課題研究

自然科学と科学技術への興味づけと能力の伸長を図るために、理数教育の推進に努めています。
本校の課題研究の歴史は、1986年に「理数科課題研究合宿」として夏休みを使って2泊3日の実験実習に取り組んだことから始まります。2003年に文部科学省および科学技術振興機構によるサイエンス・パートナーシップ・プロジェクト(SPP)の採択を受けて「SPP・課題研究プロジェクト」に変わり、2013年からは理数科の授業科目の「課題研究」として現在に至っています。

大学や科学研究施設を訪問して、研究者の案内で科学研究の現場を直に体験するサイエンスツアーを行っています。毎回ツアーの計画を案内し、本校教員の引率で希望者を対象に実施します。

プログラム内容は、 

A・・・WEBアプリケーションによるロボット制御（赤沼）

情報応用工学科　教授　市川純章先生

B・・・JavaScriptによるWebでの３DCG・物理シミュレーション

情報応用工学科　教授　山口一弘先生

C・・・七色に輝く炎のスペクトル（小林晴天・藤田）

機械電気工学科　准教授　今村友彦先生

D・・・遠隔操作で億までピントピッタリの顕微鏡写真を撮ろう（小林薫子・両角・矢島）

機械電気工学科　教授　平谷雄二先生

本校生徒は、A・C・Dのプログラムに参加しました。

日頃の授業とは違い、専門的な知識を習得できる機会にできたようで、目を輝かせていました。

核融合科学研究所では、まず初めに国立大学法人総合研究大学院大学物理科学研究科核融合科学専攻助教の河村学思先生に「核融合エネルギーの将来」をテーマに６０分の特別講義をして頂きました。

その後、８名の３グループに分かれて、下町ロケットの撮影で使われた制御室や、世界最大級のLHD（大型ヘリカル装置）などを見学し、核融合発電のしくみやエネルギー資源、地球の温暖化問題について、理解を深めました。

サイエンスワールドでは、「熱とエネルギー（スターリングエンジン）」についてワークショップを体験し、圧縮発火やペルチェ素子、ヘロンの水車など、様々な実験に取り組みました。

とても充実した一日となりました。

「風力発電と太陽光発電の比較」をテーマに、工学部電気電子工学科教授平田陽一先生に特別講義を行っていただきました。

課題研究を進めるうえで、公立諏訪東京理科大学の平田陽一先生にオンラインを利用した特別講義をして頂きました。理数科１年生の物理班３名は課題研究を進めるうえで以下の質問を用意して臨みました。

太陽光発電の仕組みについて
太陽光発電の特色について
家庭に導入する際の注意点
MPPT制御について（小型風力発電への応用についても）
小型風力発電との併用は可能だと考えるか？

実際に家庭電源を補うことは可能なのか？
小型風力発電に比べ、太陽光発電が普及している原因は何か？
高効率高価格の宇宙開発用の太陽光発電は今後価格を抑え、家庭などに導入することは可能か？
今後太陽光発電の効率は上がると考えるか？

どの質問にも、平田先生は丁寧に答えてくださり、研究をスムーズに進めることができました。

テーマは、

・外来植物からバイオエタノールを作り、カーボンニュートラルな エネルギーの地産地消を考える

・小型風力発電の逆襲

・排泄物でエネルギーを！

の３つです。

２０２０年度は、コロナ渦で思うような研究ができませんでしたが、それでも,６月から１２月までの限られた時間の中で研究を進めました。

課題研究活動支援事業成果発表会では、

２０２１年１月１７日（日）・１月１８日（月）・１月２７日（水）の３日間にわたりオンラインでの参加となりました。

１年理数科の取り組んだ、小型風力発電班の逆襲が、審査員の(一財)日本エネルギー経済研究所 戦略研究ユニット　国際情勢分析第1グループ 主任研究員の下郡けい様より審査員特別賞をいただきました。

これは、高大連携により、高校生の大学における学習に対する目的意識やサイエンスの将来に対する意識の向上を図ろうと考えて計画したものです。そして、大学レベルの教育研究に触れる機会を増やすような取組や、高校の教員と大学の教員が相互理解を図るためにネットワークを構築することもねらいとしています。
　参加した理数科の生徒からは、今まで看護学部ではどのような授業が行われているのかわからなかったがその一部を体験することができた。また人類学というものがどのような学問なのかわからなかったが理解することができた。進路の選択の一つにしたいなどの感想がありました。

2019年5月30日～6月1日（2泊3日）に理数科特進部主催による第1回高大連携サイエンスツアーを実施しました。これは、高大連携により、高校生の大学における学習に対する目的意識やサイエンスの将来に対する意識の向上を図ろうと考えて計画したものです。そして、大学レベルの教育研究に触れる機会を増やすような取組や、高校の教員と大学の教員が相互理解を図るためにネットワークを構築することもねらいとしています。

その第1回として、筑波研究学園都市を訪問し、筑波大学の化学系模擬授業と施設見学、JAXA筑波宇宙センター研修、科学技術館研修を実施しました。事前に参加希望を取ったところ、定員の24人を上回る希望者が集まる人気でした。

31日（金）は、筑波大学化学系特命教授新井達郎先生による光化学の模擬授業と分析センターの見学、末木啓介教授によるアイソトープセンターの説明で午前中の筑波大学研修を終え、午後はJAXA筑波宇宙センターで、一般には開放されていない施設のガイドツアーなどに参加しました。翌日は、科学技術館で研修して帰路につきました。

参加した生徒からは、身近な現象が光化学で説明できることが分かった、宇宙飛行士や支援スタッフの仕事が分かって感動したとの感想が聞かれました。15か国が参加する「きぼう」で働くには共通言語の英語が不可欠であることも知り、学習への認識を新たにしました。

2019年10月21日（月）に理数科1・2年生による高大連携サイエンスツアーを実施しました。これは、高大連携により、高校生の大学における学習に対する目的意識やサイエンスの将来に対する意識の向上を図ろうと考えて計画したものです。そして、大学レベルの教育研究に触れる機会を増やすような取組や、高校の教員と大学の教員が相互理解を図るためにネットワークを構築することもねらいとしています。

今回は、信州大学農学部伊那キャンパスを訪問し、模擬授業と施設見学を行いました。
まず初めに、信州大学学術研究院（農学系）助教内川義行先生による模擬授業を受講しました。その後に栽培学研究室教授の春日重光先生による説明で伊那キャンパスを見学しました。途中、大井美知男学術研究院教授（農学系）が、約6年間かけて品種改良を手掛けた2011年に品種登録された夏秋イチゴ「信大BS8-9」を試食させていただきました。
参加した理数科の生徒からは、今まで農学部というものがどのような学問なのかわからなかったが理解することができた。進路の選択の一つにしたいなどの感想がありました。

2019年度は、他にも筑波大学・金沢大学・公立諏訪東京理科大学を訪問しました。次年度も魅力ある企画をしていきます。

科学研究について、海外の高校生とともに発表し合い、合同で実験を行うサイエンス国際交流を行っています。今や、国内の学会発表でも英語で行われる時代にあって、互いに母国語としない英語を使って研究発表を行うことは貴重な経験になります。理数科課題研究と科学部研究で取り組んだ科学研究をまとめて、口頭発表・ポスター発表ともに英語で行い、質疑応答も英語で実施しました。また、海外の高校生と合同チームを作り、協働して科学実験に取り組むことも体験しました。

2019年3月20日から22日の3日間、タイ王立スアンクラ―ブランシット校(SKR)と本校で、科学研究に関する国際交流会を実施しました。今や、日本国内の学会でも英語で発表が行われるように、研究内容を海外の研究者に簡潔に伝えることは自然科学の分野では重要です。そのため、本校理数科で積極的に取り組んでいる課題研究をもとに、SKR校と英語で自然科学の研究発表を行い、併せて、互いに共同してあるテーマのもとで実験を進める実習を行って交流を深めることを目的として計画しました。

来校したSKR校2年生10人は、先進的な理数科を学ぶサイエンスコースに在籍しており、1年時からタイ王立タマサート大学で週5日間科学研究を続けているため、大学で実施するような高度な研究内容でした。しかも、英語での研究発表も数回経験したとのこと、流暢な英語で発表する姿には驚きました。

本校理数科2年の課題研究と科学部も英語のスライドとポスターで研究内容を伝え、SKR生の質問にも英語で答えるなど頑張りました。

続く共同科学実験では、SKR生徒と東海生徒の混合班を作り、滞空時間の長さを競う“Paper Plane” と起電力の高さを競う“Battery”の2つの実験に取り組みました。スマホで資料を調べながら共同して実験することができました。

翌22日は、信州大学理学部を訪問し、生物コース東城幸治教授による講義を受け、生物実習に取り組みました。ここでも、英語による講義と実習で、大学での研究の雰囲気を実感することができました。この交流を通して、参加した生徒たちは英語を学ぶことに対して強く刺激を受け、科学研究を通じて世界への視野を広げることができました。