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小・中学校教員の理科苦手意識を勝服する理科実験教材の開発

小・中学校教員の理科苦手意識を克服するための、理科実験教材の開発を行った。ガウス加速器、電気パン焼き機、LEDを利用した教材などを開発し、電気回路実験の工夫などを行った。開発した実験教材は、小・中学校で利用できるように、教材化をおこない、出張講義で実践した。これらの成果は、埼玉大学附属小学校で毎年行われるワークショップや出張講義などで紹介し、小・中学校教員に利用してもらうため、教材・部品の提供などを行った。平成21年度は電磁気分野の教材開発を行う計画であったところ、埼玉県教育委員会から川御所市立中学校の現職教員を長期研修生として受け入れ、共同で電磁気分野での実験教材の開発を行った。そこで、(1)中学校学習指導要領理科で示されている実験を行う以前の内容で実験する必要がある。(2)「物理」は演示実験、「化学」は個別実験、と言われてきたが、物理分野でも個別実験が重要である。ということがわかってきた。電磁気分野は、教員養成系学部理科専修の物理の研究室で卒業研究を行う学生でさえ苦手な分野である。多くの学生が中学校理科の電磁気分野ですら教育実習で苦労している。しかし、電気は現代の生活では最も「身の回りにある物理現象」であるのでこの分野を中心にさらに教材開発を進める。小学校理科で注目するのは、小学校6年生に新しく加わる電気分野の内容である。前述のように、電磁気分野を扱うことは、あるていど理科を専門とする教員にとっても苦手であり、理科を専門としない教員にとっては深刻な問題である。平成20年に開催された第76回小学校教育研究協議会で、教材開発を行った。授業後の研究協議会で教材への興味がもたれ、さらに開発を進めて、手回し発電機とLEDを用いた授業を後述の出前授業で行い、関心が持たれている。開発教材の実施については、従来の児童・生徒への対応として三郷市・戸田市・川越市での出前授業を行った。戸田市、川越市では現場の教員の参加もあり、教員への対応にもなっている。実施に際しては、大学院・学部生に実験補助を行わせる事で、将来教員になる者への理科実験技術の習得として対応している。開発教材の普及に関しては、平成19年度から埼玉県理科教育研究会と協賛で行っている「小中合同理科研修会」において、21年度もワークショップを実施し、ここにおいて教材の普及をはかっている。普及に関しては、教材のマニュアル化、教材の配布を計画している。平成22年度の計画では、第1に電磁気分野の教材開発であった。平成20年公示の学習指導要領において、電気の分野では、小・中学校ともにLEDを利用した実験が示されている。小学校の「電気を作る、蓄える」の単元で、LEDとコンデンサーを使った実験が示されている。教材メーカーからは、豆電球型LEDや充電用基板に取り付けられたコンデンサーが実験器具として発売されている。本研究では一般に市販されているLEDやコンデンサーを用いて小・中学校の実験で利用できる教材を作製した。開発にあたっては、教育学部3年生程度が作製できる構造として、一般の小・中学校教員にも簡単に作製できるよう工夫した。従来から開発してきた家庭用電源を利用した「簡易パン焼き器」では、電機メーカーによる「白熱電球の製造中止」の方向を受け、白熱電球の代わりにLED電球を用いた「簡易パン焼き器への改造を行った。試作品は、埼玉大学附属小学校で行われた「埼玉・栃木・群馬小中合同理科教育研修会」ワークショップにて実演を行った。また、小・中学校で行われる、豆電球を用いて行う実験を、LEDを用いて行う検討を始めている第2の計画として実験教材のマニュアル化があった。従来から出前授業などで行っている「ガウスの加速器」について、ある程度の教材化が完成したので、埼玉大学附属教育実践総合センターの研究紀要として発表した。この紀要については、出張講義やワークショップ、研修会で配布するとともに、電子データとして埼玉大学のホームページから誰でも自由に閲覧することが可能になっている。この種の研究成果は、なかなか学術雑誌に記事になることは少ないので、これらを利用して研究成果の普及を考えている。従来とおり、各種出張講義や、教員研修会、上述の「小中合同理科研修会」などにおいて、開発した教材の普及を行っている。さらなる教材のマニュアル化、教材の配布を計画している。本研究の目的は、従来行われてきた、児童・生徒に対してではなく、小・中学校の教員が理科に対して持っている苦手意識を克服させるような実験教材を開発することにある。平成23年度は、平成20年告示の学習指導要領において小・中学校ともに活用が示されているLEDを利用した実験教材の開発に重点を置いた。小学校6年生で新しく導入された「電気を作る・蓄える」に関して開発した教材は、教材メーカーが販売するブラックボックス化した、LED,コンデンサーとは異なり、それぞれの電気素材の見える教材でる。出前授業などで実践を重ね普段の授業教材として十分に使用できることが確認された。

白熱電灯にかわりLED電球を利用した「電気パン焼き器」を開発したが、LED電球の発光が強く、少々使用しづらいことが分かり、さらに改良する予定である。LEDを利用した新たな教材として、「LEDにおける光通信」「圧電素子による発電」の開発を行った。「LEDにおける光通信」はすでに多く発表がなされているが、電気回路の知識の無い者にも手軽に実験が行えるような、100円ショップで販売されている簡易アンプを利用しい教材を試作した。また、「圧電素子による発電」も多くの報告がなされているが、工作が苦手な者にとって難しい圧電素子の分解を行う必要の無い方法の開発を行った。いずれも、理科や工作の苦手な教員でも利用できることを目的に開発をおこなった。開発教材の実施では、川越市、三郷市、戸田市などで行っている出張授業で行っている。児童・生徒が「興味を持ち、関心を高め、理解を深める」ことに有用であるかどうか検証している。また、理科が苦手である教員に作製でき、実施できるかについては、教育学部学生に協力してもらい検証を行っている。開発教材の普及では、毎年埼玉大学附属小学校で、埼玉県ならびに近隣県の小・中教員が参加するWSにおいて、開発教材を実演し、資料や部品などを配布して普及を促している。また、免許更新講習においても、開発教材を積極的に活用し、理科を苦手に思う教員に教材の配布を行っている。また、平成24年春季応用物理学関係連合発表会(応用物理学会)の教育分科会において関連の教材について発表を行った。
鳥類の免疫能が配偶者選択に及ぼす影響の研究

一夫多妻制の配偶システムを持つ種では、高い性選択圧にさらされているため、雄の誘性的な形質と免疫能を同時に発達させる必要がある。免疫能とアンドロゲン濃度には拮抗作用がみられるため、質的に劣る雄は免疫能を保ったまま、誘引形質を維持するのが困難となるため、免疫能は暴露型ハンディキャップとなると考えられている。霞ヶ浦湖岸に2004-2006年に確立したオオヨシキリの標識個体群において、免疫能の高い個体が高い配偶成功を得ているかどうかを研究した。フィトヘマグルチニン(PHA)を用いて擬似免疫反応を誘発させ、個体ごとに免疫能を測定した。免疫能と各個体の体重、体のコンディションの間には相関は認められなかったが、1歳個体の免疫能が高い傾向が認められた。オオヨシキリでは、血液寄生虫の感染率が高く、26%の個体が広義の烏マラリア(含むヘモプロテウス)、及び10%の個体が烏トリパノゾーマに感染していた。鳥マラリアに感染した雌親の営巣成功率は、非感染雌に比べて低かった。鳥マラリアに感染していた個体と感染していない個体を比較したところ、感染した個体が高い免疫能を持つ傾向があったが有意ではなかった。雄の配偶ステータスに強い影響を与えている要因を明らかにするために、測定年をランダム効果とし、雄の配偶ステータスを従属変数とし、免疫能の強さ、年齢、鳥マラリア感染率、鳥トリパノゾーマ感染率、体重を独立変数として変数増減法により一般化線形混合モデル(GLMM)を構築した。その結果、雄の配偶ステータスに影響を与える要因として、雄の年齢、免疫能の強さ、年齢と免疫能の交互作用の3つの要因が効いていることが明らかになった。免疫能とアンドロゲン濃度には拮抗作用がみられるため、質的に劣る雄は免疫能を保ったまま、誘引形質を維持するのが困難となるため、免疫能は曝露型ハンディキャップとなると考えられている。霞ヶ浦において色足輪で標識されたオオヨシキリの調査個体群を確立し、免疫能と鳥マラリア等の血液寄生虫感染率が配偶者獲得数や繁殖成功度に与える影響を調査した。オオヨシキリ成鳥の血液寄生虫の感染率は幼鳥より有意に高く、雌雄とも40%以上の個体がPlasmodiumあるいはHaemoproteusに感染していた。しかし、雄の配偶者獲得数と血液寄生虫感染率の間には関連は認められなかった。しかし、血液寄生虫に感染した雌の巣は捕食されやすく繁殖成功率が低下する傾向が認められた。次に、PHAの凝集反応から免疫能を測定したところ、雌の免疫能が雄よりも高い傾向がみられた。また、雄の配偶ステータスによる免疫能の違いを比較したところ、一夫多妻の雄の方が一夫一妻の雄よりも免疫能が高い傾向がみられた。サンプルサイズが小さいので、これらの傾向は有意ではないが、雌に選ばれやすい雄個体の免疫能が高く、曝露型ハンディキャップになっている可能性が示唆された。今後、サンプル数を増加させるとともに、免疫能の高さと雄の行動、血液寄生虫の感染した個体の行動について明らかにする必要がある。

霞ヶ浦湖岸に2004年に確立したオオヨシキリの標識個体群において、免疫能の高い個体が高い配偶成功を得ているかどうかを研究した。フィトヘマグルチニン(PHA)を用いて擬似免疫反応を誘発させ、個体ごとに免疫能を測定した。各個体の体重、体のコンディションと免疫能の間には相関は認められなかった。2004年は、生息密度が低く一夫多妻雄は出現しなかったが、休耕田のヨシ原が消失した2005年度には3分の1の雄が複数の雌を獲得でき、一夫多妻が生じた。一夫多妻の配偶ステータスを得た雄の免疫能が一夫一妻の雄より高い傾向は認められた調査個体群では、32%の雄が広義の鳥マラリア(含むヘモプロテウス)に感染していたのにたいして、トリパノゾーマの感染率は9%弱と低かった。これらの血液寄生虫に感染していた個体と感染していない個体を比較したところ、免疫能に差は見いだせなかった。2005年に高い配偶成功のステータスを得ていたのは、2歳以上の個体であった。以上より、雄が高い配偶成功を得られるかどうかは、周辺環境の要因、年齢、免疫能が複雑に絡み合っていると考えられた。一夫多妻制の配偶システムを持つ種では、高い性選択圧にさらされているため、雄の誘性的な形質と免疫能を同時に発達させる必要がある。免疫能とアンドロゲン濃度には拮抗作用がみられるため、質的に劣る雄は免疫能を保ったまま、誘引形質を維持するのが困難となるため、免疫能は暴露型ハンディキャップとなると考えられている。2004年は、調査地内に18雄しか定着せず一夫多妻は出現しなかったが、近接した休耕田のヨシ原が消失した2005年度には32雄が定着し、約3割にあたる10雄が一夫多妻となり、2006年には29雄中6雄が一夫多妻のステータスを得た。2004年から2006年に捕獲され、免疫能を測定した69羽のすべての成鳥個体のうち、鳥マラリアに感染していた個体は18羽で感染率は26%であり、鳥トリパノゾーマに感染していた個体は7羽でたった10%にすぎなかった。雄の配偶ステータスに強い影響を与えている要因を明らかにするために、測定年をランダム効果とし、雄の配偶ステータスを従属変数とし、免疫能の強さ、年齢、鳥マラリア感染率、鳥トリパノゾーマ感染率、体重を独立変数として変数増減法により一般化線形混合モデル(GLMM)を構築した。その結果、雄の配偶ステータスに影響を与える要因として、雄の年齢、免疫能の強さ、年齢と免疫能の交互作用の3つの要因が効いていることが明らかになった。一夫多妻雄の免疫能が高い傾向が認められ、免疫能ハンディキャップ仮説の予測と一致していたが、年齢の効果が認められるため同一個体の反復測定により、免疫能の経年変化を明らかにする必要があることが示唆された。
膜タンパク質の新たな解析プラットフォームをつくる

膜タンパク質は、細胞膜における機能モジュールであり、種々の重要な細胞機能を担っている。本研究では、脂質二分子膜構造を有する安定なナノディスクの開発を行うことで、従来解析が困難であった膜タンパク質の新たな解析プラットフォームを構築することをめざした。本研究で新たに開発した両親媒性分子は、脂質二分子膜の疎水性縁部と結合することで自発的にナノディスクの形成を誘導することができ、得られたナノディスクは、膜タンパク質の再構成マトリックスとして用いる事ができることが示された。本研究では、膜タンパク質の新たな解析プラットフォームとして、自在にサイズ制御できる安定な脂質二分子膜ナノディスクを構築することを目的とした。本年度は、具体的に以下の研究を実施し、得られた成果は論文および学会において報告した。(1)ナノディスクを形成する新規脂質分子の合成はじめに、脂質二分子膜ナノディスクの縁取り部分を形成する脂質分子を新規に設計し、合成を行った。具体的には、親水性頭部に架橋部位を有する短鎖の脂質分子を種々合成し、ライブラリの構築を行った。続いて、得られた合成脂質に関して、面部分を構成する各種の長鎖リン脂質と混合することで、ナノディスクを形成するか否かについて評価し、ナノディスクの形成に求められる短鎖脂質の分子設計指針を明らかにした。(2)形成されたナノディスクの構造評価前項において作成したナノディスクの詳細なキャラクタリゼーションを各種分光法および透過型電子顕微鏡による直接観察によって行った。その結果、短鎖合成脂質とリン脂質の混合によって得られるナノディスクは、単一の脂質二分子膜によって面部分を構成し、脂質組成に応じて直径が変化することを明らかにした。また、NMR測定より、リン脂質バイセルでみられた磁場応答特性を本研究で開発したナノディスクも有することが明らかになり、従来の評価手法がそのまま適用可能であることが示された。また、ナノディスクの特性は調製手法に依存して異なるため、膜タンパク質の再構成に関して最適な調製手法を用いる必要があることが明らかになった。本年度は、具体的に以下の研究を実施し、得られた成果は論文及び学会において報告した。1.細胞膜環境を再現した脂質組成によるナノディスク形成膜タンパク質の構造や機能における脂質マトリックスの役割を明らかにするために、実際の細胞膜環境を再現した様々な脂質組成でのナノディスク形成に関して検討を行った。また、前年度に合成を行った脂質分子に加えて、本年度はペプチドをはじめとする両親媒性分子もナノディスク形成機能の評価対象とし、本アプローチの汎用性について検証を行った。2.ナノディスク形成分子を用いた細胞膜の直接断片化と膜タンパク質構造評価膜タンパク質が存在するそのままの環境で取り出すことができるか否かを明らかにするため、ナノディスク形成分子を用いた細胞膜の破壊と断片・ナノディスク化について検討を行った。また、膜タンパク質の解析プラットフォームとしての本手法の有用性を検証するために、バクテリオロドプシンのナノディスクへの組み込みを行い、分光法を中心に構造・機能評価を実施した。界面物理化学本研究の基盤材料となる脂質ナノディスクに関してその作成手法を確立し、膜タンパク質組み込みのめどがたったため。大きな研究計画の変更は無く、翌年度は膜タンパク質の組み込み及び構造・機能の評価について行う。また、ナノディスク形成分子のさらなる最適化についても引き続き検討を行う。本年度は、有機合成に必要な試薬類が当初想定したよりも少なく目標を達成したため、余剰金が発生した。翌年以降は、膜タンパク質の発現およびその評価に必要な装置・器具・試薬類を重点的に整備する。
アミノ酸トランスポーター機能調節による癌の制御

アミノ酸は生体にとって必須の栄養素である。また一部のアミノ酸は、シグナル分子としての役割を持ち、多様な生体反応に関与している。このアミノ酸の細胞内外の濃度調節を行っている分子がアミノ酸輸送体である。今回の研究では、癌の増殖、進展に関与すると考えられるアミノ酸トランスポーターについて検討を行った。細胞増殖に重要なロイシンやNO合成に必須なアルギニンを輸送する輸送体に関して検討を行った結果、癌の増殖にはLAT1が最も重要であると示唆された。そこで、LAT1の機能調節を行う分子の同定と解析を行った。その結果、LAT1の機能調節に関わりそうな、分子シャペロンやタンパク質分解系のタンパク質が得られた。必須アミノ酸であるロイシンやアルギニンは、mTOR経路活性化、すなわち細胞増殖に重要である。また、アルギニンはNO合成の基質であり、そのNOは良性腫瘍から悪性腫瘍への進展に関与することが示されている。本研究計画では、それら重要なアミノ酸を取り込むトランスポーターに焦点を当て、癌の増殖、進展における機能的役割の検討を行うことを目的とする。アミノ酸トランスポーターとして、すでに抗癌薬の標的として着目されているLAT1に加え、ロイシン/アルギニンを輸送するy+LAT 1, 2に着目した。癌培養細胞として、胎盤絨毛癌細胞のBewo, JEG-3細胞、口腔・歯肉癌細胞のHEp-2, Ca9-22,HSC-3細胞、膀胱癌細胞のT24細胞、前立腺癌細胞のPC-3, DU145細胞、乳癌細胞のMCF7, T47D細胞などを用いた。各種癌細胞の増殖におけるロイシン/アルギニンの影響を検討するため、ロイシンやアルギニンの濃度を低下させて細胞増殖を観察した。その結果、それらアミノ酸の濃度を低下させると、細胞増殖が抑制された。LAT1特異的阻害剤JPH203を用いて、細胞増殖抑制効果を検討した結果、各腫瘍細胞でその感受性が異なっており、T47DやDU145で感受性が高かった。ウエスタンブロットによりLAT1, y+LAT 1, 2のタンパク発現量を比較した。y+LAT2は比較的どの癌培養細胞にも発現が見られたが、LAT1はHEp-2, Ca9-22, JEG-3細胞で発現量が高く、y+LAT1はJEG-3でのみ高い発現が見られた。今後、これらトランスポーターの重要性を検討するとともに、癌組織切片を用いてそれらトランスポーターの発現を観察していく。27年度内には、癌培養細胞におけるy+LAT, CAT familyの発現とモデル細胞の選定とIn vitro assay系によるy+LAT, CAT familyの機能的役割の解明を行う予定であった。y+LATファミリーのタンパク質発現解析は行ったが、CATファミリーに関してはmRNAの発現しか行っていない。しかしながら、ターゲットとしたアミノ酸トランスポーター以外のものの重要性も考えられたため、DNAマイクロアレイや質量分析計(MS)を用いた、網羅的なトランスポーター発現解析も進めている。アミノ酸トランスポーターとして、すでに抗癌薬の標的として着目されているLAT1に加え、ロイシン/アルギニンを輸送する他のトランスポーターにも着目した。LAT1特異的阻害剤JPH203を用いて、細胞増殖抑制効果を検討した結果、各腫瘍細胞でその感受性が異なることは昨年度報告した。比較的JPH203の感受性が高い細胞を用いて、LAT1以外のアミノ酸トランスポーターを過剰発現させ、JPH203感受性の変化や増殖能の変化を観察した。アミノ酸トランスポーターとして、LAT2, y+LAT1, y+LAT2を過剰発現させたが、JPH203の感受性に変化は見られなかった。また、LAT1の機能調節に重要であると報告されているLAPTM4bやJPH203の取り込み過程に関与すると言われるOATP1B1やOATP1B3も強制発現させたが、その感受性に変化はなかった。癌組織切片として、前立腺癌、乳癌、胃癌、大腸癌組織を入手し、y+LAT1, y+LAT2トランスポーターの発現を免疫染色によって観察を行った。その結果、癌組織によって違いはあるものの、y+LAT1, y+LAT2の両トランスポーターの発現が確認できた。ロイシン/アルギニンを輸送するトランスポーターとして、y+LAT1とy+LAT2の解析は進んでいるが、アルギニンを輸送するCATfamilyに関してはあまり解析が進んでいない。しかしながら、解析していく過程でやはりLAT1が癌細胞の増殖にかなり依存していると考えられたため、その機能調節を網羅的に解析することにした。Yeast hybridscreeningによって、LAT1と相互作用する分子を急性リンパ芽球性白血病のJurkat細胞ライブラリーを用いてスクリーニングした。その結果、LAT1の機能調節に関わりそうなたんぱく質が多数得られた。本研究計画では、それら重要なアミノ酸を取り込むトランスポーターに焦点を当て、癌の増殖、進展における機能的役割の検討を行うことを目的とした。

LAT1特異的阻害剤JPH203を用いて細胞増殖抑制効果を検討した結果、各腫瘍細胞でその感受性が異なること、LAT2, y+LAT1, y+LAT2を過剰発現させてもJPH203の感受性に変化は見られないことを報告した。これまでの結果から、癌の増殖にはLAT1が最も重要であると考えられたため、LAT1の機能調節を行う分子の解析を行った。Yeast hybridscreeningによって、LAT1と相互作用する分子を急性リンパ芽球性白血病のJurkat細胞ライブラリーを用いてスクリーニングした。その結果、LAT1の機能調節に関わりそうなたんぱく質が多数得られた。そのうち、分子シャペロンとタンパク質分解系の2種類のタンパク質に着目して解析を行った。免疫沈降で結合を確認したのち、それらの阻害剤を用いて影響を検討した。その結果、その阻害剤単独でも殺細胞効果は見られるが、JPHを併用すると相加効果が見られた。また、阻害剤存在下でしばらく培養しLAT1の局在を免疫蛍光染色で観察を行うと、LAT1の細胞表面での発現が減少していた。したがって、この2種類のタンパク質がLAT1の機能発現に重要な役割を果たしていると考えられた。アミノ酸は生体にとって必須の栄養素である。また一部のアミノ酸は、シグナル分子としての役割を持ち、多様な生体反応に関与している。このアミノ酸の細胞内外の濃度調節を行っている分子がアミノ酸輸送体である。今回の研究では、癌の増殖、進展に関与すると考えられるアミノ酸トランスポーターについて検討を行った。細胞増殖に重要なロイシンやNO合成に必須なアルギニンを輸送する輸送体に関して検討を行った結果、癌の増殖にはLAT1が最も重要であると示唆された。そこで、LAT1の機能調節を行う分子の同定と解析を行った。その結果、LAT1の機能調節に関わりそうな、分子シャペロンやタンパク質分解系のタンパク質が得られた。y+LAT, CAT familyの安定過剰発現細胞および安定ノックダウン細胞を作製し、以下の検討に用いる予定である。mTORの活性化(リン酸化抗体によるウエスタンブロット)、細胞増殖、細胞遊走能(スクラッチアッセイ法)、浸潤能(ボイデンチャンバー法)を評価する。これらの解析により、癌細胞としての機能維持に重要なトランスポーターを同定する。その際、アミノ酸取り込み効果によるものか、NOによる効果なのか検討するため、NO合成酵素阻害薬のL-NAMEの効果もあわせて観察する。重要性が考えられたトランスポーターを中心に、癌組織での発現を免疫染色法を用いて観察する。癌部と非癌部だけでなく、癌浸潤部と癌基部の比較検討も行う。合わせて、癌のステージにおける発現パターンの変化も観察する。Yeast hybridscreeningによって、LAT1の機能調節に関わりそうなたんぱく質が得られたことから、これらたんぱく質の機能に関して検討を進めていく。
複素領域の微分方程式・差分方程式の研究

1.パンルヴェ方程式(VI)を特別な場合としてふくむ、ガルニエ系の特異点における標準形を、シンプレクティック幾何の枠組の中で決定した。これにより、動かない特異点の近傍における解の振舞がよく見えるようになり、特に解の分岐の様子が、すなわち局所的な非線形モノドロミ-群の情報が得られるようになった。ガルニエ系の相空間(初期値空間)の記述および変換群についての既知の結果をあわせると、大域的な非線形モノドロミ-群についても、部分的に見ることができるようになった。2.多変数超幾何微分方程式の局所解の根成および接続係数の決定の問題を、オイラ-・ダルブ-方程式の初期値間題の特異性伝幡という立場から考察した。特にアペルのF_2,F_3およびそのn変数版であるF_A,F_Bに対しては完全な解答を与えた。3.関数等式をコンピュ-タに証明させるための有効なアルゴリズムの開発をした。4.係数がなめらかな確率微分方程式に従うシステムの最適制御問題を考察し、ゆるめられた最適制御の存在を示した。さらに、値関数がL^2(IR^2)上の密な点で微分可能となり、ベルマン方程式の最大な劣粘性縄となることを示した。5.イ-ジング模型で、外部磁場hを動かして得られるギブス分布の族が、一つの実数値確率場の高さんでのレベルセットの分布として表すことができること、さらにそれがパ-コレ-ションの問題に応用できることを示した。
プログラム理解に基づいて課題選択・学習援助を行う知的環境に関する研究

プログラム理解に関する基礎的研究として以下の2点を中心に実施した。1.プランを用いた学習者と教師のプログラムの比較学習者の作成したプログラムに含まれる意味的エラーを発見するためには、「正しいプログラム」に関する知識を必要とする。エラーを発見する戦略やその結果はこの知識をどのように与えるかに大きく依存している。本研究では、教材作成者に負担をかけずにできるだけ多くの問題に対して診断ができるように、問題に依存するプログラム知識として、教師の書いた模範プログラムを用いた。また、多くの教材プログラムを通して学習者に教えようとする普遍的なプログラミング技法に関する知識をプランとして持つ。これらの知識を用いて学習者の作成したエラーを含んだプログラムを診断するのに必要な情報を引き出した。2.プログラム理解のための概念情報の表現法と抽出法プログラムは構文的には文字列であるが意味的には抽象的な概念を含んでいる。これらの概念を自動的に認識するために、プログラム理解機構を推論機構としてとらえる方法を採用した。この方法はプログラムの各命令を「事実」と考え、それらを組み合わせて高いレベルの概念を理解するための知識を推論規則として与える。本研究では命令を単位とした知識と共に、制御フローとデータフローに関する知識を採用して、正確で、柔軟性のある認識ルールの記述を可能にした。また、各命令や制御フロー、データフローの含まれる概念情報の表現法と、それらを用いて高いレベルの概念を抽出するためのルールの記述法を提案した。以上の研究成果は学習者や教師の書いたプログラムを理解する基本的な枠組みを提供するものである。しかしながら、誤りを含んだプログラムの適切な理解、そこから診断に必要な助言の生成、より対象領域に依存したプログラム理解などは今後の課題である。
複合材料の破壊過程における多数の損傷間の力学的相互作用(多体問題)の近似解法

複合材料の変形・破壊過程では,繊維やマトリックスの破断,界面剥離などの損傷が空間的にばらついて生じ,お互いに相互作用しながら,次に起こる損傷の種類と空間位置を決める。相互作用は新しい損傷が生じる毎に刻々と変化し,損傷の形成集積過程を律し,材料特性を決定する。このような破壊過程を律する多数の損傷間の相互作用(多体問題)を厳密に解くことは数学的に不可能である。本研究では,この問題を近似的に解くことを試みた。まず実験では,SiCで強化したTiAl金属間化合物およびSiC繊維で強化したSiCの2つの複合材料をモデル材として用い,応力負荷装置を組み込んだSEMで繊維・マトリックス破壊,界面剥離をはじめとする損傷の発生,進展,集積および損傷間の相互作用観察を行なった。その結果,破壊過程で刻々とその数を増し空間分布も刻々変わる損傷の集積過程を実験的に把握できた。これらの結果をフィードバックしてシェアラグアナリシス法,有限要素法,およびモンテカルロシミュレーション法を組み合わせた損傷集積過程近似記述法を開発した。開発した手法を用いて複合材料の破壊過程のシミュレーションを行なって,損傷が材料内各所で生じ,お互いに影響を及ぼし合いながら,負荷歪の増加と共にその数を増し,材料全体の破壊へとつながっていく過程と,その結果あらわれる材料全体としての応力-歪曲線,強度,破壊形態などをほぼ適切に表現できることを確認した。
有機分子線エピタキシーによる青色レーザー分子固体の探索

有機電界発光デバイスが実用段階に入り、現在では多波長発振可能な有機固体レーザーへの発展がおおいに期待されている。高電流注入下におけるレーザー発振を実現するためには、高安定発光分子の探索とならんで、高効率の導波路や共振器構造を導入した結晶性分子固体を設計することが重要である。そこで本研究では、高効率の青色発光を示すp-セキシフェニル(p-6P)分子を用い、高品質でサイズの大きな結晶の成長制御が可能なHot-Wall Epitaxy法を確立し、発光増幅が可能なp-6P結晶の作製を行い、下記の知見を得た。Hot-Wall Epitaxy法では、温度制御したWallで閉じられた空間に分子を昇華させるため、熱力学的平行に近い条件下で結晶成長を行うことが可能で、欠陥が少なくサイズの大きな単結晶を基板上にエピタキシャル成長させることができる。本研究では、p-6P分子を石英管を用いたHot-Wall(140150°C)中に設置したKCl(001)面基板上に昇華成長させることによりエピタキシャル配向したロッド状単結晶を作製することに成功した。(1)で作製したp-6Pロッド状結晶は長さが100μm以上、幅300800nm、高さ80150nmの一次元形態をもち、紫外線励起下で非常に安定な青色発光を示した。この結晶をYAGパルスレーザー(λ=355nm)で励起してその発光スペクトルを測定した結果、あるエネルギー閾値以上で顕著なスペクトルのGain-Narrowingが観察された。これは、発光した光が結晶中に閉じ込められ、ロッド軸に沿って伝搬する自己導波路効果によるAmprified Spontaneous Emission(ASE)であることがわかった。以上の結果より、Hot-Wall Epitaxy法により成長したp-6Pロッド結晶は安定な青色発光増幅を示し、今後、微小共振器構造や電流注入電極の導入により、有機青色レーザー材料として有望である。
高密度プロチウム合金におけるプロチウム移動機構の解明

最近研究代表者の伊藤が精力的に行ってきているものの高密度プロチウム合金ではまだ試みられていない水素マイクロプリント法,および研究分担者の山下が行っているナノインデンテーション法により,プロチウムの移動経路,移動機構をまず現象論的に明らかにし,その現象論の取りまとめを基に,移動機構を総合的に解明することを目的とした。対象材料として,現在プロチウム吸蔵の実用合金としてもっとも可能性の高いV-Ti-Cr系合金を選んだ。東北大学岡田益男教授の研究グループのご厚意により調製していただいたV-28.75mol%Ti46.25mol%Cr合金の直径約25mmのボタン状鋳塊,およびプロチウム吸蔵化処理後常温・常圧で保存した粉粒体状V-28mol%Ti-37mol%Cr合金(組成はいずれも公称組成)を用意した。ボタン状試料を用いて,ナノインデンテーション試験,透過型電子顕微鏡(TEM)観察(試み)を行い,一方粉粒体状試料を用いて,光学顕微鏡(光顕)・走査型電子顕微鏡(SEM)観察,水素マイクロプリント法による解析を行った。V-Ti-Cr系高密度プロチウム合金は凝固偏析が少ない単相合金であり,ナノインデンテーション法により,移動経路と金属組織との対応をつけるのが困難であった。またTEM解析用の試料は,極めてもろく,ハンドリング中に破損したため,観察するに至らなかった。光顕やSEM観察の結果,吸蔵化処理後の粉粒体状試料では,プロチウムの吸蔵・放出に伴う格子ひずみや脆化により割れていたが,割れは体心立方金属のへき開面{100}に沿っていると推測された。水素マイクロプリント法による解析の結果,亀裂の先端部からプロチウムが放出されることが示唆された。
カテプシンBとLの基質結合領域立体構造解析の差異と、それに基ずく特異的阻害剤開発.

1.[研究目的と創薬の新方法論]カテプシンLタイププロテアーゼの特異的阻害剤を開発して骨コラーゲン過剰分解を抑制し、骨粗鬆症の新治療薬を開発することを目的としておこなった研究である。その開発方法論として、標的酵素カテプシンLタイププロテアーゼの立体構造グラフィックスにフィットする阻害剤を理論的にデザインし、それらを化学合成するという新方法を確立して成功した。従来のバクテリアや植物の有効成分をスクリーニングするという方法論に換わる新しい創薬デザインである。2.[研究成果]カテプシンBのX線結晶解析により立体構造グラフィックス作った。またパパインとの類似性からカテプシンLの推定立体構造をも作った。これらにより、両酵素の基質結合ポケットの立体構造的差異明らかにすることが出来た。最大の差異はカテプシンBには基質結合ポケットの上部がEI_<122 105>によりOccluding loopを作ってふさがっており、そこに110と111番の2つのHistidineがあるために、基質や阻害剤のC末がこれらのHistidineに固定されることである。カテプシンLは上部にこのOccluding loopがないので自由に大きな分子がC末から入り得る。従ってカテプシンBではC末が固定されると、それからペプチド結合2ケの距離にあるエポキシコハク酸が、酵素のシステイン-SHおよび23番グルタミンの間でオキソアニアンホールを作って強く結合される。以上の理論を基にして新しいエポキシコハク酸誘導体をデザインして強力にしてカテプシンLに特異性の高い新阻害剤を開発した。これらはCLIKと名付けられた。これらは10 ^8Mの濃度でカテプシンLを完全阻害し、10 ^6Mでも他のカテプシン群を全く阻害しない。これらのCLIKのカテプシンLに対するKI-は10 ^9Mオーダーである。更にこれらのCLIKは破骨細胞による骨コラーゲンの分解、ビット形成を強く抑制することが出来た。従ってCLIKは細胞内に良く取り込まれ、毒性もなく有効に細胞内のカテプシンLを抑制できることが明らかになった。3.[学術的、医学的意義]新しいカテプシンLの特異的阻害剤を開発することにより、カテプシンLの生体内役割を解明できるばかりでなく硬骨細胞のカテプシンLによりおこる骨吸収を抑制する新薬の開発ができる。即ち、骨粗鬆症の新薬開発に貢献できる。更に病因をなす標的酵素の立体構造からコンピューターグラフィックスにより新しいトラッグデザインをする新方法論を確立し、今後の創薬に新分野を開拓した。
冷戦期日本における文化と移動：在日朝鮮人文学を中心に

本年は、本プロジェクト一年目ということもあり、研究の基礎となる日本占領及び朝鮮軍政関係資料の整理、収集を行なった。当初の計画では、国立公文書館(NARA)及びハーバード大学イェンチン研究所での調査を検討していたが、事前調査をさらに進めたところ、スタンフォード大学図書館やイースト・アジア図書館、またカナダ・ブリティッシュコロンビア大学図書館の方がより本研究に資する資料群があることが分かり、計画を変更した。まずスタンフォード大学図書館には日本及び朝鮮半島南部を占領していたアメリカ軍の兵士が個人所有していた写真及び映像資料が多数保管されている。例えばミズーリ出身のウィルキンソン一等兵が撮影した占領期日本の写真集があり、一般市民の生活状況や街の様子などが具に分かる。他にも、占領期朝鮮に赴いた宣教師団の写真は、宣教師たちと朝鮮の独立運動家との繋がりを示す資料である。またイースト・アジア図書館には、在日朝鮮人運動に関する日本語、英語、朝鮮語の書籍が収集されており、フーバー研究所のデジタル資料と照らし合わせながら調査を行えば、より広範な朝鮮人ディアスポラ研究が可能になることが分かった。ブリティッシュコロンビア大学図書館では、かつては共産主義者であり、その後日本占領軍に加わり、レッドパージによって占領軍を追い出された後に、朝鮮問題を扱うジャーナリストになったという奇異な経歴を持つデヴィッド・コンデのコレクションが収録されている。その中には、コンデが傍聴した東京裁判の資料や、彼が冷戦期の東アジアについて書く上で作成したメモなどがある。彼が1966年に日本で出版した『アメリカー日本アジアの枢軸』(青木出版)のもとになるものであり、様々な経験を経てきたコンデが見る東アジアの冷戦状況を見る上で重要な資料である。国内では、詩人許南麒に関する資料収集を開始した。1年目は北米での資料調査を中心に計画していたため、資料の所在確認及び資料収集という点においては、これまで把握していた所蔵箇所以外で資料群を見つけられたということが大きな成果であった。また、2018年6月にワシントン大学で開催されたTrans-Pacific Workshop、2019年3月にブリティッシュコロンビア大学で開催された3P Conferenceに参加したことで2年目、3年目に計画していた北米の日本近代文学、朝鮮近代文学研究者とのネットワークづくりが顕著に進んだことも1年目の成果である。2年目には、在日朝鮮人作家による文学作品の読解を中心的に行い、成果を発表する予定である。国際学会や国際シンポジウムに参加して発表することで、継続して研究ネットワーク構築に取り組みつつ、1年目で口頭発表した内容や新しい考察を積極的に論文化していく計画がある。また、3年目に計画している国際シンポジウムの企画を進めるために、開催場所や参加者などの人選、交渉も行なっていきたい。
食生活による骨粗鬆症予防の新しいとりくみ-植物イソプレノイドの新規機能の開発-

(1)基礎研究ヒト株化骨芽細胞を用いた検討では、モノテルペン(C_<10>)のperillyl alcohol、perillic acid、geraniolが、alkaline phosphatase活性を上昇させ、増殖を抑制することを見出した。さらに、RT-PCR法によるmRNAレベルでの解析では、これらのモノテルペンがalkaline phosphataseやその他の骨分化マーカーの発現を増加させることを見出した。現在、モノテルペンによる骨形成促進作用が、スタチンと同様に3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA)還元酵素阻害を介しているかを解析中である。代表的な続発性骨粗鬆症であるステロイド骨粗鬆症に対するモノテルペンの予防効果の基礎検討として、グルココルチコイドによる骨形成抑制の分子機序を解析した。ヒト骨芽細胞初代培養系を用いた検討では、グルココルチコイドがWnt signal伝達経路の調節分子dickkopf-1の発現を増加させ、その結果β-cateninの核内移行を阻害することを明らかにした。成長期ラットにカルシウム、ビタミンD欠乏食を40日間投与した結果、大腿骨のカルシウム量、無機リン量および骨密度が有意に低下することを確認した。現在、カルシウム、ビタミンD欠乏食にモノテルペンを添加することにより、骨量減少が抑制されるかを検討中である。(2)臨床研究閉経期女性を対象として、橈骨骨密度、骨吸収マーカー(尿NTX)と成長期および現在の身体状況、食習慣、運動習慣との関連を検討した。その結果、年齢、初経年齢は骨密度の予測因子であり、閉経はNTXの予測因子であることが明らかとなった。生活習慣としては、現在の欠食習慣が骨密度、NTX両方の予測因子として選択された。欠食習慣によって、野菜・果物類、大豆類、乳製品、麺類の摂取量が有意に低下していたことから、植物性食品摂取の不足が骨強度低下の危険因子となることが示唆された。骨粗鬆症は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成の平衡状態の失調によって引き起こされ、骨量の減少とこれに伴う易骨折性を特徴としている。骨粗鬆症の予防には、適切な食生活と運動が有効と考えられている。野菜、果物、穀類などの植物性食品の摂取が疾病予防に有用であることが明らかとなってきたが、植物性食品に含まれる成分として植物イソプレノイドが注目されている。植物イソプレノイドは植物のメバロン酸経路で合成されるイソプレン(C_5H_8)を構成単位とする化合物の総称で、ヒトなどの動物のメバロン酸経路を阻害してコレステロール合成を抑制するだけでなく、細胞の増殖と分化に影響を及ぼして腫瘍の増殖を抑制する。近年、植物イソプレノイドと同様にメバロン酸経路を阻害する高コレステロール血症治療薬スタチンが、骨芽細胞の分化を促進して骨形成を促進することが報告されたことから、植物イソプレノイドにも骨形成促進作用があると推測される。本研究では、食生活による骨粗鬆症予防に植物性食品の摂取という新たな視点を加えることを目的とし、植物イソプレノイドの骨形成促進作用に焦点をあてて検討する。今年度の研究によって得られた成果は以下のとおりである。(1)基礎研究株化培養骨芽細胞HOS-TE85を用いたin vitro系での骨形成促進作用を示す植物イソプレノイドの検索では、モノテルペン(C_<10>)のperillyl alcohol、perillic aicd、geraniolが、アルカリフフォスファターゼ活性を上昇させ、増殖を抑制することを見いだした。

現在RT-PCR法にて、骨形成促進因子BMP-2発現に対する影響を検討中である。(2)臨床研究閉経期女性を対象としたライフスタイルと骨密度と骨吸収マーカーとの関連に関する疫学調査では、成長期の食生活パターンが閉経期の骨代謝動態に関連する事を示唆する結果を得た。現在、閉経期の骨代謝動態関連する食品群の同定を試みている。骨粗鬆症の食生活指導は従来からカルシウム代謝の改善を中心に行われてきたが、食物中には骨粗鬆症予防に有用な未知の成分が存在することが予想される。植物イソプレノイドは、動物のメバロン酸経路を阻害してコレステロール合成を抑制するだけでなく、細胞の増殖と分化に影響を及ぼして抗腫瘍作用を示すことが知られている。高脂血症治療薬スタチンは、植物イソプレノイドと同様にメバロン酸経路阻害によりコレステロール低下作用を示すが、近年、骨芽細胞の分化を促進して骨形成を促進することが報告された。そこで、本研究では、食生活による骨粗鬆症予防に植物性食品の摂取という新たな視点を加えることを目的とし、植物イソプレノイドの骨形成促進作用に焦点をあてて検討した。今年度の研究によって得られた成果は、以下のとおりである。(1)基礎研究ヒト株化骨芽細胞を用いた検討では、モノテルペンのperillyl alcohol、perillic acid、geraniolが、alkaline phosphatase、BMP-2、osteoprotegerinなどの骨分化マーカーの発現をmRNAレベルで増加させることを見出した。また、代表的な続発性骨粗鬆症であるステロイド骨粗鬆症への植物イソプレノイドの効果の基礎検討として、骨芽細胞に対するグルココルチコイドの作用を検討した。その結果、グルココルチコイドがWnt signal伝達経路の調節分子Dickkopfの発現を増加させることにより、骨形成を抑制することが示唆された。成長期ラットを用いた骨量増加作用の解析では、現在植物イソプレノイドの影響を検討中である。(2)臨床研究閉経期女性を対象として成長期および現在のライフスタイルと骨密度、骨吸収マーカーとの関連を検討した結果、現在の食生活、特に欠食の有無、肉類、種実類摂取が有意な予測因子となることが明らかとなった。
フッ素との蛍光反応を用いた海面・陸面からの硫化ジメチルフラックスの測定

海洋植物プランクトンが生成する硫化ジメチル(DMS)は、大気中で硫酸エアロゾルとなり、雲形成に不可欠な凝結核となる。このDMSの海洋から大気への放出量を渦相関法などにより正確に測定することが求められている。本研究は、観測船のフォアマストに設置可能な小型で、渦相関法で要求される高時間分解能でDMS濃度変動を測定するため、フッ素との化学蛍光反応を利用した装置から構成される測定システムを構築し、これらを観測船上に設置して北部北太平洋上でDMSフラックス測定を実施した。昨年度からの課題であった検出器のノイズの軽減、データ出力信号のD/A変換部の改良を行った。ノイズの軽減は検出限界に影響するため、特に反応セルの改良(内面の研磨など)を行った。信号変換についてはフォトンカウンティングの出力がデジタル信号であるため、これをアナログ変換し、二酸化炭素フラックス測定システムに転送するものである。しかし部分的に不具合を生じた個所があり、まだ完全に課題を克服できたとは言えない。また、現在までに構築した測定システムを用いて、淡青丸KT09-5航海では春季の西部北太平洋、みらいMR09-03航海で夏季の北部北太平洋上のDMSフラックス測定を実施した。実際の大気中のDMS濃度が本装置の検出限界以下の場合があり、反応個所の改良を施す必要がある。このほか、本助成により3次元超音波風速温度計を購入し、陸上におけるDMSフラックス測定のシステムの構築に取り掛かった。平成22年度は、反応セル内で発生するノイズ軽減のため、セル内面の仕上げの改良、例えば電解研磨を経て金メッキ処理を行った。またセルの窓にフッ化カルシウムを用いた。これらの対策によりノイズの軽減と、窓の劣化による感度低下を約10%程度向上できたと見積もることができた。データ収録においては、蛍光反応で発せられた光子をフォトンカウンティングによりカウントした後、パルスカウンターを挿入してD/A変換を行い、岡山大学のCO2乱流測定システムにデータを転送できるよう改良した。これにより鉛直風速、水蒸気量、気温、船体動揺などの10Hzの測定データと同期してデータ収録が可能となった。これらの処置を施した後、海洋地球研究船みらいの2航海(MR10-05のLeg 1およびMR10-06)に乗船し、フォアマスト上部に本測定装置を、船内にデータ収録装置をそれぞれ設置して測定を行った。海域は日本とアリューシャン列島間の北太平洋北西部である。この測定と並行して従来のガスクロマトグラフィー法により海水と大気のDMS濃度を測定し、蛍光装置との比較を試みた。しかし、大気のDMS濃度が蛍光装置の検出限界レベルより低い時が多く、有意な信号出力を得る機会は限られていた。取得データのチェックを経て、データ解析を進めている。また、陸上での測定に向けて、3次元超音波風速計の整備と蛍光装置の接続を試みている。本研究計画は、フッ素との蛍光反応を利用して硫化ジメチル(DMS)の濃度変動を0,1秒の時間スケールで測定するとともに、3次元超音波風速温度計により同じ時間スケールで鉛直風速を測定する。これら2つのパラメータの時系列から渦相関法により、鉛直方向のフラックスを解析するものである。最終年度である平成23年度は、これまでの2年間の海洋上での観測結果から明らかとなった検出限界の改善を平成22年度から継続して行った。これは、海洋上に比べてさらにDMS濃度が一般的に低いと予想される陸上(森林など)での測定に備えるためである。改善を試みた点は、反応セル内で発生するノイズの軽減と、反応セル内の発光を通す窓の材質の検討である。前者は、セル内面の仕上げを電解研磨を経て金メッキ処理を行った。後者は、フッ素を使用するため腐食に強いフッ化カルシウムを用いた。これらの対策によりノイズの軽減と、窓の劣化による感度低下を前年度からさらに約10%程度向上できたと見積もることができた。また、流量の最適化なども試みた。これらの改善による検出限界は、S/N比2の場合で約200pptvにまで下げることができた。しかし、従来の水素炎炎光光度計付ガスクロマトグラフィーで測定した陸上(名大構内の森林の近傍)における濃度レベルはこの検出限界よりも1ケタ以上低く、鉛直フラックスの解析に資する十分なデータを取得できなかった。以上の結果から、本研究計画の目的の一つである陸上におけるDMSの鉛直フラックス測定は達成できなかったが、この研究助成を受けて新たな測定手法の試みを海洋上だけでなく、陸上において試みたことにより、今後の測定手法開発とその改善に向けた様々な情報を得ることができた。
風土論的アプローチによる総合的な環境教育カリキュラムの研究

自然をどう見るのかについては、主体と客体という観点から考えると、次の3つの見方がある。ひとつは、自然を客体化してとらえる、テクノロジー的見方である。自然をモノとしてとらえ、人間にだけ意味のある目的にかなう道具として扱う見方である。ふたつめは、自然を主体化してとらえる、ホーリズム(全体論)的見方である。環境の保護のために、自然の権利を主張し、自然を権利の主体と見なすのは、この見方である。そして、みっつめは、自然を、客体と主体の相互関係によって構成された現実と見る関係論的な見方である。主体と客体の相互関係によって空間と時間の中に構成されるという次元で自然をとらえる見方を、ベルクは客体と主体の通態という造語で、表現している。以上、自然についての3つの見方を検討しながら、自然との共生や環境倫理ということを視野に入れるならば、社会科においては、自然に対する関係論的な見方、まなざしを育てていくべきであることを、明らかとした。そして、そのような関係論的な見方を、風土論的アプローチがどのように育ててきたか、また、課題は何かについて考察した。具体的には、環境税についての小論文指導の授業研究及び、その小論文の評価を行った。また、最後に、関係論的な認識の評価によって「関心・意欲・態度」の観点の評価をしていくという考え方を提示した。まず、理論的な研究では、風土論的アプローチの4つのステップ、すなわち、味わいの段、探りの段、つながりの段、受け渡しの段という4つのステップの定式化を行い、「環境教育の風土論的アプローチ」という論稿を発表した。また、風土教材と地域教材、郷土教材との共通点と違い、環境の捉え方について、風土論的アプローチと、鳥越皓之らの文化論的アプローチや鬼頭秀一の社会的リンク論との共通点と違いについて検討した。次に、諸外国の事例検討としては、イギリスにおける住環境学習、アメリカ合衆国カリフォルニア州の環境教育カリキュラムについて検討した。さらに、実践的な研究としては、教材開発として、滋賀県近江八幡市の八幡商人の住環境についてのフィールドワークを実施し、発問の系列と教材ビデオを開発した。また、滋賀県大津市立田上小学校の総合学習についての実践分析を行った。実践的な研究としては、次の二つの授業研究を行った。ひとつは、近江兄弟社高校の小論文の講座において、環境問題についての常識と表現の能力を高めるための研究である。新聞などの資料や報道特集のビデオなどで基本的な認識を育てた上で、紙上討論の形でディベートを行った。その結果、資料からすぐに自分の考えを表現させる場合に比べて、多面的な見方が可能となった。もうひとつは、滋賀大学附属小学校の災害についての授業研究である。風土の指標としては、資源、アメニティ、制約、リスクという4つが考えられるが、ここではその土地のリスクという点から災害の教材に注目した。この単元では火災を中心に扱うのが現状であるが、より総合的に扱う課題がある。また、膳所城下町の水利用と生活の変遷の教材研究を行った。近世において成立していた循環的な関係が、近代になり崩壊していったプロセスを検討した。紡績工場の立地、道路整備のための湖岸の埋立、博覧会誘致を契機とした商業ゾーンの整備のための埋立、これらに伴う環境変動を、生活のレベルで、聞き取り調査などを行い明らかにした。また、現在親水性を確保するための公園の整備が行われているが、このことによって新たな関係性を築くことができるかどうか考察した。理論面では、風土をキーコンセプトとしたカリキュラムの到達目標とその評価をどう考えるのかを考察した。今年度は、主に、次の4点の研究を行った。まず、第一に、実践的な研究として、近江兄弟社中学校・高等学校において、環境をテーマとした教材開発・授業研究を行った。近世の八幡堀を中心とした、物質の循環をテーマとした教材に続いて、その循環が、近代以降どのように崩壊し、環境変動につながったのか、さらに、八幡堀が埋め立てられるという危機を救うために、どのように地域の住民がまちづくりの運動を展開したのかをテーマとした教材を開発し、授業研究を行った。

また、その他、環境税等の論争的な問題についてのディベート学習を展開し、それをテーマとした小論文において、中高生の環境認識がどのように発達するのかを検討した。第二に、滋賀県の場合を中心に、中学校の総合的な学習の時間において、環境学習がどのように実施されているのか、調査を行い、その現状と課題を考察した。第三に、アメリカ合衆国の場合を中心に、どのような環境教育のカリキュラムが開発されているのか、資料収集を行い、現状分析を行った。第四に、風土の概念を、より明確にするために、その概念の歴史的な系譜の検討を行った。また、オギュスタン・ベルクの風土概念の検討を行い、その系譜に位置づけた。さらに、風土アプローチの特色を明確にするために、地域環境主義、生活環境主義、郷土教育など、類似のアプローチとの比較検討を行った。自然をどう見るのかについては、主体と客体という観点から考えると、次の3つの見方がある。ひとつは、自然を客体化してとらえる、テクノロジー的見方である。自然をモノとしてとらえ、人間にだけ意味のある目的にかなう道具として扱う見方である。ふたつめは、自然を主体化してとらえる、ホーリズム(全体論)的見方である。環境の保護のために、自然の権利を主張し、自然を権利の主体と見なすのは、この見方である。そして、みっつめは、自然を、客体と主体の相互関係によって構成された現実と見る関係論的な見方である。主体と客体の相互関係によって空間と時間の中に構成されるという次元で自然をとらえる見方を、ベルクは客体と主体の通態という造語で、表現している。以上、自然についての3つの見方を検討しながら、自然との共生や環境倫理ということを視野に入れるならば、社会科においては、自然に対する関係論的な見方、まなざしを育てていくべきであることを、明らかとした。そして、そのような関係論的な見方を、風土論的アプローチがどのように育ててきたか、また、課題は何かについて考察した。具体的には、環境税についての小論文指導の授業研究及び、その小論文の評価を行った。また、最後に、関係論的な認識の評価によって「関心・意欲・態度」の観点の評価をしていくという考え方を提示した。