科学部連絡版

科学部の研究活動をご紹介します。

各研究が作成したポスター（PDFファイル）もご覧ください。

科学部では、前期課程生と後期課程生合わせて38人で活動しています。

主に研究活動を行っており、現在は6つの研究をしています。

毎年11月頃に行われる群馬県理科研究発表会で、一年間の研究の内容を報告しています。

研究活動のほかには、自律型ロボットの大会「ロボカップジュニア」や科学力を競う大会「科学の甲子園ジュニア」などに参加しています。

これらの活動を通し、責任感・連帯感を養うことと学習意欲の向上を目標としています。

昨年度の活動内容と今年度の予定について、説明します。ここでは3つご紹介します。

各研究が作成したポスター（PDFファイル）もご覧ください。

 

「自律型全方位移動ロボットの研究　～機体の重心と走行の関係～」ロボット.pdf

前に回すと斜め45度に力が働く「メカナムホイール」という特殊なタイヤにかかわる研究です。

メカナムホイールを用いた4輪ロボットは、機体の向きを変えずに全方向に移動することができます。

このロボットが走行する際に、機体の重心の位置がどのような影響を与えるのか研究しました。

重りを載せて重心の位置を変え、実験を行った結果、重心の位置が中心から離れるほど機体の走行が不安定になることがわかりました。

なお、今年度は、4輪ロボットで段差を越える研究を行う予定です。

 

「校庭の池の研究　～池の循環と溶存酸素量の変化～」中庭_DO.pdf

本校の校庭には小さな池がありますが、ヘドロがたまったことによって見た目とにおいが悪化しています。

この問題を解決策として、ヘドロを分解する微生物に着目し、微生物を活性化させる方法を考えました。

水中の酸素量（溶存酸素量：DO）が多ければ微生物も活性化すると仮定し、DOを増やす方法を考えました。

水を高いところから注ぎながら循環させればDOが増加するのではないかと考え、水槽で実験を行いました。

水槽での実験では、循環した水のDOは増加しましたが、池での実験ではDOはあまり増えませんでした。

これは池の水のDOがすでに限界値だったからだと考えています。

今年度は、微生物の分解作用を利用して水を浄化できる炭素繊維について研究を行う予定です。

 

「校庭の池の研究　～日光が池の水質に与える影響～」中庭_COD.pdf

同じく本校の池に関する研究です。池の水質調査を行った結果、CODという項目の数値が一番高く出ました。

CODとは、化学的酸素要求量のことで、水中の有機物の量を表します。汚れの量の目安として使われます。

この研究では、なぜ池のCOD値が高いのかについて実験を通して明らかにすることを目的としています。

日光がCOD値に影響を与えていると予想し、日光を当てた水と宛てない水のCOD値を比較する実験を行いました。

その結果、日光がある場合COD値が高くなりそうだということが見えてきました。

今年度も引き続きCOD値について調査と研究を進めてい行きます。

「ケフィアグレインの効率的な培養　～植物の粉末投与による増殖速度への効果～」ケフィア.pdf

ケフィアとは、乳酸菌と酵母の共生発酵によりできる乳製品で、ケフィアグレインとは、ケフィアの種菌のことです。

ケフィアは大腸がんの予防に効果があるとされていますが、培養に時間がかかることが課題です。

大麦に含まれるβグルカンと、パイナップルに含まれる香気成分（におい）が乳酸菌の培養を促進させるということに着目し、

それらを投与することでケフィアの培養速度を上げられるか研究しました。

大麦の粉末とパイナップルの粉末を投与する実験を行った結果、ともにケフィアの増殖量を増やすことがわかりました。

また、粉末が水分を吸ってしまうので投与量に限度があるということも分かりました。

今年度は、特に効果が大きかったパイナップルに対象を絞り、より詳しく研究します。

 

「発光バクテリアを用いたランプの改良　～発光と増殖を目指して～」発光バクテリア.pdf

イカなどの一部の海洋生物の表面には、光る微生物、発光バクテリアが付着していることがあります。

これを培養させ、照明として利用した、電気を使わない環境にやさしいランプが海外の企業で開発されています。

しかし、照明として使うには明るさが足りないなど、課題を抱えています。

この研究では、発光バクテリアを用いたランプの課題を解決し、改良することを目標としています。

現在はその準備段階で、市販のイカから発光バクテリアを採取し、培養し、発光を観察しようとしています。

バクテリアが光る様子は確認できましたが、まだ培養ができていません。

今年度は引き続き発光バクテリアの培養方法の確立からめざしていきます。

 

「雷雲の到達・通過時刻の算出　～雷観測情報に基づいて～」雷雲の移動予測.pdf

本校生徒対象の意識調査によって、雷鳴が聞こえると急いで帰ってしまう生徒が多いことがわかりました。

落雷の危険を考えると、これは危ない行動だといえます。

雷雲がいつ来ていつ去るかわかれば、安全な時間を選んで帰ることができるのではないかと考え、この研究を始めました。

この研究では、雷雲が今後どう移動するかを予測する方法を見つけることを目的としています。

インターネット上の落雷の位置情報を用いて雷雲の位置を推定し、その移動を予測するという方法を考えました。

落雷の位置情報から雷雲の輪郭を決め、それを図形に近似させる方法、位置を示す値から計算する方法の2種類を考えました。

実際のデータで予測精度を検証した結果、2つの予測方法には場合によって精度が異なるという特徴があることがわかりました。

今後は、落雷の位置情報だけでなく、地形や風などのデータも予測に使い、より精度を上げることを目指します。

ロボット.pdf
中庭_DO.pdf
中庭_COD.pdf
ケフィア.pdf
発光バクテリア.pdf
雷雲の移動予測.pdf

部活動の制限がある現在は、office365やGsuiteを活用して、活動を継続しています。
オンラインで、ファイルを共有して、研究計画書や部活動紹介の資料等を作成します。
そして、MEET(テレビ会議）やスプレッドシートなどを活用し、意見交換したり、修正したりしています。
MEETでは、毎週２時間程度、全体や少人数グループ、研究班ごと等に分かれて、議論しています。
近日中に、部活動紹介用のポスター（PDFファイル）等を公開する予定です。

12/14『ノーベル物理学賞受賞者の益川教授と語る京都産業大学益川塾第7回シンポジウム』

　東京ビッグサイトにて、３つのテーマ「液体による立体像表示装置の作製」「赤城山のクロマツに関する研究」「赤城山の動植物調査」でポスター発表しました。また、益川教授や「はやぶさ」の川口教授の講演など、充実した活動ができました。

 

12/21『ロボカップジュニア桐生ノード大会』

群馬大学桐生キャンパスにて開催された自律型ロボットの競技会に出場しました。ロボカップジュニアには、サッカー、レスキュー、ダンスの３つのチャレンジがあり、本校からは、サッカー（ライトウエイト・プライマリ）に２チーム、ダンス（シアター、プライマリ）に２チーム、に１０名が出場しました。また、補助員として１名が参加しました。

今後は、2/15の群馬ブロック大会に向けて、全力で活動します。

 

12/26『全国高校生自然環境サミットフォローアップ交流会』

獨協中学・高等学校、明治神宮、国立オリンピック記念青少年総合センターを会場に、生徒は６校４０名以上、教員は１０校１５名が参加しました。

　獨協のビオトープや学校周辺の社寺林や庭園、地形などを観察し、明治神宮経由で来年８月のサミットの宿泊地であるオリセンに移動する経路等を確認しました。

11/1　群馬県高等学校総合文化祭に、自然科学専門部の代表として、生徒３名が参加しました。群馬音楽センターで行われた開会式では、代表としてプラカードを持って入場し、専門部の活動を紹介しました。また、その前後の時間にロビーにおいて、研究内容についてポスター発表しました。

 

11/2　群馬県理科研究発表会（於：群馬大学荒牧キャンパス）に、部員全員で参加し、８つの研究について発表しました。今回は、一つの研究を複数の内容に分けて発表するなど、１年生も含めて多くの生徒が発表する機会を得ました。十分な準備が出来なかったことが残念ですが、いただいた助言などを今後の研究活動に経験を生かせるように、配付資料を修正したり、部内で再度発表したりしています。

 

11/8　群馬婦友会と赤城自然塾主催の「畠山重篤講演会」（於：群馬会館）に、生徒９名が参加しました。講演に先立って、本校科学部の「赤城山での活動紹介」を「夏合宿での自然体験・自然観察」「全国高校生自然環境サミット」「赤城山のマツに関する研究」の３つの内容に分けて、１０分間で発表しました。また、講師の畠山氏との昼食交流会、終了後に婦友会と自然塾の方との交流会もあり、充実した活動となりました。

 

11/9　赤城山の自然保護活動推進協議会主催の「H26年秋季覚満淵のササ刈り（SAVE JAPAN プロジェクト第5 回）」に参加しました。

　かつて覚満淵周辺に沢山あったニッコウキスゲが、ササ等の日陰になって成長が阻害されていることから、ササ狩りを実施しているそうです。当日は、２４９名が参加し、いくつかの班に分かれて、ササを刈ったり、運び出したりしました。

11/30『ぐんま昆虫の森・里山学習会』

　ぐんま昆虫の森にて、里山の自然環境等について学習しました。森林を中心に、その周囲のため池、沢、田畑、古民家など、多様な環境での動植物の存在を観察しました。

10/4　赤城山（交流の家周辺の植林地）の動植物調査を１年生６名が行いました。９月に引き続き「目的の異なる３種類の植林地（雑木、マツ、ヒノキ）」での動植物調査（主に土壌動物）を再度追加で行いました。野生動物のいくつかのフィールドサインを発見しました。またシカのフンに集まるオオセンチコガネが多数確認できたことから、足跡や植物の食痕はニホンジカであることが裏付けられました。

 

10/4、11、19、20、25　学校での活動（毎週土曜日＋α）

研究のまとめ、部内発表（ディスカッション）を繰り返し実施しています。秋は科学系のコンテストや発表会などがたくさんあり、科学部系部活動がもっとも忙しい時期です。本校科学部は、10/26工学フォーラム、11/1県総文祭、11/2県理科研究発表会、11/8畠山重篤氏講演会、の４連続で発表があります。それぞれ発表方法や対象が異なるため、高いレベルでのコミュニケーション能力を目指すには良い機会となります。

 

10/19　赤城山観察会

　群馬県自然保護連盟主催の自然観察会と保護活動が、鍋割高原で開催され、１年生６名が参加しました。

　午前は、シカの食害を受けているナツツバキなどの幹にネットを巻く作業を行った後、シカのヌタ場（泥浴び）の観察をしました。

　午後は、ゴマシジミ・オオセンチコガネ・マツヘリカメムシなどの昆虫、植物、ハチクマなどの鳥類、哺乳類、赤城山について講義を受けました。

 

10/26　よみうり大手町ホールにて開催された工学フォーラム２０１４（国立大学５３工学部系学部長会議・読売新聞主催）に、１～５年生の９名が参加しました。

　本校科学部は、ポスターセッションに「３次元液体ディスプレイの製作と改良」のテーマで参加しました。

　9/13・20　研究活動の概要についてディスカッションしました。以下のテーマで11/2の群馬県理科研究発表会に参加します。

○高校生物の部

・赤城山のクロマツに関する研究　～県木クロマツはどのように再生されるだろうか～

○高校物理の部

・三次元液体ディスプレイの改良　～物理的にみる問題点～

・三次元液体ディスプレイの改良　～注入装置の模索～

○中学校の部

・三次元液体ディスプレイの改良　～圧力の増加が注入装置へ及ぼす影響～

・三次元液体ディスプレイにおける液体の分離・変形の原因調査　～きれいな像を結ぶために～

・赤城山の動植物調査　～植林の樹種の違いによる動植物への影響～

・ロボカップジュニア・サッカー競技に向けてのロボットの製作と改善　～LEGO mindstormを使用した自律型サッカーロボット～                                           

・カイコとクワコの比較

 

　9/23　群馬県ＳＳＨ・ＳＰＰ等合同成果発表会が群馬音楽センターで開催され、部員全員で参加しました。４・５年生がＳＧＨに関する発表を、ステージ発表の他、３つのテーマ（４・５年生の総合学習、４年生のGlobal StudiesⅡ）でポスターセッションを行いました。いずれも堂々と発表できました。また前期課程生も、1000人を超える観衆の中、他校の発表に対して堂々と質問することができました。

 

　9/30　応募していた工学フォーラムの審査結果が届きました。10/26に、よみうり大手町ホールで開催されるフォーラムのポスターセッションに出場できることになりました。

　9/5 工学フォーラム2014（国立大学５３工学系学部長会議、読売新聞社主催）に「三次元液体ディスプレイの製作と改良」のテーマで５年生、４年生、３年生（２名）、２年生（２名）、１年生（３名）の９名が応募しました。審査結果は9/22以降に発表です。

　9/5-6 赤城山（交流の家周辺の植林地）の動植物調査を１年生６名が行いました。８月に開催した全国高校生自然環境サミットでのフィールドワークで行った「目的の異なる３種類の植林地（雑木、マツ、ヒノキ）」での動植物調査を追加で行いました。

　9/7 ロボカップジュニア合同競技会（桐生ノード）が群馬大学桐生キャンパスで開催され、サッカー競技に２年生４名が参加しました。５校８チームが参加し、僅差でしたが３位でした。

　9/12 第62回群馬県理科研究発表会に８テーマで申し込みました。科学部は、２年生以上は全員が研究発表に関わることにしており、今年は、高校生の理化学（物理）の部の２つ、生物の部に１つ、中学校の部に５つの研究を申し込みました。

　8/29にOB（３期生）の木暮くんが来校し、大学で行っている研究を紹介してくれたり、後輩の発表（今年の全国高等学校総合文化祭での動画）をみてくれたりしました。

　8/30に、科学の甲子園ジュニア群馬県大会２次予選が行われ、本校の１年生チームが、第３位に入賞？しました。全国大会出場は２位までなので、残念でしたが、来年に期待したいと思います。また、今回の予選での４日間の経験を生かしたり還元したりしてほしいと思います。

　８／８・１９に、第２回科学の甲子園ジュニア群馬大会の２次予選の事前研修会が生涯学習センターで開催され、１次予選（筆記試験）を通過したＢチームが参加しました。合計で４つの研修があり、いずれも前半は講義を、後半に講義内容を生かしたものづくりや実験を行いました。２次予選は８／３０です。

　８／２０に、今年度５回目となる部内発表会（部員のみ）を開催しました。研究成果や研究計画、活動報告など１０テーマを、１テーマにつき３０分の持ち時間で、発表と質疑応答しました。

 

　８／２１に、顧問やＯＢを対象とした部内発表会を行いました。北海道、石川（金沢）、京都からＯＢが来校し、助言や近況報告等をしてくれました。顧問向けの部内発表会は、各種研究発表の申込に合わせて、例年この時期に実施していますが、来年以降も同じような時期に開催し、多くのＯＢ・ＯＧに来校してもらいたいと思います。

　7/20に、赤城山の自然保護活動推進協議会主催の「覚満淵での自然観察会」に１２名が参加しました。参加者１２６人が、8班に分かれて、班単位での観察会でした。
　7/23に、本校交流館で開催された普通救命講習会に12名が参加しました。

　7/23･24に「赤城山調査」を行いました。23日は国立赤城青少年交流の家周辺、24日は小沼～長七郎山～覚満淵のコースで行いました。

　7/28-29に、つくば市で開催された第３６回全国高等学校総合文化祭の自然科学部門（物理部門）に群馬県代表として３名が参加し、「３次元液体ディスプレイの改良」の研究を発表しました。

　7/31-8/1に、本校交流館（合宿所）にて、部員２８名で校内合宿を行い、備長炭を用いた動植物の燃焼実験と天体観察を行いました。

　8/3に、生涯学習センターで開催された、第２回科学の甲子園ジュニア群馬大会１次予選（筆記試験）に２チーム６名が参加し、Ｂチームが予選を通過しました。

　8/5-7に、ぐんま昆虫の森や赤城山で開催された「第１５回全国高校生自然環境サミット」に、実行委員・サポートスタッフとして１２名が参加し、１４校（北海道、埼玉、東京、千葉、神奈川、高知、福岡、佐賀、沖縄）と交流しました。

ました。
　8/7-8に、尾瀬高校の生徒の案内で、埼玉県と千葉県の高校と４校合同で尾瀬の観察会を行いました。山小屋に宿泊して、夜はホタルを、早朝は朝もやの湿原を見て、ヨッピの吊り橋まで行きました。

科学部は総勢４４名（１～６年生）で、複数の研究活動等に取り組んでいます。
研究活動の中心は、「三次元液体ディスプレイ」「赤城山のクロマツ」「ビオトープ（旧中庭）」「オオカナダモ」「ロボカップジュニア」などで、秋に開催される群馬県理科研究発表会に向けて、研究をまとめています。
このほか、ぐんま昆虫の森やぐんま天文台、自然史博物館や尾瀬などにでかけたり、キャンプをしたり、多くの科学コンテストや学会の大会などにも参加しています。

このような活動を通して、責任感、連帯感、学習意欲の向上を図ることを目標にしています。

現在、各活動の紹介記事を部員が制作しています。