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いろいろ面白そうな研究テーマの発表があり、みんなうなずいたりしながら興味深々です。

活発な質疑応答。リモートの生徒からも補足があったり質問が出たり。気付きもたくさんあったようです。

テーマも決まり、いよいよ「探究活動スタート！！」です。

最初に埼玉大学名誉教授・永澤明先生の講演がありました。

 
題目は「科学を学ぶみなさんへ」です。
科学の考え方の変化などについてお話しいただきました。

発表1組目は2年生理数探究Ⅰ、生物「メダカの古典的条件付け」です。
色や音などの条件を決めて餌を与えた場合、メダカは関連付けた行動を
おこすのかという研究でした。








2組目は地学「夏と冬の景色の見え方の違い」です。
冬の景色は遠くまで綺麗に見えるのはなぜなのか、実験装置の
内部で数値として観測できるかという研究でした。

ここからは3年生、理数探究Ⅱの研究発表です。
理数探究Ⅱの発表はすべて英語での発表となります。

3組目、物理「Vibrating Water」
～水流の液滴分解における振動数の影響～
蛇口から出る少量の水流に振動を与えると水滴になる高さが
変化するかという研究です。

4組目は化学「Combination of NaOH and　CO２ to from Na2CO3」
～NaOHとCO2の化合によるNa2CO3の合成～
水酸化ナトリウムが大気中の二酸化炭素と反応して炭酸ナトリウムに
化学変化を起こす反応速度を調べる研究です。

5組目は数学「Infinite Continued Fractions and Infinite Multiple Square Roots」
～無限連分数と無限多重平方根～
無限連分数と無限多重根号式についての研究です。

それぞれの発表に対する質問も活発にあがりました。
それに対する答えもわかりやすく、とてもよかったです。

閉会式で来賓の方々や校長先生から指導好評をいただきました。

不思議だなと思うことの中で自分が考えずにいられないことから探究が始まることや、
文系・理系という分け方自体がなくなっているというお話などが印象的でした。

今回の発表や研究時の経験を今後の活動に活かしてください。

昼食後は展示物の見学。昭和まで使われていた水車小屋に興味津々

学芸員の先生おすすめのリアル柱状図(一番右は昔から今までの雲仙普賢岳の地層)

館内展示の一つ。重すぎて持ち上がらない水桶(＞＜)

　日本一の屋外地形模型「荒川大模型１７３」173kmの荒川を1000分の1に

 最後に班ごとのまとめ作業を行い、各班代表者が発表しました。一つひとつの発表に学芸員の先生からコメントをいただきました。

帰りは日本一の大水車がお見送り(^^♪

理数科初の課外学習で生物や環境について考えることができ、貴重な体験ができました。

「埼玉県川の博物館」ぜひ足を運んでみてください。

物理１班「The effect of vibration on where water flow from a faucet turns into droplets」蛇口から水を少量流すと、きれいな線になって水が出たり、水滴が切れ切れになって出たりします。蛇口から落ちてどこからばらばらの水滴になるかの高さは、蛇口に振動を与えると変化する、という興味深い研究です。こちらも動画による説明があってわかりやすかったです。英語も流暢でした。

物理２班「Motion of a ball」小さなボールを坂道に沿って転がすと、最も短い時間で２点間を転がる坂道はサイクロイド曲線である、という事実はよく知られていますが、転がす物体が楕円柱の場合はどうか、という研究です。理論研究で確かめるには大学レベルの数学が必要になりますが、この研究ではいくつもの試験体と坂道を作成してデータをとって研究していました。

物理３班「The best projection angle for a basketball free throw is 47°」バスケットのフリースローの最適な投射角度に関する研究。理論値で求めた角度より実験で求めた最適角の方がほんの少し小さいのはなぜか、がテーマでした。実験のために巨大パチンコのような実験装置を作って研究していました。装置によるシュートがゴールするシーンでは小さな歓声が上がっていました。

物理４班「Frictional force of books stacked page by page」本と本のページを組み合わせると、引っ張っても離れない、という誰もがやったことのある実験を真剣に考える研究。「摩擦力が働いているから」と言うのは簡単ですが、本来摩擦力は接触面積の影響を受けないはずで、ページ数が多いほど、重なっている面積が大きいほど強くなるというのは教科書にのっている摩擦力の公式に反する結果です。

化学１班「Finding the source of a fire by analyzing high temperature oxide films」金属が高温環境にさらされた時に表面にできる高温酸化被膜の性質を利用して、火事のときの火元を特定できるという事実を実験で再現する研究でした。英語での発表でしたが、時間が足りなくなるほど生徒から質問が出て大いに盛り上がりました。

化学２班「Replicating an ice pack」効率のよい保冷剤の条件や、保冷材に含まれる成分にはそれぞれどのような役割があるのかを調べる研究。保冷材の成分の分離や、得られた成分の同定に炎色反応や吸収スペクトル分析などを利用していました。

化学３班「Combination of NaOH and CO2 to form Na2CO3」水酸化ナトリウムが大気中の二酸化炭素と反応して炭酸ナトリウムに化学変化を起こす反応速度を調べる研究。中和滴定によって反応後の物質に含まれる二酸化炭素の量を分析できそうですが、大気に触れていない内部の水酸化ナトリウムは反応しないため、実験の手法を工夫していました。

化学４班「Quantitative analysis of catalase」根菜類に含まれる酵素の一種カタラーゼの定量化を試みる研究。カタラーゼはルミノール反応で青く光るので、根菜の皮のすぐ内側に多く含まれることは目視で確認できるものの、数字で量を示すことが難しく、試料の吸光度を計測することでカタラーゼの量を計算していました。

数学１班「Infinite continued fractions and infinite multiple square roots」無限連分数と無限多重根号式についての研究。先行研究は多くありますが、負の数など実数全体に一般化した研究は少ないと思います。無限連分数や無限多重根号式の値を、漸化式で定義した無限数列の極限値として考え、漸化式を解くことで得られた一般項から値を計算したり、目的の極限値との差を評価したりして計算していました。

閉会式でTammo先生からご講評をいただきました。Tammo先生には発表会に至るまでの半年間で、何度も学校に足をお運びいただき、直接指導もしていただきました。「これから先も、英語にも科学にもどんどん挑戦することが大事」との熱いお言葉をいただきました。

今回の発表会は理数科クラスへの発表と同時に、６月１７日に行われる全校生徒への発表会の予選の意味も兼ねていました。どのチームが代表に選ばれるかはまだ決まっていませんが、どの班も堂々と発表できていました。１７日の発表会が楽しみです。

生物１班「コーヒー抽出残渣の農業利用」ドリップコーヒーを淹れたあとの残りかすを土に混ぜて植物を育てる研究。カフェインのあるなしで成長に差が出ると仮説を立てましたが、結果が予想通りに出なかったようです。研究では「うまくいかなかった」ことも大事な結果です。

生物２班「ミドリムシを培養する」栄養液濃度、明るさ、温度、二酸化炭素、水質など様々な条件を変えて、ミドリムシが爆発的に増える条件を探す研究。それぞれの条件の最適と思われる環境を組み合わせると効果的と思いきや、そうでもない、という予想外の結果でした。

生物３班「メダカの古典的条件付け」黄色の部屋と青の部屋の二部屋を用意した水槽（行き来はできる）にメダカを入れ、アラームを鳴らしてからしばらくして黄色の部屋に餌を投下する。これを何日も繰り返すことで、アラーム音が聞こえるだけで黄色にメダカは集まるか、という研究。驚くべきことに音と色と餌を関連付けてメダカは行動できていました。大変興味深い。

生物４班「手洗いによる効果の検証」様々な条件を変えて手洗いをし、指を培地にこすってどのくらいの菌のコロニーができるか、という研究。「消毒をするだけではむしろ菌が増えた」「消毒をしてから手洗いをした方が菌が減った」など驚くべき結果でした。原因はわかりませんが、筆者が思うに「消毒ポンプが汚れていたのでは」と思います。ちなみに菌とウイルスは全く別物なのであしからず。

生物５班「ミカン酵母と抗生物質」ミカンの皮に含まれる酵母で大腸菌をやっつけられるか、という研究。若干の抑制効果（いわゆるペニシリンなどの抗生物質のような）が見られたものの、培養した大腸菌があまりにも多く、効果の検証がしにくかったようです。まだまだ実験の方法について課題が残っているようです。

地学１班「Making a Typhoon Project」手製の装置で台風を再現する研究。風の流れが分かるようにドライアイスを用いる、上昇気流を発生させるために扇風機を逆回転させて装置から空気を吸い上げる、外部から空気を取り込みやすいように外壁を回転させるなど、様々な工夫がありました。発表では実際にできた台風（？）の動画も見られました。

地学２班「夏と冬の景色の見え方の違い」冬の景色は遠くまできれいに見えることはよく知られていますが、それが実験装置の内部で数値として観測できるか、という研究。「よく見える」ということを「目的対象物のＲＧＢ値と周囲のＲＧＢ値の差が大きい」と定義してある程度定量的な実験ができていました。研究するときは「〇〇とはそもそもどういうことか」を明確にするのが大事ですね。

地学３班「風力発電」列車が通り過ぎるときの風を利用して発電できないか、できるとしたらどのような形の装置が効率的かを探る研究。身近な動力を使っての発電は実用方法が明確で興味深いです。軽い風車は回しやすいが風がなくなるとすぐ止まり、重い風車は高速回転までに時間がかかるが回転が長続きしやすく安定感もあるそうです。

地学４班「流砂の研究」砂の粒の大きさや、様々な大きさの粒の組み合わせによって砂の沈みやすさがどのように変化するかの研究。砂同士の間隙が大きいと沈みやすくなるようです。この研究でも「沈みやすさをどのように定量的に評価するか」がポイントで、わかりやすく発表していました。

どの班も工夫を凝らした研究で、大変興味深かったです。理数探求Ⅰでは、今後は物理・化学・数学の３つの分野に分かれて新たな研究を始めます。今回の経験を生かしてよりよい研究ができるとよいですね。

朝食前の観察が済んだらお片付けです。

朝食をしっかりとって、地質巡検へ出発します。

城ケ島は「日本の地質百選」に選ばれるくらい地質の世界で有名な場所です。

クリノメーターを使い、地層の走行と傾斜を測ります。

ラミナ、グレーディング、スランプ構造、チャネル、フレーム構造など観察しました。

たくさん歩いてかいた汗をお風呂で流し、昼食をとります。

バスに乗って学校へ。

実験機材を片付けて、無事に2日間の実習を終了しました。

渋滞の影響で少し遅れましたが、ホテル京急油壺観潮荘に到着。

午前中は東大三崎臨海実験所より黒川先生にお越しいただき、
臨海実験所での研究やGFPについての講義をうけました。

午後は城ケ島の浜で磯観察を行いました。
ナマコ、カニ、様々な貝やイソギンチャクや海藻等が観察できました。

観潮荘に戻って黒川先生のウニの発生の講義を受け、ウニの受精、発生観察を行いました。

ウニから卵と精子を採取し、受精や卵割の様子を観察します。

広い食事処でお待ちかねの夕ご飯。たくさん動いたので食も進みます。

食事のあとはウニの観察の続きと天体観測（希望者でISSも観ました）。
あいにくの曇り空でしたが、雲の間からオリオン大星雲や月を観測しました。

休校期間などもあり、初めての課題研究に苦戦しながらも進めてきました。
進級後に続きの研究を進めて、完成を目指します！ 

バスもコロナ対策という事で密にならないよう20人ずつに分かれ、各々のバスでは思い思いの時間を過ごしました。

到着後すぐに大風車大水車がお出迎え✨
（強風のため、水ではなく風で回ってました！）

まずは学芸員の方から、フィールドワークの基本を学び、

班ごとに分かれて、河原や小川の生物探し。

丸まったトゲヒラがいました。他にもエビやカゲロウもいたそうです。

河原で説明を聞き、散策。

ブロック塀が漂流⁉︎

そして嫌な気しかしない某炭酸飲料…

ゴミが多少あったので、環境保護について考えさせられましたね。

あと、苔にこけてずぶ濡れになった人が一名…

苔がズボンに付着し、しぶとい汚れとなりました。

移動して水車へ。風が強くて水しぶきがかかります。

実物は大きくて迫力がありました。

その後館内へ。橋や小舟などの展示物を拝見しました。ちなみに私は宙に浮きました。（透明ガラスに立っただけですよ）また、橋全体が船着場になっている橋の模型の仕組みに興味津々の理数生たち…もいました。

外には1000分の1スケールの荒川が。まず我が家を探し、有名な橋を探し、ループ橋を探し…  製作者の細部へのこだわりを感じました。

 最後に班ごとのまとめ作業を行いました。さらに、定点カメラに映ったタヌキやキツネの映像も観せていただき、生物の痕跡や外来種の現状を教えてもらいました。

今回の実習は貴重な体験でした。川の博物館は小さなお子さんが遊べるウォーターアスレチック、中高生や大人が楽しめる展示品の数々があり、充実していました✨　みなさんも是非足を運んでみてください！

1.第1属から第６属陽イオンについて、 系統分離後の定性実験をおこなう。
2.今回のすべての陽イオンについて、定性反応をまとめる。
3.未知試料に含まれる陽イオンを分析する。

  
試薬の色を観察。

  
実験のデータを記録しています。

  
たくさんの試験管を洗いました。

  
未知試料について調べています。

最後に閉会式がおこなわれ、生徒代表が感想を述べ、教頭先生、 物理・化学の先生方から講評をいただきました。

実験が成功し、笑顔でピース！

これらのテーマに別れて実験をしました。
課題1　暗くなると知らせるセンサーシステムを作る
課題2　明るくなると知らせるセンサーシステムを作る
課題3　熱いと知らせるセンサーシステムを作る
課題4　温度をはかるセンサーシステムを作る
課題5　テレビのリモコンの信号をとらえるセンサーシステムを作る 

回路について学んでいます

センサー作りに試行錯誤

実験に熱心に取り組んでいます

デジタルマルチメータを使って抵抗を測っています

計算をして予測をたてています

何かが上手くいかない様子に頭を悩ます