生物基礎の授業展開 その２ 生物の多様性と共通性

僕の使っている教科書では「生物の多様性と共通性」となっているのですが、「多様性」もあるけど「共通性」もあるんだよ、と、二項対立的に伝えることは、生物の本質を外れた授業であると考えます。

自然科学に限らず本質的なものはシンプルです。生物学の入り口である「生物基礎」の授業でも生物の「共通性」をシンプルに伝え、その共通な根本原理がどの様に発現するかによって様々な「多様性」を生じていることを伝えるよう、力を注ぐべきでしょう。

生物に共通な根本原理として僕が生徒に伝える事はこれです。

これは前回紹介したプリントの一部です。

具体的な授業を展開する上で、いつもこのことを頭の片隅において授業をしています。

今回の単元「生物の多様性と共通性」でもこの姿勢は変わりません。

教科書には生物の特徴として

細胞

代謝

生殖

恒常性

刺激の受容と反応

進化

などがあげられていますが、なんの説明も無しにこれらの項目を列挙すれば、たぶん生徒はこれらが個別の理論で成り立っている無関係な事象であると理解します。それは生物学的理解ではありません。

そこで、この単元はこのプリントの流れですすめる事にします。

この中には「生物基礎」の内容から逸脱したものも含まれています。なあに、かまうもんか。だって、こうしないと、来年度「生物」を選択する生徒に二度手間になっちゃうんだもん。

指導の上で特に注意することは次の点です。

１．生命の誕生には深海熱水鉱床の動画等を見せて、生命が穏やかな環境で生まれたのではなく、高温高圧下の（原生物からすると）苛烈な環境で生じたことを伝えたいです。そうしないと、常温で働く酵素の本来の意味が理解出来なくなります。NHKの番組サイエンスZEROがいい教材になります。

２．地球上の多様な生物に関連性があることを教えるには分類に触れざるをえません。５界説は分類の基準も含めて教えます。それぞれの界に分類される細胞の観察もやります。

３．生物の共通性は先ほど述べたとおり、根本原理をシンプルに伝えます。

４．省略

５．細胞の集団が多細胞生物ではない。細胞間のシグナリングが細胞集団の生存可能な状況を創り出す様なフィードバックを連綿と繰り返しながら、連鎖反応的生化学反応が細胞間で間違いなく進行している状況が多細胞生物であることを伝える様努力します。

大事なことは、細胞内・外・間シグナル伝達です。この動画を見せて考えさせます。

６．細胞小器官は具体的な動きや働きを動画で見せます。特に重要なのは細胞膜です。細胞膜については、こちらを参考に。

７．膜構造物であるかそうでないかは、代謝の学習時にとても重要になります。しっかり確認させます。

８．教科書では発展的に扱っていますが、細胞形態維持・染色体分離・細胞内輸送等を教えるときにとても重要になります。

９と１０は「生物基礎」で扱いませんが来年度も見越して教えます。

では、次は「細胞とエネルギー」の単元です。

生物基礎の授業展開 その１

今年度から高等学校の新学習指導要領前倒実施で始まる「生物基礎」の授業展開案について、書きましょう。

まず、今年度の教科「生物基礎」を巡る問題点を整理しておきましょう。
１．旧学習指導要領の「生物Ⅰ」「生物Ⅱ」の内容配列と大きく異なっている
２．今年度はまだ教科書が準備されていない「生物」への繋がりが見えない
３．「生物基礎」がセンター試験で利用可能な教科としての地位を得るのかどうか不透明

こんな問題点があるため現場では（少なくとも僕のなかでは）次の様な戸惑いが生じています。
１．どうやって教えよう？　内容は？　流れは？　深さは？
２．２年になって「生物」選択する者としない者では、内容を変えた方がいいのかな？
３．センター試験で「生物基礎」が「つかえない奴」になったときどうしよう・・・

悩んでいるばかりではしょうがないので、実際もう授業始まってるし、えいやあっで、今年はこの方針で授業をするぞって事を決めました。

まず、授業の最初に「生物基礎」に限らず、現代の生物学がどの様にして生命現象を理解しようとしているのかを示すことにしました。そのプリントがこれです。

このなかで、個別の生命現象を個別に憶えてしまおうとする「博物学的生物学」への訣別を明確に伝えます。
生命現象も自然科学の法則に縛られた、化学的・物理学的・数学的諸問題の一部であることを伝えます。
これは、生徒が理解出来ようが出来まいが伝えます。それは、生物を科学の対象として捕らえるかそうではないかという、生徒達の科学的な見方・考え方に関わり、教師から発信しなければならない重要なメッセージであると考えるからです。

では、次回は「生物の多様性と共通性」の単元をどう展開するかについてお伝えしましょう。

ちなみに、僕の学校で使っている「生物基礎」の教科書はD１学習社の「高等学校生物基礎」です。

公開授業 地学のポスターが完成しました。

高校２年生の地学の授業で、古生物のポスターを作成しました。
以下三点、優秀な作品です。

完成したポスターは中央廊下に掲示しました。

日本の高校「生物」はこれでよいのか？

来年度から新学習指導要領の先取りで理科が新課程になるので新しい教科書をぱらぱら見ていて思うのだがこれでほんとに日本の生物教育はよいのか？

学問としての体を成さない知識の羅列。

文科省だってそんなものを高校生に教えろと言うつもりはないのだろうが教科書はそうなっているのであり原因はわかりやすくしなければいけないとの謂われなき強迫観念。

わかりやすい図、わかりやすい文章、わかりやすい喩え。まったくたいした努力だ。

さてこれが、学生を鍛えるために是であるのか。軟弱な餌ばかり食らう虎の歯の衰えるが如く、考えぬ学生を産出する所以となりはせぬか。
おれは、日本の将来が心配だよ。

YouTubeのネット学習コンテンツ（いわゆるPodCast）にこんなのがあった。同じ職場のアメリカ人に「これは高校生レベルか」と聞いたら「そうだ。ごく普通の高校生の生物のレクチャだ」そうだ。

こんなコンテンツがWEB上に山ほどある。勉強したい生徒はいつでも自分のペースで勉強できる。
学校に行けない生徒だって、ネットにさえ繋がれば自学できる。
しかも、コンテンツの内容はとても高度で洗練されてる。
教師たちの熱意が伝わってくる。

日本の学生。勝てないよ。
この教育受けてきた学生に研究のスタートラインで負けちゃう。

日本の将来心配だよ。ってのは、こゆこと。

教育行政の中枢に居るヒト。なんとかしてよ。

それと、高校生物の先生方、なんとかしようよ。教科書をベタでなぞる授業じゃなくて、もっとレベルの高い、知的好奇心に火をつける授業をしよう。

入試解説 PCRによるDNA分子の増加 神戸大学改

生徒から質問された、神戸大学で出題されたPCR法による一本鎖DNA分子の増加に関する問題の解説です。
詳細はそのうち動画であげます。とりあえず、解法の道筋を説明しましょう。

問題はこれです。（PDFファイルもあります）

1000塩基対の二本鎖DNA１分子を鋳型としてPCR反応による標的遺伝子の増幅を行った。１サイクル後の結果、700塩基の一本鎖DNAと900塩基の一本鎖DNAが合成された。PCR反応は理想的な状態で進行すると仮定し、10サイクルのPCR反応を行った後には、どの様な長さのDNAが何分子存在することになるか答えよ。DNAの分子は全て一本鎖で数えることとする。

PCRの解説についてはこの動画をご覧下さい。英語ですがたぶんわかります。

以下解法の道筋です。

①　このPCRではどんな長さの一本鎖DNAが出来るでしょう。
1000bpは、はじめから２本ありますし、これはPCRで増加することはありません
900bpは各サイクルごとに１本ずつ増えますね
700bpも各サイクルごとに１本ずつ増えますね
900bpと700bpのDNAの重複部分すなわち600bpがターゲット配列です
さてこの600bpはどの様に増加するでしょう
それを考えるのが②です

②　ターゲット配列はどう増える？
受験参考書などではこの解説に
「　ｎ　サイクルのPCR反応をまわしたときのターゲット配列の分子数　N　はホニャララである」
なあんて書いてあって
N　＝　２（２＾ｎ－ｎ－１）
の数式があっておしまいのモノが多いですが、こんなの憶えてもナンセンスですね。そんなの本物の勉強じゃないね。

何故そうなるの？
それを考えるのがほんとの勉強すなわち学問でして、そのためのツールが次の表です。

③　表の使い方

この問題で合成される一本鎖DNAがPCRの何回目では何本になるのかを計算する表です。私の自作ですが著作権を主張できるレベルのシロモノじゃありませんので、ご自由にダウンロードしてご利用下さい。

600bpの欄にあるカラーの枠は、それぞれ900bpと700bpの同じ色の枠のDNAから合成される一本鎖DNA600bpの本数を示します。
PCRのサイクルをまわすとどの様に増えるのか考えてみて下さい。

④　解答です
900bpと700bpは毎回一本ずつ増加し、その全てから次のサイクルでは新たに600bpの一本鎖DNAが合成されます。
600bpのDNAは両方の末端にプライマーが結合しますのでPCRの各サイクルで倍倍と増加します。
結果として次の表の様な増え方をします。

600bpDNAの増加はある数列で示すことが出来ますね。その数列の和を計算出来れば求める600bpの本数になりますよ。高校生の数学で解ける問題ですよ。
後は自分の力でやって下さい。

PCRの勉強する人にはこれもおすすめです。

では、がんばって下さいね。

公開授業 古生物のポスター作成

高校２年生の選択地学で、古生物と地質時代をテーマにしたポスターを作成する課題を与えました。

みんな一生懸命やってます。　

コンピュータ室を使ってインターネット上の情報を集め、自分用の資料を作成します。

作成した資料はカラープリンタで印刷し、ポスターの原稿にしたり写真を貼り付けたりします。

テキストは当然手書きです。

可能な限り図も手書きでがんばろうと、指導します。

集めた資料をコンパイルしてそこからどの情報をポスターに記載するか。よく考えてレイアウトを決めます。

作成の様子の動画です。

関東7県高校ボクシング選抜大会

平成２３年度関東7県高校ボクシング選抜大会が１２月２４日から２６日にかけて、茨城県水戸市で開催されました。

ライトフライ級に出場した埼玉県戸田翔陽高校の富岡君は準決勝で神奈川の井上君に敗れたものの、能力の高さを感じました。井上君の牙城を揺るがす存在になるのではと、今後が楽しみです。

ライトフライ級埼玉富岡君対栃木工藤君の試合はカンターの取り合いで、緊迫した良い試合でした。

試合の動画はこちら。