理数科日誌

今回の受賞は県内高校生科学研究の最高の栄誉であり、理数科と普通科の垣根を越えたコラボレーション、川又さんと齋藤さん、そして化学研究部の探究活動の質の高さを証明するものです。

本研究は、電気化学反応を利用してろ紙上に生成させる「銅樹」が、なぜ近距離で互いに接触することなく、常に「境界」を形成し続けるのかという、素朴な疑問に着目しました(下図は論文から抜粋)。


先行研究ではこの「境界」の原因は銅(Ⅱ)イオンの濃度不足など、物質的な要因にあるという仮説が主流でした。しかし、本校の研究チームは、物質の供給条件を検討したり、電位差を測定したりするなど、緻密な実験を通じて「境界」は電気的な要因によることを解き明かしました。

この度の受賞により、本研究は、日本で最も権威のある科学コンクールの日本学生科学賞(JSSA)中央審査へ推薦されます。
11月7日(金)、日本学生科学賞を主催する読売新聞からも取材を受けました。これまでの研究の日々を振り返りつつ、苦労や裏話はもちろん、県知事賞を受賞し努力が報われたふたりの喜びが伝わってくる和やかな時間でした。
全国という舞台で、川又さんと齋藤さんのさらなる活躍が期待されます。
　　　

大宮高等学校は、理数科・普通科の枠を超えた生徒たちの深い探究心と挑戦を支援し、未来の科学者育成・研究者育成に貢献してまいります。

5月24日(土)の任命式にゼロからスタートしたモデルロケットづくり。
夏休み中に行われた8月7日のGRC公式打ち上げ会で得られたデータと反省を糧に、日々の勉強や部活動の合間を縫って、全国大会に向けて放課後にこつこつと製作を続きてきました。

全国大会に向けた最終調整の様子

そして10月4日(土)、期待と緊張が交錯する全国大会当日がやってきました。
朝は気温こそ高くないものの、強い日差しが照り付ける汗ばむ陽気。午後は雨の予報。大会関係者も雨雲レーダーの様子を定期的にアナウンスしながら、大会がスタートしました。写真はGRC採択校の集合写真撮影の様子。

協賛企業のロッキードマーチン社のカメラクルーも気合十分

午前は滞空時間競技。我々は【National Class】パラシュート部門に参加しました。
打ち上げは大成功！
パラシュートもきれいに開き、風にのって滞空時間を延ばすことができました。

大宮高校のチーム名は「 星礫(せいれき) 」、初出場で堂々の全国8位!!

午後は高度競技。途中、強い雨による中断もありましたが、我々の打ち上げ順が回ってきたときは雨も止み、打ち上げへの影響はほぼなし。

打ち上げ準備を進める様子。本校は2機の打ち上げ。

結果としては1機は正常打ち上げ(53.91 m，55位)、1機はDQ(危険飛翔，失格)でした。
高度競技は非常にレベルが高く、上位勢は機体の素材・設計・工作精度が段違い。
優勝者の記録は高度128.42 m、格の違いを見せつけられました…。

パラシュート滞空の全国8位という喜ばしい結果、高度競技の打ち上げ失敗、そして全国の壁。
モデルロケットを通じて、ものづくりの面白さと競技の厳しさの両方を実感した全国大会となりました。

午前の競技を終え、打ち上げ成功をアイスでお祝い

本校のモデルロケット開発は6月半ば頃から本格的に始まりました。
6月20日（金）の学校訪問、制作活動を経て、期末考査明けの7月12日（土）に校内で試験打ち上げを行いました。

　　
(学校訪問の様子) 1号機打ち上げに向けた目標や狙いをプレゼンしたあと、モデルロケット製作のポイントやマル秘テクニック？を教わりました。

　
(試験打ち上げの様子)　打ち上げ手順の確認がメイン。実際打ち上げはできたものの、結果は…。失敗も「貴重なデータ」です。

7月26日（土）には秋ヶ瀬公園内で行われた日本モデルロケット協会主催の打ち上げ会にも参加し、2機打ち上げました。1機はかなり狙い通りの高度まで打ち上げに成功しましたが、もう1機は…。うまくいかないことの方が多いですが、励みになる結果でした。筆者としては、この日の写真が残っていないのが悔やまれます。

そして公式イベントとしての打ち上げ会(8月7日)を迎えることになりました。
しかし、連日の猛暑でメンバー4人のうち2人が体調不良で参加できず…！ 残る2人で打ち上げに臨みました。
午前中は日本大学理工学部航空宇宙工学科の髙橋賢一教授の基調講演と、髙橋教授による施設見学ツアーを行いました。
　
当日の参加メンバー(写真左)と、見学した大型低速風洞(写真右)

午後は目的の打ち上げ。打ち上げ会場のグラウンドまでバスで移動し、打ち上げに向けた最終確認を行います。

　

結果は、残念ながら「期待通りには飛翔せず…！」、でした。
コンピュータ上でのシミュレーションでは有望な機体だったものの、攻め過ぎたフィンの形状や運搬時の細かなトラブル等が災いしたようです。事前の想定と現実が一致しないのは、モノづくりの世界では当たり前のことです。シミュレーションした設計通りにつくる工作精度はもちろん、打ち上げ時の気温や湿度にも左右されます。そういった困難に立ち向かい、当てずっぽうではなくきちんとしたプロセスで「最適解」を導き出すのが、モノづくりの楽しさでもあります。

本番となる10月4日（土）の全国大会まで残された時間はわずかですが、ベストを尽くしてくれることでしょう。

昨年度に実施した第1回の様子や、専門用語の解説等は　こちら　からご覧ください。

【イントロダクション】
　　
まずは中南教授の自己紹介、そして真核細胞や原核細胞の違いなどの基礎知識の確認。
1年生にとっても生物基礎の授業で学習済みの内容ですので、うんうんと頷きながら聞いていました。

【実験の準備】
　　
グラム染色で使用する染色液が制服につかないように、使い捨ての医療用ガウンを着るところから始まります。
ゴム手袋もバシッと着用し、いかにも「これから微生物を取り扱うぞ！」という雰囲気でテンションが高まります。

【口内細菌の採取】
　　
滅菌済みの綿棒を口に含み、歯みがきをする要領でやさしくこすり取ります。
この綿棒をスライドグラスに塗り付け、この後の操作のためによく乾燥させます。

【グラム染色】
　　
試薬によって染色時間が異なり、早いものは試薬を加えて10秒で次の操作に移らなければなりません。
一発勝負ということもあり、生徒の間にも緊張感が漂います…。
研究室スタッフの吉田助教、大学院生の的確なアドバイスもあり、スムーズに作業を進めていくことができました。

【油浸レンズによる観察、スケッチ、そして撮影】
　　
　　
専用のエマージョンオイルをスライドグラスに１滴ポタッとたらし、いざ観察。
スライドグラスと対物レンズの間の油膜が1000倍の倍率での観察を可能にしてくれます。
観察の終盤はスマホでの撮影会が始まりました。スマホのカメラを接眼レンズにあてて、苦労しながらピントを合わせてシャッターを切る生徒たち。いい写真は撮れたかな？

【培養した細菌の観察】
　　
口内細菌を観察した後は、昨年度と同じく中南研究室で培養した細菌の観察会です。
顕微鏡で観察しつつ、横に置かれたシャーレを手に取ってコロニーの様子もセットで観察できました。
表皮ブドウ球菌と黄色ブドウ球菌は、顕微鏡で観察しても素人にはまず区別できません。
写真のような赤いマンニット食塩寒天培地を用いると、マンニトール発酵する細菌は黄色く変色するため、区別しやすいとのこと。
さぁ、写真のシャーレの中で培養されているのは、表皮ブドウ球菌と黄色ブドウ球菌のどちらか分かりますか？

【研究室見学】
　　
最後は研究室ツアーです。
今年度は平日にお邪魔したため、研究室のスタッフ、学生の皆さんが研究する生(なま)の雰囲気を感じることができました。
昨年度同様、なかなか入ることができないBSL-3 (バイオ・セーフティ・レベル３)の施設見学もでき、大満足！

(参加した生徒の感想、一部を抜粋)

• 教授が気さくでこちらが質問しやすい環境を作ってくださっていたのがありがたかった。また、普段は絶対に立ち入れない部屋を見学させてもらえたことで、薬学や感染症学への知見が広まった。
• 研究の機材や試料を実際に見られる機会はなかなかないので、とても良い経験になりました。どんな質問にも丁寧に答えていただけて、微生物への関心がより高まったし、本当に楽しかったです。
• 微生物の観察だけで終わると思っていたら、研究室(BSL-3も含めた施設)の見学までさせてもらえて、大学の薬学部に対するイメージが広がった。昨年度の総探(大高人ワークショップ)のときにお世話になった中南教授が、本当に教授だったとわかった。

参加生徒の満足度がとても高いのがこの実験教室の特徴です。
中南教授の熱意と、本校生徒の好奇心と探究心の相乗効果といっていいでしょう。
中南教授、そして研究室のスタッフの皆さん、ありがとうございました！

今年度、試験的に始まった2・3年生のディスカッションです。
2年生にとって夏休みを前にしたこの時期は、探究活動も手探り状態。
何となく見えてきたテーマ。
上手くいきそうなのか、行き詰りそうなのか。
「不安はない」といったら噓になる、そういう段階です。

理数科3年生が普通科の「総合的な探究の時間」との兼ね合いでタイミングよく自由に使える時間が生まれたこともあり、昨年度1年間の「経験」を2年生にフィードバックしてもらうことにしました。

【数学】
個人研究の多い数学は、ディスカッションも個別相談形式。担当教員曰く、とても熱のこもった議論が展開されていたとのこと。
　　
【物理】
こちらは発表形式。現在のテーマについて、現状や課題を発表し、3年生から鋭い質問が飛び、こちらも大いに盛り上がっていたようです。
　
【化学】
化学は座談会形式。3年生による昨年の苦労話や、今後のスケジュール感や探究活動を進めていく上でやっておいた方が良いこと等、まさに「経験者は語る」的な交流でした。
　　
【生物】
こちらも座談会形式。テーマの対象となっている生き物や装置を目の前に、和やかな雰囲気。
　　

現2年生にとって、昨年度2月に行われた校内発表会で見ていたのは「発表モード」の凛々しい姿の先輩たち。
この日は、発表の舞台を降りた「頼もしい先達」としての先輩たち。
こういう先輩風ならピューピュー吹かせてもらい、代を重ねるごとに理数探究をより良いものにしていきたいですね。

3年生の皆さん、受験勉強が忙しい中ありがとうございました！

「Global Rocketry Challenge」は、日本モデルロケット協会主催、リバネス企画、運営担当として、ロッキード マーティン協力のもと理工系に興味のある中学生・高校生を対象としたSTEM（科学・技術・工学・数学）教育プログラムです。半年間を通して、火薬で打ち上げるモデルロケットの機体作りにチームを組んで挑戦いただきます。

モデルロケット開発は、アメリカのSTEM（科学・技術・工学・数学）教育において広く取り入れられているプログラムで、日頃学んでいる物理や数学などを活用して実践でき、かつ高い安全性も証明されています。

外部リンク（　教育応援プロジェクト ティーチア　)より抜粋

本校の理数科は、理数科とはいえ工業科のようにモノづくりを経験する機会はそう多くありません。
その中で、好奇心を原動力に今回のプログラムへの応募を決めた4人の生徒はやる気がみなぎっています。

5/24(土)、千葉工業大学新習志野キャンパスで開催された任命式で、さっそくモデルロケットの作成と打ち上げを体験しました。
　

10月に開催予定のモデルロケット全国大会出場に向けて、これから開発を進めていきます！

（参加生徒のコメント）

私たちは「モデルロケット製作」への純粋な興味と好奇心から、このプロジェクトに応募しました。私たちは小さな頃からモノづくりが大好きで、家で工作を楽しむことも多かったのですが、遊びではなく本格的なモノづくりの経験はありませんでした。今回のプロジェクトを知ったとき、1年間ともに過ごしてきた理数科の仲間たちと、これまでで一番本格的なモノづくりへの挑戦ができると思い、胸が高鳴りました。私たちの原動力は「知りたい！やってみたい！」という思いです。経験は乏しいかもしれませんが、そのぶん、このプロジェクトを通じて先生方や仲間とアイデアを出し合い、真摯に学びながら取り組んでいきます。

 参加生徒4名(前列)と、指導担当教員4名(後列)
「 ロケットポーズ 」で記念撮影