科学探究プログラム：文京学院大学女子中学校高等学校

8月20日・21日の2日間、理数キャリアコース1年生に対して、夏期勉強会の午後の特別授業として、文京学院大学人間学部准教授の長野祐一郎先生がArduinoというマイコンを使った授業をしてくださいました。長野先生は生理心理学などを専門にされている先生で、ご自身の研究の実験においても、マイコンにセンサーなどを繋げて自作された計測機器を活用されているそうです。

1日目のテーマは「生体計測を体験しよう！」ということで、Arduinoに温度センサーと液晶モニターをつけた簡単な機器で、皮膚温の測定を行いました。

人間の手には放熱することで体温調節するという大切な役割があり、緊張やストレスなどにより微妙に体温が変化します。こうした数値を正確に計測することで、自律神経の働きなどを数値的に把握することができます。今回は罰ゲームつき(?!)のすごろくを行うことで、緊張とリラックスの変化を体温から計測しよう、という実験を行いました。
すごろくの進捗に盛り上がりながらも、記録係の生徒は冷静に細かくデータを記録していきます。収集したデータをグラフ化しながら、その結果について意見交換をしました。心理学の実験の一端を体験できた授業でした。

2日目のテーマは「Arduinoによるフィジカル・コンピューティング入門」、実際にプログラミングのしくみを学びました。

フィジカル・コンピューティングとは、既存の入出力装置(マウスやキーボード、ディスプレイ等)にとらわれず、コンピュータを使って物理社会に影響を与えていこうという考え方で、今回使うArduinoというマイコンも、工学の知識をほとんど持たない人にも容易に扱えるように設計されています。実験のコストを大幅に下げながら、自分がやりたい実験のための計測機器をコンパクトに作成できます。

読み込ませたArduinoのプログラムを少しずつ変えながら、LEDの点滅をコントロールする実習を行いました。また、ボリュームを接続して、LEDの明るさを調節するプログラムも体験しました。

さらに、Arduinoに光センサーや気温・湿度センサー、加速度センサーなどをつなげば、さらにいろいろなデータを収集することができます。こうしたセンサーも、秋葉原に行けば（またはwebサイトで）数百円で手に入るそうで、活用の可能性はどんどん広がっていきます。

海外の学生や研究者の間では、DIYの感覚で計測機器を開発・活用していくメーカームーブメントが一般的だそうです。こうした分野にも注目していくことが大切なのだと感じた特別授業でした。

科学知「日常の中の「問い」をみつめよう講座」

08月

7日

2018

8月6日・7日で、高校1年生理数キャリアの生徒11名が、科学知の講座の一つ「問いを立てる」講座に参加し、身近なテーマから社会問題に至る3つのテーマについて、問いを立て、仮説を論理的に検証し、論理的にまとめる技法を学びました。
指導講師は、本校の国語科の塩野入先生と、社会科の加藤先生、そして文京学院大学保健医療技術学部の樋口桂教授です。この講座は、理数の研究を進める上でも、論理的な国語力、そして社会に関する知識と自分の意見が必要であるという視点から開設しました。

1日目は「身近な"あれ"から考える」と題して、プリキュアシリーズをテーマに、魔法少女アニメについて考察しました。最初は硬かった生徒たちも、自分たちの見てきたアニメがテーマであることでリラックスし、どんどん問いを立て、積極的に活動に参加できるようになりました。午後には過去の魔法少女アニメから、売れるアニメの法則性を導き出し、「20年後のプリキュア」の企画書を立てました。ただ想像するのではなく、20年後の社会の在り方や様々なデータを踏まえ、論理的に企画するというのがコンセプトです。非常に盛り上がり、「プリキュアがAIと人間」、「おばあちゃんプリキュアがAIと戦う」、「男子高校生のプリキュア」など、とてもユニークな３つの作品が提案されました。

2日目は、午前中は少子化について、午後はLGBTについて考察しました。特に午後は、「同性婚を認めること」についてディベートを行い、時間を延長するほど白熱した議論を展開しました。

最後に、「女子高校がトランスジェンダーの生徒の入学を認めること」という難しいけれども現実に即したテーマについて小論文を作成しました。段階を踏んで考察してきたので、スムーズに意見をまとめることができました。生徒たちの満足度は高く、今後に活かしたいという感想が多く見られました。論理的に問いを立てることについて深く学べた2日間でした。

科学知「比較解剖で理解する脊椎動物のからだ講座」

08月

5日

2018

8月4日・5日の両日、高校1年生理数キャリアの生徒11名が、「比較解剖で理解する脊椎動物のからだ講座」に参加して、解剖実験用の子豚標本を用いて脊椎動物に共通するからだのつくりについて学びを深めました。指導講師は、文京学院大学保健医療技術学部の樋口桂教授です。

講座の始めで解剖を行う意義や生命倫理について学び、命を頂いての学習という事はどのようなことか、という事をそれぞれが胸に刻み、黙祷を行ってから実際の学習に入りました。
テキスト代わりとなるパワーポイントの試料を見ながら解剖を進めます。子豚の標本は、それぞれに雌雄差や個体差があるため、何もかも始めて尽くしの生徒にとっては戸惑うことも多かったようですが、樋口先生の補助を受けながら着実に解剖を進めました。解説を聞きながら脊椎動物全般に共通する体のつくりについて知識をまとめ、その理解度合いを日々の最後に小テストを行って確かめるなど、密度の濃い2日間でした。

最初はおっかなびっくりの手つきで解剖を行っていた生徒も、だんだん慣れてきて最後にはしっかりとした手つきで作業を行い、からだののつくりの巧妙さや精巧さ、不思議さにすっかり引き込まれていました。命の尊さや大切さを実感しつつ、生物学・解剖学の理解を深めることのできた2日間でした。

文京アカデミー子どもアカデミア理科実験教室

08月

4日

2018

本校の中学理科室にて、公益財団法人文京アカデミー主催の子どもアカデミア理科実験教室を実施しました。

子どもアカデミアは、文京区内在住・在学の小中学生を対象とした、子供の感性・知識を成長させることを目的とした講座です。本校では、「人工イクラを作ろう（アルギン酸ボールの作成）」という、昆布のネバネバの成分であるアルギン酸ナトリウムと吸湿剤の主成分である塩化カルシウムを用いて、いくらのようなものを化学的に合成する実験を行いました。参加者は、多数の応募の中から抽選で選ばれた小学校低学年の親子30組でした。

本講座の指導には、本校の教員2名、過去に同様の実験の経験のある理数キャリアコースの卒業生(現大学1年生)2名、理数キャリアコースの高校1年生3名の7人があたりました。指導の高校1年生は、実験のTA活動を自身の課題研究のテーマに設定しており、初のTAながらも実験を通じて多くの事を学ぼうとしていました。小さな子ども達に実験を教えることの難しさや、実験を通じて人と触れ合う楽しさなど、様々なことを感じたようです。

この人工イクラの実験は大変楽しいものになり、講座を受けた子ども達は自分達が作ったカラフルなイクラや紫外線で光るイクラを、嬉しそうに瓶に詰めて持って帰りました。今日の講座に参加したことで、実験の楽しさを感じてくれて、不思議に思ったことを考えたり、自分で調べたりすることに興味を持ってもらえたら嬉しいと思います。

※「人工イクラを作ろう（アルギン酸ボールの作成）」という実験は、9月29日(土)・30日(日)の学園祭(文女祭)でも行います。よろしかったら、ぜひご来校ください。

科学知「IoT時代に向けた電子回路・電子工作講座」

07月

29日

2018

発展的な科学的研究手法を学ぶと共に、科学的視野を広げることを目的とした「先端科学講座〜科学知の技法〜」を実施しました。

今回の講座では、茨城工業高等専門学校助教の高安基大先生を講師にお迎えし、「IoT時代に向けた電子回路・電子工作講座」を実施しました。
本来であれば、28日（土）と２日間の予定が、台風の影響で29日１日のみとなってしまいましたが、参加した高校１年生理数キャリアクラス生徒16名は、１日で多くのことを吸収しようと集中して取り組みました。

午前は、E-Stationという電気、電子の学習ができる実験キットを用いて電子回路の基礎を学びました。
まず、ブレッドボードに抵抗，コンデンサ，トランジスタ，LEDを接続し、踏切のように交互にLEDが点滅する回路を作成しました。抵抗の大きさやコンデンサの種類を変えることでどのような変化が見られるのか、LEDの点滅速度を変えるためにはどのように回路を組めば良いのかなどの問に対して、たくさんの種類の回路を作成し、電子回路やコンデンサなどのはたらきを学びました。また、光センサーを用いた実習を通して、センサーとは物理信号を抵抗値や容量値に変換する装置であることを学びました。

午後は、Arduinoというマイコンを用いてプログラミングの基礎を学びました。
LEDの点滅速度を変える、明るさを時間経過と共に暗くするなどの課題に対し、回路とプログラムの書き込みを行いました。午前中の講座より高度な内容となり、苦労する場面もありましたが、どの生徒も課題を解決するまで粘り強く取り組んでいました。