ホタライトを用いた科学的キャリア教育

平成21年6月実施　文科省サイエンスパートナーシッププロジェクト

～科学的思考の実践的トレーニングを通じて、問題発見・解決の喜びとその意義を知る～

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　実施主担　大阪大学大学院理学研究科　吉本和夫　）

“さあみなさん！実験や思考、討論バトルをお楽しみ下さい！”

　本実習は、簡単ではありますが、思考あり感動あり学びある実習となっております。そして、科学的キャリア教育と

して科学的思考を重視し高校生に科学への適性などを考えるきっかけを与えるように工夫されています。

ご参観、参加のご希望やご質問など遠慮なく吉本までお申し出下さい。なお、本年度は、あと３回（９月・11月・

２月）本実習を実施する予定ですが、今なら生徒参加のご希望についてもお受けできる余裕がございますので、お気軽

に吉本までご相談下さい。なお、準備の都合がございますので、ご参観、参加のご希望は必ず事前連絡をお願いします。

吉本連絡先　e-mail：yosimoto◎bio.sci.osaka-u.ac.jp　 (TEL)06-6848-5533

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ↑迷惑メール対策です

実施日　　平成２１年６月１３日（土）　９時３０分～１７時４０分ごろ

会場：阪大豊中キャンパス理学部本館２階ｂ２３６生物学生実験室

参加校：大阪教育大学附属高等学校平野校舎　３年生　理系進学志望者　約２０名

　本実習では、企業が遺伝子組換え技術で開発した製品ホタライト[発光酵素ルシフェラーゼ]にこだわり、実験、思考、

問題発見、仮説の設定・検証実験立案、追加実験、研究発表、討論質疑応答バトルまでを１日かけて行い、科学的思考

過程（問題発見・問題解決）を実体験します。科学や思考をエンジョイしながらその楽しさを伝え、高校の教科書(生物

Ⅱ・化学Ⅱ)の内容であり入試にもよく出題されるが、授業ではあまり扱われない生命科学の本質に迫るものです。また、

高校生が現実の科学の世界に触れることで、科学へ自己の適性などを考えるきっかけを与え、さらに、企業の研究者が

どのように遺伝子組換え技術を用いて製品を開発し、それがどうのように実社会に貢献しているのかを知ることで実社

会と科学技術の関わりを学ぶことができる「科学的キャリア教育」となっております。

進路選択の時期にも当たっている生徒さんの人生にとって重要なインパクトを与える可能性のある企画でもあります

※詳細は、別紙[送信可]の吉本授業指導案・実験書をご参照ください。

①事前指導・スタッフ紹介　　９：３０～９：４５

②ホタライト実験　　　　　　９：４５～１１：４５（生徒立案オプション実験もあり）

③実験に関するレポート作成・提出（班別グループ別討論：時間制限あり）

　仮説の設定１[班別]　　　　１１：４５～１１：５０

　仮説の設定２[グループ別]　１１：５０～１２：２０（グループ別生徒立案追加実験も含めて）

昼食（学食）　　　　　　　　１２：３０～１３：３０

④講演（実験・小問含む）　　１３：３０～１４：３０（赤色光を出すルシフェラーゼ）

　：タンパク質と遺伝子の関係、ホタライト試薬大量生産とその応用、ルシフェラーゼのタンパク質科学についてなど

⑤実験結果分析解説　　　　　１４：４０～１５：２０

⑥生徒発表・質疑応答バトル　１５：３０～１７：００

⑦キャリア教育事後指導　　　１７：００～１７：３０

⑧ＳＰＰアンケート記入　　　１７：３０～１７：４０

　　科学的思考過程やこの実習の趣旨を説明し、科学や思考をエンジョイすることを伝える。

　　　本日の目的：ホタルの光を通じて実験と思考を楽しむ！

　　　キーワード：科学的思考過程・情報活用・思考のキャッチボール(グループ討論・発表と質疑応答バトル)

　　実験結果予想→結果分析→予想に反する→なぜだ？

　　オプション実験：生徒計画立案→その場で実験実施

③実験に関するレポート作成・提出（班別グループ別討論：時間制限あり）※２名で１班→２班合併で１グループ形成

　　仮説の設定１[班別]（この実験結果から明らかに言えることを指摘する）

　　仮説の設定２[グループ別]（この実験結果・考察から気づいたことをもとに想像できることから仮説の設定し、

　　　その検証実験を計画立案・結果予想する）ただし、制限時間内であればグループ別に追加実験しこれをレポート

④講演（講演内で、実験をし課題を与え思考させる）

　１）遺伝子とは何か？「我々の持つ遺伝的形質は、タンパク質のアミノ酸配列や立体構造に起因している」

　２）「遺伝子組換え試薬ホタライトはどのようにして開発され、作られたのか？」など開発企業(株)キッコーマンで行

　　　われた遺伝子組み換え技術について。また、この製品が実社会でどのように活用されているのかについて。

　３）「遺伝子を変えてルシフェラーゼのアミノ酸配列を変えることができたらどうなるか？」など遺伝子とタンパク質

　４）自然光ではない赤色光を出すルシフェラーゼが存在することを発光実験で体験し、この不自然な光を出す

　　ホタル？について考えてみる。遺伝的にプログラムされた遺伝子ＤＮＡに書かれた行動（本能行動）にも迫る！

仮説１の解説：この実験結果から何が言えて、何が言えないのか？不思議なことに気がつかないか？何か発見？

　　　　　　　「最適温度・最適ｐＨ・変性からの回復可能不可能」について

　　　　　　　「なぜｐＨが変わると弱くなるなか？なぜ低温で弱くなるのか？」「白い濁りの正体は？」

　　仮説２：「気がついたこと、不思議に思ったこと、何か発見したこと」について設定した仮説とその検証実験につい

　　　　　　て、グループ別に発表する。その発表に対し、高校生、大学生、先生などから質問・意見を受けて、質疑

　この実習は、実社会を知り、自己を見つめ、将来の進路と自分の適性を考えるきっかけを与え、今後、自分で

主体的に進路適性について判断していくためのものです。

この実習で、このように科学や思考エンジョイしながら「科学的思考・未知への挑戦が、面白くない、楽しくない、

　耐えられない」という方は、現在の段階で科学の世界に適性がないかもしれない。

しかし明日の君はわかりません！明日、君が変われば向いてくるかもしれません→今後のみなさんのやる気・努力

人間はいろいろな潜在的能力あり、どんな能力持つかは不明です。

要はいち早く自分の能力を知って、それを引き出すことが肝心。

ではその方法は？？→「何でも一生懸命やってみる！」ということです。→そうすると、これは行ける、これはダ

メだという感じで、何に適し、何に不適かがわかるはずです→逆に「一生懸命」やらない、いい加減な者には明日

は見えきません！→自分を知らずしてどうようにして生きていくのか？！→とにかく、君達の「一生懸命」から、

１　題材　　光を生み出す不思議なタンパク質「酵素ルシフェラーゼ」の働きと性質

２　主題　　ゲンジホタルの発光現象は、酵素ルシフェラーゼが、基質であるルシフェリン及びＡＴＰと反応することによって生じる酵素反応である。この酵素反応を通じて、酵素の働きと性質やタンパク質の構造について考え、発光の神秘に迫る。

３　目標　　予想を立てた上で実験を行い、予想と異なる実験結果に対して原因を解明するための追加実験を立案すること

　　　　　により科学的思考力・問題解決能力を養成し、実験結果から新たな問題点を発見させる。生命に対する感動と思

　　　　　考を通じて、新たな学び(学校では扱わない「生命の本質」)へと導く。また、科学や思考の楽しさを与えること

　　　　　で学習意欲へとつなげると同時に科学への自己の適性について考えさせる。

１）普段したことがない実験中や実験のあとの科学的思考（情報活用）「観察→問題発見→仮説の設定→検証実験立案→

２）「高校理科の対象は、problems（既知）であり、大学から現実のサイエンスの対象は、issues（未知への挑戦：未解決

　　の難問題）である」という高大格差を実体験し大きな衝撃と学びを与え、未知への挑戦へと導く。

３）そして、自己を見つめ、今後の進路と自分の適性を考えるきっかけを与える。

４）グループで議論してみんなで問題解決する思考のキャッチボールを体験させ、その楽しさと重要性に気づかせる。

５）全体発表や討論する機会を与え、科学の世界での議論を実地体験して、自己のビジョンをしっかりプレゼンテーションできることの大切さと喜びに気づかせる。また、他者の意見を理解し評価できる能力を育成したい。

※ その他詳細は、別紙[送信可]の吉本授業指導案・実験書をご参照下さい。　※授業記録ビデオもあります。