文部科学省および科学技術振興機構主催(JST)の「スーパーサイエンスハイスクール生徒研究発表会」が、平成30年8月8日(水)~9日(木)の2日間、神戸国際展示場にて開催され、SSH指定校関係者のほか、近隣の中・高校生、教育関係者、一般来場者など、述べ6,000名が参加した。

  • 全体写真

    全体写真(表彰式後)

スーパーサイエンスハイスクールとは何か?

スーパーサイエンスハイスクール(SSH)は、先進的な理数系教育を通じて、将来社会を牽引する科学技術人材を育成することを目的とし、応募があった高等学校・中高一貫教育校の中から、文部科学省が指定するもの。指定期間は5年間。その間、SSH指定校は、文部科学省が所管する国立研究開発法人 科学技術振興機構より、研究開発を行う上で必要かつ適切と認められる経費等について支援を受けることができるほか、国際的なサイエンスフェアへの参加やSSH指定校の教師による情報共有が図られている。

参考:「スーパーサイエンスハイスクールWebサイト(JST)」

SSH指定校の生徒研究発表会は、平成16年度から行われている。生徒が日頃の課題研究の成果を発表し、研究内容の着眼点や独自性、プレゼンテーション力、質疑応答への対応など、総合的な観点から多数の有識者によって評価され、最終的に文部科学大臣賞、国立研究開発法人科学技術振興機構理事長賞等が選ばれる。

同発表会に参加した宮川典子 文部科学大臣政務官は、「先輩たちの研究を継続していく中で新たな発見を積み重ねていくこともよいと思いますし、0(ゼロ)から1を生み出すような研究や発見をぜひやってもらいたいとも思います。今まで誰も気にしなかったこと、『なんとなく何かありそうな気がする』と思っていたことなど、高校生だからこそ気がつくテーマについて、自分が一番先に開拓するというパワーをもってもらいたいです。今の日本の子供たちは、効率的に賢く学ぶということがとても上手だと思いますが、1つ欠けていると思うのは、パイオニアの精神、フロンティアの精神だと思います。できる、できないとすぐに判断しがちな周囲の大人たちとのやりとりがあるかもしれませんが、そこを超えていってほしいです」と、SSH指定校の生徒たちへの期待を述べる。

  • 宮川典子 文部科学大臣政務官

    宮川典子 文部科学大臣政務官。「質問をする側の生徒も非常に論理的で、また答える側の生徒も本当に深く研究をして、まさに今日のプレゼンテーションはその一部に過ぎないとわかる受け答え。この学びの深みというものをSSH指定校ではない教育機関の人たちにもぜひ知ってもらいたい」とコメントしていた

またSSH指定校の教師や連携する研究機関、民間企業等については、「生徒の主体性を重視する課題研究において、生徒に何かを教えるとか、生徒を指導するということではなくて、生徒の興味があることに寄り添って助言をしていく体制を先生方が作ってくだされば、子供たちの発想力はさらに伸びるのではないかと思います。また研究機関の皆様には、『こうやらなければだめだ』ではなく、『こういうものもある』と選択肢を提供していただきたいです。民間企業の方にもSSH指定校の生徒たちの活動を見ていただき、面白そうな研究については、生徒たちが引き起こしそうなイノベーションの種を自分たちが見守っていく、というような態度で、継続的かつ積極的な連携・協力をお願いしたいと思います」と語った。

  • 「教師同士の交流も必要だと思いますが、同じ年代の生徒たちの発表を聞いて、自分たちもできるのではないかという希望になってほしいと思う」(宮川典子 文部科学大臣政務官)

,A@宮川典子 文部科学大臣政務官|

文部科学大臣表彰を受賞した鹿児島県立国分高校の研究成果

16年目にあたる今年、研究発表会に参加したSSH指定校及びSSH経験校計208校、海外11カ国・地域からの招聘校26校の中から文部科学大臣表彰を受賞したのは、鹿児島県立国分高等学校の「幸屋火砕流の影響から7300年立ち直れていない?~大隈諸島のエンマコガネと幸屋火砕流の関係~」。高校生らしい発想の中で自ら現地に足を運んできちんと観察・実験を行っている点や、生物としての系統樹への貢献につながる研究に仕上げられ、水準の高い研究成果にもなっている点が高く評価された。

「幸屋火砕流という周囲の環境や生態系に壊滅的なダメージを与えた自然災害に着目し、先に先輩たちが研究していた内容の軸に沿って、今回は、エンマコガネという屋久島固有種の昆虫で研究を行いました」と、鹿児島県立国分高等学校3年の牧瀬桃香(まきせももか)さん。「自分たちで島にいって、自分たちで収集して考えて、まとめたことが評価されて嬉しい」とは、3年の永田梨奈(ながたりな)さん。「火砕流は地学的な観点から捉えられがちだけれども、生物学的なアプローチからも火砕流について突き詰めていけることできて面白いと思った。今後は、化石や繁殖実験など、後輩たちが自分たちの研究を引き継いで、もっと発展していってくれたら」(永田さん)と、今後の継続研究にも期待を寄せる。

  • 鹿児島県立国分高等学校3年の牧瀬桃香さん(写真右)と永田梨奈さん

    鹿児島県立国分高等学校3年の牧瀬桃香さん(写真右)と永田梨奈さん(写真左)

  • ポスター発表の様子

    ポスター発表では、写真やミトコンドリアDNAのCOI領域をもとに作成された系統樹が標本とともに展示するなど、分かりやすく研究説明が行われていた

科学技術振興機構理事長賞には2件が選出

科学技術振興機構理事長賞には、福島県立福島高等学校の「プラズマによる流体制御の研究」と名古屋市立向陽高等学校の「ユリの花粉管誘導II~誘導を無視して伸びる花粉管の謎~」の2件が選ばれた。

福島県立福島高等学校の「プラズマによる流体制御の研究」は、流体制御デバイスのプラズマアクチュエーターを用い、風車周辺の流体の流れを制御することで、風力発電において課題となっている発電効率、安定供給の低さの一因となる流体の剥離抑制を目指したもの。「福島県では再生可能エネルギーを用いた発電と研究が進められています。ただし風力発電は発電効率が安定しないため、普及が太陽光パネルほど進んでいません。僕たちは、この課題解決に向けて、もともと研究してきたプラズマを風力発電にどう応用すれば社会の中で生かすことできるのか、研究を進めています。今回は基礎的な実験をしたので、今後は、実際の発電電力にどう影響するのかを調べ、風車の普及に向けても検証したいと思っています」(福島県立福島高等学校・参加男子生徒)。

また名古屋市立向陽高等学校の「ユリの花粉管誘導II~誘導を無視して伸びる花粉管の謎~」は、昨年度の研究を引き継ぎ、ユリの花粉管が、花粉管誘導物質が分泌される柱頭から花柱上部の誘引領域に留まらず、花柱の中空部を通り抜けて胚芽に到達することができるのかについて、内容をさらに発展させ実験・考察を繰り返し、新たな結論を導き出している。「今までの実験で、結果をまとめることができたけれども、もっと回数を繰り返して数字を確実にしたかった部分もあるし、今まで記録してきたなかで、今回の研究目的とは直接関係がないからそのままにしてきた実験も沢山あります。今後はそれについて調べたり、質疑応答で質問もあったユリの誘引物質が本当にたんぱく質なのかどうか証明できる実験をしてみたいです」(名古屋市立向陽高等学校・参加女子生徒)。

審査委員長賞には3件が選出

また審査委員長賞には、東京都立小石川中等教育学校の「スライムを用いた偏光フィルムの作製」、千葉県立船橋高等学校の「ブレスレットモデルを用いたルカ数列の拡張」、横浜市立横浜サイエンスフロンティア高等学校の「地球影 ~誰彼刻を追ふ~」の3件が選ばれた。

東京都立小石川中等教育学校の「スライムを用いた偏光フィルムの作製」は、PVA洗濯糊から作ったスライムを原料に、液晶パネル等で使われている偏光フィルムを作製する最適条件を明らかにしたもの。「文化祭で小学生向けの実験教室をしました。そこでは小学生に人気のスライムをPVA洗濯糊で作りました。科学を勉強していく中で偏光フィルムがPVAであることを知り、スライムでも偏光フィルムが作れるのではないかと思ったのが研究を始めたきっかけです。高い器具を使った大学の研究にはかなわないけれど、所属する科学部全体の中にある"高校の実験室でできる創意工夫をこらした研究"を、という空気の中で生まれた研究です」(東京都立小石川中等教育学校・男子生徒)。

  • 偏光フィルム研究のデモ

    「テレビの液晶には偏光フィルムが入っていて、その前に電気をかけると分子が並ぶものが入っています。これは照度を測るためのもので、一番暗いときの明るさと一番明るい時の明るさを測っています」(東京都立小石川中等教育学校・男子生徒)

千葉県立船橋高等学校の「ブレスレットモデルを用いたルカ数列の拡張」は、黒と白の2色のビーズn個からなる1重のブレスレットにおいて、黒ビーズ同士が隣り合わないようにする作り方の数がルカ数列の第n項Lnと一致することで知られている先行研究を、ブレスレットモデルをm重にした場合、ルカ数列と同様の性質が見られるのかを考え、深めたもの。「今回の研究では、2重3重の場合を考えようとした時、すごく複雑になってしまうのかなと思ったら、案外簡単な発想やモデルを使って証明することができました。こういう思いがけない面白さが数学にはあると思います」(千葉県立船橋高等学校・女子生徒)。

横浜市立横浜サイエンスフロンティア高等学校の「地球影 ~誰彼刻を追ふ~」は、地球の影が大気に投影されて見える地球影と夕焼けと同様に大気で散乱され赤くなった太陽光が約12~50キロの大気を照らしていると言われているビーナスベルトという現象について、独自の手法により解明を試みたもの。「夕暮れ時に見えた青い帯が地球の影らしいということを知って調べてみたけれども、影だという根拠が見つからず、また地球影の解明を主題とした参考文献も見当たりませんでした。だったら数学が好きなので、数学でなんとかならないかと思ったのがきっかけです。またこの研究をきっかけに、目の前にある出来事を数式で表す現象数理分野に興味をもったので、今後はそちらに進みたいと思っています。同じテーマそのままではなくても、この研究を通じて学んだことを現象数理分野で活用できたらなと思っています」(横浜市立横浜サイエンスフロンティア高等学校・女子生徒)。

参考:ポスター発表校、生徒投票校など、表彰校一覧はコチラ

生徒同士の交流で生まれた新たな付加価値

今回の新しい試みとして、すべての発表に英文のアブストラクト(抄録)がつけられたほか、生徒相互評価等交流の時間が設けられた。

この点について参加した生徒たちからは、「他校の生徒や審査員の方々にアドバイスをもらい、人とのつながりができるとますます研究が好きになります」(女子生徒)、「自分が研究してきた内容について、興味をもってもらえて質問してもらえるのは嬉しい。また審査員の先生からもポスター発表でいろいろな示唆をいただき、帰ったらすぐ調べてみます。また来場した同学年の人たちからもいろいろなアイデアがいただけ、知的好奇心が刺激されるし、他のところの発表で面白いやり方やアイデアがあって、これはどうなるんだろうと聞くと、答えがちゃんと返ってくるのが楽しかったです」(男子生徒)といった感想があがっていた。

審査員たちが評価したポイント

また研究発表全体の講評については、スーパーサイエンスハイスクール生徒研究発表会審査委員長の重松敬一氏より、テーマ設定については、自分の興味・関心のある身近なテーマでアピール性のある研究が多かった点、防災や減災など身近な自然のテーマで、社会へのアピールがあった点、さらに数学、地学のテーマが大きく増えた点がよかったとして挙げられた。

課題解決の過程については、高校生らしい発想で仮説を立て、計画立案にさまざまな工夫が見られ、粘り強く、何度も繰り返し観察、実験を行っている点がよかったとして挙げられ、考察・分析・推論についても、実験結果等をもとに仮説に対してどの点が支持されたのか、どの点が限界なのかを明確に説明しており、実用化など次に生かそうとする態度がみられたことがよかったと評価された。

重松氏はプレゼンテーション力について、自分の言葉で研究内容を説明できている点、質疑応答時において上がってきた質問力、またその質問に対して的確に回答している点、さらにタブレットを用いて映像を活用したり、自作の実験装置や再現実験の実物を持参したりするなど、わかりやすく研究を説明しようとする工夫が見られた点について高い評価を与えた。

今後の改善ポイントについては、先行研究との違いを明確にする、仮説と結論を明確にする、研究手法の妥当性への配慮、高校生らしくチャレンジできる研究設定といった点が挙げられた。

"ふしぎ"を探求することが意味するものとは

今回は、日頃の課題研究の成果を発表するものであったが、これまでの一連の研究・調査等を通じて得られた点について参加したSSH指定校の生徒たちから、「研究を通じて、筋道をたてて考え、論理的に研究を進めることの大切さを実感しました。疑問点の見つけ方も、最初のうちはどこに目をつけたらいいのかも分からなかったけれども、先生や一緒に研究をする仲間がやっていることを見て聞いて、学ぶことができました」(男子生徒)、「研究を始める前は、生物は好きだけど知識は全然ありませんでした。だから、結果をみても何が大事で何が大事じゃないかが分からない。そもそもどこに目をつければいいのかさえも分かりませんでした。またどこに目をつければいいのかが少しずつ分かり始めても、今度はどれが大事な結果なのかがわからないといったことの繰り返しでした。でも、研究を続けてきて今は、これまでの結果と照らし合わせながら実験を進め、ストーリーを組み立てる上で何が大事なのかを見極めて、それに関わる次の実験が大事だということが分かりました」(女子生徒)という感想がでていた。

また参加した教育委員会等管理機関の関係者に対しては、「理数探究基礎」や「理数探求」の指導の先進事例となるようにホームページ等による積極的な情報発信に対する支援や、都道府県、全国の科学技術人材の育成、そのための理数系教育の充実を牽引する役割への期待が述べられた。

17年目以後の成果が問われるSSH。これまで積み上げてきた成果を、各地域の他の高校や近隣の小中学校等へいかに活用・普及していくのかについても、具体的な施策が期待される。