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                 実験観察プログラムを実施しています!☆

       

平成28年9月29日(木)文理科3年生 理数化学の授業

 

今日は「エステル化とけん化の実験」を行いました。

 

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酢酸とエタノールの混合液に濃硫酸を加えて“ふるふる”するとアラ不思議!

溶液が2層に分離しました。

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それまでの酢酸特有の刺激臭が消え,何か昔懐かしい芳香が…

 (プラモデルを作るときのセ○ダ○ン?)

紙の上に滴下して薄~くするとフルーツ臭が漂ってきます。

これが酢酸エチルです。

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上澄みの酢酸エチルだけ分離して,

次に水酸化ナトリウム水溶液を加えて80℃で湯煎すると…

分離していたエーテル層が下の水層と混じり合います。

これが“けん化”酢酸エチルが酢酸ナトリウムとエタノールに分解します。

酢酸ナトリウムもエタノールも水とはよく混じり合うのです。

続いてこの溶液に強酸の希硫酸を加えると…

ウッ!これは記憶に新しい,“酢酸特有の刺激臭”

弱酸の塩である酢酸ナトリウムに強酸の希硫酸を加えることで弱酸の酢酸が追い出されてきたのです。

(「弱酸の遊離」といいます)

 

この実験の面白さは,化学反応を重ねた最終産物が最初の物質に戻るところなんです。

 

授業担当の楽しみは,このあとのポートフォリオです。

1つの実験からたくさんの疑問や気づきが生まれ,みんなで解決して行きます。

平成28年7月22日(金)

染色体と向き合う  その2

 2年文系「生物基礎」や1年文理科「理数生物」の授業で必ず行うのが、染色体の観察とスケッチです。今年も延べで200名を超える韮高生が、染色体と向き合いました!

 この講座では「ぎゃー」「むりむり〜」という生徒の悲鳴が聞こえてきます。はい!「唾腺染色体の観察」です。その試料となるのが、ユスリカの幼虫、釣りの餌として売られているアカムシを使います。この虫の唾腺(写真X)をとらなくてはなりません。なので・・・絶叫が〜(^0^;)

 昔から唾腺染色体が注目されるのは、Yのような縞模様がはっきり見えるという利点があるからです。染色体と遺伝子の対応関係がよくわかるとのこと。最近よく見かけるゲノムマップのようですね!

 遺伝子がはたらくと、この染色体の一部がほぐれて「パフ」という状態に変化します。

写真のZの部分・・・縞模様が消えて、広がって見えませんか?このパフ・・・実は、なかなか現れてくれません。そこで、ショウジョウバエでパフを効率よく出現させた先人の知恵をお借りして、現在生物科でお試し中です。その方法は、ずばり「お湯につける」というやり方。熱ショックから細胞を守るため、HSP(ヒートショック蛋白質)が作られるので、パフが出現するのです。なので、30℃超えのお風呂でアカムシをゆ〜らゆらと入浴させています

巨大な唾腺染色体を見よう・ユスリカ幼虫の唾液腺(1000倍・油浸レンズ使用)

 

平成28年7月22日(金)

染色体と向き合う  その1

 2年文系「生物基礎」や1年文理科「理数生物」の授業で必ず行うのが、染色体の観察とスケッチです。今年も延べで200名を超える韮高生が、染色体と向き合いました!

 まずはタマネギさんのタネを発根させて、サフラニンという色素と塩酸を使って、分裂がさかんなところを染めます。親指で押しつぶして、爪楊枝でカバーガラスの上からとんとんとたたいて、組織を広げると・・・・こんなミクロワールドが広がっていました(^^/

すごく運がいいと、この写真のように、1つの視野分裂のすべてのステップ(ステージ)を見ることができることも〜♪ 体細胞分裂は、ABCDEの順番で進んでいきます。ほとんどの生徒が、この5つのステージをその目で見つけてくれました。

 増殖や成長は、すべての生き物の基本中の基本。生徒にはホンモノと向き合ってほしいので、これからも大量に種まく人を続けたいと思います。

 

体細胞分裂の観察・タマネギの根端組織(600倍)

 

平成28年7月15日(金)

 SSH3年6組の理数化学の時間に「アセチレンの燃焼実験」を行いました。
 前日の会話「アセチレン燃やしたことあるよね?」「・・・」「えっ?ないの〜?」「10分もあれば終わるからやるじゃん」空気とアセチレンとの混合比を0:1,1:1,12.5:1(?意味深〜)の試験管をそれぞれ作り点火!「ヒャ〜ッ!!」「オ〜(溜息)」「・・・」 上手に水上置換でアセチレンを捕集できれば,空気との混合比によって3種類の燃焼の仕方が体験できます。このことからわかること・・・ ガス爆発が心配されるのはガスの漏れはじめ。ガスが充満したら爆発よりも窒息(酸欠)が心配なのです。
オマケは最後にフェノールフタレインを点眼ビンより数滴。カルシウムカーバイトと水が反応すると強塩基の水酸化カルシウム水溶液が後に残ります。

水上置換で捕集します。
アセチレンが充満していると空気に触れた部分しか燃えません。
空気:アセチレン=1:1のときは不完全燃焼しながら炎が“落ちて”ススが巻き上がります。

 

平成28年7月14日(火)

物理学基礎実験

 物理学基礎実験を、2年生SSHを対象に、5月20日(金)と5月27日(金)に行いました。高校の物理の授業は始まったばかりですので、生徒にとって身近に感じることができる静電気を実際に体験しながら、電荷の性質や電荷に働く力について学習しました。直接目にすることが難しい電荷や電荷に働く力をイメージするために、塩化ビニルのパイプやポリエチレンのひもなどの帯電物を用いて電荷に働く力を可視化する工夫をし、電荷の性質や電荷に働く力について考えました。 また、バンデグラフ起電機やはく検電器の実験を通して、電場の概念や静電誘導、誘電分極について学びました。さらに、静電気力で動くモータを作成し、その原理について話し合いました。これらの実験をとおして、日常生活において使われている電化製品の動作原理についても興味を持って欲しいと考えています。

1静電気のイメージと概念を学ぶ
2静電気クラゲ〜
3静電気をアルミ箔のコップに溜めてみる

 

平成28年7月7日(水)

生物学基礎実験

 韮高SSHでは1年生が年間6回、2年生が年間5回、研究者の先生の特別授業を受けます。スカラーT、スカラーUとよばれる授業の「アドバンス講座」がこれに該当します。

 その前後で、受講するSSH生徒をサポートするために、「自然科学基礎」「SSメソド」などの授業が行われています。もちろんアドバンス講座のより良い理解のために!

 そんな授業の一環として、生物学基礎実験が、2年生SSHを対象に、5月6日(金)から2週にわたって、行われました。テーマは、DNAを電気泳動法で分離するという内容でした。グループ課題研究でもよく使われる手法なので、全員にその原理をきちっと知ってもらうことが目的です。初めてのマイクロピペットに悪戦苦闘しながら、全員がマイクロリットルを扱えるようになりまし た(^^/

 実際に泳動したのは、DNAサイズのわかっているラダーマーカーです。そのサイズと泳動距離にどんな関係があるのか〜・・・対数関数(Log)を使って、分析しました。普段問題解法のイメージしかない数学が、実は、自然現象の強力な解析ツールだと知って、ちょっと生徒は目から鱗だったかもですね!

1 DNAの電気泳動の原理
2 アプライするSSH2年生
3 アガロース電気泳動

 

プチ実験のすすめ

 何か使える材料が手に入った時に行う「プチ実験」というのもSSHならでは〜。

5月18日に偶然ドライアイスが手に入りました。−20℃保存必須!という高そうな試薬が届いた時に手に入ったものです。−79℃の固体二酸化炭素です。どんどん気体の二酸化炭素が昇華していきます。捨ててしまうのはもったいないということで、化学の坂本先生が、早速プチ実験をSSH生徒にご披露〜(^^)

ドライアイスの中で、Mg(マグネシウム)を燃やして見ると・・・何が起こるのか??

そうなんです!燃えるのには酸素が必要ですよね。その酸素をなんと、二酸化炭素(CO2)から奪ってしまうのです。残るのは・・・C(炭素)。実際真っ黒んなカーボン(黒鉛)が出来ていました。黒鉛には電流がながれるので試してみたら、ちゃんと電子メロディが♪♪聞こえてきました。(拍手)

1 チャッカマンで点火
2 マグネシウムリボンが燃焼
3 激しい燃焼が続く
4 まるで花火のような火花が
5 最後はでランプシェードのよう
6 カーボンができました
7 導電性検証〜鳴りました♪
 

 

実験研究のできる環境を整えよう

  

 実験実験!といっても何でもすぐできるわけではありません。特に生物や化学の場合、お水の問題ってのはすごく大切になってきます。特にDNAやらタンパク質を扱う実験の場合、不純物をできるだけ含まない・・・ピュアH2Oが必要になりますね。

蒸留水?いえいえそれより数段きれいなお水を使います。名付けて「超純水」。○○イオンさえも含みません。何本ものフィルターを通して、最後は紫外線殺菌して、韮高生は実験に使っていますよ!でも、美味しくない〜(^^::

 韮高SSHの実験環境は、他の高校にはない・・・まさに研究室そのものと言えるでしょう。(プチ自慢ww)

ここであなたならどんな謎解きをしますか?

 

6月16日(木) 

 SSH3年6組理系の生徒がクロムなどの重金属を含んだイオンの性質の違いを調べました。クロム酸イオンCrO4 2−, 二クロム酸イオンCr2O7 2− 過マンガン酸イオンMnO4− が登場しました。

 無機化学ってたくさんイオンが出てきますよね。試薬を加えて沈殿させたり、色のちがいからどんなイオンが含まれているか・・・判定します。水質検査なんかの評価指標としてとても重要なのです。たくさんの化学反応がでてくるので、生徒もなかなかたいへんそうでした(^^:  でも大切なのは「実験観察を通して探究的に学ぶこと」です。実際に手を動かしてみて目で見て肌で感じる!SSHならではの学び方ですね。

 

遺伝子組換え実験に挑戦

 

  3年5組理系生物の生徒たちが、「遺伝子組換え実験」に挑戦しました!

 6月16日(木)プラスミドDNAを使って大腸菌に遺伝子を導入しました。

導入した遺伝子は、あのオワンクラゲ由来のGFP(緑色蛍光タンパク質)です。

6 月17日(金)遺伝子組換えが成功すると、大腸菌のコロニーがなんと!蛍光グリーンに光ります。

結果は・・・大成功でした(^^/ 「おお!綺麗に光ってる!」(感動の嵐)

なぜ、大腸菌が光るのか・・・その謎解きは授業で!みんなで意見を出し合いながら迫っていきます。

 

大腸菌コロニーピックアップ

ヒートショックで遺伝子を入れる

アンピシリン培地にまく

GFPによって光る大腸菌

GFP=Green Fluorescent Protein

オワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質

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