関東学院大学との連携理科講座2

昨日に続き、大学との連携講座についてお知らせします。

目では見えない小さなものを見る<走査電子顕微鏡>
6月23日(木)の午後、1年生11名と2年生10名は、関東学院大学工学部物質生命科学科生命科学コースに走査型電子顕微鏡を見せていただきに行きました。
 はじめに顕微鏡の種類についての説明がありました。


顕微鏡には光学顕微鏡と電子顕微鏡があります。光学顕微鏡に用いる光は波であるため、光を使って「もの」を拡大するには限界がありますが、光より真直ぐに進む波として電子の流れを使うことで、より大きく拡大することができます。
 また電子顕微鏡には2種類あり、光学顕微鏡のように薄く切って透かして、中を拡大するものが透過型電子顕微鏡、虫メガネやルーペのように表面を大きくするものが今回見せていただく走査型電子顕微鏡です。
 顕微鏡の倍率についても説明があり、1个里發里1cmに見えたら倍率10倍、0.1个里發里1cmに見えたら倍率100倍ということを確認しました。
 佐々木先生のお話はとても分かりやすく、1年生でも顕微鏡の仕組みなどを十分に理解していたように見受けられました。
 走査型顕微鏡が置かれている部屋はあまり広くないために、21名の生徒を3グループに分け、「光学顕微鏡」、「走査型顕微鏡」、「大学生の実験のようす」を20分ずつ見させていただきました。

光学顕微鏡では池の中の微生物として、ケイソウやワムシなどを観察しました。自分でピントを合わせたり、倍率を拡大して熱心に微生物を探していました。走査型電子顕微鏡を初めて見る生徒ばかりでしたが、思いの外コンパクトなもので驚いていました。サンプルとしてアジサイの葉の裏面の気孔、タンポポの綿毛、シャープペンシルの芯などを用意していただきましたが、今まで見ていたときのイメージとまったく違っていたので、戸惑いも見せていました。顕微鏡のモニターを見ながらマウスを使ってピントを合わせたり、10万倍に拡大したりと手軽に操作することができました。生徒達はマウスを奪い合うようにして色々なサンプルを見ていましたが、「電子顕微鏡では色がわからないのですか。」とか「サンプルはどこに入っているのですか。」などと積極的に質問して、疑問を解決していました。
 大学生の実験については、何を実験しているのかを聞いてもよくわからない様子でしたが、遠心分離機などの機械には興味を示していました。
 この講座では、普段は触れることのできない電子顕微鏡を実際に触って操作し、ミクロの世界をのぞくことで、色々なものの見え方の違いなどに気がついたことと思います。これからもミクロの世界に興味を持ち続け、微細なものへの関心を育て続けてほしいと思います。
 
生徒のコメントより

  ぼくが大学の授業を受けて特に感動したことは電子顕微鏡のことです。その中でも電子顕微鏡が1万倍まで見られるのにびっくりしました。でも1万倍にすると何が何だか全く分かりませんでした。この授業を通して、「科学が進歩しているな。」と思いました。

  ぼくは貴重な体験をしたと思います。
 なぜなら電子顕微鏡を使えたからです。人生で一回できるかできないくらいだと思います。シャーペンの芯を見たとき、どうせ何にも変わったことはないだろうと思いました。でも見てみると、細い髪の毛がいっぱいからまったみたいになっていました。すごいいい体験をしたと思います。

  今回の特別講座は、珍しい顕微鏡を見たり、使ったりして、とてもおもしろかったです。SEM(走査型電子顕微鏡)は、シャーペンの芯の表面や花粉を細かく見られ、他ではなかなかできない体験ができました。


関東学院大学との連携理科講座

6月23日(木),大学との連携理科講座で中学1,2年生の希望者が大学に行ってきました。
『浄水について』と『走査型電子顕微鏡』の2講座を実施しました。

今回は『浄水について』の講座を紹介します。

担当教員:工学部 社会環境システム学科 都市環境デザインコース
鎌田 素之 准教授
実施施設:工学本館、工学部実験館屋外実験プラント

まずは水の大切さを知る授業です。
地球上にある真水は2.5%、中でも生活用水として利用しているのはたったの0.4%に過ぎません。
活用できる量は非常に少ないのです。
日本では1Lの水はいくらで買っているか知っていますか?
何と0.15円だそうです。驚くほど安さ。それは様々な工夫と技術の裏付けがあるからなのです。

続いて汚れた水を綺麗にする方法を学びます。
汚れの粒子の大きさや、比重について説明がありました。


大きな粒子はすぐに沈みますが、小さい粒子はなかなか沈まず分離できません。
そこで小さな粒子を集めて(凝集させて)大きな粒子にすれば、沈殿させ分離することが出来ます。
実際に汚れた水を綺麗にする実験をしました。凝集剤やその他の薬品を入れ、どのように変化するかを観察しました。
薬品がしっかり混ざるようペットボトルを1分間振り続けなければなりません。生徒たちは一所懸命に振り混ぜていました。その後、3分間ゆっくり振り混ぜます。
混ぜる薬品の種類や量、振り混ぜ方によって結果に差が出ていました。振り混ぜ方が足りなかった生徒もいたようです。

実験終了後、実験プラントを見学しに行きました。学習したことを踏まえ、浄水場での仕組みを説明していただきました。実際に汚れの粒子が少しずつ大きくなり、汚れが沈殿していく様子を見ることができました。


当たり前のようにある『水』がとても大事で、水を綺麗にするための研究が色々されていることを知りました。生徒たちもしっかりメモを取りながら、真剣に講義を受けていました。浄水の大切さを学べたのではないかと思います。
ペットボトルの水ではなく、水道水を積極的に飲んでいこうと思いました。

最後に参加した生徒のコメントを掲載します。

今日は水をきれいにするということを学びました。僕は汚れを吸収する石などを使って浄水していると思っていました。講義では汚れた水がきれいになっていく様子を見ることができました。水道水がきれいになっている仕組みも分かり、安心しました。またこの技術で水が飲めない人にも水を飲めるようになって欲しいと思いました。多くのことを学ぶことができました。ありがとうございました。

水のにごりを固まらせて、沈殿させる実験をしました。にごりの粒子が電気を帯びていると反発して固まらないので、薬品を入れて沈殿させます。薬品を入れてから1分間強く振り、その後3分間弱く振って、置いておくとにごりが固まって沈殿しました。楽しく実験を行えて良かったです。


3年生理科 グループ自由研究(その2)

今日のブログは「3年生理科グループ自由研究」の「その2」です。

昨日の5時間目に取材したの3年5組の発表を紹介します。




そして今回は、そのうちの1つのグループをピックアップします。

自由研究のタイトルは、「地球温暖化の後には・・・」です。





―――――(発表原稿からの引用)―――――

これから私たちは地球温暖化の影響について発表します。

今私たちの住む地球の平均気温が少しずつ上昇しています。
地球の平均気温が長期的に見て上がる現用を「地球温暖化」といいます。
このままのスピードで気温が上昇し続ければ、私たちの生活は大きは被害を受けることになります。


その大きな被害の中から3つのことについて発表したいと思います。




1つめは海面上昇についてです。
海面上昇とは、平均気温の上昇によって主に氷が融け、海へ流れこみ海水量が増えるので、海面が上昇するという現象のことです。

ここで問題(クイズ)です。

海面上昇に、より関係があるのは、北極と南極のどちらでしょうか?

思う方に手を上げてもらえますか?

北極だと思う人?

南極だと思う人?


(後略)

―――――(引用おわり)―――――


またこのグループは、自分たちから積極的に会場の生徒や先生方に質問を投げ掛けたりもしました。
よく準備され、発表も丁寧で、とてもよいプレゼンテーションでした。




生徒たちも、よく準備された発表に熱心に耳を傾けます。




当然、興味深い質問も飛び出します。





その他のグループの発表は、「ゲーム機の歴史」「携帯電話の歴史」などの科学技術の発展に着目したグループや、「つり糸の強度の秘密」といった材料のポリマーに着目したグループでした。





発表の後、生徒たちは自分たち自身のグループ発表も含め、発表の内容や、発表の仕方、まとめ方などを評価します。
このグループ自由研究は高校生の選択授業(理科)での発表にも生かされることと思います。





なお、この「3年生理科グループ自由研究」の残りの日程は以下の通りです。

・2月25日(金)第4時限 3年2組
・2月26日(土)第2時限 3年4組
・2月28日(月)第1時限 3年1組
・2月28日(月)第2時限 3年1組

※発表は化学室・物理室などの理科教室で行います。





3年生理科 グループ自由研究

今日のブログでは3年生の理科の授業の取り組みを紹介します。




3年生では理科(第1分野・第2分野)でグループごとに自由研究を発表しました。
「3年生理科 グループ自由研究」です。

今日は3年3組を取材しました。

4つのグループが発表を行い、「ゴムの性質」や「両生類の特徴」「海洋哺乳類」「電気量」など、グループで決めたテーマを自由研究としてまとめ、発表しました。




少し緊張している様子でした。
研究してきたことを上手に伝えるのも簡単ではありません。


発表をしてみた感想はどうだったでしょうか?
また、発表を聞いてみてどのように思ったでしょうか?





理科の教員の適切なアドバイスもありますが、厳しい質問を浴びせられることもあります。





今日の経験を今後の学習に生かして欲しいと思います。


なお、この「3年生理科グループ自由研究」の日程は以下の通りです。

・2月21日(月)第6時限 3年2組
・2月22日(火)第1時限 3年5組
・2月22日(火)第2時限 3年3組
・2月23日(水)第4時限 3年3組
・2月23日(水)第4時限 3年4組
・2月23日(水)第5時限 3年5組
・2月25日(金)第4時限 3年2組
・2月26日(土)第2時限 3年4組
・2月28日(月)第1時限 3年1組
・2月28日(月)第2時限 3年1組

※発表は化学室・物理室などの理科教室で行います。




ソーラーバルーンを上げる!

昨日の2月16日(水)の出来事ではありますが、
今日のブログで紹介するのは、ソーラーバルーンです。



昨日のお昼休みは天気も良く、気温・風などソーラーバルーンを上げるにはとてもよいコンディションでした。

このソーラーバルーンは、高3の特別授業で実施したものです。
その授業ではコンディションが思わしくなく、バルーンはほどほどにしか上がりませんでした。


その点、昨日は絶好のバルーン日和でした。

そして、このバルーンは高3特別授業から、本校の化学部に引き継がれました。

化学部はもちろん化学分野を中心に学ぶクラブです。
そしてソーラーバルーンは物理分野です。
しかしながら、科学を探求する心は化学も物理もありません!
化学部の生徒たちは、喜んで理科教員と共にソーラーバルーンに挑みました!

もちろん、すべてが上手くいくわけではありません。




材料である園芸用マルチシート(135僉50m、厚さ0.02mm)は、軽い反面、その薄さのため穴が空きやすいです。
木の枝に接触するだけ穴が空いてしまいます・・・。


すぐ修理!




セロテープで穴をふさぎます。


そして再び挑戦!





今回はかなり高く上がりました!




バルーンは空に舞い上がりました!

まるで空を泳いでいるようです!








楽しい時間は短く感じるものです。
昼休みも終りです。
みんなでバルーンを引き寄せます。





そしてもう一つのお楽しみ。

バルーンの中の空気はとてもあたたかいです!
化学部のメンバーが(教員も)代わる代わる顔をバルーンの中へ!





お昼休みの楽しいひとときでした。





KGMブログで紹介している理科の実験もどうぞお読みください。

・「ソーラーバルーンを作る」はコチラ

・「ドラム缶つぶし」はコチラ

・「古紙・木材の糖化実験」はコチラ






ソーラーバルーンを作る

ブログサービス移行に伴い、表示されなくなった記事を再掲します。
今回は1月14日(金)にアップした過去記事です。

―――――(以下、前ブログサービスより転載・加筆)―――――




今日のブログでは理科の高3特別授業を紹介します。


1月13日(木)に理科の高3特別授業として「ソーラーバルーン」の実験を行いました。
対象は推薦入試などで大学の理科系学部に進学が決定した生徒8名です。


【実験名】ソーラーバルーンを作る

巨大なビニールの袋に空気を入れ、太陽の熱によって空気を暖めて膨張させる。それにより気球は浮力を得て上昇する。




【目的】
普段の授業では扱えない大がかりな実験を行い、理科を楽しみ、科学を探究する気持ちを育む。


【材料】
園芸用マルチシート(135僉50m、厚さ0.02mm)、セロテープ、ビニールひも




【作り方】
(1)園芸用マルチシートを長さ8mに切り、横に3枚セロテープでつなぎ合わせる。
(2)つないだシートを半分に折って、両サイドを貼り合わせ、袋状にする。
(3)袋の口の部分を、空気口を残して縦に貼り合わせ、テトラパックの形にする。
(4)テトラパックの隅に紐をつけて完成。




【飛ばし方】
(1)送風機(布団乾燥機)で空気を送り込んで膨らませ、口を閉じる。
(2)日なたにおいて、空気を温める(黒いシートなので熱をよく吸収する)。
(3)10分ほどで浮き上がる。











そして実験をやってみたその結果については・・・

・作業のときは、貼り合わせるのにとても時間がかかった。
・空気の漏れがないようにしっかりとつなぐため、かなり慎重に行った。
・バルーンはかなりしっかりとしたものが出来上がった。
・生徒は4人1組で、かなり楽しみながら、意見を出し合い作業していた。ほほえましい光景であった。
・作業中はなかなかおひさまが出ず、実施が危ぶまれたが、作成終了間際に天気が急速に良くなった。
・外に出して空気を入れてみたが、風がかなり強くて煽られ、なかなか空気が入っていかない。
・薄いシートのためか、小さな穴がいくつか見つかった(運ぶ時や風にあおられている時にできた穴か?)。
・幾度となく補修しながら空気を入れていった。8割程度入れたかったが、そこまで入らず、こらえきれずに口を閉じて日なたに出した。
・若干浮かんでいるようではあったが、あいにく風が収まらず、風によって凧のようになって浮かんでいることが多かった。
・それでも風がやんだ一瞬、フワッと垂直に高く浮き上がっていくことが何度かあった。
・昼休みになるとかなりのギャラリーが見学していた。「すごい」という生徒もいれば、「気球じゃなく凧」と冷ややかに見る生徒もいた。当人たちは見られていることを意識して、揚げようと必死になっていた。
・結局風があまり止まず、ものすごく上がった感じは少なかったが、それでも生徒たちは達成感を持っていたようだ。河合校長も喜んでいらした。







ドラム缶つぶし

ブログサービス移行に伴い、表示されなくなった記事を再掲します。
今回は1月20日(木)にアップした「ドラム缶つぶし」です。


―――――(以下、前ブログサービスより転載)―――――



今日のブログは理科の実験です!
高3の進路決定者を対象にした、今回の高3特別授業理科は、先週のソーラーバルーンに続き、野外での実験です。

今日は大気圧でドラム缶をつぶします!
内容としては高3生には簡単なことかもしれませんが、ドラム缶がつぶれる迫力を生で見る機会はそうそうありません。

【実験名】大気圧でドラム缶をつぶそう

ドラム缶の中でお湯を沸かして水蒸気で満たし、ふたをして一気に冷やす。
中の水蒸気が水に戻り、中の気体がなくなるため、外からの大気圧でドラム缶がつぶれる。

【使用するもの】

ドラム缶(200Lクローズ管)
ブロック・薪・バケツ・ライター・新聞紙など


【実験場所】本校中庭、高校校舎前

【実験手順】

(1)薪で火を焚く。




(2)ドラム缶を火にかけ、水を4Lほど注ぐ。






(3)湯気の勢いが十分強くなったら、ふたをしっかり締め、火から下ろす。






(4)バケツで大量の水をかけ、一気に冷やす。




























◎そして実験をやってみたその結果については・・・

・火を起こすのに手間取るかと思ったが、高3生8人はあっという間に起こし、すごい勢いで燃やしていた。ものの2〜3分くらい。薪もよく乾燥していた。

・水を少し多めに入れたが、火の勢いが強く、また風もあまりなかったので、すぐに湯気が出始めた。

・ふたを締めるところが難しいかと思ったが、一発で締めることできた。

・水をかけていっても、数十秒は無反応であったが、ボコッという大きな音にびっくりしたら、更に大きな音とともに一気にドラム缶がつぶれた。その迫力に生徒たちはさすがにびっくりしていた。

・その音は隣の校舎の3階まで響き渡り、音を聞いた理科教員が「終わっちゃったか」と慌てて飛び出してきた。

・よくもこれだけつぶれるものだと感心するくらい、あの大きなドラム缶がペッチャンコになった。

・手際が良かったためか、実験はスムーズに進み、3限の時間でも余るくらいであった。




◎おまけ

・休み時間には火に誘われて見に来る生徒がたくさんいた。

・先週のソーラーバルーンに引き続き、今週も目立ってしまった。

・残った火を利用し、焼き芋を焼いてみんなで食べた。

・「実験より焼き芋の時間が長く、どっちがメインかわからない」と言いながら、みんなドラム缶も焼き芋もどっちも頬張っていた。

・焼きあがったころにはちょうどお昼休みになり、他の学年の生徒たちがうらやましそうに眺めていた。

・焚火にあたりながら食べる焼き芋の味は格別だった。


 






「古紙・木材の糖化」実験

ブログサービス移行に伴い、表示されなくなった記事を再掲します。
今回は1月27日(木)にアップした「古紙・木材の糖化」実験です。


―――――(以下、前ブログサービスより転載)―――――




今日のブログは先々週・先週に引き続き理科の実験を紹介します。

今回の理科実験は、先々週の「ソーラーバルーン」、先週の「ドラム缶つぶし」と違い、実験室の中で行いました。


今週は大掛かりな実験ではなく、高校生物や高校化学の内容の復習も兼ねた実験です。


内容は「古紙・木材の糖化」です。




近年、化石燃料などの枯渇が問題になっています。

それに替わるエネルギーが必要になり、バイオエタノールやバイオマスエネルギーが注目されています。


そこで今回はバイオエタノールの原料である「グルコース」を古紙や廃木材から作ってみよう、という実験です。


実験の概要は、古紙や木材中のセルロースを希硫酸で分解(酸糖化法)し、糖つまりグルコースの有無をベネジクト液という試薬を使って確認する実験です。

まずは、シュレッダー裁断紙と木片をそれぞれ希硫酸の中に入れて、加熱します。









次に、上澄み液を取り、試験管に入れます。

このとき、紙や木材が入らないように注意!





取った上澄み液は濃い酸性なので、試験管の中に炭酸ナトリウム(アルカリ性)を入れて中和します。

この時、大量の泡が発生するので、少しずつ入れていきます。


入れすぎに注意!


泡が出なくなったら終了の合図です。







次に青色のベネジクト液を加えます。

これを湯せんして温めます。





温めていくと少しずつ色が変わり、最終的にオレンジ色になります。







Aの試験管は希硫酸のかわりに純水。 → 糖化されず。

Bの試験管は裁断紙。         → 糖化成功!

Cの試験管は割り箸。          → 糖化成功!


実験は大成功!!


裁断紙や割り箸は希硫酸によって分解され、糖になりました。


今日で高3の特別理科授業は終わりです。

今までにやったことのない実験ばかりだったので、生徒だけでなく教員も新鮮な気持ちで実験に挑むことができました。

特別理科授業で行った実験から様々なこと学び、4月からの大学生活に活かしてもらいたいと思います。



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