安時代末期から鎌倉時代のはじめといわれ、現存する日本最古の登窯を目の当たりにし、そのすぐ近くの市野伝市窯にて、市野さんの丁寧なご指導の下、陶芸体験をしました。

　豊かな自然に囲まれた丹波焼の郷での体験は、良質な土、きれいな川の水、その他適切な自然条件がそろう土地でこそ可能なものであり、それが人の手によっておよそ850年受け継がれる伝統の継承の重要性を感じながら、思い思いに創意工夫を凝らし、作品を制作しました。

　また、兵庫陶芸美術館・丹波伝統工芸公園「陶の里」では芸術的な数多くの作品を目の当たりにし、受け継がれてきた技術の崇高さを感じるとともに、中には最新の科学技術との融合を感じさせてくれるものもあり、五感に語り掛けてくる一つ一つの作品に圧倒され、素晴らしい体験となりました。

11月16日(木) 文献調査に関する特別講義

  本校SSH運営指導委員の兵庫医科大学薬学部准教授 木下 淳先生より、文献調査に関する特別講義をしていただきました。

  これから課題研究を進めていくうえで必要な文献調査の方法、インターネット上にある情報の信憑性の判断、効率的な検索方法についてや、論文を引用する際の注意事項など、興味のある内容について検索を行う実習も含めての講義でした。また、生成AIの現段階の能力についても講義いただき、利用における注意点や問題点を知ることもできました。これから本格的に課題研究が始まる自然科学科１年生にとって、非常に有意義な時間となりました。

　奈良先端科学技術大学院大学 客員助教、MiRXES Japan株式会社 プロジェクトマネージャー (兼) サイエンティフィック アフェアーズ スペシャリストの金井 賢一先生をお招きし、「生命科学とは？ 動物老化の理解を目指して」の演題でご講演いただきました。

　生命科学や医療分野における最新の研究についてのお話は非常に難しかったですが、先生の研究テーマを中心に、研究に対するアプローチの仕方や、解析技術の基礎に関するお話をしていただきました。人の健康・長寿に関する研究にショウジョウバエを使っているという事を知り、多くの生徒が衝撃を受けました。

　また、以下の生徒の感想にあるように、自分たちが授業の探究活動・課題研究で行っていることと研究者の研究活動が同じようなプロセスであることを知り、今後の探究活動・課題研究に活かしていこうと思います。

＜講演会を聞いた生徒の感想(抜粋)＞

・ 仮説の立て方など、今後の探究や授業で役立てそうな話をたくさん聞けたので、上手く活用できるようにしたいです。

・ 研究する中で自分で仮説を立てた内容が間違っていても、そこからまた新しい仮説が生まれ、新しい考えに発展していき、視野を広げていくことができるという、研究においての大切なプロセスを理解できた。

・ 今回の講演会で聞いた内容には課題研究にも関わるような内容もふくまれていたためこれからの実験に活かせるようにしたいと思った。

12月13日に、医療機器メーカーであるシスメックスの施設見学へ行きました。最新の遠隔操作ができる機器を実際に操作させて頂き、大変貴重な体験となりました。ある生徒は「細かい動きまで機器の先端に伝えられるのを体験し、医療技術の進歩を感じた」と感想をくれました。また、医療現場で使用されている抗原を調べる機械や、PCRの機械など、詳しい解説とともに案内していただきました。初めて見学する企業の立派な研究室に感動した生徒も多かったようです。