hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
科学史研究における再現的手法を用いた学際的な科学教育プログラム開発

また特許庁主催「平成19年度知的創造サイクル啓発事業」では、指導員としエ同研究の成果を「ものづくりにみる、科学・技術・社会-科学史の視点から知的創造サイクルを考える」という演題で全国各地で講演した。従来、発明や知的財産等の普及活動といえば企業等で長年研究開発に携わった者の経験を伝えるのが主であったが、本研究の科学教育における学際的・総合的な視点が発明や知的財産の普及に活用できるという点を評価され、本研究計画時点では想定していなかった新しい分野を開拓することができた。本研究の成果は以下に示すように今年度は論文・学会等の数では必ずしも多いとはいえないが、教育現場や他の各種講演等で実践を通し研究を非常に多く実施することができたことは大きな成果であり、今後それらの成果を順次発表する予定である。
地震荷重下における構造物基礎の限界状態設計に関する研究

構造物の地震災害の軽減を図るには,地盤-構造物系という1つの系の中での耐震安全性を考える必要がある。そこで本研究では,弾性設計および終局設計からなる二段階耐震設計の体系を前提として地盤-構造物系における安全性の最適配分を見い出し,それに基づいて構造物の震害を最小限に抑えるための新しい耐震設計法を開発するための基礎的検討をおこなった.本研究は(1)入力地震動の設定と(2)地盤や構造物の非線形特性を考慮した動的相互作用の解析に分けられる.まず信頼性の高い入力地震動を設定するために,震源特性や伝播経路特性およびサイト特性を適切に評価する方法について検討した.確率的な手法を用いて小地震の波形の推定し,これを大地震の震源特性に応じて重ね合わせることによって,入力地震動が適切に設定できることがわかった.また,パワースペクトルから最大地動を推定する手法を用いて,活断層データに基づく最悪地震動の設定を行なう方法を検討した.さらに地盤情報の不確定性を考慮した地盤震動特性評価法の確立のために不規則地層境界で発生する散乱波の影響を解析する手法を開発した.次に非線形動的相互作用を考慮した設計法の確立を行なうために,まず,構造物の根入れ深さが基礎滑動安全率に及ぼす影響について検討した.その結果滑動安全率は地表変位と根入れ深さの比で推定できることがわかった.非線形動的相互作用の解析を行なうために,非線形特性を表すパラメータを同定しなければならないが,このために必要なノイズや異常値に強い同定アルゴリズムの開発を行なった.これらの成果から基礎の限界状態設計の方法についてまとめた.構造物の地震災害の軽減を図るには,地盤-構造物系という1つの系の中での耐震安全性を考える必要がある。そこで本研究では,弾性設計および終局設計からなる二段階耐震設計の体系を前提として地盤-構造物系における安全性の最適配分を見い出し,それに基づいて構造物の震害を最小限に抑えるための新しい耐震設計法を開発するための基礎的検討をおこなった.本研究は(1)入力地震動の設定と(2)地盤や構造物の非線形特性を考慮した動的相互作用の解析に分けられる.まず信頼性の高い入力地震動を設定するために,震源特性や伝播経路特性およびサイト特性を適切に評価する方法について検討した.確率的な手法を用いて小地震の波形の推定し,これを大地震の震源特性に応じて重ね合わせることによって,入力地震動が適切に設定できることがわかった.また,パワースペクトルから最大地動を推定する手法を用いて,活断層データに基づく最悪地震動の設定を行なう方法を検討した.さらに地盤情報の不確定性を考慮した地盤震動特性評価法の確立のために不規則地層境界で発生する散乱波の影響を解析する手法を開発した.次に非線形動的相互作用を考慮した設計法の確立を行なうために,まず,構造物の根入れ深さが基礎滑動安全率に及ぼす影響について検討した.その結果滑動安全率は地表変位と根入れ深さの比で推定できることがわかった.非線形動的相互作用の解析を行なうために,非線形特性を表すパラメータを同定しなければならないが,このために必要なノイズや異常値に強い同定アルゴリズムの開発を行なった.これらの成果から基礎の限界状態設計の方法についてまとめた.
L-セリンおよび関連水酸化アミノ酸の発酵生産

L-セリンは各種のアミノ酸や核酸、リン脂質などの前駆体となり、それらの合成原料であるとともに医薬品や化粧品の湿潤剤として利用される重要なアミノ酸であるが、糖からの直接発酵が困難であり、現在糖およびグリシンを原料として発酵生産されている。しかしながらその生産性は低く、より安価で効率的な製法の開発が強く望まれている。本研究は将来の発酵工業の培養原料として有望なメタノールを炭素源、エネルギー源として生育する微生物の菌体を用いてL-セリンおよびその関連アミノ酸を効率よく生産するための基礎を確立することを目的とした。L-セリン生産菌としてすでに見いだしているメタノール資化性細菌Hyplco-microbium methylovorum KM146のセリン生産性をさらに増加させるためにグリシン耐性変異株を取得した。その中の1株GM2は親株の1.4倍のセリン生産性を示した。このGM2株を用いてセリン生産の最適反応条件を検討した結果、L-セリン34mg/mlを生成した。親株とGM2株との酵素活性の比較の結果、L-セリン生産に直接関与するメタノールデヒドロゲナーゼ(MDH)とセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(SHMT)の両酵素活性がGM2株では1.52倍高かった。次にH.methylovarum KM146の休止菌体を用いてエタノールとグリシンとからL-スレオニンが生成することを見いだしたのでL-スレオニン生成能の高いメタノール資化性細菌Pseudomonas sp. KM193を土壌より分離し、休止菌体反応を行った結果0.5mg/mlのL-スレオニンと1mg/mlのアロスレオニンが生成した。さらにH.methylovorum GM2のセリン生産性を改良するべく、MDHとSHMTを均一に精製して酵素化学的諸性質を究明した。いずれの酵素も広い基質特異性を有し、また安定性が高かった。MDHの至適温度、至適PHはそれぞれ35゚C、9であり、SHMTの至適温度、至適PHは37゚C、8であった。その他の諸性質を明らかにしてセリン生産への基礎的知見を得た。L-セリンは各種のアミノ酸や核酸、リン脂質などの前駆体となりそれらの合成原料であるとともに医薬品や化粧品の湿潤剤として利用される重要なアミノ酸であるが、糖からの直接発酵が困難であり現在糖およびグリシンを原料として発酵生産されている。しかしグリシンに対する収率が低く、安価な製造法の開発が強く望まれている。本研究は、将来的に有望な資源であるメタノールと、安価に入手できるグリシンとから微生物酵素法によってL-セリンを工業的に生産するとともに他の関連水酸化アミノ酸をも大量生産するための基礎を確立することを目的とする。本年度はL-セリンの生産と関連アミノ酸としてスレオニンの生産について検討したので以下に報告する。L-セリン生産菌としてすでに見いだしているメタノール資化性細菌Hyphomicrobium methylovorumのセリン生産性をさらに増加させるためグリシン耐性変異株を取待した。その中の1株GN2は親株の1.4倍のセリン生産性を示した。このGM2株を用いてセリン生産のための至適反応条件を検討した結果、30°Cで3日間の反応によってL-セリン34mg/ml生成した(対グリシン転換率24%、親株の1.5倍)。

親株とGM2株との酵素活性の比較の結果、L-セリン生産に関与するメタノールデヒドロゲナーゼとセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(SHMT)の両酵素活性がGM2株では1.52倍高かった。そこでセリン生産性を支配するSHMTをGM2株の無細胞抽出液より約130倍に精製し、微生物起源のSHMTとして初めて結晶状に単離した。精製酵素標品は電気泳動、超遠13的に単一で、分子量約47,000の同一サブユニット2個からなる分子量約95,000のタンパク質で、ホロ酵素はピリドキサルリン酸2個を含有していた。一方、エタノールとグリシンとからスレオニンを合成するメタノール資化性細菌Pseudomonns KM193を分離しスレオニン生産の至適反応条件を検討した結果、L-スレオニン0.3mg/ml,アロスレオニン1mg/ml生成した。
秩序構造AlGaInP系混晶半導体における短波長発光と圧力効果

1.短波長発光:(1)GaAs/GaInP単一へテロ界面構造でGaInPの秩序化度の異なる試料、(2)GaAs/部分的秩序構造GaInP量子井戸で界面に薄いGaP層挿入の有無で構造が異なる試料について、783、682、633nmの励起光波長でスペクトルを測定した。波長783nm(1.58eV)で励起の場合、(1)ではMOVPE成長温度700°Cの単一へテロ界面の試料で1.86eVと1.91eVに明確な2つのピークを持つ短波長発光を、また(2)ではGaAs井戸層の上部界面にGaP層を挿入した試料で1.89eVにピークを持つ短波長発光を得た。波長488nm(2.54eV)で励起した通常のPLスペクトルにおけるGaInPからの発光ピークと比較すると、エネルギー領域はほぼ対応するがスペクトル形状は必ずしも一致しないことが明らかになった。オージェ過程や二光子吸収過程により励起された電子(あるいは正孔)がバンドギャップの大きなGaInP領域に拡散、再結合するモデルを検討した。2.深い発光:短波長発光の機構を解明する上で秩序構造GaInP/GaAs界面のバンド不連続の情報は重要である。(2)の試料についてGaAsバンドギャップ以下のエネルギー(1.46eV)で界面が関係する強い発光を測定した。時間分解スペクトルとその圧力依存性、またGaInP層は励起することなくGaAs層のみを励起する波長682nm、783nm.での測定を行った。そして部分的秩序構造GaInP層とGaAs層の界面がType-IIバンド不連続で、界面を挟んで局在化した電子-正孔の空間的間接遷移の可能性があることを示唆する結果を得た。今年度に得られた研究実施の成果等は以下の通りである。1)資料温度の設定について:既存の設備である極低温小型冷凍機(クライオミニ)の到達温度は本来1012Kである。しかし研究を始めようとする段階で1516Kと劣化していることが判明したので予定を繰り上げて購入した。それにともない極低温、高圧力下の試料の光学測定を行うために必要なダイヤモンドアンビル高圧セルの部品およびコールドヘッドへの装着方法などの改良を施した。2)短波長発光スペクトルの測定: GaInpについて半導体レーザーダイオード(LD)素子(685nm、光出力20mW)、He-Neレーザー(632.8nm、10mW)で連続光(CW)励起により発光スペクトルの測定を行った。その強度はあまり大きくないが、610620nm近傍に発光を得た。励起光の波長依存性を調べるために、さらに長波長のLD素子(780nm、30mW)での励起による発光スペクトルの測定を行った。また集光の効率を上げる必要があることも判明したため、レンズ、ミラーなど光学系の改良を行った。3)GaAs/秩序構造GaInP界面のバンド不連続: GaAs基板上に成長した部分的秩序構造GaInPでその界面がどのようになっているかは、短波長発光を説明する上で重要な事柄である。これを解明するために量子井戸構造の試料について、その界面が関係する発光の時間分解スペクトルの高圧力下の測定を行った。GaAsと部分的秩序構造をとるGaInPの伝導帯での不連続は非常に小さい(はぼ縮退している)ことを示唆する結果を得た。1.短波長発光の測定:(1)GaAs/GaInP単一へテロ界面構造でGaInPの秩序化度の異なる試料、(2)GaAs/部分的秩序

構造GaInP量子井戸で界面に薄いGap層挿入の有無で構造が異なる試料について、783、682、633nmの励起光波長でスペクトルを測定した。波長783nm(1.58eV)で励起の場合、(1)ではMOVPE成長温度700°Cの単一へテロ界面の試料で1.86eVと1.91eVに明確な2つのピークを持つ短波長発光を、また(2)ではGaAs井戸層の上部界面にGaP層を挿入した試料で1.89eVにピークを持つ短波長発光を得た。波長488nm(2.54eV)で励起した通常のPLスペクトルにおけるGaInPからの発光ピークと比較すると、エネルギー領域はほぼ対応するがスペクトル形状は必ずしも一致しないことが明らかになった。オージェ過程や二光子吸収過程により励起された電子(あるいは正孔)がバンドギャップの大きなGaInP領域に拡散、再結合するモデルを検討した。2.深い発光の測定:短波長発光の機構を解明する上で秩序構造GaInP/GaAs界面のバンド不連続の情報は重要である。(2)の試料についてGaAsバンドギャップ以下のエネルギー(1.46eV)で界面が関係する強い発光を測定した。時間分解スペクトルとその圧力依存性、またGaInP層は励起することなくGaAs層のみを励起する波長682nm、783nmでの測定を行った。そして部分的秩序構造GaInP層とGaAs層の界面がType-IIバンド不連続で、界面を挟んで局在化した電子-正孔の空間的間接遷移の可能性があることを示唆する結果を得た。
マウス乳癌ウイルス(MMTV)を中心とする各種動物の乳癌発生機構の比較解析

目的ヒト乳癌のウイルスによる発症機構の解明はマウスをモデルとして発展して来たが、白血病と異りマウスの成果をヒトに外挿することは依然として困難である。最近ヒト遺伝子中にMMTVのプロウィルスゲノムの存在が確認されたが発癌における役割や、オンコジンとの関係も依然として未解決である。この研究の隘路はヒトとマウスの発生学的遠隔性にあり、この間隙を埋める動物の実驗モデルの開発が急務である。本研究の目的は、8人の研究者が協力してヒトと各種動物の乳癌ウィルスの探索と、ウィルスによる乳癌発生機構の一般的法則を確立することにある。成果1.MMTVの発癌性の檢討(1)【II】-TESマウスは大量のMMTVを産生しながら乳癌嫌発系であるが、他の嫌発系マウスとの雑種では高率に乳癌が発生することを発見し、ウィルス産生と乳癌発生が別の遺伝子支配を受けていることを示唆した。(2)MMTV-LTR-ORF遺伝子産物の精製とその抗血清の作製に成功した。LTRはMMTV遺伝子の制御を行っているが、その産物の機能は不明であり、その解明に有力な手段を獲得したことになる。(3)乳癌好発マウスでは嫌発系と異なりリンパ球にMMTVの発現があることを発見し、MMTVの感染経路にリンパ球が関与していることを示唆した。2.マウス以外の乳癌について我々が発見したスンクス及びラット乳癌ウィルスについても非常な進展があった。即、前者の細胞融合能がデキサメサゾンで著明に昂進するこよりMMTVと同様な遺伝子制御機構が働いていることを明らかにした。後者の遺伝子解析では、ミラルジヤ、マウス伝子にも共通の塩基配列があることを発見し、その周辺のオンコジンの有無を檢索中である。3.ヒト乳癌とMMTVについてMMTV-gp52に対する単クロン抗体がヒト乳癌特異抗原と反応することを発見した。多数の手術材料について、その抗原発現の有無を檢討し、抗原が分子量5万であることをつきとめた。早期乳癌の診断への応用の可否を檢討中である。
川崎病血管炎における冠動脈後遺症発症の機序の解明

川崎病における内皮細胞の生存傷害と免疫グロブリン(IG)、ステロイド(PSL)の役割、冠動脈後遺症(CAA)の関連性を検討した。HUVEC培養細胞を患者血清で刺激し、薬剤非投与群、PSL群、IG群(IG)、PSL+IG群の4群に分類し各種実験を行った。川崎病群では細菌感染群と比較し、細胞死に関わる細胞毒性、caspase3/7活性、HMGB-1値が有意に上昇し(P<0.001)、細胞生存シグナルであるAktのリン酸化が抑制されていた(P=0.023)。IG投与で細胞死に関わる因子は低下し、リン酸化Aktの上昇がみられた。細胞毒性の増加とリン酸化Aktの減少はCAA発症に有意な関連性を示した。【目的】川崎病冠動脈後遺症発症のメカニズムを解明する目的で、川崎病患児血清を添加し刺激した正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いて細胞傷害や細胞死、細胞生存に関与するシグナル伝達物質を解析し、川崎病血管炎における免疫グロブリン製剤(IG)、ステロイド製剤投与のメカニズムを解明する。【方法】川崎病(KD)患児42例、有熱性細菌感染患児10例の血清を用いた。HUVEC(第3継代)に12.5%患者血清を用いて24時間刺激を行った。次に刺激された細胞を薬剤非投与群、プレドニン投与群(PSL)、免疫グロブリン投与群(IG)、プレドニン+免疫グロブリン投与群(PSL+IG)の4群に分類し更に24時間培養した。細胞の生細胞率はMTT assay、CytotoxicityはMultiTox-Fluor Multiplex Cytotoxicity AssayとHMGB-1の測定、細胞のアポトーシスは蛍光光度計と電子顕微鏡を用いたCaspase-3/7活性、細胞生存シグナルはAktのリン酸化をウェスタンブロット法で測定した。【結果】患者背景に差はなく、血清Na値に有意差を認めた。MTT assayでは川崎病患児血清で刺激した群で有意に生細胞が減少していた(P<0.001)。Caspase 3/7活性ははPSL単独では薬剤非投与群と比較して差はなく、IG群で有意に抑制された(P<0.001)。電子顕微鏡での評価も同所見であった。Cytotoxicityも同様にIG群及びPSL+IG群で有意に抑制され、冠動脈後遺症と有意な正の相関が得られた(P<0.001)。Aktに関してはIG群及びPSL+IG群で有意にリン酸化が促進された。【考案】川崎病血管炎における細胞の生存と傷害、細胞死に関する検討では、免疫グロブリンは細胞生存に働き、細胞傷害、アポトーシスを抑制する効果があると考えられた。【目的】川崎病患児血清で刺激した正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いて急性期の細胞死、細胞生存を評価し、川崎病血管炎における免疫グロブリン製剤(IG)、ステロイド製剤投与の役割と冠動脈後遺症(CAA)の関連性を解析した。【方法】対象は川崎病患児42例、有熱性細菌感染患児10例(コントロール群)。HUVECに7.5%患者血清を用いて24時間刺激を行い、次に薬剤非投与群、プレドニン投与群(PSL)、免疫グロブリン投与群(IG)、PSL+IG群の4群に分類し更に24時間培養した。細胞の生細胞率はMTT assay、細胞毒性はCytotoxicity Assay、細胞のアポトーシスは蛍光光度計と電子顕微鏡を用いたcaspase-3/7活性、細胞生存シグナルはウェスタンブロット法でAktのリン酸化を測定した。【結果】患者背景に差はなく、川崎病群で血清Na値が低値であった。川崎病群ではコントロール群と比較して有意に生細胞が減少していた(P<0.001)。Cytotoxicity、caspase-3/7活性はKD群でコントロール群と比較し有意に上昇していた(各々P<0.001)。cytotoxicity活性、caspase-3/7活性は、薬剤費投与群、PSL群で差はなかったものの、IG群、IG+PSL群で有意に抑制された。細胞生存シグナルに関しては、p-Akt/Akt値はKD群でコントロール群に比較して有意に高値であった(P=0.0025)。p-Akt/Akt値はPSL単独では薬剤非投与群と比較して差はなく、IG投与群および併用群で有意に減少した(P=0.019 and P=0.024)。【考案】川崎病血管炎では細胞生存シグナルが抑制され、細胞死が促進されており、細胞の恒常性が破綻していた。また細胞毒性に伴う細胞死(ネクローシス)はCAA発症と強い相関が得られた。免疫グロブリン製剤は細胞生存シグナルを促進し、細胞死を抑制することで、細胞の恒常性を維持することが分かった。本研究でステロイド製剤の新たな役割を確認することはできなかった。

IG投与で細胞死に関わる因子は低下し、リン酸化Aktの上昇がみられた。細胞毒性の増加とリン酸化Aktの減少はCAA発症に有意な関連性を示した。平成26年度の計画として、1血清サイトカインの評価、2培養細胞の生細胞率、細胞傷害、アポトーシスの評価及び解析、3細胞内伝達シグナル(Akt、Aktリン酸化)の評価、4細胞外器質への影響、をあげており、平成27年度の計画として、5免疫グロブリン製剤、プレドニゾロンの影響の評価をあげていた。平成26年度計画の14は各実験において最低3回以上の確認をすることができており、各実験において一定の結果を得ることができた。また5に関しても実験を早めて進めており、現在3回目の実験で再現性を確認している最中である。平成27年度は15の結果を元にデータを解析し、追加実験を行い研究発表、論文作成へと進めていく予定である。小児循環器学平成26年度の計画として、1血清サイトカインの評価、2培養細胞の生細胞率、細胞傷害、アポトーシスの評価及び解析、3細胞内伝達シグナル(Akt、Aktリン酸化)の評価、4細胞外器質への影響、をあげており、平成27年度の計画として、5免疫グロブリン製剤、プレドニゾロンの影響の評価をあげていた。各実験結果から免疫グロブリン特有の効能を更に進めるために、アルブミン製剤での比較実験、プレドニンに関しては薬剤非投与群、プレドニン投与群(PSL)、免疫グロブリン投与群(IG)、プレドニン+免疫グロブリン投与群(PSL+IG)の4群での前後でのサイトカイン(IL-6、IL1-β)の測定を行う予定である。各実験で得られたデータと臨床データを比較し、関連性について検討する。実験が概ね計画通りに進み、再現性を確認するための複数回の実験も滞りなく進んだため、消耗品や各種試薬の購入を最小限に抑えることができた。実施計画書に沿って進めているが、実験結果を更に追求するため次年度使用額で増えた分は、追加実験として使用する。具体的には、免疫グロブリン特有の効能を更に進めるために、アルブミン製剤での比較実験、プレドニンに関しては薬剤非投与群、プレドニン投与群(PSL)、免疫グロブリン投与群(IG)、プレドニン+免疫グロブリン投与群(PSL+IG)の4群でのNFκBの評価を行う予定である。
航空写真情報データベース(NARS)新検索法の開発研究

航空写真のデータベースを有効利用するための検索システムは、従来、1/50,000地形図をデジタイザに貼り、希望する地点をカ-ソルでポイントすることによっておこなっていた。このためには、検索に先立って1450枚の地形図のファイルの中から当該図を検索する作業が必要となってくる。またデジタイザも常時稼働状態にして置かなくてはならない。地形図のキャビネット、デジタイザ、コントロールのためのコンピュータと道具建ても多い。この作業をデジタイザ抜きでおこなえないか。地形図も不要にならないかということを実現したい。これが、この新検索システムの主たる目的であった。さらに、現在国立民族学博物館のIBM汎用機をホストとしているこのデータベースを、奈良国立文化財研究所のサーバに移行することによって、データの追加、修正作業を容易にしたいという目的もあった。結論からいえば、これらの目的は、今年度の科学研究費の範囲内でほぼ達したといえる。検索は、以下の手順で行う。1.パソコンのウインドウズをたちあげ、アイコンで航空写真検索を選ぶ。2.検索画面で「地図」を選ぶと、「マップファン」の地図が表示される。3.日本全図から、1/2,500までの適当な縮尺を選ぶ。4.当該地点をポイントし検索にはいる。5.検索結果をプリントアウトし、マイクロフィルムで結果を確かめる。また、民博のデータをコンバートしパソコンのハードディスクに入力し、たまっていたフロッピ-のデータをそれにアペンドして、検索対象データを飛躍的に増大させた。アペンド作業も、従来民博にログオンして1件ずつ送っていた作業が、パソコンで、アイコンを選ぶことで、容易に瞬時におこなえるようになった。
WEBコンテンツ情報に基づくリコメンダー技法の開発

本研究では、WEBコンテンツ情報を積極的に分析することによって、利用者ならびにコンテンツの時間的変化情報を的確に捉え、プッシュ型のサービスを可能とするような新しいリコメンダー技法の確立を目的とする。開発する手法の概略を図1に示す。これにより、インターネット上の検索エンジンの負荷を軽減し、しかも、比較的少数の利用者に対して、適切な推薦情報を提供できる環境を実現する。たとえばAMAZ0N. C0Mには二千万人を越える利用者が存在すると報告されているが、我が国の平均的なE-コマースサイトの利用者は数万人規模に過ぎず、このような状況に合わせた知的なリコメンダー技法の開発と普及は我国の情報化技術の進展にはきわめて大きな役割をもつ。我々が目指す目標は次のとおりである。(1)E-コマース上の利用者志向の時間経過に伴う変化を自動的に抽出する手法を開発すること。(2)このために、商品情報や利用者の購買行動のコンテンツ情報を適応的に学習するエージェント技術を開発すること。(3)分析の結果得られた情報をポータルサイトあるいは利用者個々人にプッシュ情報として与えることによって、WEB検索に依存しない推薦情報の提供を可能とすること。(4)インターネット上の書店などを対象ドメインとして、コンテンツ情報や利用者購買行動などを利用・分析し、我々のアプローチの有効性を実証すること。上記(1)については、理論の構築は既に半ば完成しており、小規模データにおける実験でその有効性を確認した。(3)については適用学習エージェントの機能を開発するために、学習分類子システムについて理論的・実践的な研究を行った。(4)においても同様に、プッシュ型のデータ配信方法および受信側でのプッシュされたデータの解析整理方法に関してのアルゴリズムの構築を進めた。さらに、(2)に関しては今後の大規模データに対する適用方法の検討を進めた。
太陽観測衛星「ひので」の観測データを中核とした太陽学習教材の開発と実践

太陽観測衛星「ひので」の観測データを中核とした太陽学習教材を開発し、中学校や高校・大学で実践を行った。授業後のアンケートやレポート課題を分析することで、この開発教材が太陽という天体の理解に有効であることがわかった。また、ひので衛星と高校・科学館・公開天文台との共同観測を実現した。観測した高校生たちは、ひのでのデータを使った研究発表を行い、ひのでの観測データに関心を持つきっかけとなった。本年度は、太陽観測衛星「ひので」の観測データを中核として、太陽学習教材の開発を行った。教材開発を行う上で、天文学会の年会、宇宙天気サマースクール、野辺山データ解析ワークショップに出席し、ひので衛星の最新研究成果等の情報収集を行い、また研究会出席者らと情報交換を行った。今年度は、特に、ひのでの可視光磁場望遠鏡(SOT)のRGBの3色データを使った、粒状斑の温度測定の教材開発に努めた。この教材開発には、山村秀人(滋賀県立愛知高等学校)、時政典孝(兵庫県立西はりま天文台公園)の尽力により、粒状斑の具体的な温度を概算するまでに達成した。今後はいかに教材化するという作業に移行する。山村は、矢治との共同研究により、国立天文台三鷹の可視光データを用いて、黒点温度測定の教材を開発しており、天文学会で報告した。研究成果については、国内の学会や研究会で4件、国際会議でも2件の発表を積極的に行っている。また、すでに開発済みの多波長による太陽画像を比較する教材は、2校の中学校で実践を行っている。1月31日には、太陽教材ミニワークショップを開催し、大学、学校教育、公開天文台・科学館関係者を中心に11名が参加した。ひのでデータに関するレビューを行い、各参加者から太陽教材のアイデアを紹介しあった。「プロミネンスの速度測定」「黒点データベースの構築」など興味深い話題が出た。まだ構想段階のものが多いが、今後実現していきたい。来年度は、すでに開発済みもしくは開発中の教材を、教育現場等で実践し、評価を行いたい。本年度は、昨年度に引き続き、太陽観測衛星「ひので」の観測データを中核として、太陽学習教材の開発を行い、その一部は実践を行った。教材開発を行う上で、天文学会の年会、科学教育学会、宇宙科学技術連合講演会、太陽研究会のほか、国内外の国際会議3件に出席し、ひので衛星の最新研究成果等の情報収集を行い、また研究会出席者らと情報交換を行った。今年は、大学の講義の中で、ひので画像を使ったワークシートを用い、履修学生に太陽画像を解説させる実践を行った。これは学生の講義の理解度を確認することができ、その結果は現在分析中である。来年度も同様の実践を行う予定である。共同研究者の時政典孝(兵庫県立西はりま天文台公園)は、ひので衛星の可視光・磁場望遠鏡のプロミネンス画像から、プロミネンス物質の落下速度を求める教材を開発し、高校生に実践した。この解析結果は、日本天文学会春季年会のジュニアセッションで報告され、1月に岐阜羽島で行われたFITS画像教育利用ワークショップでも報告された。今後は、山村秀人(滋賀県立長浜北星高等学校)らの協力のもと、高校の授業の中で実践する予定である。また、時政・山村とは、粒状斑の温度やコロナの温度を求める教材開発も進めている。また、天文教材に詳しい松本直記氏(慶応義塾高校)と議論を行い、ひのでデータの教材開発や教育プロポザルの可能性について有益な提案を頂いた。教育プロポザルについては、ひので関係者とも議論しており、ぜひ実現したい。研究成果については、国内の学会や研究会で5件、国際会議でも3件の発表を積極的に行っている。特に、3月15日から19日に南アフリカのケープタウンで行われた国際会議で、ひのでの観測データを使った教育・アウトリーチの実践を報告したところ、参加者から非常に好評であった。現在、少しずつではあるが太陽活動が上昇中である。来年度は、この太陽活動の変化を活かした開発した教材も開発し、学校現場の協力のもと、教育現場等で実践し、本研究の総括を行いたい。本年度は、昨年度に引き続き、太陽観測衛星「ひので」の観測データを中核として、太陽学習教材の開発を行い、大学や中学校で実践を行った。また、高校・公開天文台・科学館との共同観測を実現した。教材開発を行う上で、天文学会、科学教育学会、宇宙科学技術連合講演会、太陽研究会のほか、海外の国際会議1件に出席し、ひので衛星の最新研究成果等の情報収集を行い、研究会出席者らと情報交換を行った。豊島区の中学校で、ひのでのデータを用いた理科授業の実践を行った。マカリという画像表示ソフトを用いて、黒点や太陽コロナの画像を解析する実習を行った。事後アンケートから、「実習が難しい」という声があったが、太陽を理解する上で効果的だということがわかった。今後は、実習内容やワークシートの問題点を改善して、効果的な教材へと発展したい。

大学の講義では、ひので画像を使ったワークシートを用い、大学生に太陽画像を解説させるレポート課題を課した。レポートの記述内容やキーワードを分析することで、学生の講義の理解度を確認することができた。また、画像を使ったレポート課題は講義内容の理解に有効であることがわかった。本研究の目的のひとつである、ひので衛星との高校・科学館・公開天文台との同時観測を行う観測提案を行い、9月と12月に実施した。共同観測した高校の中には自身の観測結果と比較し研究発表を行った。結果、ひのでの観測データに関心をもつきっかけとなった。この共同観測は海外からの関心も高い。研究成果については、国内の学会や研究会で3件、国際会議でも1件の発表を積極的に行った。10月にイタリアのパレルモで行われた国際会議では、ひのでの観測データを使った教育・アウトリーチの実践を報告した。現在、以上の教育実践や共同観測の結果を論文にまとめているところである。今後も学校現場の協力のもと、教育現場等で実践し、本研究の継続を行う予定である。
錐体視細胞における早いリン酸化反応の分子機構

本年度は、当初の計画通り、(1)「活性型光受容蛋白質のリン酸化反応速度の厳密測定」、および(2)「G蛋白質活性化反応の違いに関する解析」を行った。(1)を行うため、反応を迅速に停止する装置を作成し、これを用いてリン酸化反応の過程を高い時間分解能で測定した。その結果、錐体では桿体と比べるとリン酸化反応の速度が約20倍早いことが解った。錐体でリン酸化が早い原因を解析したところ、錐体のキナーゼ活性が桿体と比べると500倍も高いためであることが解った。そこで次に、錐体の高いキナーゼ活性は、錐体で発現しているキナーゼの量が多いためなのかどうかを検討したところ、錐体では桿体と比べると約10倍の量のキナーゼが発現していることを明らかにした。また、この量の違いに加えて、錐体型キナーゼは桿体型キナーゼよりも一分子あたり約50倍も活性が高いことが解った。以上のことから、錐体におけるキナーゼ活性の高さは、量・質の両面での違いから生じることが明らかになった。(2)「G蛋白質活性化反応の違いに関する解析」の予備実験を行ったところ、当初計画した細胞膜試料を用いた実験系では解析が困難であることが解った。そこで、計画を変更し、再構成系での実験を行うことにした。このため、錐体・桿体G蛋白質を精製する方法を確立し、今後の解析を可能にした。この他に、錐体・桿体の応答の回復速度の違いに関係する(1)GuanylateCyclaseによるcGMPの合成反応の速度、および(2)G蛋白質αサブユニットにおけるGTPase反応の速度が、2種類の細胞で異なっているかどうかを検討した。その結果、これらの反応についても錐体・桿体の応答特性に対応した性質の違いが見られた。今後、その分子メカニズムを解明していく予定である。視細胞では、光によって活性化された光受容蛋白質は、受容体キナーゼによってリン酸化されることにより不活性化される。その速度が、錐体では桿体よりも20倍以上早いことが私の研究から明らかになっている。この早いリン酸化は、錐体の応答持続時間が桿体と比べて短かくなる一因であると考えられる。錐体における早いリン酸化が、錐体と桿体で光受容蛋白質が異なるために生じるのか、それとも受容体キナーゼが異なるために生じるのかを検討するのが今年度の当初の計画であった。これを明らかにするため、以下に述べる実験を行った。光受容蛋白質は、露光処理を行うことにより失活させる事が出来る。また一方で、受容体キナーゼは、細胞膜を尿素で処理することにより、失活させることが出来る。網膜から分離した錐体・桿体をそれぞれの方法で処理することにより、光受容蛋白は失活しているがキナーゼは含む試料(以下・キナーゼ膜試料)と、光受容蛋白は失活しているがキナーゼを含まない膜試料(以下、受容体膜試料)を作成した。次に、錐体・桿体由来のキナーゼ膜試料を、錐体・桿体由来のいずれかの受容体膜試料と融合させることにより、任意のキナーゼで錐体・桿体光受容蛋白をリン酸化することが出来る実験系を構築した。この系を使って検討を行ったところ、錐体型キナーゼによるリン酸化は、桿体型キナーゼのリン酸化と比べると、光受容蛋白の違いに関係なく、つねに早い事が明らかになった。このことから、視細胞のリン酸化速度を決定しているのは、キナーゼの活性であり、光受容蛋白の種類は関係が無い事が示唆された。また、錐体におけるキナーゼ活性は、桿体のキナーゼ活性と比べると約500倍も大きい事が一連の実験から明らかになった。一連の実験をさらに精密に追試し、その後、結果を学術誌に投稿する予定である。

この他に、錐体・桿体の応答の回復速度の違いに関係する(1)GuanylateCyclaseによるcGMPの合成反応の速度、および(2)G蛋白質αサブユニットにおけるGTPase反応の速度が、2種類の細胞で異なっているかどうかを検討した。その結果、これらの反応についても錐体・桿体の応答特性に対応した性質の違いが見られた。今後、その分子メカニズムを解明していく予定である。
構造から迫るアブラナ科植物の自家不和合性機構

植物の多くは自らの花粉を拒絶し、他個体由来の花粉でのみ受精する自家不和合性と呼ばれる機構をもつ。アブラナ科植物の自家不和合性は花粉側および雌しべ側のS遺伝子型が一致したとき花粉の拒絶が起こる。この反応は雌しべの受容体キナーゼSRKと花粉由来のリガンドSP11とのS特異的な相互作用により行われている。本研究ではこの自他認識メカニズムの解明を目的として、X線結晶構造解析の手法を用いてSRK-SP11の構造決定を試みた。本研究では昆虫細胞の系を用いてSRK分子を大量発現、精製することに成功した。また、SRKとSP11を混合した条件でSRK-SP11複合体の結晶作製に成功し、構造決定に大きく前進した。アブラナ科植物の自家不和合性はSと呼ばれる一遺伝子座の複対立遺伝子によって支配され、花粉側および雌しべ側のS遺伝子型が一致したとき花粉の拒絶が起こる。アブラナ科のS決定因子はすでに同定され、雌しべに存在する受容体キナーゼSRKと花粉に存在するリガンドSP11のS特異的な相互作用により自他識別が行なわれているが、その特異性を決めるメカニズムは不明である。そこで本研究ではS決定因子およびその複合体についてX線結晶構造解析による自他認識とシグナル伝達メカニズムの解明を目的とする。本年度はSRKの細胞外領域についてタンパク質の大量発現を行った。SRKはバキュロウイルスを用いた昆虫細胞の発現系を用いて培地中に分泌させた。培養上清を限外ろ過によって濃縮し、FLAGビーズによるアフィニティー精製、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィーによって単一のバンドに精製した。250 Lの培養上清から約5 mgのSRKタンパク質を得ることができ、収率は3040 &#61549;g/Lであった。得られたバンドはプロテインシーケンスを行ってSRKタンパク質であることを確認した。SRKタンパク質の分子量をMALDI-TOF-MS解析により測定したところ、計算分子量よりも約2,200 Daほど大きい値を示し、糖鎖修飾を受けていると考えられた。SRKについて384条件で結晶化スクリーニングを行ったところ、1条件で棒状の結晶が得られた。再現を試みたが、結晶の成長性が悪く、単体の結晶化は難しいと判断された。次にSRKとSP11を混合して同様に結晶化スクリーニングを行ったところ、22条件でダイアモンド型もしくは棒状の結晶が得られた。今後はこれらの結晶について解析を進めていく予定である。本年度は目標であったSRKの大量発現と結晶化スクリーニングを行い、タンパク質結晶を得ることに成功できた。この成果により、本研究のゴールに大きく前進した。本年度は精製したSRKの細胞外ドメインとSP11を混合して、得られた結晶の精密化を行った。結晶化スクリーニングで得られた結晶化条件を元に、条件を細かく設定して、結晶が大きくなる条件を探索したところ、結晶が約300ミクロン程度まで成長する条件を決定することができた。この結晶をSDS-PAGEで解析したところ、SRKとSP11がおおむね等モル数存在することが予想され、SP11とSRKの複合体結晶であることが示唆された。得られた結晶を用いて高輝度放射光施設SPring-8にて回析データを収集したところ、最も良いもので、約2.6オングストロームの分解能をもつデータを得ることができた。また、クライオ条件の改良も行い、3オングストローム程度の回析データを安定して得られるようになった。今後は本年度得られたタンパク質結晶化条件を精密化して、X線回折データを得られる大きさの結晶を作製する。目的のサイズの結晶が得られたら高輝度放射光施設SPring-8にて回折データを収集する。

また、セレノメチオニン誘導体を作製して、多波長異常分散法もしくは短波長異常分散法にて位相決定を試み、SRK-SP11複合体の立体構造解明を目指す予定である。農芸化学本研究は想定より順調に進んだため、必要とする物品費が節約できた。また、機器類の修理費用が発生しなかったため、見積もっていた費用を次年度に使用することにした。次年度はSRKのセレノメチオニン誘導体を使って結晶を作製するが、セレノメチオニンフリーの培地が高額であるため、本年度はこの培地の購入費に多くが使用されると予想される。その他は申請の予定どおり使用する予定である。
siRNAをビルディングブロックとする超分子構造体の創出と機能開発

H24年度は、単一のsiRNAを含む会合体(ユニットPICと名付ける)の安定性評価を中心とした一連の機能評価を行った。具体的には、ポリエチレングリコール(PEG)とポリリシンP(Lys)からなるブロック共重合体PEG-P(Lys)を、1本鎖PEG:分子量10,00050,000、もしくは2本鎖PEG(PEGasus):分子量20,00050,000、およびP(Lys):重合度20、40と組み合わせを変えて、PEG含有量の異なる種々のユニットPICを調製し、これらに対し、ポリアニオンであるヘパリンを加え、対ポリアニオンとの置き換わりに対する安定性を評価した(ヘパリン添加後のユニットPICからのsiRNA放出量を定量した)。その結果、PEG含有量の増大とともに、ユニットPICの安定性が顕著に増大する(siRNAが放出されにくくなる)ことが明らかになった。次に、この置き換わりに対する安定性がユニットPICの血中滞留性と相関するのかどうかを調べたところ、PEG分子量(もしくは含有量)の増大に伴い、ユニットPICの血中滞留性も劇的に改善されることが明らかになった。また、同一分子量のPEGとPEGasusを比較すると、PEGasusから成るユニットPICの方が有意に高い血中滞留性を有することも明らかになった。この理由に関しては次年度の検討課題としてあげる。一方、最も優れた血中滞留性を示したユニットPICに対し、がん治療実験の初期検討をヒト腎臓がんの皮下移植モデルマウスを構築して行ったところ、有意な抗腫瘍効果を得ることに成功した。次年度は、腫瘍組織内でのmRNA量の定量など、より詳細な生物実験を計画し、siRNAキャリアとしての可能性を検証する。siRNAと親水性-正電荷性ブロック共重合体PEG-P(Lys)からなるポリイオンコンプレックス(PIC)構造形成において、単一siRNAからなり、その周囲を覆うPEG本数を正確に制御したユニットPIC構造形成をP(Lys)重合度によって制御する条件を確立するともに、PEG分子量ならびにその本数を的確に選択することによって、ユニットPICの構造安定性を強化出来ることを確認した。この結果として、ユニットPICの血中滞留性を飛躍的に向上させることに成功した。さらに、ヒト腎臓がんの皮下移植モデルマウスを構築し、血管内皮増殖因子(VEGF)に対するsiRNA(もしくは非治療用コントロールsiRNA)を搭載したユニットPICを用い、全身投与で有意な抗腫瘍効果を得るに至っている。このようにユニットPICからなるsiRNA会合体においては当初計画以上に進展している。一方、多数のsiRNAからなる超分子会合体の構造形成については、紐状の形態や、ベシクル状の形態を観察するものの、確固たる形成条件の確立には至っておらず、検討の余地を残している。このような状況を鑑み、全体としておおむね順調に進展していると評価している。H24年度の検討を通じて、単分子siRNA封入ユニットPICの血中滞留性は、構成成分であるPEG-P(Lys)の重合度に大きく依存することが明らかになった。そこでH25年度は、優れた血中滞留性を実現したユニットPICに着目して、その生物学的機能についての研究を推進する。具体的には、血中滞留性及び臓器分布(腫瘍集積性)の詳細な評価、種々の治療用siRNAを用いたがん治療実験、さらには免疫原性や肝・腎障害の指標を定量することで安全性試験も行う。血中滞留性に関しては、既に蛍光を介した長期血中滞留性が確認されていることから、さらに、ユニットPIC中でsiRNAがインタクトな状態で完全に保持されているのかどうかを確認する。また、血中滞留性の長期化に伴い、ユニットPICが腫瘍組織へ効率良く集積しているかどうかを確認するために、蛍光標識ユニットPICと皮下腫瘍モデルを用いて腫瘍集積性を定量すると共に、肝臓や腎臓などの正常組織への移行量も比較定量する。皮下腫瘍モデルに対する治療実験では、既に臨床試験で検討されている血管内皮増殖因子(VEGF)やPolo-like kinase1に対する配列を治療用siRNAの候補として使用することを計画している。優れた治療効果が得られた場合、同条件下における腫瘍組織での標的mRNA発現量をPCR等で定量し、得られた治療効果がRNA干渉に基づくものであるかどうかを検証する。以上の評価を通じて、優れたsiRNA送達を実現するユニットPIC型キャリアの開発に向けた基盤技術を確立したいと考えている。H23年度は、剛直な円筒形アニオン性高分子であるsiRNAと可撓性ポリカチオンであるポリエチレングリコール-ポリ-L-リシンブロック共重合体(PEG-P(L-Lys))からなるポリイオンコンプレックス(PIC)の構造解析を中心に進めた。このPICはPEG-P(L-Lys)の厳密な重合度制御に基づいて調製され、得られた種々のPICの構造は蛍光相関分光法(FCS)や分析超遠心法(AUC)により精密に解析された。Cy3標識siRNAを使用したFCS解析の結果より、P(L-Lys)重合度により会合体形成挙動が異なり、P(L-Lys)重合度により複数のsiRNA分子から成るPIC形成や、siRNA1分子からなるPIcが形成されることが確認された。この1分子siRNAからなるPICに対してAuC解析を行うことでPIC分子量を測定し、PIC中に含まれるPEG-P(L-Lys)分子数を算出した。

結果として、P(L-Lys)重合度により、1つのPIC中に1分子のPEG-P(L-Lys)あるいは2分子のPEG-P(L-Lys)を含むよう制御できることが明らかになった。これより単分子siRNAからなる単位PICのキャラクタリゼーションと調製方法の確立に成功した。一方、P(Lys)の重合度40の組成に対して、L体、D体、DL体をそれぞれ合成し、PIC構造に対するPEG-(PLys)キラリティの効果を検証した。FCSによりPICの会合状態を調べたところ、L体、D体では1分子のsiRNAがPICに含まれるのに対し、DL体ではPIC中のsiRNA会合数が増加する傾向にあることが示唆された。H24年度は、単一のsiRNAを含む会合体(ユニットPICと名付ける)の安定性評価を中心とした一連の機能評価を行った。具体的には、ポリエチレングリコール(PEG)とポリリシンP(Lys)からなるブロック共重合体PEG-P(Lys)を、1本鎖PEG:分子量10,00050,000、もしくは2本鎖PEG(PEGasus):分子量20,00050,000、およびP(Lys):重合度20、40と組み合わせを変えて、PEG含有量の異なる種々のユニットPICを調製し、これらに対し、ポリアニオンであるヘパリンを加え、対ポリアニオンとの置き換わりに対する安定性を評価した(ヘパリン添加後のユニットPICからのsiRNA放出量を定量した)。その結果、PEG含有量の増大とともに、ユニットPICの安定性が顕著に増大する(siRNAが放出されにくくなる)ことが明らかになった。次に、この置き換わりに対する安定性がユニットPICの血中滞留性と相関するのかどうかを調べたところ、PEG分子量(もしくは含有量)の増大に伴い、ユニットPICの血中滞留性も劇的に改善されることが明らかになった。また、同一分子量のPEGとPEGasusを比較すると、PEGasusから成るユニットPICの方が有意に高い血中滞留性を有することも明らかになった。この理由に関しては次年度の検討課題としてあげる。一方、最も優れた血中滞留性を示したユニットPICに対し、がん治療実験の初期検討をヒト腎臓がんの皮下移植モデルマウスを構築して行ったところ、有意な抗腫瘍効果を得ることに成功した。次年度は、腫瘍組織内でのmRNA量の定量など、より詳細な生物実験を計画し、siRNAキャリアとしての可能性を検証する。蛍光相関分光法と分析超遠心解析により、PLys重合度を調整することでsiRNA1分子から成る単位PICの構築が可能であることを明らかにした。よって、おおむね順調に進展している。siRNAと親水性-正電荷性ブロック共重合体PEG-P(Lys)からなるポリイオンコンプレックス(PIC)構造形成において、単一siRNAからなり、その周囲を覆うPEG本数を正確に制御したユニットPIC構造形成をP(Lys)重合度によって制御する条件を確立するともに、PEG分子量ならびにその本数を的確に選択することによって、ユニットPICの構造安定性を強化出来ることを確認した。この結果として、ユニットPICの血中滞留性を飛躍的に向上させることに成功した。さらに、ヒト腎臓がんの皮下移植モデルマウスを構築し、血管内皮増殖因子(VEGF)に対するsiRNA(もしくは非治療用コントロールsiRNA)を搭載したユニットPICを用い、全身投与で有意な抗腫瘍効果を得るに至っている。
思春期における造形表現の質的変化をふまえた美術教育の方法論に関する実践的研究

本研究は、課題研究23531217「思春期における造形表現の質的変化をふまえた美術教育の方法論に関する研究」の成果をふまえ、それを発展、深化させたものである。本研究では、思春期の子どもの造形的な心象表現(描画や彫刻)に見られる停滞の原因は、一般に信じられている批判的な意識の高まりによる自信喪失ではなく、言語の運用能力の発達に伴う造形的な心象表現に対する関心の低下とそれに付随する表現意図の形成の困難にあることを明らかにし、その改善方策を提示した。また、授業実践を通じて、指導計画及び指導方法に関する改善の視点から、思春期の子どもの造形表現の特質をふまえた美術教育の可能性と課題を明らかにした。本年度は研究の第一年目に当たるため、(1)研究代表者と研究協力者の間で本研究の目的・内容及び方法等に関する共通理解の形成を深めること、及び(2)児童・生徒の造形表現のメカニズムに対するメタ的な理解を促す題材設定や指導のあり方について検討することを目的に研究を進めた。(1)については、夏期休業中に、研究協力者12名の参加を得て東京で1泊2日の合宿を実施し、研究代表者の本研究に対する基本的な考え方を「造形表現の発達的視点からとらえた思春期の美術教育の課題」、「思春期の美術教育の可能性ー造形表現の過渡期における美術教育の役割と課題ー」、「思春期の美術教育に関する実践研究の進め方」の3つの視点から説明するとともに、それをもとに協議を行うことにより、今後の研究の進め方について共通理解を図った。(2)については、造形表現のメカニズムに対するメタ的な理解を促す題材設定や指導のあり方について検討するための前提として、思春期の子どもを対象とする美術教育における内容の問題について検討を行った。また、思春期における造形表現の危機の問題をより重層的に捉えるために、一人の子どもの造形表現の発達過程を、1歳前後から15歳頃まで縦断的にたどることにより、造形表現の発達の具体と、子どもの造形表現に対する関心・意欲などの変化について分析した。その結果、思春期における造形表現の危機は、単なる苦手意識に起因するものだけでなく、描画を得意とする子どもでさえも、この時期には造形表現に対してある種の疎隔感や不全感を抱きやいことが示唆された。平成27年度(2年次)の研究課題は、「表現のメカニズムへの理解を促す題材及び指導法の開発、検討、評価」である。研究代表者は、小学校教科専門科目「図画工作」において、造形表現のメカニズムについて関心を喚起し、理解を深めることを目的とした学修課題の在り方とその指導方法等について検討し、その検討結果を実際の授業において試行することによって、教育的効果の検証を行った。その結果、〈1対象を概念的(記号的)に捉え、表現することと、そのものの実態に即してリアルに捉え、表現することとは根本的に異なること〉、〈2対象をリアルに捉える場合は、対象の視覚像を機械的に写す(=模写する)ことと、対象から感じ取った不可視なもの(造形的なよさや美しさ、存在感など)を表し方を工夫して可視化する(=表現する)こととは、本質的に異なる行為であること〉、〈3造形表現が成り立つためには、造形的な見方やとらえ方が必要であり、表し方にも基本となる方法や様式があること等について理解を促す必要があり、それは自他の表現を振り返ること(=鑑賞活動や批評活動)によって可能になること〉等が明らかになった。また研究協力者に対しては、勤務校において思春期における子どもの心理並びに造形表現上の特質をふまえた授業実践を依頼し、全体研究会においてそれぞれの授業実践に関する報告と協議を行った。その結果、次年度に向けての共通の課題とともに、各研究協力者の個別的課題が明らかになった。平成27年度における研究代表者および研究協力者による研究および実践を通して改めて明らかになったことは、一つ一つの題材について思春期の子どもの特質に配慮した内容や方法の見直しが必要であることはもちろんのこと、それだけではなく、カリキュラム全体を通して、造形表現に対するメタ認知を促す積極的な働きかけが必要であるということである。平成27年度(2年次)の主要研究課題である「表現のメカニズムへの理解を促す題材及び指導法の開発、検討、評価」については、研究代表者が担当する初等科教科専門科目「図画工作」を中心に、造形表現に対するメタ認知を促すための学修課題や指導方法の在り方について検討し、その検討結果を実際の授業おいて試行することによって、教育的効果の検証を行った。指導対象は教員養成を主目的とする学科に在籍する大学1年生であるが、受講生のほぼ9割が造形表現の発達における思春期の課題を十分にクリアできておらず、造形表現に関する経験や能力に限って言えば、平均的な思春期の児童・生徒と大差がなかった。したがって、大学1年生に有効な方法は、思春期の児童・生徒に対しても十分に適用可能であることが示唆された。研究協力者に実践を依頼するにあたっては、それぞれの勤務校のカリキュラムや児童・生徒の実態をふまえ、日常の指導に支障のない範囲で授業実践を行ってもらうようにした。つまり、外部から新しい題材を持ち込み試行するという形ではなく、通常のカリキュラムや題材に基づいて授業を進めながら、本研究の基本コンセプトに従って思春期を造形表現の過渡期として捉え、その発達的特質を十分に踏まえて授業実践を行うことを依頼した。