理数科について

 理数科の基本方針 
 自然科学や数学に興味関心が非常に高い,所謂「理科好き・数学好き」の生徒を集め,3年間の教育では,単なる知識の習得に終わらずに関連技能も身に付けさせ探究的な学習活動を重視し,観察力・分析力・考察力を伸張させ,将来わが国の科学技術の発展に貢献できる人材を育てる。 


普通科と理数科の違い 
 普通科と理数科のどちらも国公立大学進学を想定した教育課程を編成していますが,その中身は大きく異なっています。 
 普通科は1年次には全員が共通の授業を受け,基礎的な学力を高めます。2年次以降は文系と理系に分かれ,それぞれ異なった教科・科目を学びます。一方,理数科では1年次より理科や数学の授業を多く受けるだけでなく,野外巡検,研究所訪問,課題研究など理数科独自の活動によって,自然科学に関する知識や教養を深め,学問への興味や関心を深めていきます。

〔課外活動の事例〕
生物巡検(1)
〔内容〕
 月山の志津地区にある山形県立自然博物館の自然観察路を歩き,植物の垂直分布と環境との関係・植生と動物の関係・動物相互の関係について,ガイドウォークにより観察および実習を行う。
〔生徒の感想〕
 いつも見ることができない生物、植物、動物(の糞)などを直に見ることができ、ガイドさんの詳しい説明や三角測量などを通してより深く知ることができ、今回の巡検は私たちの進路として1つの糧となりました。また、私は今回の月山への登山が初登山となり、生体を知りながら登山することの楽しさを知ることができました。


生物巡検(2) 
〔内容〕
 午前は,各班に分かれ,有機栽培と化学肥料を用いた栽培(慣行栽培)による稲の成長及び水田の生態系について調査しデータを収集する。午後は,収集したデータの分析を行い,その結果から,環境への農業の影響について考える。
〔生徒の感想〕
 有機栽培と慣行栽培との違いについて、巡検の前まではあまりよくわかっていなかったのでいい勉強になりました。そして、栽培方法が違うだけで稲の状態や水田に住む生物などにも大きな違いがでるということを知りました。特に糸ミミズの数は慣行栽培では一桁がほとんどだったのに対し、有機栽培では百匹以上もいたことにとても驚きました。
 最近の農業は、ほとんどが県で決められた範囲内での農薬を使用しているそうですが、農薬を使った栽培は環境に少しでも影響を与えることになるということを知りました。たとえ私たち人間の体には影響がなくても水田に住む生物には影響があるということです。そのような問題をうまく解決することができればもっとより良い農業になると思います。
 午後に行った統計解析は、最初はきちんと結果が出せるのかなど色々と心配していましたが、処理(栽培方法)の差は統計的に有意かを評価することができたのでよかったです。


 
地学巡検
〔内容〕地質年代で新生代第三紀鮮新世とその上位である竜の口層と向山層(広瀬川凝灰岩)の観察と,高温型石英(広瀬川凝灰岩より)と化石(竜の口層より)の採集をする。
 校内での事前学習で地質古生物の基礎を学び,現場では大学の名誉教授の講師から指導を受け,その後質疑応答の講義を受ける。
〔生徒の感想〕
 今回の地学研修で初めて本格的に化石を掘りました。また、向山層という高校から焼河原まで伸びている地層を見ることや、なかなか経験できないことを経験することができました。講師の永廣先生に化石を上手く掘り出す方法を教えていただいたり、化石や地層についての講話をしていただいたり、とてもお世話になりました。永廣先生の講話のなかで1番印象に残っているのは、示準化石になるための条件です。示準化石になるためには、早い進化速度、広い地理的分布、豊富な個体数という条件がなければいけないそうです。珍しすぎると示準化石にはなれないそうです。今回の巡検で学んだことを、今後の授業や地学的な問題に生かしていきたいと思います。

   


物理地学巡検
〔内容〕仙台市天文台にて,大型天体望遠鏡を使用し,天体観測機器の仕組みを理解する。展示室内の各種天体モデルを使い,太陽系や銀河系ついての理解を深め,ケプラーの法則,ニュートンの万有引力の法則に基づき,「地球の重力加速度gを計算により確認」「ケプラーの第三法則の計算による確認」「万有引力の法則を使った各惑星の公転速度の計算による確認」等の課題を行う。また,プラネタリウムを使い,恒星の進化を解説したプログラムによる学習を行う。
〔感想〕
 今回の巡検は事前学習が計算ばかりで大変で、公式の理解に苦しみました。ですが、それを乗り越えたことにより、天文台での展示物の内容もすっと頭で分かることができました。また、ひとみ望遠鏡を見学したり、館内で売られていた宇宙食を食べたりしました。このような様々な経験ができ、有意義な時間を過ごせたと感じました。

研究所訪問
〔内容〕産業技術総合研究所コンパクト化学システム研究センターの施設を見学する。構成する5つのチーム(コンパクトシステムエンジニアリングチーム,触媒反応チーム,ナノボーラス材料チーム,先端機能材料チーム,無機生体機能集積チーム)から,2チームを訪問する。
〔生徒の感想〕
*有機物の合成の実験を見たときに,自分が大学でやってみたかったことの一つだったので,見ていて面白かった。
*(中略)特に超臨界について,もっと調べてみたいと思いました。大学院生のみなさんに勉強のコツを教えていただいたので,それを参考に勉強をがんばりたいと思います。
*すべてがすべて魅力的だった。人類がまだ知らない未知へ通ずる実験だと思うと知的好奇心がくすぐられた。
*普段から目にしている実験器具の作り方は前から気になっていたので,今回の見学で実際に見ることができてよかったと思う。
*実際に研究で使っている顕微鏡やその他の様々な機械を使って,ナノスケールの生体分子の運動などを詳しく見ることができよかったです。


出前授業(数学分野)
講師:筑波大学数理物質系教授 磯崎洋先生題目  「空間」ってどんなもの
 ギリシャ時代には幾何学とは円や三角形などの図形の性質を考えるものでした。立体や円錐曲線、また球面上の三角形等、考える範囲は拡がりましたが、千数百年間、図形を考えるという点は変わりませんでした。その中でユークリッドの「原論」に書かれた平行線の公理の問題が難問として残ってきました。この問題の本質が宇宙の彼方までこめた空間の認識の仕方にあると気付かれ始めたのは19世紀のことです。非ユークリッド幾何学は荒唐無稽として最初は嘲笑の的でした。数学として認められたのは誕生してから30年以上たってからです。そして20世紀になってアインシュタインの相対性理論によって現実の宇宙は非ユークリッド的であることが示されたのです。幾何学と人間の空間認識の歴史についてのお話をします。

〔生徒の感想〕
 今回の講義の内容は正直とても難しかったので,理解するのに結構時間がかかりました。また,初めて耳にする話が多く,ユーグリットの第5公理や三角形の話はとてもおもしろかったです。三角形の内角の和は180°とは限らないことなど,私の中での常識がいくつも覆されたので「もっと知りたい」と思うのと同時に,「やっぱり数学って面白い」という感情が生まれました。
 今回初めてで前講義を受けたが,とてもレベルが高い内容だなと思いながら受けていた。(中略)だが,とても楽しかった。なぜなら,自分たちが今まで当たり前,普通だと思っていたことが通じなかったからだ。

理数科の活動ブログ【更新中!】

【理数科】課題研究中間発表会!

理数科課題研究の中間発表会が行われました。

物理分野1班、化学分野3班、生物分野3班、地学分野1班、数学分野1班が

4月から積み重ねてきた研究成果を発表しました。

理数科 今井主任の開会挨拶。

皆、緊張した面持ちで注意事項に聴き入っていますね。

いよいよ発表です。

 

 

各班の発表に対してたくさんの質問があり、活発な意見交換が繰り広げられました!

 

アリの研究をした班の「ご清聴ありがとうございました」スライド。

最後のスライドまで手を抜かずに、工夫が垣間見えます。

 

終了後、校長先生より講評とアドバイスをいただきました。

続いて、宮城教育大学教授 内山先生より講評をいただきました。

内山先生には毎年、課題研究に際してレポート作成、研究の方法等多くのアドバイスをいただいております。

 

今回発表をした理数科の皆さんは朝早くから学校が閉まるまで、

実験を重ねたり、発表の準備や練習をしたり、という姿が校内の様々な場所で見られました。

 

いよいよ2月が発表会。

本日の中間発表を経て、これからも研究が続きます。

 

 

測量体験が行われました!

2年理数科で恒例の測量体験が行われました!

2名の卒業生を含む約20名の土地家屋測量士の方々に来ていただきました。

場所は本校第二グラウンドです。(普段は男子ソフト部の活動場所です。)

仕事の内容や実際の測量を体験しました。

まずは測量士さんの教えに従い、専門の機器で測量を開始。

 

 

こちらが専門の測量機器です。

自分たちで測ってみます。まさに測量体験。

測量士、作図したものは「ム」!そうです。向山高校のシンボル(校章)の「ム」が完成しました。

 

完成した「ム」の面積を計測中です。

 

完成した「ム」の中心でポーズを決める理数科の担任(卒業生です!)

楽しんでいらっしゃいますね。

プロの方が測量し、完成した「ム」と、自分たちで計測した面積が一致したかどうか・・・。

かなり近い数値だった班もありましたよ。

 

 

【理数科】研究所訪問代替講義が行われました!

東北大学金属材料研究所を訪問する「研究所訪問」が、今年度は中止に(残念)。

その代わりとして、東北大学工学部 笠田先生をお招きし、講義を頂きました。

 

内容は、博士とは?日本や世界のエネルギー問題、笠田先生専門の核融合炉、世界の金属材料研究所の紹介など。またiPadを使いながら先生とのやりとりを行うなど興味深いものでした。

 

 

専門的な内容も多い講義でしたが、意欲的な質問も多く、有意義な時間となりました。
笠田先生と金属材料研究所の皆さんありがとうございました!

 

 

【理数科】生物巡検、月山へ!

理数科1年生の生物巡検で山形県の月山へ行ってきました。

本校理数科では、野外に出て実習を行う森林フィールドワークとして毎年巡検を実施しています。

昨年度はコロナウィルス感染拡大予防の観点から実施できず、2年振りの実施となりました。

月山での巡検は4年ぶりです。

 

当日は仙台駅に集合し、貸し切りバスで月山に向かいました。

 

 

現地到着。暑いなか、早くもトンボが飛んでいました。

班ごとに整列し、ガイドウォークによる自然観察・実習に出発!

山形県西川町 山形県立自然博物園にお世話になりました。

職員の方からお話をいただきます。

 

 

 いざ、出発!「よろしくお願いします!」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

休憩用のハンモックもありました!(使っている人はみかけませんでしたが・・・)

 月山からの湧き水が流れる水路。

 

 水路に生息するオタマジャクシ(アカガエル)などの水生生物の生態を観察します。

 この日の外気温は30度。湧き水の水温は8度でした!

 

一度戻り、再び別ルートへ調査に行くグループも。

 

天然のマスクチャーム!

 

 

自然観察のあと、講義を受け、観察と実習のまとめを行いました。

 

 

実習のまとめを終えて、夕方仙台に戻りました。

充実した巡検でした!

巡検の結果は、他の活動とともに「課外活動報告書」にまとめる予定です。

【理数科】課題研究、頑張ってます!

理数科2年生が物理・化学・生物・地学・数学の各分野に分かれ、自分たちで決めたテーマについて課題研究を行っています。その取り組みのようすを紹介します。

化学班 実験方法も自分たちで考えます。セッケンと鉄サビについて研究を進める班のようすです。

 

生物班 メダカを材料に、研究を進めます。別の班は、顕微鏡でシアノバクテリアを観察しています。

物理・地学・数学班の取り組みの報告はまた次回。課題研究、頑張ってください!

理数科 天文学学習

理数科1年生41名は、平成29年1月12日(木)仙台市天文台まで天文学習会に出掛けました。
仙台市天文台の展示物に掲載されているデータを使って、高校で学習している物理の教科書に出てくる「万有引力の法則」や「ケプラーの法則」が正しいかどうか、実際に計算して確かめる学習を行いました。
重力加速度g=9.8m/s2の値が導き出されることや、計算した惑星の公転速度と展示物に掲載されている値が一致すること等を、確かめることができました。
 向山高校専用のプラネタリウムプログラムを使って学習したり、「ひとみ望遠鏡」を見学したりしました。

 

展示物のデータを集めているようす。

 

集めたデータを使って計算している様子。

 

「ひとみ望遠鏡」を見学しているようす。

 

集めたデータを使って計算している様子。

理数科 野外巡検(地学分野)

理数科1年生41名は、平成28年11月12日(土)仙台市泉区西田中にある、「焼河原」に巡検に出掛けました。
東北大学名誉教授「永廣昌之」先生のご指導の下、「高温型石英」採集や「タカハシホタテ」等の化石採集、「クロスラミナ」「フレーム構造」等の堆積のようす、地層の傾斜と、沢の奥地にある2箇所目の竜ノ口層の貝化石層が見られる理由を学習しました。寺岡市民センターでは、永廣先生より、地質や古生物学の講義を受けました。

 

永廣先生より高温型石英採集の説明を受ける。

 

竜ノ口層より、タカハシホタテ採集のようす。

 

永廣先生の講義を受けているようす。

 

フレーム構造の観察できるところ。

平成28年度 第1学年理数科 野外巡検生物分野

自然を科学的に探究できる能力を身につけることや、進路意識を持ち将来研究者となる可能性を追求することを目的とし、6月27日、大崎市にある東北大学大学院農学研究科附属複合生態フィールド教育研究センターで生物分野の野外巡検を行いました。

○環境に関する水田実習と講義

 

 

 

 



○森林を歩きながらのフィールド講義

 

 

 

理数科1年