令和６年１２月１４日（日）９：００～１６：３０　於：福井県教育総合研究所　サイエンスラボ

　第１回わくわく！アドバンス実験講座を行いました。この講座は、理科についてもっと深く学びたい、または実験がしたいと考えている高校生の皆さんを対象とし、科学的な思考力と実験技能の向上を目的としているものです。今回は、福井県内から９校、３９名の高校生が物理・化学・生物の各講座に分かれて実験を行いました。実験の後はまとめを行い、実験の考察について発表を行いました。

★物理講座「オシロスコープによる解析」

　講座の前半では、オシロスコープによる解析をもとに、音速の測定を行いました。まず、オシロスコープの操作に慣れるために、２種類の基本的な電気信号（可変抵抗を含む直流回路の電気信号と、発振器からの交流電気信号）を入力し、電圧値や周期を測定しました。その後、超音波スピーカー、超音波マイク、オシロスコープを組み合わせて音速の測定を行い、理論値通りの音速を求めることができました。講座の後半では、２つの方法により、誘電体中の光速の測定を行いました。はじめに、電気信号の進行波の様子から、同軸ケーブル内の誘電体中を伝わる光（電磁波）の速さを測定しました。次に、電気信号の入射波と反射波による電場の定在波から波長を求め、そこから同軸ケーブル内の誘電体中を伝わる光（電磁波）の速さを導出しました。

　参加した生徒からは、「オシロスコープや発振器のような、普段はなかなか使えない器具を用いて、音や光の進む波形を実際に観察できたことで、その様子を具体的に捉えられ、理解が深まりました。」「自分の持っている知識を活用して、仮説を立てたり実験結果を考察したりするのが楽しく興味深く、物理の面白さを感じました。」「グループのメンバーと話し合って考えを深めていくことにより、自分の思考がより深まって、充実した経験になりました。」「この講座を通して、公式の意味や現象の本質などを今までより深く理解できました。」という感想が聞かれました。　

★化学講座「半微量法による陽イオンの系統分離」

　はじめに、陽イオンの系統分離操作について学び、系統分離操作を行う手法の１つに半微量法があるということを学びました。半微量法には次のような利点があります。
　・常量法（一般的な実験法）の約10分の1の試薬で実験できる
　・簡便な器具を用いて実験できる

　・ろ過操作を素早く行える

　・沈殿を視認できる
　・実験結果の信頼性が高い 
　今回は、この半微量法を用いて、試料A（中に含まれる陽イオンの候補は10種類だが、そのうち何種類含まれているのかは不明な溶液）に含まれる陽イオンを同定する実験を行いました。この実験は、大学１年生向けの難易度が高い実験でしたが、参加した生徒は徐々に実験技能を高めていき、最後には大学生並みの実験技能を身に付けていました。

　参加した生徒からは、「半微量法という用語は、聞いたことがなかったので気になって参加したが、変わったやり方で系統分離をすることができて、とてもいい経験になった。半微量法用の実験器具の使い方を理解して、それらを上手に扱えるようになるまでに苦労したけれど、普段することのない実験を１日かけてすることができ良かった。大学ってこんな実験をするのだなあというイメージづくりにもなった。」「お題は難しかったが、それ故に理解してみたいという化学への好奇心が湧いた。」「手順の中で、気をつけなければならないこと、実験器具の使い方がほぼ完璧にわかり、最後には手際よく実験できるようになりました。またいつかこの実験をやり、完璧に終わらせてみたいと思いました。」という感想が聞かれました。

★生物講座「電気泳動を用いたDNA鑑定」

　はじめに、アルコール発酵について学び、その後どのように日本酒を醸造しているのかを学びました。また、酵母にはアルコール耐性があることを学びました。実験では、３種類の酵母を用意し、各班でエタノールの濃度を０～20％の範囲内で変化させた発酵溶液を調整し、キューネ発酵管で反応を起こし、 時間の経過と発生する二酸化炭素の量的関係を調べました。その実験結果と与えられた酵母の情報から考察し、それぞれの酵母が具体的にどの商品であるかを特定しました。 最後に、実験結果をスライドにまとめて発表し、互いの検証について考察しました。

　参加した生徒からは、「結果だけ見て決めるのではなく、それぞれの特徴をもとに仮説を立てることは大切だと思った。もっとじっくり観察すべきだと思った。」「自分たちで実験して、結果をもとに考察し、新しい実験を考える過程が楽しかったです。答え合わせで合っていたときに、１日の達成感が湧き上がってきました。」「温度の違いによって発酵する速度が変わるのかを調べるのは思いつかなかったので、周りの環境にも注意しながら実験条件をどのように変えるか考えたいと思いました。」という感想が聞かれました。

第２回わくわく！アドバンス実験講座は、３月９日（日）に計画しています。ぜひ御参加ください。

なお、化学と生物講座のみ開講予定ですのでご注意ください。