サイエンスチャレンジ

 

 サイエンスチャレンジは、授業を離れて、様々な「科学」に挑戦する講座です。「好奇心」がある人ならば、誰でも参加できます。放課後や土曜日、長期休業などを利用して実施しています。

サイエンスチャレンジ2020 実施予定

 

京都府立医科大学連携事業プログラムサイエンスチャレンジ『時間と生命~身体の中にある時間を知る仕組み~』を実施しました

 

 2月3日(水)の放課後に、京都府立医科大学連携事業プログラムサイエンスチャレンジ『時間と生命~身体の中にある時間を知る仕組み~』を実施しました。
 緊急事態宣言中ということもあり、Zoomを用いたリモート講演を、京都府立医科大学統合生理学教室の八木田 和弘教授にしていただきました。八木田教授が大学生だったころのエピソードを交えながら、京都府立医科大学の紹介や医学生として学ぶことの意義を伝えていただいたのち、体内時計についての講義をしていただきました。講義のあとは、生徒から積極的に質問があり、活発な質疑応答が行われました。

 

サイエンスチャレンジ「動物の器官を見て触れて学ぼう」

 

1月20日(水)放課後にサイエンスチャレンジ「動物の器官を見て触れて学ぼう」(改題)を実施しました。高校1・2年生から計11名の参加を得たのですが、なぜかすべて女子生徒。エキサイティングな企画で「女子受け」だったのでしょうか?終了後に集まった感想は、企画者にはうれしいことに絶賛で埋め尽くされていましたから、来年も実施するぞ!と調子にのって決意しました。来年はリピーター、さらに多くの女子、噂を聞きつけた男子の参加も得られると期待しています。本企画がいかに盛り上がったか、写真や詳細をここでお伝えできないのですが、生物の授業内容を深く掘り下げる、「ハートにジンと沁みる」ものでした。参加者はその夜、こぶしを握りしめ器官に思いを巡らせながら眠りについたことでしょう。

 

サイエンスチャレンジ「島津製作所見学」

 

島津製作所で計測機器の見学をしました。X線やMRIなどの医療機器の学習をした後、しばらく時間がたった後でしたが、X線CTなど最新の技術を見学することができました。今回は医療機器のショールームは先客があったようで見られませんでしたが、右脳、左脳の機能を赤外線で調べる機器やPCRの最新の検査機器、島津製作所の田中耕一先生がノーベル化学賞を取ったMSの最新機器など、さまざまな機器を見学することができ、とても刺激的な一日を過ごすことができました。

 

サイエンスツアー「北淡震災記念公園・渦潮観察」

 

 12月19日(土)にサイエンスツアー「北淡震災記念公園・渦潮観察」を実施しました。
 学校を出発してから淡路島へ入り、北淡震災記念公園を訪問しました。ここには、阪神淡路大震災で生じた野島断層が保存されています。野島断層保存館を中心に神戸の壁、メモリアルハウス、震災体験館などを職員の方に解説していただきながら見学しました。間近で見る野島断層に圧倒されつつ、地震のエネルギーのすさまじさ、震災の恐ろしさを感じ、防災について考える貴重な機会となりました。
 その後、鳴門の渦潮を近くで観察するために、うずしおツアーに参加しました。鳴門海峡は世界三大潮流のひとつで、鳴門の渦潮は世界最大サイズであるとされています。当日は北風が吹き荒れ、渦潮観察には好条件とは言えませんでしたが、それでも実際に渦潮を観察でき、生徒からは歓声が(そして寒さによる悲鳴が)上がっていました。
 大地と海(と北風)のダイナミクスを感じられる大変貴重なツアーとなりました

 

取組の紹介③

 

12月12日(土)府立中高一貫教育校連携企画「サイエンスチャレンジ」

 12月12日(土)の午後に府立中高一貫教育校連携企画「サイエンスチャレンジ」を実施しました。この企画は、府立附属中学校をもつ洛北高校、園部高校、福知山高校、南陽高校の4校で連携して実施したものです。各校の会場をZoomでつなぎ、オンライン同時開催で行いました。競技内容は、4人でチームを組み、マシュマロチャレンジを行いました。マシュマロチャレンジは、乾燥スパゲティ、マスキングテープ、ひも、マシュマロを使ってできるだけ高いタワーを作り、その高さを競う競技です。4校で合わせて20チームのエントリーがあり、熱戦を繰り広げました。来年もぜひ実施していきたいと思います。

12月12日(土)第2回サタデープロジェクト内実施

12月12日(土)モノづくり基礎講座

 思いついたものを、何でも自由に作ってみる。そんな経験を提供したくて今年も開催したこの企画。モノづくりに興味はあるけど、道具もないし何をどう作っていいか分からない。そんな人、多いのではないでしょうか。
 今回は、木材とアルミ板を自由に加工してモノづくりを行いました。特に電動ドリルや金属加工は初体験という人がほとんどで、悪戦苦闘しながらも、うまくいかない部分も含めて楽しんでもらえたようです。「難しいけど楽しい」「一日中やっていたい」「今度はこんなものを作りたい」と反応も上々で、みんな文房具やスマホスタンド、卓球のラケットなどを喜んで作っていました。

12月12日(土)放射線を観てみよう!~霧箱を用いた放射線の観察

 放射線は目で見ることはできませんが、霧箱を用いると、放射線の飛跡を見ることができます。今回は13名の参加者があり、鉱物からの放射線や自然放射線を観察しました。ペルチェ素子を用いた霧箱や、ドライアイスを用いた大型霧箱(科学館に展示されているサイズ)、京大からお借りした超大型霧箱(80 cm×50 cm×高さ30 cm!!)も登場しました。放射線に関する基礎知識や霧箱の原理を学ぶと同時に、いままさに我々の周りに飛び交う放射線を視覚で感じてもらいました。観察するまでに時間がかかりましたが、その分、観察できた時の喜びはひとしおだったようです。幻想的な飛跡を観察しているとつい時間を忘れて、「帰るに帰れない」という声が聞かれました。

12月12日(土)キッチンサイエンス ミルクプリンの科学

 「科学の知識を使って、料理をもっと上手に美味しくつくろう!」を目的に毎年行っている企画ですが、今回は香港でも定番の、ゼラチンも卵を使わないで固める不思議なスイーツ「薑汁撞奶(ミルクプリン)」を作りました。少ない材料と、温めて混ぜる!という単純なレシピなのに、とても失敗が多い(固まらない)ことでも有名なスイーツです。
 ヒミツは「生姜の酵素」と牛乳の「タンパク質」、これらの働きや性質を学び、うまく固まる条件について仮説をたて、実験で確かめました。最後は、実験の結果をもとに、自分達で考えながらミルクプリンを実際に作成しました。固まらない人もいたようですが、「酵素がたりなかったのかも?」「温度を上げすぎたかも・・・」など失敗した理由について、考察ができていたようです。ぜひ、失敗した人は家で再チャレンジしてみてね!

12月12日(土)京都工芸繊維大学コラボ企画「スポーツ心理学で真のスポーツマンをめざせ!」

 京都工芸繊維大学の来田 宣幸氏をお招きし、前半はスポーツ心理学について、後半は運動の解析について講演をいただきました。ICTを使ったコミュニケーションから始まり、ワークやクイズを織り交ぜながらの講演で最後まで楽しく学ぶことができました。最高のパフォーマンスを発揮するためには適度なプレッシャーが必要なことや、メンタルコントロールはスキルであってトレーニングで伸ばせること、運動の分析とそこから生かすために必要なこと等、多くを学ぶことができました。最後には分析に使えるアプリの紹介もしていただきました。

 

取組の紹介②

 

10月10日(土)第2回サタデープロジェクト内実施

10月10日(土)高校物理・化学・生物を紐解く微分方程式の世界

 微分方程式は高校の授業ではあまり扱われませんが、サタデープロジェクトだからこそ、普段は学ばない高度な内容を勉強しました。Zoomでの参加者もあり、学校と自宅をつないでの実施となりました。
 まず初めに、物理で登場する運動方程式は微分方程式であることから始め、様々な物理現象が数式で記述できることを学びました。さらに、放射性同位体が崩壊する過程を微分方程式で記述し、化石の年代をどのように測定するのか学びました。また、生物の増減についても、微分方程式を立て、個体数の増減に制約をかけない場合とかけた場合(ロジスティック式)について議論しました。得られた式は、アメリカの人口増加をうまく説明することも学びました。
 参加者からは「人間活動や環境という不確定要素が多いものについても、微分方程式を立てて、その解を求めると、数式で表すことができると知り、とても驚きました。」という感想がありました。

10月10日(土)「遺伝子鑑定」入門~「PCR」ってどんな技術?~

 生物実験室では、新型コロナウィルスの検査で注目されている「PCR」について学ぶ実験講座が行われました。
 ここでは、PCRを用いた犯罪捜査を行うという設定で、犯行現場から採取したDNAと4名の容疑者のDNAとをPCRで増幅・比較して、容疑者を絞り込むことを目指しました。
参加した生徒たちは、慣れない器具の扱いに苦戦しながらも、バイオテクノロジーの発展に大きく寄与している技術を体験し、この分野への関心をさらに深めてくれました。

10月10日(土)ガラス細工体験+ろうそくの科学

 ガラス細工体験では、ガラス管を「切る」、「曲げる」、「封じる」体験をしました。ガラス細工は初めての経験でしたから、新鮮な驚きと戸惑いがありました。ガラスが柔らかくなるまで加熱する作業は根気との勝負になりましたが、苦労して作ったオリジナルのマドラーは好評でした。
 後半は巨大ろうそくを使って、実験を通してろうそくの燃焼の仕組みに迫りました。ガスバーナーの炎は明るくないのに、どうしてろうそくの炎は明るいのか。ろうそくの炎の中では何が起こっているのか。実験結果からじっくりと考え、理解することができました。

10月17日(土)京都工芸繊維大コラボ「色とりどりの七宝焼きを作ってみよう」

 10月17日(土)に、京都工芸繊維大学の竹内信行氏をお招きし、「色とりどりの七宝焼きを作ってみよう」と題して、サタデープロジェクトとして実験講座を行いました。七宝焼きは金属板に釉薬を塗り、焼き固めたものです。釉薬にはシリカと金属の化合物が含まれており、金属の化合物によって特有の色があらわれます。講座では、ひとり1つ七宝焼きを作り、その色の変化を観察しました。目に見える色は光がどの様に合わさり、吸収されて見えているのかを学んだあと、焼く前後の色の変化について、竹内先生に解説していただきました。伝統工芸に潜む科学(化学)に触れるよい機会となりました。

 

取組の紹介①

 

9月12日(土)第1回サタデープロジェクト内実施

9月12日(土)紙コップをつかった探究活動

紙コップの不思議をグループで探究しました。今回は、実験室で参加する生徒とオンラインで参加する生徒でグループを作り、実験室とオンラインとで共同して実験に取り組み、協力して紙コップで起こる不思議を解明しました。オンラインで協力して1つのことに取り組むのは初めての経験だったと思いますが、互いに協力しあって、最終的に各自の答えを順番に発表するところまでたどり着きました。今回の題材で身近なところに不思議が隠れていることに気付いてもらえたと思います。また、新しい生活様式でのワークを体験する良い機会になったことと思います。

9月12日(土)数学の課題研究を体験しよう

展開図をテーマにした探究活動を行いました。よく知られた展開図であっても、折り目を一度消して「自由に折り目を考えてよい」というルールのもとで立体を作ると元と全く異なる立体ができるという事実を体験しました。ここまでは中高一貫コースが授業で体験したことと同じですが、今回は実際にコンピュータと手作業を組み合わせて「新しい折り目」を探す活動をしました。次々と新しいアイデアが出てきて、数学における探究活動の一端を垣間見ることができました。



9月12日(土)プラズマ発生実験

固体・液体・気体のいずれでもない物質の第4状態「プラズマ」。未知の存在プラズマについて、どういうものか知り、見て、そして自分で作り出しました。初めて見る超高温のプラズマは印象深く、成功した人の実験に目を奪われることもしばしば。自分の実験がうまくいったり、次の回には何も起きなかったりに一喜一憂。初対面の人にも積極的にコツを聞くなどしながら試行錯誤を繰り返し、最後は人工ルビーの合成にチャレンジしました。ルビーの完成者は少ないものの楽しんでもらえたようです。

9月12日(土)医療用画像解析の原理と実際

 主にX線画像診断、CT、MRI、PETについて説明しました。この分野はものすごい勢いで発展してきているので伝えたいことが尽きませんでした。難しい内容があったと思いますが、受講者も興味を持ってくれたようでよかったなと思っています。未来の医療従事者や技術開発者になってくれる人がいたらいいと思いますが、そこまでは言いません。社会の様々な技術に興味を持つ機会になったら良いなと思っています。興味がある人はいつでも説明しますよ。


6月20日(土)「化学オリンピックの問題に挑戦!」

 6月20日(土)に毎年夏に行われる化学グランプリに向けて、過去問を解いて高校生同士で学び合いました。内容は、①分子の構造を電子の反発から考える、②化学反応の形態や物質の状態変化は何が決めているのか?でした。難問に苦戦しながらも、高校化学~大学化学の内容を楽しみました。参加者からは、「吸熱反応がエントロピーとの兼ね合いで起こりえることが分かったのが面白かったです。」「これが理解できたら楽しそうなので、頑張って勉強しようというモチベーションは上がりました。」という声が聞けました。
現時点で、今年度の化学グランプリは開催の目処が立っていませんが、1・2年生は来年のグランプリを視野に入れて勉強してみましょう!

5月30日(土)「恐竜と共に生きた哺乳類」

 5月30日(土)に「恐竜と共に生きた哺乳類」と題して、愛媛大学 楠橋 直 准教授にご講演いただきました。今回は、コロナウィルス感染拡大防止の観点から、サイエンスチャレンジ初のオンラインでの開催でしたが、60名強の生徒の皆さんが参加しました。講演の中では、中生代に生きた哺乳類たちの進化についてや、化石からどうやって種を特定するかについてお話いただきました。講演の後は、質疑応答に加え、実際に研究室の標本をオンラインで見せていただいたり、大学院生さんのお話をお聞きしたりするなど、まるで研究室を見学させていただいたような疑似体験ができました。

 

通年実施「洛北算額」

 月に1回程度、生徒昇降口近くのディスプレイに問題を掲載しています。これは2015年から行われているもので、生徒のみなさんから解答を募集しています。簡単な問題と難しい問題を両方出題しており、誰でもチャレンジできるようになっています。今月の問題は、シンプルながら非常に奥の深い問題になっていますし、夏休みなので特別に8月いっぱい解答受付中です。ぜひ解いてみてください。問題は本校のwebページにも掲載されていて、過去の問題も見られます。たとえば左の図は2016年7月の問題です。これは何を表しているでしょうか?

 

通年実施「ラグランジュの会」

 毎月1回の頻度で、中学生・高校生対象に開催している「ラグランジュの会」ですが、今年度も京都大学名誉教授の上野健爾先生をお招きして、数学に関するご講義をいただきます。
 昨年度の高校生は、「行列」、「行列式」に関する講義をいただきました。今年度については、新型コロナウイルスの影響で開催が遅れておりましたが、8月28日(金)にオンラインでの開催を予定しています。

 
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