hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
WNK4を介した塩分感受性高血圧とメタボリックシンドロームのクロストークの解明

3T3-L1培養細胞において、C/EBPαによるPPARγ2の発現を促進する方向に関与していることをsiRNAとChIP実験で明らかにした。C/EBPαはプロモーター領域への結合能力を獲得するため、成熟脂肪細胞への分化にはMitotic clonal expansion (MCE)という1-2回の細胞分裂が必須の過程であると考えられている。WNK4も脂肪細胞分化への細胞分裂制御に関わっていることが考えられ、BrdU染色を用いた免疫蛍光染色やCyclinの発現を検出することで明らかにした。以上これまでの明らかにした知見をまとめて論文で報告している(EBioMedicine 18:118-127, 2017)。申請書にも記載したと通り、しかし、脂肪細胞蓄積はOSR1/SPAKや、NKCC1阻害薬であるbumetanideを用いた実験では障害されなかった。このことから脂肪細胞におけるWNK4の働きは既知のWNK-OSR1/SPAK-NKCC1シグナルのみでは説明できないと考えられた。WNK4の脂肪分化を制御するのに重要なドメインを探るため、WNK4の各ドメイン毎のフラグメントを発現する発現ベクターを用いて検証した。C末を含まないフラグメントではPPARγ、C/EBPαの発現は認められなかった。このことからC末が分化亢進に重要であると考えられた。さらに相互作用する蛋白を同定するため、別のアプローチとしてクロスリンカーを用いてWNK4とのインタラクトームを行っている。その結果11個の蛋白が検出され、最も多くペプチドが検出されたのはWNK4自身で、次がWNK1、クラスリン重鎖が検出された。クラスリンはエンドゾームの骨格を作る蛋白でクラスリン依存性エンドサイトーシスに必須の蛋白である。WNK4がエンドサイトーシスと関連を示す新しい知見と考えられた。1.脂肪分化においてC/EBPαとPPARγ発現に対するWNK4の影響3T3-L1培養細胞において、C/EBPαによるPPARγ2の発現を促進する方向に関与していることをsiRNAとChIP実験で明らかにした。脂肪分化を誘導するPPARγ2の発現促進しWNK4は脂肪分化を誘導する方向に働く。また脂肪細胞は分化刺激を受けたのちMitotic clonal expansion (MCE)という1-2回の細胞分裂を起こしたのちに、成熟脂肪細胞へ分化する。この過程でC/EBPαはプロモーター領域への結合能力を獲得するため、成熟脂肪細胞への分化には必須の過程であると考えられている。同じWNKファミリーであるWNK1やWNK3は細胞周期を制御することが報告されており、WNK4も脂肪細胞分化への細胞分裂制御に関わっていることが考えられた。BrdU染色を用いた免疫蛍光染色やCyclinの発現を検出することで明らかにしている。2.WNK4ドメイン毎の脂肪分化への影響の検討WNK4が脂肪分化を誘導する働きは従来のWNK4-SPAK/OSR1シグナルカスケードと独立した系であることが考えられ、それをWNK4の各ドメイン毎のフラグメントを発現する発現ベクターを用いて検証した。作成した発現蛋白はKinaseドメイン、Acidic motifを含んだWNK4フラグメント、WNK4のC-terminal、Kinase dead WNK4, wild-type WNK4を作成した。しかしwild-type WNK4の強制発現でも脂肪分化誘導効果は安定せず有効な実験系を組むことができなかった。WNK4の脂肪分化促進への影響は従来より明らかになっているシグナルカスケードとは独立して機能していることが示しており、Kinase independentな系が考えられた。それを検証するためWNK4のドメイン毎部分的に発現するベクターを作成し、3T3-L1細胞に強制発現させ脂肪分化にどのような影響を与えるか検証した。作成した発現蛋白はKinaseドメイン、Acidic motifを含んだWNK4フラグメント、WNK4のC-terminal、Kinase dead WNK4,Wild-type WNK4を作成した。別のアプローチとしてWNK4と関連しているタンパク質を検索する方法に変更している。クロスリンカーを用いて脂肪分化誘導刺激を与えた3T3-L1細胞内でWNK4と関連する蛋白を固定し、プロテオミクスでWNK4関連蛋白を検索する方法(インタラクトーム)である。現在有望なクロスリンカーを決定し、WNK4関連蛋白のcomplexを形成させることができ、手技を確立すること成功している。

このことから脂肪細胞におけるWNK4の働きは既知のWNK-OSR1/SPAK-NKCC1シグナルのみでは説明できないと考えられた。WNK4の脂肪分化を制御するのに重要なドメインを探るため、WNK4の各ドメイン毎のフラグメントを発現する発現ベクターを用いて検証した。C末を含まないフラグメントではPPARγ、C/EBPαの発現は認められなかった。このことからC末が分化亢進に重要であると考えられた。さらに相互作用する蛋白を同定するため、別のアプローチとしてクロスリンカーを用いてWNK4とのインタラクトームを行っている。その結果11個の蛋白が検出され、最も多くペプチドが検出されたのはWNK4自身で、次がWNK1、クラスリン重鎖が検出された。クラスリンはエンドゾームの骨格を作る蛋白でクラスリン依存性エンドサイトーシスに必須の蛋白である。WNK4がエンドサイトーシスと関連を示す新しい知見と考えられた。今後WNK4のインタラクトームを行い、WNK4と関連する蛋白を同定する。同定された蛋白を過去の文献と脂肪分化誘導をしていないNegative Controlとなる結果との比較などで検討し、3T3-L1培養細胞系で検証を進めていく予定である。またKinase dependentなシグナル系も同時に検討するため、CRISPR-Cas9ゲノム編集法を用いてWNK4ノックアウト3T3-L1培養細胞の作成にも成功しており、今後SILACラベル下で定量プロテオミクスを行いWNK4シグナル伝達系の解析も進めていく予定である。
デザイン保護の世界的な統一を目指してー創作実態と法的保護の調和ー

本研究は、デザイン創作の実態を踏まえ得た上で、デザイン保護の世界的な統一のあり方を明らかにすることを目的とした。具体的には、デザイン保護法制の現状と課題について、(1)各国のデザイン保護法制の現状と課題、(2)各国の意匠法の淵源、(3)デザインと知的財産法以外の諸法との関係、(4)デザインプロセスとデザイナーから見たデザイン保護法制、(5)法的類似と認知科学的類似の相違、を検討した。本研究「デザイン保護の世界的な統一を目指してー創作実態と法的保護の調和ー」は、今後さらに多様化するデザインの活用を図るべく、デザイン創作の実態を踏まえ得た上で、デザイン保護の世界的な統一を目指すことを目的としている。また、本年度は、本研究の基礎となるデザインの創作実態、並びに各国のデザイン保護法制および理論的課題を明らかにすることを目標としていた。本年は申請書記載のように、法学チーム、デザイン学チーム、実験チームの3チームでそれぞれ研究を遂行した。なお、各研究チームの研究内容は随時チーム全体でその成果を共有した。法学チームは、主に各国のデザイン保護法制の問題点、さらにそれを取り巻く諸法律の問題点を調査し明らかにした。また、フランスよりMichel VIVANT教授を招聘し、「フランスと欧州の意匠」について九州大学で、「一般法と知的所有法」について早稲田大学で研究会を開催し、欧州とフランスの状況について把握した。デザイン学チームは実際のデザインについて、どのような意識に基づいてデザインを行うのか、そのデザイン思考を各デザイン分野ごとに明らかにし、それを全体研究会会合で報告し全員でその思考を共有した。実験チームは、意匠の認知科学的類似を明らかにするための前提条件として、まずその実験方法について検討した。様々な観点から検討した結果、類否判断実験については申請時とは異なりカード配置法という手法を採択することとした。そのため、当該手法について、まずは従来の多次元尺度構成法に対する有用性を明らかにするために被験者実験を行い、データを収集した。また、当該データ分析を行った。本年度は、各研究者が各自の研究課題について研究を進めた。デザイン学チームは各デザイン分野におけるデザイン創作の実態と、創作過程における知的財産権の意識、デザイン完成後の知的財産権の利用の調査を行った。また、伝統的民族模様の調査のため、北海道にてアイヌ民族の民族模様の調査をインタビューも含めて行った。法学チームは各国のデザイン保護法制について調査し、研究協力者も含めてチーム会合として2回の研究会を開催し各研究者が報告を行った。実験チームは認知科学的類似を明らかにするための実験を継続して行い、データ収集を行った。また、カード配置法とMDSの相違について論文を投稿し、現在査読中である。上記の研究実績の概要のように、各研究者がそれぞれの研究内容について調査・研究が進められており、デザイン保護法制の基礎的課題について、デザイン学、法学、認知科学の観点から分析ができたため、平成27年度に達成すべき課題はほぼなしえたものであり、それを踏まえると順調と評価できる。本年度は、昨年度までの研究成果の取りまとめと研究成果の共有に注力した。研究成果は、基本的に、本研究課題の研究成果をまとめた麻生典=Christoph Rademacher編『デザイン保護法制の現状と課題-創作と法学の視点から-』(日本評論社、2016年、614頁)に集約される。応用美術(麻生、Rademacher)、意匠法の淵源(薮本、中野)、デザインと諸法(渕川、高)、デザインプロセスと法的保護(秋田、藤、知足)、意匠の法的類似の認知科学的分析の可能性(伊藤)などの観点から、我が国と各国のデザイン保護法制の様々な課題を明らかにした。また、法学チームは一部のメンバー(代表者の麻生、分担者のRademacher、他の研究協力者等)で第63回(2016年)春季日本デザイン学会のオーガナイズドセッションで「デザイン保護法制の現状と課題」という題目で報告を行い、本研究の成果を学会レベルでも共有した。さらに、デザイン学チーム内の実験チームは、意匠の認知科学的類否判断の前提として、カード配置法実験をMDS法と比較し、カード配置法の優位性を明らかにした論文を発表した。これらによって、我が国のデザインの創作実態、我が国におけるデザイン創作者の保護ニーズと法的保護との乖離の状況、著作権法と意匠法との関係等デザイン保護法制の各国の課題、知的財産法以外の法律とデザインの関係、認知科学的類似と法的類似の関係などが明らかとなった。上記の研究実績の概要のように、各チームがそれぞれの課題について基礎的な調査・分析を行えていることから、平成26年度に達成すべき課題はほぼなしえたものであり、それを踏まえると順調と評価できる。本年度は、これまでの研究成果の取りまとめを行い、研究成果の発表に注力する。特に、それぞれの研究者が各デザイン分野、各国のデザイン保護法制、認知科学的類似などについて研究を進めてきたことから、それぞれの研究成果を論文として執筆し、まとめて一冊の研究書として公刊する予定である。

また、7月にはデザイン学会の春季大会のオーガナイズドセッションで法学チームの本成果についての報告も予定されており、その成果も各人の論文に反映される予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。法学法学チームは各国の状況を整理した上で研究報告を行い、それぞれの相違点・問題点を明らかにする。デザイン学チームは今後は個別のデザインに対する問題点について調査を行う。特に、伝統的民族模様については、日本と海外の状況について現地調査を行う。実験チームはカード配置法を用いて、実際の裁判例で争われた意匠について、需要者と創作者を被験者として、被験者実験を行い、法的類似と認知科学的類似の相違を明らかにする。平成27年度は実験チームのための英語論文校閲料・雑誌掲載料を計上していたが、査読が年度をまたいでしまったことから当該予算を使用しなかったため、繰越額が生じた。また、雇用していた事務補佐員の退職に伴う補充のための空白期間などのための人件費を使用しなかったため、繰越額が生じた。平成26年度は研究の進捗状況に合わせ主に研究協力者の中辻を九州大学に招聘するために、また、フランスよりMichel VIVANTパリ政治学院教授の来日が可能になったことからその招聘を行うために、基金分から50万円の前倒し請求を行った。前倒し申請時は旅費等の総額が明確でなかったが、できる限り節約を心がけたこと、参加者からキャンセルがでたことから総額が想定よりも抑えられたため、次年度使用額が生じた。査読中の論文の掲載が確定すれば英語論文校閲料・雑誌掲載料が必要となるため、そのまま使用する。平成28年度も、各研究者の文献購入費、法学・実験チームの研究協力者の旅費、デザイン学会報告のための旅費、事務補佐員雇用などに研究経費があてられる。次年度使用額は、本来平成27年度の旅費としての前倒し請求であったためそのまま平成27年度の旅費にあてられる。平成27年度は、申請書記載のように、法学・実験チームの研究協力者の旅費、各チームの調査のための文献購入費、事務補佐員雇用、論冒投稿費などのために研究費が使用される。
がん細胞の代謝ストレス応答における多様性の分子基盤解明と治療への応用

代謝ストレス応答は、がんに特徴的な種々の条件下で機能し、がん細胞の生存や増殖に重要な役割を果たしている。本研究では、ISR (Integrated Stress Response)を中心に、がん化シグナル阻害やグルコース欠乏等に対する活性化機構の多様性の分子基盤を明らかにし、がん特異的な治療法開発に向けての研究展開を図る。今年度は、ISR活性化機構の多様性を分子レベルで理解するための基盤を築くため、引き続き、研究項目1)ならび2)を行うとともに、治療応用へ向け、ISRを標的とした合成致死についての研究項目3)ならびに4)を進めた。研究項目1)では、355のキナーゼ阻害剤の中から、ベムラフェニブによるISR活性化を選択的に阻害するものを見出した。研究項目2)では、グルコース欠乏やグルタミン欠乏に曝した際のトランスクリプトーム・データ等を用い、がん化シグナルとの関連検索を行うとともに、遺伝子発現制御ネットワークの構造を解明する手法の開発に取り組み、発現変動遺伝子間の上流・下流の関係を再構築し、そのネットワーク中でハブとして働く遺伝子を検出するアルゴリズムの開発に成功した。研究項目3)では、これまでの研究成果に基づいて、がん遺伝子BCR-ABLに着目して研究を行った。そして、慢性骨髄性白血病由来のがん細胞においては、BCR-ABL阻害によってISR活性化が抑制され、栄養飢餓などのストレス感受性が増大し、合成致死が誘導されることを見出した。研究項目4)では、項目1)で見出した化合物の中で、ベムラフェニブとの併用によってBRAF変異陽性のメラノーマ細胞に合成致死を誘導するものに焦点を当て、メラノーマを対象疾患として、合成致死作用のBRAF変異陽性株への特異性を確認するなど、抗腫瘍効果の検証実験を実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、がん化シグナル阻害やグルコース欠乏等に対するISR活性化機構の多様性を分子レベルで検討するための基盤を築くため、1)分子標的薬剤による代謝ストレス応答の誘導とその機序解析、2)がん細胞の栄養飢餓応答における多様性の分子機序解析、の2つの研究項目を中心に行った。研究項目1)では、BRAF阻害剤ベムラフェニブを用いた予備的検討結果を踏まえ、がん化シグナルを阻害するキナーゼ阻害剤を中心に、355のキナーゼ阻害剤について、ISRに伴って細胞核内に蓄積するATF4を迅速に検出するアッセイ系用いてISRの誘導活性や阻害活性を検索した。その結果、ベムラフェニブと同様にISR活性化を誘導するキナーゼ阻害剤、逆に、阻害するキナーゼ阻害剤を複数同定することに成功した。一方、研究項目2)では、ヒトがん細胞39株をグルコース欠乏やグルタミン欠乏に曝した際のトランスクリプトーム・データについて、一部未取得であった細胞株のデータを取得し、全39株のデータベースを完成させた。本データベースから、グルコース、グルタミンそれぞれを欠乏した際に誘導されるトランスクリプトーム応答は一定の多様性を示し、それぞれ3-4種のパターンが存在することが明らかになった。これらの多様性と、がん化シグナルとの関係についての研究に着手した。本研究では、代謝ストレス応答の多様な活性化機構の分子メカニズムを解析し、その制御機構を明らかにすることを目的としており、さらに、これらの基盤情報を活用し、代謝ストレス応答を制御する、がん選択的な新しい治療法の考案を目指している。当該年度では、がん化シグナルを阻害するキナーゼ阻害剤の検索やグルコース欠乏等に対するトランスクリプトーム・データベースの構築を通じ、ISR活性化機構の多様性を分子レベルで検討するための基盤情報を得ることができた。次年度は、これらの分子機序解析を順次進めていき、治療法の考案に有用な情報を蓄積していく予定でいる。今年度は、がん化シグナル阻害やグルコース欠乏等に対するISR活性化機構の多様性を分子レベルで理解するための基盤を築くため、引き続き、研究項目1)ならび2)を中心に行うとともに、治療応用へ向け、ISRを標的とした合成致死についての研究項目3)を進めた。研究項目1)では、平成28年度に355のキナーゼ阻害剤をスクリーンし見出した、ISRを活性化するキナーゼ阻害剤、逆に、阻害するキナーゼ阻害剤について、mTOR阻害剤等の既に報告のあるものを除き、その作用の確認を進めた。研究項目2)では、平成28年度に完成させた、ヒトがん細胞39株をグルコース欠乏やグルタミン欠乏に曝した際のトランスクリプトーム・データベースを活用し検索を行い、特定の活性化がん遺伝子がISR制御に関与する可能性を見出すことに成功した。さらに、これらの成果に基づき、研究項目3)として、ISRを活性化する薬剤と、逆に、阻害する薬剤の併用により合成致死効果の得られる組合せを探索した。

その結果、複数の組合せにおいて合成致死効果が得られることを見出した。また、1つのキナーゼ阻害剤については、グルタミン欠乏との組合せにおいても合成致死を誘導することを見出したことから、探索範囲を広げ、キナーゼ阻害剤とグルタミン欠乏等の栄養飢餓との合成致死誘導について検討を進めた。さらに、同定した合成致死誘導については、その分子機序解析にも着手した。本研究では、代謝ストレス応答の多様な活性化機構の分子メカニズムを解析し、その制御機構を明らかにすることを目的としており、さらに、これらの基盤情報を活用し、代謝ストレス応答を制御する、がん選択的な新しい治療法の考案を目指している。当該年度では、平成28年度の成果に基づき研究を継続し、ISR活性化機構の多様性を分子レベルで理解するための情報を蓄積することができ、また、ISRを活性化する薬剤と、逆に、阻害する薬剤の併用により、合成致死が誘導される組合せを発見することができた。次年度は、こうした探索的研究を継続するとともに、合成致死効果の分子機序解析や治療効果についての検証を進める予定でいる。代謝ストレス応答は、がんに特徴的な種々の条件下で機能し、がん細胞の生存や増殖に重要な役割を果たしている。本研究では、ISR (Integrated Stress Response)を中心に、がん化シグナル阻害やグルコース欠乏等に対する活性化機構の多様性の分子基盤を明らかにし、がん特異的な治療法開発に向けての研究展開を図る。今年度は、ISR活性化機構の多様性を分子レベルで理解するための基盤を築くため、引き続き、研究項目1)ならび2)を行うとともに、治療応用へ向け、ISRを標的とした合成致死についての研究項目3)ならびに4)を進めた。研究項目1)では、355のキナーゼ阻害剤の中から、ベムラフェニブによるISR活性化を選択的に阻害するものを見出した。研究項目2)では、グルコース欠乏やグルタミン欠乏に曝した際のトランスクリプトーム・データ等を用い、がん化シグナルとの関連検索を行うとともに、遺伝子発現制御ネットワークの構造を解明する手法の開発に取り組み、発現変動遺伝子間の上流・下流の関係を再構築し、そのネットワーク中でハブとして働く遺伝子を検出するアルゴリズムの開発に成功した。研究項目3)では、これまでの研究成果に基づいて、がん遺伝子BCR-ABLに着目して研究を行った。そして、慢性骨髄性白血病由来のがん細胞においては、BCR-ABL阻害によってISR活性化が抑制され、栄養飢餓などのストレス感受性が増大し、合成致死が誘導されることを見出した。研究項目4)では、項目1)で見出した化合物の中で、ベムラフェニブとの併用によってBRAF変異陽性のメラノーマ細胞に合成致死を誘導するものに焦点を当て、メラノーマを対象疾患として、合成致死作用のBRAF変異陽性株への特異性を確認するなど、抗腫瘍効果の検証実験を実施した。本研究は3年間の計画で第1年次終了時点であり、研究はおおむね順調に進み、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題はないものと考えている。
動脈硬化発生進展機序の解明に関する研究-新しい血管平滑筋細胞遊走因子の精製-

動脈硬化発症進展の機序は血管内皮の傷害説が有力であるが、これは血管内皮の傷害(機能障害)が引き金となり単球、好中球、平滑筋細胞の内膜へ遊走、これら細胞のその場で増殖、泡沫化と一連の変化を経て動脈硬化病変へ進展するというものである。平滑筋細胞の遊走には、近年まで主として血小板由来増殖因子(PDGF)が関与していると考えられてきたが、内皮細胞培養上清中の平滑筋細胞遊走活性はPDGF抗体を用いても完全には中和できないとの報告が多かった。そこで我々は一昨年より内皮細胞培養上清中より平滑筋細胞遊走因子を検索を試み、PDGF以外にも強力な平滑筋細胞遊走活性の存在することを確認していた。本年度は、約70リットルの血管内皮細胞培養上清を出発材料として新規の目的蛋白質の精製に成功した。精製の方法は、まず培養上清を15から20リットルごとにヘパリンセファロースカラムに吸着させ2MNaClで一期に溶出し保存する。このようなロット4回分をまとめて、キレ-ティングセファロース、ブルーセルロファイン、さらに2度目のヘパリンカラムを組み合わせSDS-PAGEで単一バンドに精製された。この蛋白質は分子量22000で、ヘパリンに結合し0.7MのNaClで溶出される。最終精製物をアミノ末端から15残基配列を決定しSWISSPRT蛋白質データーバンクで検索すると、既知の蛋白質と有意の相同性のあるものはなく新規の蛋白質であると確認された。またこの蛋白質の平滑筋細胞遊走活性はPDGFとほぼ同等かそれ以上であり、現在まで知られている平滑筋細胞遊走能を有する分子で最も強力はものの一つといえる。今後はこの物質の全構造を明らかにし動脈硬化発症進展の機序を明らかにしていきたい。
陽子非弾性散乱を用いた^<14>Be核における魔法数の破れに関する研究

初年度目に引き続き、中性子ドリップライン^<14>Be核の陽子非弾性散乱実験のデータ解析を進めた。観測された第一2^+準位の非弾性散乱の散乱角度分布をDWBA解析することにより変形長を求めたところ1.40(19)fmという値が得られた。この値は過去に炭素標的を用いて得られた変形長の値1.18(13)fmと同様に、^<12>Beに比べて小さな値であることがわかった。さらに陽子標的を用いて得られた値と、炭素標的を用いて得られた値を組み合わせて^<14>Be核中での陽子・中性子側の変形を推定したところ、^<14>Beでは^<10>Beに比べて陽子側の変形が小さく、中性子側の変形は^<12>Beと同程度に大きいことがわかった。得られた結果を殻模型計算と比較したところ、通常使用されている有効電荷の値を用いた場合には^<14>Beの陽子側の変形を再現することができず、有効電荷の減少を示唆する結果であることがわかった。また実験データに含まれている^<14>Beの一中性子ノックアウト過程の反応チャンネルについても解析を行い、非束縛核^<13>Beの分光を行った。その結果、これまで知られていなかった13Beの基底状態1/2^-準位を中性子崩壊の閾値より0.45MeV上に観測した。この1/2^-準位が低いエネルギーに観測されたことは、安定核領域で存在していたsd軌道とp軌道のエネルギーギャップが^<13>Beにおいては無くなった事を示しており、^<12>Beにおける魔法数の消失の原因と考えられる殻構造の変化がより中性子過剰な領域でも確認された。以上の結果は3月末に首都大学東京南大沢キャンパスで行われた日本物理学会春季大会において成果発表を行った。^<14>Beの陽子非弾性散乱実験のデータ解析を行い、第一2^+準位を同定した。この反応では^<12>Beと2中性子が放出されるが、このすべての放出核の運動量ベクトルを導出し、不変質量法により相対エネルギースペクトルを導出することができる。運動量ベクトルの導出において2中性子検出が1つのキーポイントとなる。今日まで2中性子検出の方法が確立していなかったために^<14>Beをはじめとするボロミアン核の非束縛領域の研究が進んでいないといえる。この2中性子検出に対しては、^7Li(p, n)実験のデータ解析をすることにより2中性子の検出・解析法についての知見を得ることができた。解析の結果、^<12>Be+2nの相対エネルギー0.3MeV付近に^<14>Beの第一2^+準位に対応するピークを観測した。またこのピークの断面積は13.5mbであることがわかった。この非弾性散乱断面積は^<12>Beの陽子非弾性散乱で求められた断面積よりも小さく、^<14>Beの変形が^<12>Beに比べて小さくなることを示唆している。この結果は3月末に愛媛大学で行われる日本物理学会第61回年次大会において成果発表を行う予定である。今後非弾性散乱における^<14>Beの散乱角度を解析し、角度分布から変形長の導出を行う。変形長を導出することができれば、^<14>Beの^<12>Cを用いた非弾性散乱で導出された変形長と比較することにより、^<14>Be中の陽子・中性子の変形を別々に導出することができると期待している。また理論との比較により、^<14>BeをはじめとするBe同位体における殻構造の変化や魔法数の消失、また変形に対する理解を目指す。
理科が役に立つことを実感できる個別指導型化学実験教材（含英語版）の開発と実践

「化学教材実験集II」(2016)に記載した10種類の個別指導体験型実験のうち,実践時間から英語実践に適している教材と考えられた「生物発光」「カルメ焼き」「クラリネットを使った音速測定」について検討を行った。「生物発光」はホタルの生物発光の教材が2017年に製造中止になり、開発が必要なことが明らかになった。「クラリネットを使った音速測定」は後述する米国での発表のため、英語化スライドを作成した。また、2017年度に引き続き今年度も、帰国生徒対象に化学マジックを英語で演示したことで、南山国際高等学校から協力が得られ、2019年度に「カルメ焼き」の英語実践を計画することになった。2018年度、著者は体調と家庭の事情でサバティカルを取得した。お陰で研修と研究に専念できた。著者の留学先であった米国ロードアイランド大学の清水讓名誉教授から実験集の内容評価、及び英語化に関するアドバイスを頂ける予定であったが、2018年4月に健康状態(2019年1月御逝去)のため、彼自身が研究に協力できなくなったと連絡があった。しかしながら彼の御子息の奥様で、化学教育に興味があるサウスカロライナ大学のLinda S. Shimizu教授を紹介いただいた。著者は彼女と連絡を取り、11月にサウスカロライナ大学を訪問する機会を得、教育学部の理科教育のスタッフにも紹介してもらった。化学マジックと「クラリネットを使った音速測定」を学科のセミナーで披露したところ、非常に好評であった。彼女とその大学院の学生たちから、別の最終年度の科研費の研究で作成中の「化学マジック実験集英語版」(2019年3月出版)に添付するパワーポイント・プレゼンテーションの校正に協力が得られた。ネイティブスピーカーのLinda S. Shimizu教授から本研究の成果となる「化学教材実験集II英語版」出版への協力が得られる道が開かれた。著者は2018年4月から2019年2月まで、体調と家庭の事情(親の介護)でサバティカルを取得した。研修先(名古屋大学)での実験、及び別の最終年度の科研費による「化学マジック実験集英語版」の出版に多くの時間を費やした。また、指導学生がいないことで、2018年度の出前化学実験は日本語の実践2回のみであり、プレゼンテーションの英語化が余り進まず、及び学生による英語実践が行えなかったため。2019年度は学生による実践が可能である。「カルメ焼き」を含む個別指導体験型実験のパワーポイント・プレゼンテーションの英語化を進める。「カルメ焼き」の日本語、及び英語による実践を行う。日本語実践により実験指導法の完成度を確認し、必要に応じて改善する。南山国際高等学校から研究への協力が得られ、学生による帰国生徒対象の「化学マジック」、及び「カルメ焼き」の英語実践を計画している。英語実践により、英語化教材の実用性を調査し、チューンナップする。英文校正はLinda S. Shimizu教授、南山国際高等学校出身の帰国生徒(現在は英米学科の大学生)などに依頼する予定。

「カルメ焼き」を含む個別指導体験型実験のパワーポイント・プレゼンテーションの英語化を進める。「カルメ焼き」の日本語、及び英語による実践を行う。日本語実践により実験指導法の完成度を確認し、必要に応じて改善する。南山国際高等学校から研究への協力が得られ、学生による帰国生徒対象の「化学マジック」、及び「カルメ焼き」の英語実践を計画している。英語実践により、英語化教材の実用性を調査し、チューンナップする。英文校正はLinda S. Shimizu教授、南山国際高等学校出身の帰国生徒(現在は英米学科の大学生)などに依頼する予定。2018年度は学生を伴った出前化学実験の実践回数が少なく、物品費や実践の外部講師謝金が僅かであった。2019年度は、より多くの実践を計画しており,そのために支出する。また、2018年度は英文校正の謝金が全くなかったが,2019年度はプレゼンテーションの校正に謝金を支出する予定である。
ブロック共重合体のミクロ相分離を利用した金クラスターの空間制御と触媒機能解析

両親媒性ブロック共重合体、PEO-b-PMA(Az)、が形成するミクロ相分離構造をナノ反応場として、金イオンの還元反応を行い粒子サイズと二次元配列を制御した金ナノ粒子を合成した。PEO-b-PMA(Az)薄膜では親水性のPEOナノシリンダーがシリコン基板に垂直配列したミクロ相分離構造を形成する。PEOナノシリンダーに金イオンをドープし、ドープ量と還元反応条件を最適化することで、PEOナノシリンダー上部に金ナノ粒子を生成することが可能となった。金ナノ粒子の直径は使用するナノ反応場のPEOシリンダー径に依存した。合成した金ナノ粒子の中で最小は3.2±0.2 nmで、最大は4 nmであった。金クラスターのサイズと二次元規則配列を制御するために、親水性ユニットにポリエチレンオキシド(PEO)疎水性ユニットに側鎖に液晶メソゲンを持つポリメタクリル酸誘導体(PMA(Az))から構成される両親媒性ブロック共重合体(PEO-b-PMA(Az))のミクロ相分離構造を反応場として用いた。反応場はガラス状態のPMA(Az)マトリックスにヘキサゴナル配列する直径8nmのPEOシリンダーである。金イオンのドープ条件(温度、時間、金イオン溶液濃度)を変化させて、PEOシリンダー中にドープする金イオン量の定量化を二つの方法で行った。金イオンドープ後にPEO-b-PMA(Az)を冷却し、PEOを結晶化してその融点降下を示差走査熱量計-赤外吸収分光同時測定(DSC-FTIR)で求め、Van't Hoff式から金イオン濃度を求めた。金イオンドープしたPEO-b-PMA(Az)の表面密度をX線反射率測定のX線全反射角を評価することから求めた。その結果、両者は良い一致を示しドープ量の定量化方法が確立した。平衡吸着状態でPEOシリンダー1本あたり1200個の金イオンがドープされていること、吸着条件を調整することでドープした金イオン量を変化することが可能であることが明らかになった。金クラスターのサイズと二次元規則配列を実現するために、親水性ユニットにポリエチレンオキシド(PEO)、疎水性ユニットに側鎖に液晶メソゲンとしてアゾベンゼン誘導体を持つポリメタクリル酸(PMAAz)で構成された液晶型両親媒性ブロック共重合体(PEO-b-PMAAz)のミクロ相分離構造を反応場として金イオンの還元反応を行った。制限されたナノ空間への金イオンのドープ過程の解析と還元後の金クラスターの空間制御の要因を明らかにするために、X線反射率測定と斜入射X線散乱測定を行った。金イオンドープ過程のナノシリンダーの配列の乱れを斜入射小角X線散乱を用いて評価し、金イオンのドープ過程ではPEOシリンダーの規則配列は乱れないことが明らかになった。また、金イオンのドープ量が異なるナノシリンダーのX線反射率測定で求められるX線全反射臨界角測定から表面密度を求め、ドープ量に対応していることを確認した。同じ試料を用いて原子間力顕微鏡による表面構造の測定から、シリンダーの規則配列が金イオンドープによって乱れないこと、金イオンのドープ量によって親水性シリンダーと疎水性マトリックス間の位相差が変化することを見出した。これは金イオンが反応場となるシリンダー中に均一に分布していることを示す。X線反射率測定と斜入射小角X線散乱測定からナノシリンダーのどの位置に金イオンが存在するかを検討した。シリンダー上部に存在していると考えられた。今年度は、両親媒性ブロック共重合体が形成するミクロ相分離構造中の制限された親水性空間を利用したナノ粒子の空間的制御をさらに高度化するために、ミクロ相分離構造表面の状態解析を行った。さらに直径10 nmのシリンダー状親水性空間を利用した金ナノ粒子の合成に加えてガンマ線検出を目的とした蛍光ナノ粒子の合成を行った。ミクロ相分離構造をナノ粒子合成の反応場として利用する際に、親水性シリンダー中にナノ粒子の前駆体である各種イオンを導入しなくてはならない。これまで導入条件によってはイオンが反応場となるシリンダー以外の相分離構造表面に拡散し、合成したナノ粒子の空間配置が規則性を持たない、あるいは配列制御に分布を示すことが生じた。ナノ反応場であるシリンダーに選択的なイオンドープが行われると同時に表面にイオンが漏れ出ることで、ナノ粒子配列に乱れや分布が生じたと考えられた。膜厚保が100nm程度の両親媒性ブロック共重合体薄膜をシリコンウェハー上に作成し、原子間力顕微鏡での観察を温度を室温からー50°Cまでの温度で行った。その結果、厚さ12nm程度の親水性薄膜が相分離構造の最表面に存在することが確認された。

ナノ反応場を利用してMnドープZnS蛍光ナノ粒子の配列制御を行った。蛍光発光の空間分解能を向上されるには至らなかったが、蛍光ナノ粒子の合成に成功した。平成23年度の成果では、ブロック共重合体が形成する親水性ナノシリンダー中にドープする金イオン量が、ドープ温度に依存することが明らかになったので、今年度は親水性ナノシリンダー中にドープした金イオンの量の見積もりを、X線反射率測定から求まる表面密度とシリンダー深さ方法の密度分布から行った。その結果、親水性ナノシリンダーが形成されている疎水性マトリックスのガラス転移温度以下である25°Cで金イオンをドープすると、吸着平衡状態で金イオンはナノシリンダーの上部20nm程度の深さまで侵入することが判った。一方疎水性マトリックスのガラス転移温度以上である45°Cでは、金イオンはナノシリンダーの全体に金イオンがドープする。ドープ温度によって各シリンダーに吸着する金イオン量を調整することが可能である。金イオンドープ量を変化させた後に水素還元によって金粒子を調整し、透過型電子顕微鏡と原子間力顕微鏡ならびに斜入射小角X線散乱によって評価した。その結果、直径が23nmの金ナノ粒子と直径10nmの金ロッドが二次元に規則配列した状態で得ることができた。金ナノ粒子とナノロッドは反応場の親水性ナノシリンダー表面に存在することも分かった。シリコン基板上に作成した両親媒性ブロック共重合体薄膜の親水性ナノシリンダーを基板に垂直に配列し、金イオンをドープして水素還元で金ナノ粒子を調整し、ブロック共重合体薄膜表面に直径が4nmの金ナノ粒子が存在していることを確認し、金ナノ粒子の触媒特性の評価を行った。触媒特性はグルコースの水溶液中での酸化反応で評価を試みたが、明確な触媒特性は得られなかった。その原因を検討するために、金ナノ粒子の状態を原子間力顕微鏡で観察し、一部脱落が見られ、当該金ナノ粒子は反応中にブロック共重合体薄膜から離脱する可能性があることが予想された。還元反応の最適化を行う段階であったが、還元によって生成した金のサイズが約2.6ナノメートルでクラスターよりもナノ粒子であった。さらにサイズを小さくする必要がある。現在ナノリアクターに用いているミクロ相分離構造を小さくするため、組成の異なる両親媒性ブロック共重合体を合成する必要があった。25年度が最終年度であるため、記入しない。サイズを制御した直径が23nmの金ナノ粒子の合成は成功したが、当該金ナノ粒子の触媒特性の評価までに至らない。原因として考えらるのは以下の点である。1反応評価に用いたシリコン基板が1cm四方で、金ナノ粒子の総数が少ないため、触媒反応を把握できていない。2ブロック共重合体のシリンダー表面に金ナノ粒子が存在していて、触媒反応評価の際に物理的な離脱が起こり、反応に寄与することができない。3金ナノ粒子の担持が高分子(ポリエチレンオキシド)でこの高分子が形成した金ナノ粒子の表面にも存在し、グルコースと金ナノ粒子の接触を阻害している。4金ナノ粒子の触媒活性は担体の影響を受ける。高分子担体は金属酸化物担体よりも触媒活性は低いことが知られていて、ポリエチレンオキシドが担体として適当かどうかの検討が必要である。還元後の金クラスターの単分散性を向上させるため、ミクロ相分離構造の表面層の振る舞いを明らかにする。ナノリアクターとなるPEOシリンダーの直径をさらに小さくした反応場を利用して、金クラスターの合成を行う。
超伝導磁束芯における新しい量子効果の探索

本研究では、高温超伝導体、NbSe_2、YNi_2B_2Cといった、磁束芯の直径よりも準粒子の平均自由行程が長いクリーンな第二種超伝導体の磁束状態における電子状態を、表面インピーダンス測定、比熱測定、走査型トンネル電子顕微鏡(STM)による表面電子状態測定によって研究し、超伝導混合状態における新物性の探索を行った。まず、熱的擾乱の影響を避けるため、0.5Kという極低温環境で動作する磁場中表面インピーダンス測定システムを完成させた。これを用いて、高温超伝導体YBa_2Cu_3O_yと異方的s波超伝導体であるクリーンなYNi_2B_2Cの磁束フロー抵抗を測定した。YBa_2Cu_3O_yでは、磁束芯がいわゆるmoderately cleanな状態にあり、古典的な常伝導芯とは異なることが解った。また、YNi_2B_2Cの磁束フロー抵抗が通常のBardeen-Stephenモデルから期待される値に比べ、2倍程度大きくなっていることを見出した。この結果は、超伝導ギャップの異方性が磁束芯内部での準粒子緩和に大きな影響を与えていることを意味している。また、純度の異なる様々なNbSe_2において磁束状態における電子比熱係数の測定を行い試料全体の準粒子状態密度が、純度が向上するにしたがって通常期待される磁場に比例した振る舞いから大きく逸脱することを見出した。重イオン照射によって多数のピン止め中心を導入した試料でも同様な異常が観測されたことから、異常の原因は磁束芯外部にあることがわかった。NbSe_2では超伝導と電荷密度波(CDW)が共存するが、詳細な電気抵抗率の測定と本研究で開発した極低温STMによるCDWの直接観測の結果、状態密度の異常はCDWの発達と非常に強い相関があることが解った。STMは装置の開発に予想外の時間がかかり、磁束系へ十分な応用はできなかったが、Mott転移近傍の電子状態の解明に成果を上げることができた。本年度は主に、キャリヤの平均自由行程1がコヒーレンス長ξより長いクリーンな超伝導体の磁束フロー抵抗をマイクロ波伝導度測定によって評価し、磁束芯における量子効果の有無を検討した。試料にはYNi_2B_2CとNbSe_2を用いた。前者は超伝導ギャップに擬ノードをもち、後者は異方性はあるものの、Fermi面の全面で超伝導ギャップが開いていることが知られている。これまでNbSe_2では1がξの高々5倍程度以上の試料の報告例はほとんど無かったが、反応系を徹底的に洗浄することで、1がξの25倍に達する極めてクリーンな試料の合成に成功した。磁束芯内部の量子化離散準位が顕著になると、極低温で磁束フロー抵抗が対数的に減少するKramer-Pesch効果が起きることが理論的に期待されている。このことを検証するため、0.5Kまで測定可能なマイクロ波伝導度測定装置を開発し、磁束フロー抵抗の温度依存性を詳細に測定したが、いずれの試料でもKramer-Pesch効果は観測されなかった。次に、磁束フロー抵抗の磁場依存性の測定を行った。NbSe_2においては通常の常伝導芯で期待される磁場に比例した磁束フロー抵抗を観測したが、YNi_2B_2Cにおいては、磁束フロー抵抗が大きく増大し、上部臨界磁場よりはるかに低磁場で飽和することが解った。このような現象は、超伝導ギャップにノードをもつ異方的超伝導体であるUPt_3やTl_2Ba_2CuO_6でも見出されており、ノードに関連した効果であると考えられる。

また、高温超伝導体に対する磁束フロー抵抗測定も行い、本系はいわゆるmoderately cleanな超伝導体であることを示した。本研究のもう一つの測定の柱である走査型トンネル分光に関しては、^3He冷凍機の組み込みがほぼ完成し、まもなく稼動できる見通しである。来年度は本年度得られた結果と走査型トンネル分光の結果を比較したいと考えている。本年度は、走査型トンネル顕微鏡(STM)の更なる改良と、前年度作製に成功した超高純度NbSe_2の磁束状態における電子状態の比熱測定による検討を行った。STMに関しては、前年度までに超高真空系や試料表面の準備、制御系に関してはほぼ完成していたものの、安定な原子像や走査型トンネル分光スペクトルの取得は以前困難なことが多かった。そこで本年度は、走査探針の徹底した高品質化を試みた。具体的には、探針先端部の原子が常に安定になるように、タングステンのく111>方向に長い単結晶棒を探針材料として用いた。この棒を電解研磨によって先鋭化した後、電界イオン顕微鏡を用いて先端の原子構造を観測しつつ、電界蒸発法によって清浄化、先鋭化を行った。このような方法を用いることでSTMの安定度は飛躍的に向上し、10時間にも及ぶ長時間の走査が可能になった。現在^3He冷凍機の組み込みを行っており、0.3Kまでの低温で磁束芯分光が可能な環境が完成したといえる。NbSe_2の電子状態に関しては、様々な純度を持つ試料の電子比熱係数の磁場依存性を測定し、試料全体の準粒子状態密度が、純度が向上するにしたがって通常期待される磁場に比例した振る舞いから大きく逸脱することを見出した。この結果は準粒子の平均自由行程が伸びることによって、古典的な磁束芯の描像が破綻することを示唆するように思えるが、重イオン照射によって多数のピン止め中心を導入した試料でも同様な異常が観測されたことから、異常の原因は磁束芯外部にあることがわかった。NbSe_2では超伝導と電荷密度波(CDW)が共存するが、詳細な電気抵抗率の測定とSTMによるCDWの直接観測の結果、純度が向上するにしたがって、CDWのドメイン境界が減少することがわかった。今後このようなCDWの相関と超伝導の関係について、走査型トンネル分光を用いてさらに調べることを予定している。
プラズマから出るイオン流れの多次元ハイスループットLIF計測

プラズマの核心的産業応用であるプラズマ材料(半導体)プロセスと宇宙電気推進器では,「プラズマから引き出されるイオンの流れ(方向・速度)」がその性能を決定的に左右する.本研究では,このイオン流れの非擾乱計測手法であるレーザー誘起蛍光(LIF)法を発展させ,プロセス異常予測やプラズマばらつき評価などの現在の重要課題に対応できる新規イオン流れ計測手法を開発する.また,計測データ解析の高度化・自動化にも共同研究を通して取り組み,これらの研究を通じた「イオン流れのハイスループット計測技術」の確立を目指す.プラズマの核心的産業応用であるプラズマ材料(半導体)プロセスと宇宙電気推進器では,「プラズマから引き出されるイオンの流れ(方向・速度)」がその性能を決定的に左右する.本研究では,このイオン流れの非擾乱計測手法であるレーザー誘起蛍光(LIF)法を発展させ,プロセス異常予測やプラズマばらつき評価などの現在の重要課題に対応できる新規イオン流れ計測手法を開発する.また,計測データ解析の高度化・自動化にも共同研究を通して取り組み,これらの研究を通じた「イオン流れのハイスループット計測技術」の確立を目指す.
ニューロン分化・成熟におけるメジャーサテライトの役割の解明

脳は認知などを担う重要な組織であり、脳を理解することは精神疾患などを理解する上で重要である。脳を構成するニューロンは神経系前駆細胞から発生し、その過程で形態的・機能的に大きく変化することから、それに付随して多様な遺伝子発現が起こることが考えられる。このことから、機能的なニューロンを形成するためには、多数の遺伝子を協調的に制御することが必要であると想定される。本研究においては、協調的な遺伝子変化を担う実態としてクロマチン構造を想定し、特にそのクロマチン構造を制御する因子としてメジャーサテライトに注目している。メジャーサテライトは、広範な生物種のゲノムに存在するリピート配列であり、この領域からはRNAが転写されている。近年の研究により、クロマチン構造変化との関連性が示唆されていたが、明確な因果関係および分化・成熟にどのような役割を果たしているかついては、不明な点が数多く残されていた。本研究ではニューロン分化・成熟におけるメジャーサテライトの役割を明らかにするため、人為的にメジャーサテライトの転写量を増加させることで、神経系前駆細胞からニューロンの分化にどのような影響が生じるかについて検討した。すると、ニューロン分化・成熟への影響が観察された。このことは、メジャーサテライトがニューロン分化・成熟に対して何らかの影響を及ぼすことを示唆する。また、メジャーサテライトの転写がクロマチン構造に及ぼす影響を調べるために、ATAC-seq (Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing)を用いることで、ゲノム全体で網羅的にクロマチン構造変化を調べることを現在行っている。メジャーサテライトの転写量を増加させることで、ニューロン分化・成熟に影響が生じることをすでに観察しており、ニューロン分化・成熟におけるメジャーサテライトの役割について明らかにしつつある。またクロマチン構造について、ATAC-seqを用いた解析を進めており、メジャーサテライトのクロマチン構造に対する影響が明らかになると期待される。ATACーseqの結果を解析することで、クロマチン構造変化の詳細を検討する。また、メジャーサテライトの転写量を人為的に増加させるたけではなく、人為的に抑制することを行い、ニューロン分化・成熟への影響を調べる予定である。
通常学級における集団随伴性導入による社会的相互作用と社会ネットワークに関する研究

今回の学習指導要領の改訂で、小学校だけでなく中学校・高等学校でも、児童生徒の学習活動や学校生活の基盤となる学級・ホームルーム経営の重要性が示された。学級経営に悩みをもつ教員は多いが、学級経営に関する学術論文の数は少なく、学級経営の理論が体系化されていないという実態がある。そこで本研究では、行動分析学に基づく学級経営の方略について検証を行う。具体的には行動分析学の方法論の一つである集団随伴性の効果を検証する。集団随伴性の方法論を用いた小中学校の学校規模での取組のパフォーマンスを向上させ、その過程の中で児童生徒の間の社会ネットワークの形成や社会的相互作用の変容について検証する。
児童・生徒に「汎用的な資質・能力」を育成するための理科教員養成プログラムの開発

「汎用的な資質・能力」は子どもに育成すべき論理的思考力であり,その育成は彼らのキャリア形成において重要である。現在の教員養成プログラムにおいて,こうした課題は反映されていない。本研究では,課題解決のために,理科教育を事例として,プログラムの開発を行った。開発したプログラムによる教授モデルを教員養成系学生に習得させた結果,彼らは「汎用的な資質・能力」を育成するための方法を習得することができた。(研究の目的)汎用的な資質・能力の形成はこれからの学校教育における主要目標の一つである。理科教育においても、踏襲されるべき内容である。本研究では、汎用的な資質・能力を理科教育において分析するとともに、その内容を教員養成に反映させることである。また、実際の小学校・中学校における理科教育において、その成果を試験的に検証し、その有用性を明らかにする。(研究実施計画)平成27年度の研究においては、次の点13について研究を実施した。1理科教育において注視すべき汎用的な資質・能力の一つとして基本的な科学概念及び観察、実験技能の習熟が、小学校・中学校理科授業におけるどのような子どもへの指導の下で達成されるのかを検証した。思考力・判断力・表現力を重視した理科授業において、こうした目標が達成されることが明らかとなった。2思考力・判断力・表現力を重視した理科授業は、子どもにおける表象機能を重視した指導において実現されることが明らかとなった。論理的な思考と表現力が表裏一体となった授業において可能となった。これからの理科教育の最重要課題と措定した。28年度はさらにこうした授業を実現するための条件について、検証を行っていく。3理科教育における汎用的な資質・能力が子どもが能動的に活用する状況は、1と2で述べた科学概念を自ら構築し、それを適宜子供が咀嚼できるとき実現できることが明らかとなった。こうした情意的側面についても授業の実践を通して明らかにし、教員養成へと反映させていく必要がある。28年度の課題である。小学校・中学校理科教育において育成すべき汎用的な資質・能力についての分析を行うことができた。また、これらの分析の適切性を小学校・中学校における理科授業について試行し、その有用性を検証することができた。これらの内容について専門学会で発表を行い、来年度の研究計画へ反映させた。特に、資質・能力の評価方法とその妥当性について検証を行うことを課題とした。今年度の研究の目的は以下に述べる2点に集約できる。第1点目は、汎用的な資質・能力の育成を目指した理科授業における、子どもの学習に対するメタ認知の状況を分析したことにある。科学概念を論理的に構築する状況において、子どもが自らの論証過程について見通しをもち、かつ論証過程を振り返り、資質・能力の育成を自ら確証していく活動が重要だからである。このような活動の表れは、汎用的な資質・能力が適切に育成されている指標と捉えることができる。2点目は、メタ認知の育成を重視した理科授業デザインの視点を明確化することである。こうした視点を明確化し、教員養成を目指す学生がこの視点を活用して理科授業デザインし、その過程を分析し、活用する過程を明示した。上述した2点についての研究成果は、以下のようにまとめられる。第1の研究成果は、子どもにおける汎用的な資質・能力育成の指標はメタ認知であることである。理科授業における子どもの学習活動の分析においてこのことは実証された。子どもが明確な見通しをもちながら学習に臨み、その過程で学習を修正したり、新たな計画をする様態が明らかになった。第2の研究成果は、こうした視点を指導計画に取り入れ、その再現を検証することである。こうした視点から計画された授業について、教員養成を目指す複数の学生により分析を行わせ、この視点が成立することを検証することができた。こうした視点が複数の学年、単元においても成立することを検証することが課題であることが明らかになった。29年度の課題である。汎用的な資質・能力の表れを評価するための指標としてメタ認知を措定することができた。この指標を基に、教員養成を目指す学生に授業を分析させ、この指標が成立るすることを検証することができた。理科における教員養成の基軸に、汎用的な資質・能力に関する情報提示とその核となるべき視点が明らかになった。この成果について、3期に分けて専門学会において発表し、新たな知見として認められ、その成果の一部を学会における査読論文としてまとめることができた。「汎用的な資質・能力」は児童・生徒が自己調整により学習を進める中で育成されることが明らかとなった。すなわち、児童・生徒が学習課題を明確にし、その上で課題解決をし、さらに課題が解決されたか否かを振り返らせることにより、学習が成立することを自覚させることである。こうした状況において、知識や技能の習得、論理的な思考の源泉である思考力・判断力・表現力が育成されていく。具体的には、次の二つの学習の成立を意図的に計画し、実現することによりこの目的な達成さることが明らかになった。・児童・生徒が明確な目的意識の基で、科学概念構築の過程を自覚的に進めようとする、ラーニング・プログレッションズ(learning progressions)の具現化の過程で、彼らは当該の授業でねらいとする「汎用的な資質・能力」は自覚的に習得していった。・ラーニング・プログレッションズの指導と評価においては、児童・生徒への学習に関わる即時的な評価である、変容的なアセスメント(transformative assessment)がきわめて有用であることが明らかになった。

こうした二つの点を踏まえた理科教員養成プログラムの実践は、教員養成段階、あるいは初任者、さらには経験者においても必須である。「汎用的な資質・能力」の育成が求められている新しい教育課程の実施においては、本研究の成果である上述した二つの知見に基ずく視点の転換が必要だからである。児童・生徒への「汎用的な資質・能力」の育成は、理科授業においては指導と評価に関するパラダイムの転換において実現可能である。「汎用的な資質・能力」は子どもに育成すべき論理的思考力であり,その育成は彼らのキャリア形成において重要である。現在の教員養成プログラムにおいて,こうした課題は反映されていない。本研究では,課題解決のために,理科教育を事例として,プログラムの開発を行った。開発したプログラムによる教授モデルを教員養成系学生に習得させた結果,彼らは「汎用的な資質・能力」を育成するための方法を習得することができた。1.措定した理科教育における汎用的な資質・能力についての小学校・中学校における試行事例を増やし、その妥当性や有用性を検証する。2.1.の成果を教員養成プログラムへと反映させ、受講生からの評価を分析する。3.資質・能力の理科授業における評価方法とその指導計画への反映方策について検証する。29年度が本研究の最終年である。下記3点にその視点を絞り、研究成果をまとめる。1.理科における汎用的な資質・能力の諸要素の関連性をまとめる。2.1.を加味した指導計画をする上で、必須事項をまとめる。3.2.を踏まえた指導を試験的に実施し、その有用性を提案する。教科教育学研究成果を学会誌に投稿し、論文として受理されたが、論文の発行が遅れ、予定していた別刷り代金の支払いが行われなかった。授業実践資料の分析に、学生アルバイトを予定していたが、補助を必要としないで作業を遂行することができた。論文が発行され、予定していた別刷り代金を支払う予定である。今年度は授業分析事例を増やすので、学生アルバイト代が必要となる。