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2016 年度 実績報告書

科学的探究を通して科学リテラシーを育成するための生命科学カリキュラムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15H02914
研究機関愛知教育大学

研究代表者

加藤 淳太郎  愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (80303684)

研究分担者 大鹿 聖公  愛知教育大学, 教育学部, 教授 (50263653)
神戸 敏成  公益財団法人花と緑の銀行, その他部局等, 企画情報課長 (00393108)
藤枝 秀樹  国立教育政策研究所, その他部局等, 教育課程調査官 (20741705)
星野 洋一郎  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (50301875)
田中 法生  独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (10311143)
村井 良徳  独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究員 (30581847)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード高等学校生物 / 植物 / 科学的探究 / カリキュラム
研究実績の概要

本研究では、先端科学の生命科学分野の具体的理解を補助する実験・観察教材等の開発とそれらの探究的学習、実践、理解のためのカリキュラム開発を行う。
『ABCモデル理解のための調査』:クラスC変異体の表現型であり重要な園芸形質の八重について園芸植物を中心に調査した。八重は「雄蕊ー雌蕊を欠く八重」、「葯糸花弁化+雌蕊有の八重」の大きく二種に分別され、ABCモデルの理解には前者を用いる必要がある。『切り花受粉による種子形成』:Lycoris属植物の切り花を受粉後、子房培養を行い、発芽個体の獲得に成功した。『花粉管伸長』:教材用タイムラプス画像の試作を行った。花粉管の発芽・伸長に関わる要因調査では、多糖類が花粉管の発芽に細胞外刺激として影響することが示唆された。『植物の成長に影響する光質』:種子発芽への光質の影響を野沢菜で調査した。青と赤は白より子葉展開を抑制し、胚軸長は青で短く、橙および赤と白は同程度、緑と暗黒で長くなる傾向が見られた。『紫外線に関する植物の応答』:高山植物が蓄積するフェノール化合物調査から、紫外線防御機能をもつケルセチン配糖体等を単離し、紫外線防御を確認する教材開発を検討した。『野生絶滅種コシガヤホシクサの野生復帰に向けた繁殖生態学的解析』:自家受粉による近交弱勢を示す形質が見出され、自家受粉抑制には高い個体密度が有効であることが明らかになった。
『現カリキュラムの「観察・実験・探究」の教科書分析』:EASE2016において、新カリキュラムの「観察・実験・探究」の教科書分析を報告し、現職の教員に項目の見直しを行ったアンケート調査を行った。
『カリキュラム開発』:A「花粉管伸長」、B「震災によるかく乱」、C「ABCモデル」で検討し、Aでは画面上での伸長測定法、Bでは授業用ワークシート作り等のための追加素材、Cでは実際に使える植物などを検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2年目の研究課題であり最終年度に向けて、1. 教材化に向けて積極的に検討して行く、2. 研究を継続し教材化もしくは教材的素材として検討して行く、3.素材化を中心に検討して行く、の3種類に分別された。
1.については、A「体験的にABCモデルを学習する教材」、B「震災によるかく乱」、C「花粉管伸長」のうちAについては1件、Cについては2件、平成28年度に学会発表を行った。2. についてはD「絶滅植物や絶滅危惧植物の現状と保全、野生復帰」、E「紫外線に関する植物の応答」、F「進化と系統」、G「移入植物」、H「倍数性」のうちDについては4件の学会発表、Eについては2件のシンポジウム発表と1件の論文、Fについては3件の論文と2件の学会発表、Gについては1件の学会発表、Hについては2件の学会発表を平成28年度に行った。3. については、I「水生植物の受粉戦略」J「植物の種子形成」、K「異数性」、のうちIについてはH28年度に1件の学会発表があり、内容的にもインパクトが強いものである。一方で教材化の検討の中で扱う内容が多岐にわたってしまうのではとの意見があり素材化を中心に進めることになった。Jについてはラン科植物で胚珠に花粉管が到着している画像を得ることができているが、雌性側の減数分裂については細胞が不透明であることが原因で観察は困難と結論された。一方、切り花を用いた受粉と種子形成についてはH29年度に学会発表を検討することになった。Iについては、形態的な差が顕著でないことが明らかになったので当初の「遺伝子発現」から「異数体」の項目に移動し素材化を検討する。
現行カリキュラムの調査では、「教科書調査」で2本、「現行カリキュラムの履修度合いのアンケート調査」で1本の学会発表をH28年度行った。以上の成果を勘案すると、概ね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であることから、生命科学カリキュラム部門と植物科学研究部門が連携し、「1. 教材化に向けて積極的に検討して行く項目」について授業を構想し可能であれば実践を試みる。「体験的にABCモデルを学習する教材」に関しては、ストック、シクラメン、ペチュニア、カランコエの八重咲きについて材料としての適否を検討後、学部学生にむけて実践を試みる。
「震災によるかく乱」と「花粉管伸長」については植物科学部門との連絡を密に取り、素材のリクエスト-提供を行い、さらに現職教員からの意見聴取を行い、高等学校での実践を念頭に進める。
「絶滅植物や絶滅危惧植物の現状と保全、野生復帰」、「紫外線に関する植物の応答」などについては、植物科学部門で研究を継続するとともに、カリキュラム部門で教材化の検討を同時に行い、可能な項目においては授業構想をたて、現職の教員から意見聴取を行う。同時に新学習指導要領についても情報を収集し、新学習指導要領での対応可否の検討を行う。また、植物科学部門の植物園スタッフとカリキュラム部門と密に相談をし、一般向けイベントでの教材としての使用を検討する。
授業構想、高等学校もしくは大学での実践に関しては、まとまるものは教育系の学会で報告するとともに、継続して行う植物科学研究部門の研究成果は、理学(植物)もしくは農学系の国内もしくは国際学会等において順次発表を行っていく。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Molecular phylogeny of the cosmopolitan aquatic plant genus Limosella (Scrophulariaceae) with a particular focus on the origin of the Australasian L. curdieana.2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y., Nr. Tanaka, D.C. Albach, A.S. Barfod, B. Oxelman, A.M. Muasya.
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 130 ページ: 107-116

    • DOI

      10.1007/s10265-016-0872-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phylogeny of Potamogeton (Potamogetonaceae) revisited: implications for hybridization and introgression in Argentina.2016

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y., G. Lucio, L. Iharlegui, Nr. Tanaka
    • 雑誌名

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B

      巻: 42 ページ: 131-141

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular evidence for a natural hybridization between Isolepiscrassiuscula and I. lenticularis (Cyperaceae) in New Zealand.2016

    • 著者名/発表者名
      Yano, O., N. Tanaka, Y. Ito.
    • 雑誌名

      New Zealand Journal of Botany

      巻: 54: ページ: 433-445.

    • DOI

      10.1080/0028825X.2016.1205106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phenolic compounds from Sanguisorba obtusa endemic to Japan.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Murai, Tsukasa Iwashina.
    • 雑誌名

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science, Series B

      巻: 42 ページ: 143-147

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Cymbidium Sarah Jean’IceCascade’の交雑から出現したアポミクシス様個体のSSRマーカーによる解析。2017

    • 著者名/発表者名
      大河内瑞穂、三瀬楓馬、土井一行、加藤淳太郎
    • 学会等名
      日本育種学会第131回講演会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-29 – 2017-03-30
  • [学会発表] 花粉発芽培地に添加したマンナンがペチュニアおよびアルストロメリアの花粉発芽に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      大畑慶真・森川正章・渡辺 均・加藤淳太郎・星野洋一郎
    • 学会等名
      園芸学会平成29年度春季大会
    • 発表場所
      日本大学生物資源科学部 (神奈川県・藤沢市)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-20
  • [学会発表] 湧水小河川における水生植物各種の好適環境要因2017

    • 著者名/発表者名
      槐ちがや・上條隆志・片桐浩司・田中法生
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-18
  • [学会発表] 野生絶滅種コシガヤホシクサにおける保全管理方法の確立に向けた繁殖生態学的研究2017

    • 著者名/発表者名
      堀内勇寿・鈴木康平・永田翔・上條隆志・田中法生
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-18
  • [学会発表] 絶滅危惧植物ムサシモ(トチカガミ科)の固有性と保全学的優先度.2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 優・槐 ちがや・李 捷・田中 法生.
    • 学会等名
      日本植物分類学会第16回大会
    • 発表場所
      京都大学 (京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-12
  • [学会発表] 花粉管伸長に関するタイムラプス画像の製作と授業構想2017

    • 著者名/発表者名
      宮﨑夏澄、星野洋一郎、大畑慶真、小林加奈、大鹿聖公、加藤淳太郎
    • 学会等名
      日本生物教育学会第101回全国大会
    • 発表場所
      東京学芸大学 (東京都・小金井市)
    • 年月日
      2017-01-07 – 2017-01-08
  • [学会発表] 高等学校生物における花のABCモデルを体験的に学習できる教材の探索2017

    • 著者名/発表者名
      小林加奈、宮﨑夏澄、神戸敏成、大鹿聖公、加藤淳太郎
    • 学会等名
      日本生物教育学会第101回全国大会
    • 発表場所
      東京学芸大学 (東京都・小金井市)
    • 年月日
      2017-01-07 – 2017-01-08
  • [学会発表] From terrestrial to aquatic habitats and back again ― Molecular insights into the evolution and phylogeny of Callitriche (Plantaginaceae).2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Ito, Norio Tanaka, Anders S. Barfod, Robert B. Kaul, A. Muthama Muasya, Pablo Garca-Murillo, Natasha de Vere, Brigitta de Wilde and Dirk C. Albach.
    • 学会等名
      38th Australian systematic Botany
    • 発表場所
      DoubleTree by Hilton Hotel(Alice Springs・Australia)
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Scientific Abilities and Skills by Inquiry Activity Using Fast Plants for Junior High School Students.2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoyuki OHSHIKA and Orie OSHIKA
    • 学会等名
      26th Biennial International Conference of The Asian Association for Biology Education
    • 発表場所
      International Center of Goa,(Goa・ India)
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 過酷な環境に生育する植物におけるフラボノイド2016

    • 著者名/発表者名
      村井良徳.
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター (沖縄県・宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代シーケンシングにより作出した種特異的SSRマーカーによるCymbidium Wakakusa ‘Pearl’およびCym. Sarah Jean’IceCascade’において推定される非還元性配偶子のジェノタイピング2016

    • 著者名/発表者名
      大畑慶真、大河内瑞穂、土井一行、加藤淳太郎
    • 学会等名
      園芸学会平成28年度秋季大会
    • 発表場所
      名城大学 (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [学会発表] 植物にとってのフラボノイドの役割.2016

    • 著者名/発表者名
      村井良徳.
    • 学会等名
      園芸学会平成28年度秋季大会
    • 発表場所
      名城大学 (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Inquiry and Investigation using Plant Materials in High School Basic Biology Textbooks2016

    • 著者名/発表者名
      Kana Kobayashi, Kasumi Miyazaki, Kiyoyuki Ohshika, and Juntaro Kato
    • 学会等名
      2016 International Conference of East-Asian Association for Science Education
    • 発表場所
      Tokyo University of Science (東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-08-26 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Inquiry and Investigation Using Plant Materials in High School Biological Textbooks2016

    • 著者名/発表者名
      Kasumi Miyazaki, Kana Kobayashi, Kiyoyuki Ohshika, and Juntaro Kato
    • 学会等名
      2016International Conference of East-Asian Association for Science Education
    • 発表場所
      Tokyo University of Science(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-08-26 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Collaborative Activities on Science Education with Natural Science Museum, Aquarium and Zoo2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoyuki OHSHIKA
    • 学会等名
      2016International Conference of East-Asian Association for Science Education
    • 発表場所
      Tokyo University of Science (東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-08-26 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] 関東地方における移入種イケノミズハコベの分布状況.2016

    • 著者名/発表者名
      槐ちがや・上條隆志・片桐浩司・田中法生
    • 学会等名
      水草研究会第38回全国集会.
    • 発表場所
      高知県立牧野植物園 (高知県・高知市)
    • 年月日
      2016-08-20 – 2016-08-21
  • [学会発表] 高等学校の生物教育に関する現状と課題-大学生を対象とした質問紙調査からの分析-2016

    • 著者名/発表者名
      大鹿聖公,加藤淳太郎
    • 学会等名
      日本理科教育学会第66回全国大会
    • 発表場所
      信州大学 (長野県・長野市)
    • 年月日
      2016-08-06 – 2016-08-07
  • [学会発表] 栽培困難水生植物の育成方法の開発.2016

    • 著者名/発表者名
      田中法生・久原泰雅・厚井聡・藤井聖子・川住清貴・中田政司.
    • 学会等名
      日本植物園協会第51回大会.
    • 発表場所
      白馬五竜高山植物園(長野県・白馬村)
    • 年月日
      2016-06-16 – 2016-06-18
  • [学会発表] 最も簡素化された花のひとつ―トチカガミ科イバラモ属の雌花の発生形態.2016

    • 著者名/発表者名
      梶田 結衣・田中 法生
    • 学会等名
      沖縄生物学会第53回大会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県・中頭郡)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-28

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公開日: 2018-01-16  

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