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栃木県立小山高等学校
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数理科学科 課題研究

課題研究
こちらでは数理科学科「課題研究」の活動について紹介いたします。

今年度の活動について
令和3年度_数理科学科_課題研究テーマ一覧.pdf

過年度の活動について
数理科学科_過去の課題研究テーマ一覧.pdf
 

令和3年度 課題研究 各班の今後の見通し

各班のテーマ探索・実験予定は以下の通りです。(7月末時点)

・1班「再生可能なエネルギー」

水撃ポンプを用いた発電効率(プロペラの回転数)の促進
実験を通して、自然に優しい発電を考える

・2班「自然発火」

自然発火の対策・活用方法を見つける
様々な植物油を使って実験考察を行う予定

・3班「プラスチック」

生分解性プラスチックの実用化に向けて、
含まれるセルロースによる強度の違いを調べる

・4班「お茶の抗菌作用」

お茶に抗菌作用があるかを寒天培地を利用して実験する
コロナ禍の生活に生かせる方法を検討する

・5班「電池」

化学電池を作成し、発電力の違いを調べる

・6班「ミジンコの心臓」

様々な環境下でミジンコの拍動がどのように変化するかを調べる
観察実験の結果、環境汚染の指標として活かせるか検討する

・7班「プログラミング・ゲーム」

ゲーム制作(テトリス)のため、C言語を学びプログラミングする

・8班「ミニ四駆」 

安定性のあるミニ四駆のためには何が必要か調べる
条件を変えて走行させ、計測する

・9班「ガウス加速」

ガウス加速器による発電の促進の実験を行う
SDGsの達成と結びつけられないか検討する

・10班「地震」

地震による建築物への影響を調べる
建築模型を作り、実験する

・11班「紫外線」

波長の短い光、特に紫外線について調べる
紫外線を利用している技術や製品の改良を考える

・12班「超音波」

超音波洗浄によって落ちる汚れの種類、汚れの落ち方を調べる
車のワイパーの代わりになるものを調べる
 

カテゴリ選択から「課題研究」を選んでください。

数理科学科の活動の様子を紹介します
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2021/09/29

数理科学科2年生 課題研究中間報告会

| by 数理科
2年生課題研究中間報告会9月28日(火)5~7限目に行われました。

この時間は、2年生のここまでの課題研究の進捗状況について、研究目的から実験の様子、今後の課題について発表・報告することで、
1月の本発表に向けて、研究の進め方や発表の仕方について見直しをしていく機会としています。
例年、2年生の発表を1・2年生が同じ部屋で聞いていましたが、
今回は感染症対策を十分にする必要もあることから、2年生は発表する会場で、1年生はその配信を教室で聞くスタイルで行われました。

2年生 1年生
(左が2年生 右が1年生 それぞれ別の会場で視聴

発表された演題の一覧がこちらです。

1.再生可能エネルギーによる発電
2.植物性油の自然発火
3.環境によい生分解性プラスチックの実用化
4.お茶の一般菌に対する抗菌殺菌作用について
5.野菜や果物を用いた電池の発電効率をよくするには
6.ミジンコの拍動と水質汚染
7.コンピュータゲーム「テトリス」を制作する
8.マスダンパによるミニ四駆の速度と安定性について
9.ガウス加速器による発電
10.偏心位置の違いと建物への地震の影響
11.光の透過と色の関係
12.超音波と汚れの落ち方について

発表者は、若干緊張気味に見えましたが、プレゼンすることの難しさ伝えることの難しさを実感できたと思います。残されている期間は長くはありませんが、数理科で3年間を過ごした「証」ともいえる、この「課題研究」が充実したものとなるよう、今手持ちのデータや文献をさらに「整理・分析」し、研究目的を達成できるよう「まとめ」つつ「次の課題」を見いだしてつなげていけるよう努力していきましょう。
15:23 | 課題研究
2021/08/23

夏休み中の課題研究

| by 数理科
夏休み中の課題研究の様子をご紹介します。

まず「再生可能なエネルギー」の水力発電を中心に研究している班では、
水車とポンプを作っていました!
水車はパソコン室で不要になったものを廃材利用しているようです。

ポンプの作成 水車の作成

「プラスチック」の班では生分解性プラスチックの作成に励んでいます!

材料を卵白・豆乳・牛乳で変えてみたり、脱水する方法を工夫してみたり、
いろいろと条件を変えて作成しています。

ろ過したもの ろ過する プラ試作


13:04 | 課題研究
2021/08/05

数理科学科1年日光自然探究学習2日目その2

| by 数理科
 地質班は 栃木県立博物館 吉田 貴洋 先生と、半月峠の展望台からスタート。
 立木観音湖畔駐車場、華厳滝観瀑台、竜頭の滝、赤沼を巡り、奥日光が形成された過程を岩石に着目して探ります。班の中で最も高低差があり険しいコース。採取した岩石を握りしめて赤沼駐車場に現れた班員達は、心地よい疲労感と満足そうな表情を浮かべていました。

 動物班(シカチーム&両生類チーム)は ネイチャーガイドコンシェルジュ 安部 輝行 先生と湯滝から出発。シカの生態、食害の実態、駆除方法について探究します。安部先生は「何か違和感はない?」と問いかけ、班員自ら自然を観察し、発見し、学び取ることを促して下さいます。

  

  

 続いてサンショウウオを探しに。幼生3匹に出会えました
 水に入ったり、ヘビと格闘したり、午後まで奮闘しました。

  

  

 鳥班は引き続き刑部先生と赤沼から戦場ヶ原へ。班員達も望遠鏡や撮影にもすっかり慣れ、刑部先生に褒めて頂けるような一枚も撮れました。通りかかるハイカーの中には「何が見えるんですか?」と足を止め、一緒に耳を澄ませ、梢に目を凝らしていく方も。

  

  

 ホテルに戻ったら講師の先生方にご指導頂きながら班ごとに活動をまとめ閉講式で成果を発表しました。講師の先生方からも一言ずつお話頂き、この2日間をしっかりと振り返ることができました。

  

 何時間も自然の中で汗を流し、水に浸かったり、岩をよじ登ったりしながら、観察し、考察し、撮影・録音し…。そんな中、全員が集中力を保ち続け、極めて熱心に取り組み、一人も弱音を吐かず、むしろ生き生きと、怪我も病気もほとんどなし。
 これは決して当たり前のことではないと思います。この数理科学科のパワーに私は一番感動し、とても嬉しい気持ちになりました。

 一緒に汗だく・泥まみれになりながら生徒達の好奇心を引き出して下さった講師の先生方、わざわざ日光まで下見に来て下さったり、お忙しい中、丁寧に準備をして下さり、本当に有り難うございました。その指導力には感銘を受けることばかりでした。我々スタッフにとっても、貴重な「学びの場」となりました。改めて感謝申し上げます。
 そして生徒達を支え、送り出して下さった保護者の方々のお力があるからこその行事です。ご理解ご協力、感謝申し上げます。
 探究活動は12月の成果発表会に向けて、次のステージに入ります。まずは資料や体験したこと、細かなデータをまとめ、分析していきましょう。お世話になった方々への感謝の思いを抱きながら、探究の旅路は続いていくのです。 (*^_^*)
09:49 | 日光自然探究学習
2021/08/04

数理科学科1年日光自然探究学習2日目その1

| by 数理科
 2日目は外部講師の先生方名、小山高教員名が新たに合流して、朝から約4時間の班別探究活動に取り組みます。動物班水質班はホテルからお弁当を届けてもらい、午後まで活動を続けます
 青い空に白い雲、涼しい風が吹き抜け、最高の活動日和となりました。

 朝6時、ホテル前に鳥班が集合し、望遠鏡と三脚を携えた 日本野鳥の会 栃木調査記録担当幹事 刑部 節 先生が登場。すーっと鳥の声に集中され、さっと望遠鏡を調整して生き生きとした鳥の姿を次々と視野に収めて見せて下さいます。班員も夢中で望遠鏡を覗き、さえずりと先生のお話を録音し、撮影。朝の森は賑やかです

    
 朝食後、バスで各班の活動場所へ。

 昆虫班は とちぎ昆虫愛好会 高橋 滋 先生と赤沼茶屋からスタート。バスから降りるなり蝉を採集。森の中を歩いては見つけて、捕らえて、観察、撮影、メモ、先生の解説、そしてまた歩く…。班員の好奇心がどんどん刺激されていきます。森の宝石と謳われる、金緑色に輝くアイノミドリシジミの乱舞にも出会えました。

 

  植物班(樹木チーム&固有種チーム)は 東京農工大連合農学研究科博士後期課程 柴野 達彦 先生と湯元温泉からスタート。硫黄泉の硫化水素の臭いも班員には新鮮です。樹木の環境への適応、日光の高山植物、外来植物、野草などについて学びました。


 水質班は 栃木保健環境センターの 水環境部技師 前田涼也先生、水環境部長 福田悦子先生、大気環境部主任研究員 佐々木貞幸先生、企画情報部保健環境学習推進員 小林有見子先生の、4名の先生方と、湯ノ湖の水質をじっくり調査します。
 日光自然探究学習で水質調査を行うのは小山高でも初の試みで、4名もの先生方に個別に丁寧にご指導頂ける貴重な機会となりました。
 まず、「水のきれいさとは、なぜ水生生物を調べるのか」についてご説明頂き、水生生物を採取、分類、観察。パックテスト(COD)で水質を調べ、記録。
 顕微鏡操作や分類作業では一人一人ご指導頂きました。





09:33 | 日光自然探究学習
2021/08/03

数理科学科1年生日光自然探究学習(初日)

| by 数理科
 7月29日(木)、30日(金)、数理科学科1年生の日光自然探究学習が行われました。
 4月から時間をかけて準備してきた、数理科学科1年生の最大の行事です。
 全員元気に小山高を出発。用具係は朝から、班別探究で使う重い荷物をテキパキとバスに運んでくれました。
 日光自然博物館にて開講式。栃木県立博物館 栗原 隆先生から、ご専門の昆虫のお話を中心に「自然とは何か」「自然を探究するとはどういうことか」等、フィールドワークについての心構えを教えて頂きました。

  

 その後、博物館内を見学。県立博物館とはまた違った、日光ならではの展示を楽しみ、各班のテーマに関する資料を熱心に撮影していました。

 

 赤沼駐車場で昼食をとり、いよいよ西ノ湖へ。爽やかな森の中を気持ちよくトレッキングしながら、栗原先生が次々と植物、動物、昆虫、土壌などについて分かりやすくガイドして下さいます

  
  

 西ノ湖の景色に感動していると突然の雨。文字通り、身も心も洗われました。
 遠くで雷も聞こえてきたので急いで記念撮影をして帰ります。

 
 

 帰り道も最後まで熱心にご指導下さった栗原先生。
 1日大変お世話になり有り難うございました。(*^_^*)

 ホテル着。まず今日のまとめと明日の班別行動の用具の準備。
 皆が協力してとてもスムースに進み、おいしい夕食と温泉をゆっくり満喫できました。
 
09:51 | 日光自然探究学習
2021/07/28

宇都宮大学教育学部の科学実験講座に参加しました

| by 数理科
7月3日(土)に数理科学科1、2年生が
宇都宮大学教育学部高大連携科学実験講座』に参加しました。
物理、化学、生物、地学の各分野ごとに、大学ならではの本格的な、かつ親しみやすくわかりやすい講座が展開されました。

物理分野では、ワイングラスをこすって音を出す「グラスハープ」を楽しみながら、音波について体験を通して印象的に学ぶことができました。

 

タブレットのアプリを使って、音の大きさ、高さ、声の違いで波形がどう変化するか観察しています。すぐにアプリを使いこなしていて、さすが数理科学科♪

 

アプリで振動数を測定しながら、グラスハープを調律していきます。
1年生は音波についてまだ詳しく学習していないので、先輩のアドバイスが頼りになります。

 

先生は見やすいパワーポイントで、目に見えない「音波」の現象を丁寧に説明して下さいました。学生のアシスタントの方もこまめに声を掛けて下さって、スムースに実験できました。
最後は「きらきら星」等を演奏して盛り上がりました。

宇都宮大学の先生方、アシスタントの方々、好奇心を刺激される楽しい実験を有り難うございました。
10:08 | 数理科
2021/07/19

数理科学科1年生 体細胞分裂の観察 をしました

| by 数理科

数理科学科1年生では、期末テスト明けに体細胞分裂の観察実験を行いました。

今回は、染色するところから自分でプレパラートを作り、分裂期の細胞を見つけることが目的です。
観察に使用したものは、
タマネギの根(種から発芽させたもの)と酢酸オルセインという染色液です。顕微鏡で観察ができるように、核を染めました。
タマネギ種子
(20℃の恒温器の中で3日目の様子)

酢酸オルセインで染色して、5分以上置いたら、
オルセイン染色
カバーガラスの上にろ紙をかけて押しつぶします
その後顕微鏡で観察し、分裂期の細胞を探します
観察

下の写真でもわかるとおり、
間期の細胞と比較すると分裂期の細胞は少ないので、探すのに時間がかかります
1枚のプレパラートにすべての分裂像(前期~終期)があることはほとんどありません。




(こちらはすべての分裂像がそろっているように見えます。
準備した人もすべてそろっているのは初めて見ました!プレパラート 1/240枚)

上記の分裂像を並び替えたものがこちら↓
前期から終期間期

1クラス分のプレパラートのうち、
1枚あたりに、
2種類の分裂像を確認・・・全員分
3種類の分裂像を確認・・・3割ほど
という結果でした。
クラス全体では前・中・後・終期のすべての分裂像が確認できたので、
準備した人も安心しているところです。

この実験では分裂像を探すまでが大変でしたが、
顕微鏡の操作も3回目ということもあり、
ピント調節は以前より早くできていましたね絵文字:キラキラ

顕微鏡は、今後の探究活動でも使う可能性がありますので、
操作の感覚をぜひ忘れずに・・・お願いします。

数理科学科では、このような実験を授業に多く取り入れています。興味を持った中学生の皆さん、一日体験学習などでもお待ちしていますよ!


16:44 | 数理科
2021/07/07

数理科学科2年生 今週の課題研究(ミジンコ班)

| by 数理科
数理科学科2年生の今週の課題研究の様子を紹介します。

今週は、
夏休み中の活動計画をたてる
研究に必要なものを調べ事前準備を進める
という目標をもとに活動しました。

ミジンコの心臓の拍動を調べる」では、
ミジンコがすでに学校に届いていたため、さっそく顕微鏡で観察をしていました。

顕微鏡観察

今回は「タマミジンコ」を使っています!

ペットボトル内のミジンコ


(赤いのところにいる点のように見えるものです。)
目をこらして見れば肉眼でも確認できるくらいの大きさです!


16:45 | 課題研究
2021/06/25

数理科学科1年生 日光自然探究学習STARTプログラム

| by 数理科
 6/22(水)、23(木)の7限目、数理科学科1年生が、日光自然探究学習STARTプログラムに取り組みました。
 まず、探究学習において、本、研究論文、ネットなどから情報収集する場合の注意点や、引用する際のマナー、著作権に関する基礎用語について学びました。

 

 各自好きな本を選び、実際に奥付を見て文献を引用する際の練習をしています。



 後半は、各グループの研究テーマについて、具体的な研究内容を話し合ったり、そのために必要な情報を収集したりしました。
 動物、植物、地質、鳥類、昆虫、水質…等、検討しているテーマは様々。
 図鑑、先輩方の研究、栃木県立博物館の企画展図録… 皆、真剣な表情で見入っています。
 
  

 学べば学ぶほど、当日のフィールドワークで得るものも大きくなることでしょう。チームワークを発揮して実りの多い現地調査になるよう、入念に準備していきましょうね。ここが「探究」の入口です!
11:34 | 日光自然探究学習
2021/06/17

数理科学科2年生 大学の先生との打ち合わせ

| by 数理科

6/14~6/15に、2年生の数理科学科で課題研究のテーマごとに分かれて、大学の先生方と打ち合わせをしました。


東京都市大学の先生とは「Zoom」を使って・・・

           

日本工業大学へは、実際に足を運び・・・

          


それぞれが取り組む研究テーマについて方向性を定めたり、
具体的な研究方法についてアドバイスをいただきました!


可視光(人間の目に見える光)をテーマにしようとしている班では、
大学の先生から、「電磁波についてもよく調べてみた方がよい」
とアドバイスをいただいていました。
さらには、先生からの紹介を受けて、
「昆虫と人間の色覚の違いにも興味を持った!」と目が輝いていました絵文字:キラキラ


植物油による自然発火の対策や活用について調べようとしている班では、
研究方法について、より安全なやり方や具体的に必要な器具を教えていただいたようです!

大学の先生との打ち合わせを経て、今後の研究イメージが湧いてきたことと思います。
本格的に研究へ入る前に、少しは不安が解消できたのではないでしょうか?


16:05 | 課題研究
12345

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