バナナからDNAを抽出しよう：中3生物(生命)
【概要】
バナナからDNAを抽出した。
【実験】
・準備物
バナナ10g エタノール20ml 洗剤水薬さじ1杯分 食塩2g 水20ml 100mlビーカー×2 50mlビーカー×2 ガラス棒 薬さじ ろ紙 竹串 ペーパーフィルター
・操作
1.食塩を薬包紙に2gはかりとる。
2.100mlビーカーに20ml、水を入れ、食塩を入れてよく振り混ぜる。
3.バナナを薬さじですり潰す。※塊がなくなるくらいよく混ぜる。
4.3のビーカーの中に食塩水をいれ、しずかにかき混ぜる。
5.空いている50mlビーカーにドリップの紙をセットする。
6.5にバナナ食塩水を少しずつ入れ、ろ過する。
7.ろ過した液体が溜まったら、薬さじ1杯分の洗剤をいれ、しずかにかき混ぜる。
8.7の液体にエタノールを、ガラス棒をつたわせてそーっと注ぐ。
9.エタノールの層に白いモヤモヤが現れたら、竹串でモヤモヤを巻き取る。
10.白いモヤモヤをろ紙の上にのせる。
【説明】
1．食塩水を加える理由
DNAはヒストンによって折りたたまれて核内に収納されている。ヒストンは正の電荷を持つのに対し、DNAに含まれるリン酸は負の電荷を持つため安定して複合体を形成する。NaClを水に溶かすとNa⁺とCl⁻に電離する。電離したNa⁺がリン酸と結合、Cl⁻が残りのNa⁺やH⁺と結合するとことで、塩となったNa⁺がリン酸が互いに反発せず、DNAが集まりやすくなる。
2．洗剤水を加える理由
細胞には細胞膜や核膜などが存在している。洗剤には界面活性剤が含まれており、これらの膜の主成分であるリン脂質を破壊することができる。※細胞壁は最初に粉々にしたときに壊れている。
3．エタノールを加える理由
エタノールは非水溶性であり、DNAは水溶性である。そのため、DNAを含む溶液がエタノールの層に触れるとDNAはエタノールの層に析出する。
【やってみて】
・DNAは二重らせん構造だという意識が強く、析出したDNAを見ても生徒は？？？という反応であった。実験前に「DNAをたくさん集めて目に見える形で取り出しているんだよ」といった前置きを丁寧にするべきだった。
・後片付け込みで40分くらいで終わる内容なので、早く終わった生徒にはDNAに関する問題を出すなど、時間を有効に使えるようにするべきだった。
【先生用】
・トレーに「バナナ10gの入った50mlビーカー、100mlビーカーに入れた洗剤水、100mlビーカー、50mlビーカー、ガラス棒、薬さじ、ろ紙、竹串、ペーパーフィルター」を用意しておく。
・エタノール20mlは試験管に入れてとりにこさせる。
・時間があれば、生徒の取り出したＤＮＡをドライヤーなどで乾燥させ、酢酸オルセイン溶液で染める。※私は次の時間に酢酸オルセイン溶液で染めたＤＮＡを見せました。
・上手くDNAを取り出せた班の例↓
中1授業実践：ICT機器を用いて
【目的】
生徒にスライドを作成させることで、理科への興味関心を深めるとともに、ICT機器を有効活用する能力を育むことを目的とした。
【授業展開】
自分の興味のあるトピックについて1～3枚程度のスライドを作成するよう指導した。何を題材にすればよいかわからない生徒のために教員側で以下のような例（興味のあるトピックが見つからない人はこの中から選んでスライドを作成しようという旨の声掛けとともに）を提示した。※科学的な側面をスライドにいれるように指導
・ドライアイスとは
・とうもろこしのひげってなに？
・水を熱したときの泡の正体
・自分の好きな動物
etc…
休み時間に教員に許可を取ることでパソコンを使用できる学校だったため、授業2～3時間＋休み時間を活用してスライドを作成させた。
【生徒の作成したスライド】
トピックを見つけることのできた生徒は「太陽は燃えているのか」「音を速くするには」「毒について」など面白いテーマについて自分なりに調べて思考を深めていた。やはり、トピックを見つけることのできない生徒のほうが多く、最も多かったトピックは「自分の好きな動物」であったが、科学的な側面を記述することができている生徒が大多数であった。例）「ヒョウモンダコの魅力」
教員側の評価等
私は評価には入れなかったが、①スライドの工夫 ②理科的な記述 を基準に3段階に分けて生徒のスライドにステッカーを挿入した。
また、限定コメントやスライドにつけることのできるコメントを活用して提出後のスライドにアドバイスをした。
【個人的な反省】
作成途中でアドバイスができると良いとは思うがなかなか大変…。生徒が楽しんで理科に取り組むためにも評価には入れない方向で行うといいんアじゃないかなあ…と思うｱｷﾔﾏでした。
セッコウ火山：中1地学(地球)
【概要】
セッコウと重曹の反応を用いて、展示模型にもなる火山噴火の演示実験を行った。
【準備物】
ペットボトル（今回はR1の容器を使用） アルミホイル 割り箸
☆粘り気の強いマグマ
セッコウ20g PVAのり30g 水70g 炭酸水素ナトリウムNaHCO310g
☆粘り気の弱いマグマ
石膏20g 水100g NaHCO310g
【操作】
1.ペットボトルにアルミホイルを巻き付け、下に画用紙を敷く。
2.ペットボトル内にセッコウ、水、PVAのりを入れ、割り箸でよくかき混ぜる。※セッコウとPVAのりがしっかりと混ざっていないと上手くいかないので注意
3.2のペットボトルに炭酸水素ナトリウムを入れ、少し混ぜ、待つ。
※上が粘り気の強いマグマ、下が粘り気の弱いマグマ
【ポイント】
・色をつける場合はあらかじめ水に着色しておく。
・材料を全て混ぜて、ペットボトルの7〜8割の量になると時間があまりかからない。
・そのまま展示模型にする場合はセッコウの種類によって水の量を調節する必要があるため、必ず予備実験を行ったほうが良い。
・水だと反応するまでに時間がかかる(上記の実験だと吹き出してくるまで5分ほどかかった)ため、時間短縮するならお湯を用意すると良い。
【教材を用いた授業例】
①火山が噴火して噴出したマグマ(溶岩)が堆積することで火山の形が決まることを確認し、その上で火山のでき方は同じであるため、マグマの性質が異なることを示す。
②演示実験を行い2つの火山の形とマグマの性質(PVAのりの性質)を関連づける。
反省
・セッコウを用いて行いましたが、展示模型にする予定はなかったのでクエン酸でよかったカモ…と全ての授業が終わった後に思った私でした。
・粘り気の強いマグマは固まった後、多孔質になっていたので前時に説明した軽石が多孔質な理由と関連づけることができました。
生クリームからバターを作る！（塩析）
【概要】
塩析の原理を用いて簡単に生クリームからバターを作成した。
【実験】
・準備
200ml生クリーム(脂肪分35%)、レモン汁、300ml以下のペットボトル、タオル、カッター
・操作
1.ペットボトルに生クリームを入れる。
2.レモンを絞り、1のペットボトルに適量加える。
3.ペットボトルを温めないようにタオル等でペットボトルを包みながら振る。※振っていて全く音がならない状態→液体の音がなる状態になればOK
4.カッターでペットボトルを切り、中身の固体を取り出す。
【解説】
振ることで生クリームの脂肪の薄い膜が破れ、脂肪分が固まり、脂肪分(バター)とバターミルクと呼ばれる液体に分離する。そのためレモン汁を入れずに生クリームを振り続けていてもバターはできる。しかし、レモン汁を入れることで塩析が起こりより早くバターを作ることができる。
塩析についてはこちらの記事から↓
※実験動画はこちらから↓
落ちるスピードの違う磁石：中2物理
【概要】
アルミパイプとネオジム磁石を用いてゆっくり落ちる磁石の演示を行った。
【実験】
実験操作等はこちらの記事を引用
・準備物
強力ネオジム磁石 4個（2個セット×2）、アクリルパイプ 2つ、アルミパイプ、スタンド、アルミホイル 2〜3箱、テープ、フェルト
・操作手順
- フェルトを始めに敷き、その上にスタンドを乗せる。次に、スタンドを用いてアルミパイプとアクリルパイプを立てる。その後、ネオジム磁石をパイプ内に同時に落として違いを観察する。
- アクリルパイプの3カ所に、アルミホイルを巻きつける。巻き付ける際は取り出したアルミホイルを半分に折った後、巻き付ける部分にアルミホイルをテープで固定してから巻く。最後にしっかりと巻き付けた後にテープで固定する。
- アルミホイル付きアクリルパイプと通常のアクリルパイプをスタンドで固定し、ネオジム磁石を落として様子を観察する。
- 【応用】アルミパイプとアルミホイル付きアクリルパイプをスタンドで固定して磁石の落下速度に差があるか試してみる。
・留意点
- 磁石を落下させるので、床や机が傷つく場合がある。そのため、下には必ず保護できる布などを敷いておくこと。
- パイプ下部と机との距離を縮めておくと、磁石がどこかに飛んでいくことが少なくなる。
- 使用している磁石はとても強力なので、手を挟む等によってケガを負う可能性があるので注意する。
【説明】
アルミニウム自体には磁性がないため、磁石をアルミニウムにつけてもくっつかない。しかし、磁石を落下させることでアルミニウムの自由電子が動き、そこには電気が流れる。電気が流れることで磁力が発生するため、電磁力が磁石が落ちる向きとは反対向きに働くため、磁石の落下にブレーキをかけることとなる。
透明になるコーラ！？
【概要】
コーラに牛乳を加えて塩析を起こすことで透明にした。
【実験】
・操作
コーラに対して牛乳3分の1の量を加え、30分ほど時間を置いた。
※半日〜１日ほど置いておくとより透明になると思う
【説明】
牛乳の成分として、水や乳脂肪、タンパク質などが挙げられるが、この中で今回の実験で重要となってくる要素が「カゼイン」というタンパク質の一種である。カゼインはミセルコロイド(疎水基が脂肪分を取り囲んでおり、水溶液中に安定して存在することのできるコロイド。下記画像参照)である。
しかし、この安定しているミセルコロイドに酸が加わると不安定になってしまい、成分が分離する。コーラには糖分やカラメル色素のほかにクエン酸が含まれている。そのため、コーラに牛乳を加えると沈澱が起こる。
コーラが透明になる理由としては、コーラに含まれているカラメル色素がカゼインに吸収されるからだと考えられる。
※実験動画は下記リンクから
※参考にした動画↓
ふわふわ回る風船【コアンダ効果】
【概要】
ドライヤーとピンポン球、風船などを用いてコアンダ効果を可視化した。
【実験】
ポイント
・ドライヤーの通気口を塞がないようにする。
・ドライヤーの位置を固定する。
・風船を回転させる際にはラップの芯など細長いものを風船の輪の中に入れると上手く回転する。
・風船を輪にする際、真っ直ぐに固定する。
【説明】
1.コアンダ効果とは
流体の流れが物体に当たることで流体の流れが変化する効果のことである。これは、噴流が粘性であるため、周りの流体を引き込むことによって起こると説明されている。例えば、蛇口から出ている水にスプーンを当てると水はスプーンの局面に沿って流れる。これの気体(空気)バージョンが起こっていると考えると分かりやすいと思う。
2.ドライヤーを斜めにしてもピンポン球が落ちない理由
ピンポン球に働く重力と僅かな空気抵抗+揚力(→詳しくは輪っか紙飛行機の記事へ)が釣り合うことで、ピンポン球は落下せずに浮いたままとなる。この均衡が崩れるとピンポン球は落下してしまう。輪っかにした風船がくるくると回るのもこれの繰り返しといえる。
※実験、解説動画はこちらから↓
