1-6 楽しく分かる生物の授業（高校の例）
１．はじめに
前回の学習指導要領改訂（2009 年）の際に，生物分野で大きく変わったのは，３．学習指導略案（1）単元名：遺伝子とその働き ─遺伝情報と DNA ─（2）単元目標：遺伝情報の学習導入として，DNA が特別なものではなく，どんな生物（今回はタマネギ）の細胞内にもあることを知る。また，実新しい生物学の内容としての「遺伝情報とタンパク質の合成」を，それ以前の験方法を通して細胞や DNA の特徴・性質を学ぶ。

1999 年改訂の学習指導要領に基づく「生物Ⅰ・生物Ⅱ」（各 3 単位）時代の「生物（3）導入：DNA はどこにあるか，取り出すためにはどうしたらよいかを考えさⅡ」から，多くの学校での必履修が見込まれる「生物基礎」に導入したことです。

せる。また，このあとで学習する DNA とヒストン（タンパク質の一

また，生物の遺伝子の発現についても，新しい生物学の知見を踏まえて内容を充種）からなる染色体の構造にも簡単にふれる。

実させました。そこで各社の「生物基礎」の教科書では，遺伝子の本体である（4）展開：詳細は次ページの生徒用プリント参照。

DNA を身近に感じさせる教材として，「DNA の抽出」の観察・実験を取り上げ① 観察・実験方法を簡単に説明する。
（10 分）ました。今回改訂された学習指導要領（2018 年）でも，「生物基礎」の内容には大② タマネギを１クラス分まとめてミキサーで粉砕し，このタマネギ粉砕液を各

きな変更はありませんので，新しい教科書でも同様に掲載されることでしょう。
授業用に開発された DNA 抽出実験の初出は，森田保久（1997）の第 29 回東レ
理科教育賞受賞論文でしょうか。インターネットで検索すると，多くの方がバナ班に分け，観察・実験を行う。
（15 ～ 20 分）③ プリントの【問題】（55 ページ）
を班で話し合いながら考える。
（15 ～ 20 分）※話し合いが早く終わった班は，抽出した物質が DNA であることを確かめる

ナやタマネギなどを使った方法を紹介されています。（例えば，参考文献参照）。

実験を行う。

今回は，これらを参考にして私が授業で行っているやり方を紹介します。なお，④ 片付け。
（５分）

DNA を抽出する材料は，比較的安価でタンパク質の割合が少なく，生徒にとっ※実験を行う上での留意事項て肝臓や精巣に比べて抵抗感が少ないタマネギを使いました。

・できるだけ冷えたエタノールを使うため，バットの中央に置いたビーカーの52

２．アクティブ・ラーニング型の観察・実験

まわりに保冷剤を敷き詰めて，そのま「生物基礎」の観察・実験では，条件を変えて行った結果を比較して考察するとまの状態であらかじめ冷凍庫で冷やしいうより，与えられた手順通りに行った現象の観察や追試実験が中心になりがちておきます。授業時はこのビーカーに，です。その上で，観察・実験の目的，材料・器具，方法，結果，感想などをまと冷凍庫で冷やしたエタノールを注いで使用します。

写真１：ビーカーのまわりに保冷剤を敷き詰める

めるレポートを書かせて終わりにしていました。教室での一斉授業に比べれば，・沈殿物が DNA であることを確かめる酢酸カーミンなどの染色液，DNA を

理科実験室での授業は十分にアクティブですが，これだけでは，今回の学習指導こすり取るろ紙，ろ紙を乾燥させるためのドライヤーなどを準備しておきま要領（2018 年）で強調されている「主体的・対話的で深い学び（アクティブ・ラーすが，プリントには明示しません。

ニング）」とは言えないでしょう。今回取り上げた「DNA の抽出」は，比較的短時・この方法で抽出できるのは，食塩水に溶け，エタノールで沈殿する DNA や間で済ませることができる観察・実験なので，授業時間に多少のゆとりがありまRNAなどの核酸になります。ただし，RNA は竹串で巻き取れるほど長くはす。そこで，与えられた観察・実験を通して，それらの操作の目的や意味，結果ありません。また，タンパク質には多数の種類があり，その一部には核酸との考察などを３～４人の実験班で話し合う時間を十分に取り，主体的・対話的に同様に，食塩水に溶け，エタノールで沈殿するものもあります。ですから，深く考えさせるアクティブ・ラーニング型の授業を行いました。また，各自のレこの実験で抽出できたものを正確に表現すると，「ある程度の DNA を含むポートでは，考察や感想に加え，簡単な自己評価も行いました。

物質」となります。

第１章

楽しく分 かる理 科 授 業とはど んなもの か？

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楽しく分 かる生 物 の 授 業（ 高 校 の 例 ）53

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観察・実験「DNAの抽出」【目的】すべての生物は，遺伝子の本体である DNA を持っているので，どんな生物（今回はタマネギ）の細胞内にも DNA はある。適切な方法で行えば，この DNA を簡単に抽出できることを確かめてみよう。

【問 題】
問１．材料として，タマネギの外側ではなく内側の部分を使うのはなぜか。
問２．ミキサーで粉砕するのはなぜか。
問３．ミキサーで粉砕するとき，冷やしたタマネギや氷水を使うのはなぜか。

※料】タマネギ約 20 ｇ （1/4 に割ったうちの，内側半分程度。あらかじめ冷蔵庫で冷やしておく） ※１班あたりの量具】100mL ビーカー（２個），コーヒー用ペーパーフィルター，ガラス棒，竹串，小さじ，駒込ピペット，ミキサー

問４．ミキサーで粉砕するとき，中性洗剤を加えるのはなぜか。
※ヒント：細胞膜や核膜の成分は？

【薬品】台所用中性洗剤，食塩（塩化ナトリウム），無水エタノール（あらかじめ冷凍庫で冷やしたもの）

問６．ペーパーフィルターでろ過すると，何と何がある程度分離できるか。

【方法】

問７．ろ液に冷エタノールを加えると，ろ液とエタノールとの境界面に DNA が出てくるのはなぜか。

【材【器①１班あたり，タマネギ約 20 ｇに氷水約 30mL（氷を含めた体積），中性洗剤数滴の割合で加え，ミキサーで１～２分粉砕する。
※１クラス分をまとめてミキサーで粉砕した後，各班に分ける。
②班ごとに，粉砕液約 30mL を 100mL ビーカーに移し，食塩小さじ１杯（約５ｇ）を加える。
※食塩によって，ヒストン（タンパク質の一種）が DNA から切り離される。また，DNA は食塩水に溶けるが，タンパク質は食塩水に溶けにくく析出しやすい。
③ガラス棒でおだやかにゆっくりかき回すと，どろっとした状態になる。
④別の 100mL ビーカーの上にコーヒー用ペーパーフィルターを置き，食塩を加えた粉砕液をろ過する。
※ろ液が５～ 10mm ぐらいたまればよい。
⑤ろ液の約２倍量の冷エタノールを駒込ピペットを使い，ビーカーの壁伝いに静かにゆっくり加える。
※ろ液と加えたエタノールが２層に分かれるように，静かに注ぐ。
⑥ビーカーを軽く揺すると，ろ液とエタノールの境界面に白くふわふわしたものが浮いてくる。

問５．食塩を加えた粉砕液を，ガラス棒でおだやかにゆっくりかき回すのはなぜか。

問８．竹串に巻き取られた物質が DNA であることは，どのような方法で確かめられるか。

【自己評価】○観察・実験の目的や操作を理解し，関心を持って取り組みましたか？
よくできた
できた
あまりできなかった
できなかった４
３
２
1○班で問題を考えるとき，積極的に取り組みましたか？
よくできた
できた
あまりできなかったできなかった４３２1【感想】⑦竹串で，ビーカー内に浮いてきた糸状の物質を静かに巻き取る。
【実験上の注意】
ア．DNA は長い鎖状であるため，物理的刺激によって切断しやすい。食塩を加えた後は，静かにかき回すこと。また，竹串で巻き取るとき，何回もかき回していると切断され，巻き取ることができなくなるので注意する。
イ．タマネギの細胞中やヒトの手の表面等には DNA 分解酵素が含まれているため，エタノールを加えるまでの操作をできるだけ手早く行う。
ウ．DNA は水より軽いので境界面まで浮き上がり，エタノール層にふれる。DNA は低温のエタノールに溶けにくく，沈殿しやすい。また，エタノールが低温であるほど DNA の溶解度は小さいので，あらかじめ冷凍庫で冷やしておく。

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第１章

楽しく分 かる理 科 授 業とはど んなもの か？

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月日（） １年組番

名前

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４．実際の授業の進め方
授業の初めに，この後で学習する染色体の構造について説明します。そして，実験手順を説明しながら，食塩やエタノールに対する DNA やタンパク質の反応

1-7 楽しく分かる地学の授業（中学の例）
1．中学校の地学分野の特徴など，問題を考えるときのヒントになることにふれておきます。次に，タマネギ

地学に関する 3 年間のカリキュラムは，地殻，気象，宇宙に関する内容で構成を切り分けて，氷水などを入れたミキサーで粉砕する際，「タマネギの外側と内されています。これらの内容は，突き詰めていくと物理，化学，生物のいずれか側では何が違うのかな？」とか，「DNA を分解する酵素の活性を抑えるにはどう（ときには数学）に収斂するところが多いため，自然科学の研究成果を総合的にしたらよいのかな？」とか，発問しながら作業を進めます。

発展させる場であるといえます。教える側の工夫でその一端を示すことができれ実験後は，机間指導をしながら班での話し合いに耳を傾け，「ミキサーで核をば，単元を横断する視点で理科全体の学習内容をとらえ直すことにつながるでし壊す」という声があれば，「細胞分画法で核や葉緑体は壊されたかな？」とか，「中ょう。また，2012 年度実施の学習指導要領からは，防災・減災の視点が入ってき性洗剤で細胞膜のリン脂質を溶かす」という意見が出れば，「細胞膜の他に，リています。こういった身近でかつ社会的な題材は，その扱い方にさまざまな工夫ン脂質でできた膜はないかな？」というような問いかけをしていきます。また，を凝らすことができます。これまで以上に生徒の興味・関心を高められる可能性「ろ過は，何と何を分ける作業か？」「白い糸状のものはどこに現れているかな？」

があるといえるでしょう。

「竹串で巻き取ったもののにおいをかいだり，さわってみよう」など，ヒントになることを与えたり，班での話し合いや次の行動を促したりする質問をしていきます。

2．
「湿度の計算」が理解されにくい背景
地学分野で，中学校教員が指導に困難を感じる内容の一つに，気象の学習で扱このような，班での主体的・対話的な活動を通し，生徒たちは単に DNA（らう「湿度の計算」があります。湿度の意味は「空気の湿り気」という日常的なイメしいもの）が抽出できたという事実だけではなく，その実験方法や結果を通して，ージから類推できるのですが，これを構成する要素である「露点」や「飽和水蒸気細胞やタンパク質，DNA などの特徴や性質を，より深く学ぶことができます。

量」の概念理解が難しいようです。定番の実験である「露点の測定」も実験操作そ［久米 宗男］のものは難しくはないのですが，そこで観察される現象の意味を「飽和水蒸気量」の概念と結び付けることが困難と思われます。これらの根幹である「割合」の理＜参考文献＞
森田保久「特殊な機材・薬品を使わない DNA 抽出実験」，第 29 回東レ理科教育賞受賞論文，1997，http：//www.toray-sf.or.jp/activity/science_edu/pdf/h09_06.pdf（2019 年 1 月 2 日確認）
一般財団法人バイオインダストリー協会，「バナナからの DNA 抽出実験」『みんなのバイオ学園』，https：//www.jba.or.jp/top/bioschool/club/clu_02.html（2019 年 1 月 2 日確認）
愛知県総合教育センター，「DNA の抽出実験」『理科・CST の広場』，http：//www.aichi-c.ed.jp/contents/rika/koutou/seibutu/se15/dna/dna.htm（2019 年 1 月 2 日確認）
斎藤の部屋（理科），「10 分でできるタマネギの DNA 抽出実験」，http：//sai.ooiso.net/r2002/0726/index.
html（2019 年 1 月 2 日確認）

解が不十分であることが要因の一つでしょう。例年実施されている全国学力・学習状況調査の小学校算数（第 6 学年対象）の結果を見ると，割合についての出題がなされたときは正答率が顕著に低くなる傾向が確認でき，「基準量（もとにする量）と比較量（比べられる量）の関係を判断することに課題が見られる」（国立教育政策研究所，2017）といった指摘がなされています。
これら全国学力・学習状況調査の結果を踏まえた「指導アイデア集」が毎年作成され，国立教育政策研究所の Web サイトに公開されています。そこでは，割合を扱う際に，数直線やテープ図を用いて考えさせる指導事例が紹介されており，実際，小学校の算数では指導のスタンダードとして，従前よりも広く認知されるようになってきました。ほぼすべての小学生が接している考え方であるので，中学校の理科でも，必要に応じてこれらを意識的に活用することが，小学校と中学校の連携といった意味でも有効といえるでしょう。

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第１章

楽しく分 かる理 科 授 業とはど んなもの か？

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楽しく分 かる地 学 の 授 業（ 中 学 の 例 ）57

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