走査型電子顕微鏡を使った教育活動について
名古屋市科学館

学芸課

主任学芸員

尾 坂 知江子

１．はじめに走査型電子顕微鏡（以下 SEM という）は高い分解能と深い焦点深度により、試料の立体構造を高倍率で観察することができる。光学顕微鏡をもってしても見ることのできないミクロの世界を三次元的に映し出し、直感的に形をとらえることができるため、人間の好奇心をかき立ててくれる。自然史系博物館は主に研究用に SEM を所有しているかもしれないが、科学館でも、SEM は学校では体験できない先端技術として導入され、来館者向けに活用されてきた。SEM メーカーの話から、SEM を持っている科学館は、おそらく 30 館を超えると推定している。名古屋市科学館の場合、理工館開館の 1962 年より SEM を導入し実演を行ってきた。つまり国内の科学館における SEM の実演は、50 年以上の歴史があり、実演自体は目新しいものではない。
しかし当館におけるこれまでの SEM を使った実演の多くは、試料を拡大して SEM の性能を紹介することがメインになり、昆虫や工業製品の精緻な構造を見せて終わっていて、生きものそのものの魅力を伝えるのが目的ではなかった。
名古屋市科学館では、2011 年度に生命館５階「生命のひみつ」展示室にある実験体験コーナー「生命ラボ」（注１）を更新した。その時、理工館から走査型電子顕微鏡（JCM5000 日本電子（株））を移設し常置した（写真）。SEM の有効利用を試行錯誤するために、以前より実施している生命科学系実験体験の実演「生命ラボ」に加え、2012 年 3 月より毎週土日に SEM を使った生命ラボスペシャル実演「のぞいてみよう！ミクロの世界」を開催することになった。約 4 年間継続してきたこの実演は、次のような特徴を持つ、新しいタイプの科学館活動と考えているので、ここに報告したい。
①

参加者自身による観察・体験と SEM 観察を組み合わせる。

②

生物のミクロ・ナノの形態、機能への関心を喚起する。

③

ボランティアによる企画・実施。

写真− 79 −名古屋市科学館「生命ラボ」のようす
走査型電子顕微鏡は左奥のカウンター上。

事例発表⑫−「のぞいてみよう！ミクロの世界」の試み−

２．実演「のぞいてみよう！ミクロの世界」について
2012 年 3 月、生命科学の実験体験コーナー「生命ラボ」がリニューアルオープンした。以前はカウンターでのデモ実演形式で行っていたが、今回は、参加者のための机と椅子を置き、9 組 18 名が簡易な実験を自ら体験できる場に作り替えた。生命ラボの共通備品として双眼実体顕微鏡 10 台、双眼生物顕微鏡 10 台 、そしてカウンターには SEM も常置した。後ろの壁面にプロジェクターで映像を映すことができるので、説明用のコンピュータープレゼンテーション（以下プレゼンという）と SEM の映像を切り換えて利用している。試料作製のために t- ブチルを使う凍結乾燥機（VFD-21S、（株）真空デバイス）と導電性処理をするためのマグネトロンイオンスパッター（MSP − mini、（株）真空デバイス）も購入し、バックヤードに設置した。
生命ラボスペシャル実演「のぞいてみよう！ミクロの世界」の基本情報
日時：毎週土日の 13 時〜、14 時〜の 2 回、約 20 分間

会

場：名古屋市科学館（生命館５階）「生命ラボ」

対象：観覧者対象、事前申し込み不要・先着 9 組 18 名

参加費：無料
テーマ：担当サイエンスナビゲーターによる。
2015 年 12 月末時点で 720 回実施し、9,826 名が参加した。実施するスタッフは「サイエンスナビゲーター」と呼んでいるボランティアの方々である。ナビゲーターについては後述する。
実施の流れは、テーマによっても少し異なるが、次のようである。①実体顕微鏡や生物顕微鏡の使い方の練習
SEM 観察②テーマに沿った解説や観察・体験④ SEM 高倍観察

③電顕のしくみと特徴を解説後、⑤解説、まとめ。

このように単に SEM 画像を見せるだけではなく、前半に参加者自身による観察や簡単な体験を組み入れている。SEM は、リアルタイムで使ったり、稼働させずに撮影した SEM 写真をプレゼンで使うこともある。また、SEM の倍率を変えるのはマウスの操作だけでできるので、SEM の操作を参加者に体験してもらうこともある。

− 80 −走査型電子顕微鏡を使った教育活動について−「のぞいてみよう！ミクロの世界」の試み−

具体的な例として「モルフォチョウの青色に輝くひみつ」を図に示した。最初に実体顕微鏡せる練習をする。次にモルフォチョウの標本を使い、翅の背腹面の色、輝きや生態などを解説し、関心を高める。プラスティックシャーレに貼った翅の鱗粉表裏を実体顕微鏡 30 倍で観察してもらってから、SEM 観察に移る。実体顕微鏡で参加者自身が鱗粉を観察しているが、SEM数百倍での観察でもその整然とした形態に驚く方が多い。次に青色の秘密解明のために、鱗粉の ” 断面 ” を見ることを説明し、SEM １万倍あたりで観察する。この形状を理解してもらってからプレゼンに戻し、構造色について、シャボン玉や CD（コンパクトディスク）などの例を挙げながら簡単に説明する。最後に構造色を応用したスプーンなど実物を使って、身近な応用技術についても紹介している。20 分間の中で、SEM 観察にかける時間は 5 分ほどである。
このように実体顕微鏡で観察したり、手でさわったり、においをかいだりと五感で確かめて、より生きものの世界に入り込めるようにした。そしてこの観察体験時の驚きや気づきを伴ったまま、さらに SEM によって映し出される直感的な画像でミクロの世界を見ることになる。
SEM の画像は、時としてアート的でもあり、その造形美や奇抜さに関心が行きがちであるが、このようなステップを踏むことにより、その形態の意味が実感できると考えている。これらの活動を通して、参加者が主体的に対照となる生物をじっくり観察するようになってくれればと思っている。

３．なにをテーマにするかでは、SEM で何を観察するか。生きのもの面白さはもちろんであるが、科学館らしく身近な技術の理解に役立てたないだろうか・・・。
そこで注目したのがバイオミメティクス（生物模倣工学）である。生物は、40 億年の進化の中でさまざまな環境に適応してきた。その生物の形や生態は、今までとはちがった技術へのヒントの宝庫であり、また環境負荷の少ない技術としても期待されているのである。例えば、ハスの葉の表面に水を落とすと玉のように転がる。この超撥水性のしくみをハスの葉の微細構造から解き明かし、ヨーグルトがくっつかないアルミ箔のフタが開発された。その他、ヤモリの指のフォンデルワース力やモルフォチョウの翅の構造色など、生物表面の微細構造が注目されていて、SEM 観察は欠かせないのである。そこで、SEM 観察テーマはできるだけ技術に結びつくような視点で選び、ストーリーを作って構成するようにしてきた。開発実施してきたプログラムは、バリエーションも含めると 30 件を超える（表）。
このような多彩なテーマを見つけ、観察材料を準備しプログラムを開発実施できたのは、サイエンスナビゲーターのおかげである。やはり、見せたい、これがおもしろいというものを持った人が話をするのが、一番参加していて楽しい。この人材の確保が一番課題となるので、次にサイエンスナビゲーターの募集や養成について、現在の状況を述べていく。
− 81 −

事例発表⑫の使い方を練習する。この時、物差しとカラーバーを印刷したものや自分の指にピントを合わ４．サイエンスナビゲーターについて「のぞいてみよう！ミクロの世界」の企画実施をするサイエンスナビゲーターは、学生や社会人（現職、退職者）によるボランティアである。本事業に対する職員配置は難しかったので、筆者の親しい電顕経験者数人に手伝っていただき試行錯誤が始まった。しかし個人の負担にならずに、さらに確実に継続して実施し、プログラムを豊かにするためには、ナビゲーターを増やすことと新プログラムを開発することが大きな課題になった。幸運にも 3 年間の笹川科学研
究助成を得て、ナビゲーターを養成する手法を手探りすることになった（注２）。
結論的にいうと、電顕入門講座やミニ講演会を年に数回開催したが、参加者を一般公開公募
すると、電顕の操作を体験したい人は集まるが、ナビゲーターになるというところにまでは大きな隔たりがあった。とはいえ、入門講座を何回か開催する活動を続けることで、関心のありそうな方や科学コミュニケーターをめざす方、学芸員資格の勉強している方などにも声をかけやすくなり、ナビゲーターへのきっかけとなった。さらに 2015 年度には、入門講座とは別に、高校の科学クラブへの電験入門講座も 4 回開催した。また企画展「バイオなものづくり」（2015年 9 月 12 日〜 23 日、10 日間実施）でも、SEM コーナーを作り、毎日 SEM を使ったナビゲー
ターによるバイオミメティクスの解説を行った。このときは、参加者が観察する机や顕微鏡は用意しなかったが、ナビゲーター各々が、いろいろ工夫して、SEM 観察だけに終わらないようにした。このように実演以外の活動が、ナビゲーターのスキルアップの機会となってきた。
このような活動を続ける中で、現在 17 名（うち 3 名は引っ越し、就職等で活動休止）のナビゲーターが活躍している。これは、市民の潜在する能力を活用する術にもなっている。学
芸員は裏方に徹したことにより、多様な専門分野の方々に担当してもらうことができ、プログラムも豊富になり、マンネリ化せずに継続できたのだと思う。

５．謝辞
４年間継続して「のぞいてみよう！ミクロの世界」を実施できたのは、ナビゲーターのみなさん始め、ご協力いただいた関係各位のおかげである。この場を持って感謝申し上げる。また
本実践の一部は笹川科学研究助成によって行われたものである。ここにお礼申し上げる。
なお、本稿の内容の一部は、日本生物教育学会研究大会（2013・2016）及び名古屋市科学館紀要第 39 号 39-43（2013）でも報告した。
注１：「生命ラボ」は、生命科学系の実験体験コーナーの場としての名称でもあり、実演の名称でもある。
注２：笹川科学研究助成（実践研究部門）平成 25 年度〜 27 年度。「走査型電子顕微鏡の有効活用を通したネイチャーテクノロジー（生き物から学ぶものづくり）を学ぶ魅力的な科− 82 −

走査型電子顕微鏡を使った教育活動について−「のぞいてみよう！ミクロの世界」の試み−

学館教育普及プログラムの開発に関する実践研究」。
ア謝金（交通費に相当）を払うことができるようになった。

− 83 −

事例発表⑫

注３： ナビゲーターは当初無償であったが、継続して活動してきたので、27 年度よりボランティ

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