hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モヨウフグ属魚類の系統分類学的研究

本年度はモヨウフグ属魚類のすべての種の標本を詳細に調査し、それぞれの種の特徴を明らかにした。調査の結果、本属には3新種を含む15種が存在することが明らかになった。それぞれの種の特徴と検索表は研究成果報告書で詳述するが、3新種は他の種から以下の形質で区別される。南アフリカから得られた第1の新種は、Arothorn inconditusやカスミフグに似るが、前者からは体に白色点がないことで識別され、後からは尾鰭が短く(本種では体長の23.5ー27.2%、後者では25.8ー40.2%)、尾鰭の上縁と下縁が黒くないことで識別される。第2の新種はインド洋のレ・ユニオンとモルシブ、日本の銚子沖・五島列島、インドネシアおよびビキニ環礁に分布することが明らかになった。本種は全長60cmを越える大型種であるため、標本を採集して輸送することが因難である。このため調べることができた標本は日本産とビキニ環礁の4個体であった。本種はケショウフグやモヨウフグに似るが、眼の周りを青色線が同心円状に囲むこと、体に多数の細かい青色点があることによって識別される。第3の新種は沖縄から採集された。本種は体が淡緑色で多数の虫喰い状の細い線があることで他種から識別される。サザナミフグにやや似るが、虫喰い状模様で明瞭に区別できる。沖縄の石垣島から採集された新種の可能性のあった種については、文献を詳細に調べ、模式標本も検討した結果Arothron carduusであることが明らかになった。本種は原記載以来報告がなかった稀種で、平成3年に学術雑誌に詳細な報告を行った。
食品中の多剤耐性病原菌の分子生物学的手法による解析

平成27年度の研究においても,引き続きさまざまな材料より薬剤耐性菌を分離し,薬剤耐性菌と耐性遺伝子の解析を行った。基質拡張型β-ラクタマーゼ遺伝子として知られており,この遺伝子を保有する株は多剤耐性株であった。野菜からこのような耐性菌が検出されたことは,食品衛生学上重要な意味がある。また,エジプトとの共同研究も積極的に進めており,エジプトで分離された薬剤耐性菌の解析を行った。コリスチンは多剤耐性菌に対抗する最後の砦として知られる抗生物質であるが,2016年にmcr-1と呼ばれるプラスミド性のコリスチン耐性遺伝子が初めて報告された。エジプトの分離株を解析したところ,ヒト臨床株1株と乳房炎に罹患したウシより1株がmcr-1遺伝子を保有していることを明らかにした。これらはエジプトにおけるmcr-1遺伝子の最初の報告となった。また,近年β-ラクタム剤の一種であるカルバペネムに耐性を示すβ-ラクタマーゼ(カルバペネマーゼ)を保有する薬剤耐性菌が大きな問題となっている。エジプトの分離株を解析したところ,カルバペネマーゼの一種であるNDM-5を保有する大腸菌とNDM-4とNDM-5を保有する肺炎桿菌がそれぞれヒト臨床株より検出された。世界的なカルバペネマーゼの広がりがエジプトでも起こっていることが明らかとなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の研究において,以前に単離していたエジプトの食肉と乳製品由来の薬剤耐性の食中毒起因菌(赤痢菌)の解析を行った。単離した27株の赤痢菌(Shigella spp.)の中で24株(89%)が少なくとも3つ以上の異なるグループの抗菌剤に耐性を示す多剤耐性株であった。アミノグリコシド,テトラサイクリン,ナリジクス酸などに耐性を示す株が90%以上であった。また,耐性遺伝子としては,β-ラクタマーゼ遺伝子,プラスミド性キノロン耐性遺伝子,インテグロンなどが高い割合で見つかった。この結果は,食品由来の赤痢菌としては初めてのものである。また,現在,エジプトにおいて単離したヒト臨床由来の薬剤耐性菌を解析しており,これまでに薬剤耐性菌の単離,菌種の同定,耐性の薬剤の同定を終え,現在,薬剤耐性遺伝子の解析を進めている。一方,日本の市販の水産食品より薬剤耐性菌を分離し,詳細な解析を行った。この研究では,200株以上の細菌を水産食品より分離し,薬剤耐性について解析を行ったところ,β-ラクタマーゼ遺伝子,インテグロン(クラス1),プラスミド性キノロン耐性遺伝子などを保有している菌が見つかった。特に,Citrobacter freundiiより見つかったCMY β-ラクタマーゼ遺伝子であるCMY-39遺伝子は新規のCMY遺伝子であった。この結果については,現在論文を投稿中である。広島県内の小売店で購入した有機栽培(21種),非有機栽培(27種)の野菜や果物から198株のグラム陰性細菌を単離した。PCR法による薬剤耐性遺伝子スクリーニングの結果,クラス1インテグロン,β-ラクタマーゼ遺伝子(blaTEM,blaSHV,blaCTX-M),プラスミド性キノロン耐性遺伝子(qnrB,qnrS,aac(6')-Ib-cr)が検出された。特に,blaCTX-Mは基質拡張型β-ラクタマーゼ遺伝子として知られており,この遺伝子を保有する株は多剤耐性株であった。平成26年度の当初の計画では,(1)薬剤耐性菌の単離,(2)菌種の同定,(3)耐性の薬剤の同定,を行うことになっていた。これまでのところ,エジプトの臨床分離株について,これらの計画は終了し,薬剤耐性遺伝子の解析に進んでいる。また,以前からの継続研究であったエジプトの食品由来株(食肉,乳製品由来)と日本の食品由来株(水産食品由来)については結果をまとめ,論文として報告している。以上の内容から考えて,「当初の計画以上に進展している」と判断した。平成27年度は,引き続きエジプトより単離した臨床分離株を中心に解析を進める。

これまでは,グラム陰性菌を中心に解析を進めてきたが,今年度はグラム陽性菌(Staphylococcus,Enterococcusなど)についても解析を進める。さらに,日本の食品由来薬剤耐性菌については,野菜や果物など生で食べる食材を中心に薬剤耐性菌を分離し,解析を進める。そして,得られた結果を詳細に解析し,日本とエジプトの薬剤耐性菌について,比較を行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
近世武家社会の財政保障・更生システムに関する研究

本研究が大きな課題として設定したのは、近世大名家という主君(大名・藩主)と個々の家臣からなる武家領主集団の組織編成の基本原理を究明することにある。そして本研究が、大名家という武家領主の社会集団の組織原理として重視したのは、簡単に言えば、成員の生活と身分が保障されていることである。大名家臣が相続法との関係で断絶されたり、奉公義務の落度・違反で武士身分を剥奪されることは当然ありうるが、少なくとも経済的理由から武士身分を失うことはない。大名家臣が窮乏状態に陥っても、債務を抱えて知行を手放したり、武士身分そのものを喪失して牢人となるような「自己破産」の例はない。いずれは救済され、更生して大名家臣としての常態に復帰している。大名家臣の生活と身分を究極において保障しているのは、家臣知行の担保物権としての機能と、知行を預かる主君の家臣に対する救済責務である。大名家臣個々の財政課題は基本的に家臣の自律的対処に任せられている。だが同時に、近世大名家では、自律的対処が限界にきている家臣を放置することはなく、なんらかの形で救済し、大名家臣としての常態に更生させ、武士身分を保障する手立てが構造化されている。その手立てとは大名家臣の生活基盤である知行を前提に講じられている。本研究では、小倉・熊本細川藩を中心に九州諸藩の給人関係財政史料、知行制関係史料を収集し、近世大名家において個々の成員の生活と身分がどのように保障されているのか、実態的に検討した。そして主君と家臣の主従関係・知行関係を経済的観点から捉え直し、大名家の成り立ちを究明した点で一定の役割を有している。本研究の目的は、簡単に言えば、近世幕藩体制下の武家が「自己破産」しないのは何故か、江戸版「会社更生法」とでも言うべき近世武家の財政保障・更正システムの実態について究明することにある。初年度目の今年は、九州大学、東京大学、同史料編纂所、国立国会図書館を中心に九州諸藩、全国の関係史料、自治体史の関係記事などを収集した。従来の研究には、近世武家社会に個別の武家の経済破綻を救済し、武士身分を保障し、武家集団を安定した社会集団として存立させているような財政保障・財政更正、あるいは財政管理、債務の源泉徴収、こういった発想はなかった。ただ、私が研究のひとつの柱としている知行制は十分読み替えがきく、というより本テーマの観点からかなり一般化できるとの確信をもった。また山口藩では防長転封後、慶長年間における給人に対する藩の財政管理の状況が熊本藩の状況がよくにていることが判明した。こうした事例は相当検出できるものとおもう。なお熊本藩についての成果は2000年中に『歴史学研究』に掲載される予定である。私の本研究の目的は、簡単にいえば、近世幕藩制下の武家が「自己破産」しないのはなぜか、江戸版「会社更生法」とでもいうべき近世武家の更生・財政保障システムの実態について研究することにある。私は、平成11年度の史料調査とその検討をふまえて、平成12年10月に「幕藩制初期の給人財政と財政管理体制」(『歴史学研究』741号)を発表した。そして同論文もふくめた、当研究費補助金の研究テーマを主要な課題とした著書『近世大名家の政治経済構造』(仮称)を平成13年3月に刊行予定である。そこで課題としたのは、大名家臣の身分安定という問題である。無論、大名家臣は、主君の怒りにふれて改易・追放になったり、後嗣が無く断絶することは珍しくない。しかし、すくなくとも大名家臣は経済的理由によって武士身分を失うことはない。すなわち、大名家臣(給人)は近世を通じて窮乏・破綻化を繰り返すが、債務を抱えて知行を質入・売買したり、武士身分そのものを喪失するような「自己破産」の例はない。いずれは救済され、更生している。

そこには、近世大名家(藩)の再生産過程において家臣の個別破綻を防ぎ、その領主的再生産を保障している手立てが構造化されているものと想定される。私が注目し、本研究を通して明らかにしたいと考えているのは、家臣知行の担保物権としての性格・機能である。つまり、知行=知行物成徴収権を主君に一時返却し、知行物成をもって債務を返却して家臣に復帰する方式である。目下、九州・中国諸藩を中心に事例を集積しつつあるので、13年度は今少し補充調査を行い、然るべき成果報告書を提出するつもりである。平成11年度から同13年度までの3年間、科学研究費補助金の交付をうけた。私の研究課題は、九州諸藩を中心に、近世大名家という主君(大名・藩主)と個々の家臣から武家領主集団の再生産維持・保障システムの実態を究明しようとしたものである。平成11・12年度は九州・中国諸藩の財政・金融・知行制関係史料を収集し、併せて上方の金融関係史料を収集し、ある程度私の考えを一般化しうる史料的見とおしをもった。そして平成13年度は史料収集と併行して進めていた研究成果の取りまとめに専念し、同年8月、『近世大名家の権力と領主経済』(単著、489頁、清文堂)を刊行した。中心テーマのひとつが本研究であり、大名家という武家領主の社会集団を貫く組織原理として、成員(家臣)の生活と身分が保障されているいることを重視し、その実態を詳細に描き出し、近世知行制について独自の評価を試みた。近世知行の基本特質として重視したのは給人(家臣)知行の担保物権としての機能・役割である。大名家臣(給人)にとって債務を可能にし、貸手側の債権を保証しているのは、基本的に唯一の生活手段たる知行以外にありえない。ここに初期大名家において、個々の家臣の領主的再生産と財政保障を目的とした、知行を担保物権とする「財政管理」が体制化され、また家臣(給人)の収入(物成)を重視した知行制が志向される。以上は小倉・熊本細川藩を素材にしたものである。本研究では、諸藩の比較研究を進め、理論化を深化させるつもりであったが、この点については継続して検討を進めるつもりである。
高速周波数ホッピングのテンソル遅延検波による低干渉な無線秘匿通信

次世代無線通信のさらなる周波数利用効率改善を目指して、周波数の高速なホッピングに基づく秘匿通信方式について研究する。Bluetoothで採用されている適応的な周波数ホッピングは多端末環境で特に有効な技術であるが、チャネル推定の困難さから複数本のアンテナを用いる通信システムには適用されてこなかった。本研究では多数のアンテナを用いる大規模システムに適した世界初の周波数ホッピング技術を提案し、携帯電話ネットワークやWi-Fi, Bluetoothなど無線通信一般の高信頼化とセキュリティ改善に貢献したい。
衰退する大都市における家賃補助による「機会への移住」効果に関する研究

2017年に「住宅セーフティネット法」が改正され、日本の住宅政策においても低所得世帯を対象とした、家賃補助を含む民間賃貸住宅の活用が導入され始めているが、家賃補助の利点である居住地選択の向上、即ち「機会への移住」効果については議論が乏しい。本研究は、都市の衰退を背景に家賃補助制度が普及した米国都市を主な研究対象とし、自治体へのヒアリング調査や家賃補助受給者の行政データの分析等を通して、1空間的機会格差の問題化と家賃補助の政策化の過程、2家賃補助制度における移住効果の課題と可能性を実証的に明らかにし、3今後の日本の大都市の都市政策・住宅政策における居住支援の展開のあり方について検討する。
2重安全機構を採用した癌指向性の細胞内崩壊性リポソームによる癌治療技術の開発

有効かつ安全性の高い、2重安全機構を採用した細菌毒素を用いる新規癌治療技術の開発を目指した。1段目の安全機構を持つ標的可変型の標的化毒素を開発し、これを癌胎児性抗原(CEA)に対するIgGと併用し作製した治療用抗癌剤封入リポソームは、CEA陽性癌細胞に特異的標的化が可能であり、CEA陽性癌細胞移植マウスでは顕著な延命効果も示し有効性が確認された。2段目の安全機構を持つ細胞障害性エフェクター毒素の作製にも成功し、両毒素を用いる標的可変型の新規癌治療技術の開発の目処がついた。本年度は、コレステロール(CHL)結合性のCHL依存性細胞溶解毒素(CDC)の改変体ILYpaf-SSのN末端に肺癌細胞指向性ペプチド(LTBP)を融合発現した、肺癌細胞標的化リポソーム輸送毒素LTBP-ILYpaf-SSを作成した。ILYpaf-SS変異体とは、CDCであるインターメディリシン(ILY)の膜孔形成領域にSS結合を導入して膜孔形成に必要な構造変化を拘束したドメイン1-3と、CHL結合性CDCであるS.mitis由来ヒト血小板凝集因子(Sm-hPAF)の細胞膜結合ドメイン4の融合毒素である。LTBP-ILYpaf-SSはCHL含有リポソームに結合し、SS結合を開裂するとそれを崩壊させた。蛍光色素を封入したLTBP-ILYpaf-SS結合リポソームを肺癌細胞A549及び正常線維芽細胞の共培養系に作用させると、それはA549に特異的に結合することが確認された。またリポソームを結合したA549を共焦点蛍光顕微鏡で観察したところ、リポソームが取り込まれて細胞内に蛍光色素が拡散した像も確認された。従ってLTBP-ILYpaf-SSを利用すれば、肺癌細胞特異的にリポソームを標的化し細胞内で崩壊させるドラッグデリバリーシステムを構築できることが確認された。次に、細胞膜結合ドメインを欠き,細胞内移行ドメインとタンパク質合成阻害酵素活性ドメインからなる緑膿菌外毒素A(ΔBD-ETA)を作成した。ΔBD-ETA及び野生型ETAをA549に作用させた結果、両毒素で細胞死の誘導が確認されたが、ΔBD-ETAの活性は野生型の約1/1000程度で、使用濃度域の設定により細胞外からは細胞障害性を示さない安全なエフェクター毒素となることが判明した。しかしΔBD-ETAをリポソームへ安定に高濃度で封入する条件はまだ検討が必要であり、次年度はその改善も行い、平成22年度計画を実施する。本年度は様々な癌治療に利用可能で汎用性が高く安全なDDS用標的毒素として,インターメディリシン/Sm-hPAFキメラSS変異体(ILY/PAF-SS)に加え,ILY/PAF-SSのコレステロール(CHL)親和性をより高めたインターメディリシン/スイリシンキメラSS変異体(ILY/SLY-SS)のN末に、黄色ブドウ球菌プロテインAのIgG結合ドメインZを融合した毒素を作成した。CHL含有リポソームへの結合性を検討した結果,後者が結合効率等で有利であり,以後は後者(Z-ILY/SLY-SS)を用いて検討した。固相化ヒト及びウサギIgGへのZ-ILY/SLY-SSの結合性を確認した結果,両IgGへ高い結合性が確認された。次に蛍光色素と抗癌剤5FUの封入されたリポソームに結合させたZ-ILY/SLY-SSに,癌胎児性抗原(CEA)に対するIgG抗体を連結させ,CEAを発現するヒト大腸癌細胞LoVoに作用させて蛍光顕微鏡観察した結果,LoVo表面へ大量のリポソーム結合像が見られ,そのリポソームが細胞内に取り込まれ崩壊し蛍光が拡散した像も確認された。またその後の培養で,一部の細胞で5FUによる細胞障害作用も見られた。一方,Z-ILY/SLY-SSのみを結合したリポソームではこのような結合・取り込みは見られなかった。さらに,ヒト正常線維芽細胞NB1RGBとLoVo細胞の混合培養系でも標的化を行った結果,LoVoへの特異的なリポソームの集積・結合が確認され,NB1RGBへの結合はほとんど見られなかった。従って開発したZ-ILY/SLY-SSは種々の抗癌抗原抗体と併用することで,汎用性の高い癌治療用DDSツールとして利用可能と考えられた。現在,細胞膜結合部位を欠く緑膿菌外毒素Aを封入したリポソームを用いて目的とするDDSの検討を継続しており、その結果を基に次年度の研究を進めていく。

昨年度までに作成したDDSツール2種類をBALB/cマウスに反復投与した結果、抗体誘導性がより低かったキメラ毒素(細胞内のSS結合還元環境において膜孔を形成しリポソーム崩壊性を示す安全機構を持つインターメディリシン/スイリシン・キメラSS変異体とS.aureusプロテインAのIgG結合ドメインZを融合させたキメラ毒素:Z-ILY/SLY(ss))を選択し、これに癌胎児性抗原(CEA)に対するIgG抗体を連結させ、その複合体を抗癌剤5-フルオロウラシル封入リポソームに結合させたドラッグデリバリーシステム(抗CEA-DDS)を調製して、CEA陽性ヒト肝癌細胞HepG2を移植したBALB/cヌードマウスでの癌抑制効果につき検討を行った。HepG2担癌ヌードマウスに抗CEA-DDSを1ヶ月の間隔で2回腹腔内投与して経緯を観察した結果、癌移植後100日以降の生存率がDDSを投与しない場合あるいは抗CEA抗体を連結させていないDDSを投与した場合より、各々60%あるいは40%もの改善が見られた。またZ-ILY/SLY(ss)にIgGを結合した状態では、完全ではないもののIgGによるマスキング効果により誘導された抗キメラ毒素抗体の反応性が減少することも分かった。従って、より抗原性の低減化に向けての改善は必要だが、1つ目の安全機構を施した標的化毒素のみを利用した抗CEA-DDSでも癌抑制の有効性が確認された。さらに細胞膜結合部位の欠損による2つ目の安全機構を施した細胞障害毒素の緑膿菌外毒素A(ΔBD-ETA)を併用するDDSを開発するために、ΔBD-ETAを常温に近い温度で安定にリポソームに封入する手法として、ジャイアントリポソーム形成後の安定化処理、コレステロール付加、リサイズ処理を行う方法を開発した。このΔBD-ETA封入リポソームを併用したDDSの抗癌効果を継続して検討している。
次世代多天体補償光学系に向けたトモグラフィック波面推定の高速化、高精度化

次世代超大型地上望遠鏡での広視野多天体の同時補償光学観測を可能にする大気揺らぎの高さ構造のトモグラフィーを用いた推定について、高精度化と高速度化を目指した検討を行った。広視野における高精度化については、風による大気移動によって時間変動が起こることを考慮した新しいアルゴリズムで推定精度を大きく向上できることがわかった。高速度化についてはグラフィックボードを用いた並列計算GPGPUを導入し、共役勾配法の収束を良くするために推定の初期値の改良を行う、並列計算の並列数を上げる、により達成可能である。次世代超大型地上望遠鏡での広視野多天体の同時補償光学観測を可能にする大気揺らぎの高さ構造のトモグラフィーを用いた推定について、高精度化と高速度化に重点を置いて新しい手法の適用を行った。高精度化については、これまでに考えられていないアルゴリズムとして大気揺らぎの時間変動が風による大気の移動によって起こることを考慮したアルゴリズムを計算機上でのシミュレーションにより検討した。その結果、上空の風速がある程度精度よくわかり大気揺らぎの構造は移動の間は変動しない、という理想的場合には推定精度を大きく向上させることが可能であることがわかった。実際の観測装置に用いる場合には上空の風速を推定する方法や大気揺らぎ構造の変動の時間スケールを確立する必要があり、この点については今後の検討が必要である。さらに別のアルゴリズムとして大気揺らぎの地表層成分と高層成分を分けて推定を行うアルゴリズムについても計算機上でのシミュレーションを行った。この場合はトモグラフィー推定の精度としてはすべての成分を同時に推定を行った場合と大きな違いはないことがわかった。トモグラフィー推定の高速度化についてはグラフィックボードを用いた並列計算GPGPUを導入したシミュレーションで評価を行った。その結果現状の計算方法ではまだ達成すべき計算時間よりも長い時間がかかってしまうことが判明した。この点については、トモグラフィー推定の際に用いている共役勾配法の収束を良くするために推定の初期値の改良を行う、並列計算の並列数を上げる、などにより達成可能であると見積もっており、今後確認を進める。本研究の目的は次世代地上超大型望遠鏡の補償光学系を想定して多天体補償光学系の実証を実験室において行うことにある。特に多天体補償光学系を実現するうえでカギとなるトモグラフィックな波面推定について、波面測定をシミュレートする光学系を立ち上げ、その推定の高精度化、高速化を行う。これにより、次世代超大型望遠鏡の多天体補償光学系を想定した場合にどの程度の性能が現在使用可能な技術を用いて達成できるのかを評価し、実機制作を提案する基礎とする。本年度は実験室において立ち上げた多天体補償光学系の光学シミュレータを用いて波面推定のシミュレーションを進めた。実際に複数の光源からの光を複数の大気の層をシミュレートする位相板を通してから、複数の波面センサーを用いて測定し、それらの情報を合わせてトモグラフィックな推定を行った。特に光学系について波面推定の精度向上のために波面センサーの位置調整の精度を向上する光学ステージを導入するなどして推定の精度向上を図った。トモグラフィックな推定の結果では実際の測定の結果に似た波面形状が再現出来ており、アルゴリズムとしては機能させることができた。推定の精度についての詳細な確認は現在も行っているところである。可変形鏡のオープンループ制御も開発要素であるが、これについても実験光学系を組んで可変形鏡の制御実験を行った。まだ可変形鏡で実現した形状に予想形状からのずれが見られるので、その原因を追究しているところである。さらにGPU並列計算機を導入し、実際に簡単な行列計算などは高速化が可能であることを確認した。高速カメラからのデータをGPU並列計算機に取り込む作業をこれから進めるところである。トモグラフィーを用いた大気揺らぎの推定を行う光学系についてはほぼ立ち上がり、そのデータを用いてシミュレーションを行うことも進められている。また並行して、高速並列計算機も導入して、基礎的な行列計算の高速化などの確認は行った。データ取得の環境は整ったので、ここまではほぼ予定通りに進行しているといえる。またこれまでの現状を国際研究会においてポスター発表で報告し、海外の研究者とも積極的に議論することができている。まずはこれまでに組み上がった光学系を用いて、大気揺らぎのトモグラフィックな推定について精度の評価を行い、取りまとめる。特に推定の精度について、誤差の要因となる要素を洗い出し、それぞれの大きさをブレークダウンすることが重要であると考えている。また高速並列計算機を用いてトモグラフィックな推定の計算速度の評価も進める。多天体補償光学系の光学シミュレータの3台の波面センサーの測定を合わせてトモグラフィー推定を行う計算をGPU並列計算機に実装し、並列化することによって波面推定が十分に高速に行えることを確認する。さらに高速度カメラの導入を進めており、このカメラと高速並列計算機を組み合わせて、高速波面センサーとして機能することを実証する。位相板を動かす機構などを購入して実時間で変動する状態の中で実際に高速推定が十分な精度で行えるのかどうか評価する。特に各時間周波数の変動成分に対して十分に高速に応答して推定が出来ているかどうかを評価することが重要になる。

高速化が達成されない場合にはボトルネックとなる個所を特定し、次の開発につなげる。これまでの結果をまとめて観測装置の国際研究会に参加して報告し、さらにこれまでの結果に基づいて超大型望遠鏡に応用する際の可能性や課題を検討したうえで論文として取りまとめる。
体育授業における学習の勢いと肯定的な学習の雰囲気を保障する指導方略の実証的研究

本研究では、学習の勢いを高めるための指導方略、肯定的な学習の雰囲気を生み出すための指導技術、指導方略を、附属小学校教員の体育授業と教育実習生が行う体育授業に適用し、それらの有効性や附属小教員と大学院生の指導力の差異について学習の勢いと雰囲気を示すデータから実証的に検証した。その結果、学習の勢いを高めるための指導方略、肯定的な学習の雰囲気を生み出すための指導技術、指導方略の有効性および附属小教員と大学院生の指導力の差違が授業データから明らかになった。これまでの研究では,学習の勢いと肯定的な雰囲気が確保されている体育授業の過程的特徴として現れる指導方略や指導技術が明らかにされてきたが,これらの指導技術や指導方略の適用がたちまち学習の勢いと肯定的な学習の雰囲気を生み出すことを証明するものではない.そこで,これらの指導技術や指導方略が,体育授業における学習の勢いと肯定的な学習の雰囲気を実際に生み出すことができるのか,体育授業実践に仮説実験的に適用し研究を行った.その結果,これらの体育授業実践は,学習者に高く評価され,学習の勢いおよび学習の肯定的雰囲気が保障されたことが明らかになった。このことから,これらの指導技術や指導方略は,現職教員の授業実践の改善のみならず,授業実践の初心者である教育実習生の体育授業実践の改善に大きく寄与することが予想される.これまでの研究では,学習の勢いと肯定的な雰囲気が確保されている体育授業の過程的特徴として現れる指導方略や指導技術が明らかにされてきたが,これらの指導技術や指導方略の適用がたちまち学習の勢いと肯定的な学習の雰囲気を生み出すことを証明するものではない.そこで、学習の勢いを高めるための指導方略である(1)学習時間の確保に向けた学び方と学習規律の指導、(2)具体的な学習目標の提示、(3)効果的な教材・下位教材の適用、(4)学習支援装置の適用、肯定的な学習の雰囲気を生み出すための指導技術、指導方略である(5)積極的な相互作用、(6)社会的態度の強調とその実現に向けた課題の設定と学習形態の採用を附属小学校教員の体育授業と教育実習生が行う体育授業に適用し、それらの有効性や附属教員と大学院生の指導力の差異について学習の勢いと雰囲気を示すデータから実証的に検証した。その結果、附属小教員と大学院生の授業の比較では、附属小教員の授業の方が授業評価や、学習の雰囲気学習の勢いのスコアが高く、(1)(6)の指導技術・指導方略の適用数に差違が生じていた。本研究における大学院生の実践については、(5)積極的な相互作用や(6)社会的態度の強調とその実現に向けた課題の設定と学習形態の採用といった肯定的な学習の雰囲気を生み出すために必要な指導方略、指導技術の適用や(2)具体的な学習目標(めあて、課題)の提示指導方略を授業の中で機能させていく必要性などの改善点が指摘できた。以上から、学習の勢いと学習の肯定的な雰囲気を生み出す指導技術や指導方略が,体育授業における学習の勢いと肯定的な学習の雰囲気を実際に生み出すことが明らかになり、授業実践の初心者である大学院生の体育授業実践の改善に大きく寄与することが認められた.
オオムギ地上部に存在する新規鉄欠乏耐性機構の解明

植物において鉄は光合成や呼吸などの機能に必須な役割を担っており、鉄の獲得が困難となる環境下では著しい生育阻害が見られる。さらに、長期的な鉄欠乏下では鉄を多量に必要とする光合成電子伝達系の蛋白質複合体で量的な平衡関係が崩れるため、日中の光条件の下で光酸化ストレスが発生し葉はネクロシス(細胞死)を生じる。これに対し、オオムギは深刻な鉄欠乏クロロシス(黄白化)症を呈した葉でも、長期にわたり光合成を維持しながら生育を持続することができる。本研究ではこうしたオオムギ葉の鉄欠乏耐性に着目し、幅広い観点から鉄欠乏への適応機構を調べることにした。本研究の中で、光合成アンテナ蛋白質をコードする遺伝子Lhcb1の発現量が鉄欠乏で大きく上昇することを見出した。植物体内でのLhcb1は光捕集の役割を担っているが、光エネルギーの供給量が過剰な条件(強光下)では、過剰光を熱エネルギーに変化して放散する機能も持ち合わせている。そこでLhcb1蛋白質を蓄積できない変異株chlorinaを用いて解析したところ、鉄欠乏性の光ストレスに対して熱放散機構が誘導されず、長期の鉄欠乏下で生育させると新葉の枯死が見られた。次にLhcb1の構造的な特徴に着目したところ、鉄欠乏誘導性Lhcb1は三量体化に必要なN末端の配列部位が疎水性に富んでおり、三量体形成が起こりにくいことが示唆された。実際に単離したLhcb1は鉄欠乏では多くが単量体となっていることが確かめられた。さらに葉緑体内のチラコイド膜上におけるLhcb1蛋白質の局在性がグラナからストロマラメラへと大きく変化しており、光エネルギーが光化学系IIに伝達されにくい状態へ遷移していることが予測できた。これらの結果より、鉄欠乏下では鉄獲得機能のみならず、光合成のエネルギー利用を最適化する機構がオオムギの鉄欠乏耐性機構の一端を担っていることが明らかになった。植物において鉄は光合成、呼吸、およびその他の酸化還元反応や代謝に必須な役割を担っている。世界の耕作可能な陸地面積の約2/3が鉄欠乏性の土壌であり、今日の農業・食糧・環境問題に対して、こうした鉄欠乏土壌で生育できる作物の開発は重要な検討課題である。本研究では鉄欠乏に耐性を持つオオムギの性質に着目した。オオムギは根からの鉄獲得機構が発達している植物であるが、地上部(葉鞘や葉)においても未知の鉄欠乏耐性機構が存在することが分かっている。このようなオオムギ地上部特有の鉄欠乏耐性機構を明らかにすることを目的に、1.オオムギ体内での鉄移行システム、2.オオムギ細胞内でのフェリチン蛋白質による鉄貯蔵システム、3.鉄欠乏下での光合成の維持能力という3つの観点から解析を進めた。この中で、網羅的な遺伝子発現解析法であるマイクロアレイ解析を実施し、鉄欠乏耐性に関与しうる遺伝子を絞り込んだところ、重要な手掛かりを得ることができた。鉄欠乏のオオムギ葉では特に光合成に関連する遺伝子が大きく発現量を上昇させており、特に光合成で最初に光捕集を行うクロロフィルa/b結合蛋白質をコードする遺伝子Lhcb1が軒並み上昇していることが明らかになった。このLhcb1とは、様々な光条件下で光エネルギーの獲得量を調整する機能を担う蛋白質でもあり、光化学系II(光合成を担う複合体の一つ)の主要な構成成分として知られている。そこで、Lhcb1が鉄欠乏条件下における光エネルギーの獲得に重要な役割を担うと考え、Lhcb1の蓄積に異常を示すオオムギ変異株を用いて解析を進めた。この結果、Lhcb1は特に鉄欠乏で発生する光ストレスの回避に必須な因子であることが明らかになった。このように、本研究は植物の鉄栄養研究と光合成研究にまたがって、これまでに報告例のない新規な鉄欠乏耐性機構の解明を目指している。

さらに葉緑体内のチラコイド膜上におけるLhcb1蛋白質の局在性がグラナからストロマラメラへと大きく変化しており、光エネルギーが光化学系IIに伝達されにくい状態へ遷移していることが予測できた。これらの結果より、鉄欠乏下では鉄獲得機能のみならず、光合成のエネルギー利用を最適化する機構がオオムギの鉄欠乏耐性機構の一端を担っていることが明らかになった。
光学活性非天然型アミン類の新規合成法の開発と応用

光学活性アミン類は、生理活性化合物を含む機能性有機化合物の合成研究に必須のものであるが、現在尚、新規で効率的な合成法が求められている。本研究では、1.光学活性アジリンを経由する方法、2.光学活性3-ペンタフルオロ-3-ヒドロキシプロピオニトリル誘導体を経る方法について検討した。いづれの化合物も、各種の誘導体に容易に変換できる汎用性中間体として有用である。研究の概略を下記に示す。1.アジリン誘導体として、3-フェニル-2H-アジリン-2-メタノールを取りあげ、まず、そのリパーゼによる光学分割の条件をスクリーニングした。10種のリパーゼを検討し、リパーゼPS(天野製薬製)を最適とした後、反応条件として10種の有機溶媒と10種のアシル化剤を検討した。しかし、光学分割の効率性の指標であるE値は17であり、一応の実用性の目安である20には及ばなかった。そこで、酵素反応としては"特異反応場"といえる超低温下の反応を試みたところ、-40°Cの条件でE値を99までに上げることに成功した。これは、酵素反応としては、最低温度下での反応制御であるといえ、関連分野へのインパクトは大きい。得られた光学活性アジリンの還元により、対応するアジリジンへのsyn,anti選択的変換にも成功している。アジリジンから、光学活性アミンへの変換は既に多くの研究があり、それらを利用できる。2.3-ペンタフルオロ-3-ヒドロキシプロピオニトリルのリパーゼによる光学分割もあわせて検討し、含フッ素化合物にはリパーゼLIP(東洋紡製)が最適であり、ほぼ理想的な分割条件を見いだした。さらにニトリル部を還元して、対応する含フッ素アミノアルコールの合成を達成することが出来た。
小中学校等に在籍する視覚障害児童・生徒の為の教材提供部門の開発に関する研究

I研究の目的障害があることにより、種々の困難が生じ、その能力を十分に伸ばす上で配慮が必要な児童生徒については、従来特殊教育の対象として、特別の場において専門的な指導が行われてきた。平成19年度より、従来の特殊教育から特別支援教育へと制度が転換し、小中学校等においても障害のある児童の就学が制度的にも可能となった。視覚障害のある児童生徒、とりわけ点字を常用する児童生徒も、少数とはいえ小中学校等に学ぶケースがあり、既に視覚特別支援学校(以下盲学校とする)は特別支援教育や学習指導要領で謳われているセンター的機能にいち早く取り組んできた。しかし教材教具を小中学校に提供することは、財政的、物理的理由から困難が多く、これまで点訳教材等に限って提供されてきた。本研究では、従来の点字印刷による点訳教材に加え、触地図や触図等の立体教材を、小中学校で学習する視覚障害のある児童生徒に対して効果的に提供する教材作製・提供機能の構築を試行し、その検証を行うことを目的とした。II研究の方法特別支援学校(盲学校)小学部で教育相談を行った視覚以外に障害のない盲児10名及びその保護者に対して、現在どのような教材について整備されているか、また、どのような教材についての整備が必要かについても聞き取り調査を行った。また、調査結果から得られた教材のニーズに基づき、立体教材等を試行的に作製し、それを活用した支援を試行的に実施した。III結果調査からは、提供されている教材は点字教材に限定されることがほとんどであり、実物教材や立体教材の提供例はほとんどなかった。小学校等在籍する視覚に障害のある児童に実物教材や立体教材を提供する教材部門を、視覚特別支援学校を核として設置する必要性が示唆された。また、本研究において試行的に作製された視覚障害者用立体教材を活用した支援を実際に行った結果、教材作製・提供部門による視覚障害のある児童生徒の支援の有効性が示唆された。
調剤現場における医薬品汚染の実態調査と医療関係者への曝露による健康影響予測

散剤調剤時に発生する医薬品粉じん低減を目的とし、環境改善やより曝露の少ない医薬品への切り替え提案を視野に入れた調査を実施した。モデル実験を用いた医薬品粉じん測定では、大気中の粉じん量が空気清浄機の運転により有意に抑えられた。ロキソプロフェンナトリウム製剤を用いた先発医薬品と後発医薬品の比較では、飛散性の高い製剤はプラスに帯電し、他製剤に比べて粒子径が小さいことが判明した。薬剤師721名へのアンケート調査では、日常業務の散剤調剤において医薬品曝露を意識している薬剤師が70%以上存在することも明らかになった。本研究の結果は、調剤現場の医薬品汚染低減への足掛かりになると考える。床面積約15平方メートルの閉鎖された空間において、医薬品粉じんの飛散具合を調査するモデル実験を行った。200mLビーカーにロキソニン細粒10% 10.0gを入れ、スターラーで撹拌させ粉じんを発生させる。この状態を60分間持続させ1セットとし、デジタル粉じん計(柴田科学株式会社)によって粒子径10μm以下の粉じんの相対濃度を測定した。空気清浄器の有無や風量、台数の違い等、様々な条件を設定し、粉じんの飛散がどのように変化するのか検討を行った。その結果、空気清浄器の運転により粉じんの飛散は有意に抑えられていた(P値<0.01)。また、粉じん飛散の軽減には、空気清浄器の台数よりも風量の総量がより影響していることが分かった。今回の実験においては、風量2.1立方メートル/分以上で空気清浄器の運転を行うと、飛散する粉じん量を十分抑えることができた。複数の空気清浄器を使用する場合は、互いの風力によって発生粉じんを引き合い、粉じん濃度が高くなってしまう可能性もあるため、空気清浄機を設置する位置や向き等については再度検討が必要である。続いて、調剤作業による作業者への曝露、並びに作業環境場の汚染状況について調査した。半錠分割作業後の調査においては、汚染範囲の広狭はあるものの、素手と専用はさみによる作業の両方において、粉じんによる汚染が作業者の両手と作業台に確認された。また、錠剤粉砕作業終了後の調査においても、作業者の両手と作業台に粉じんによる汚染が確認された。特に作業台の乳鉢付近に汚染が見られた。これらの汚染は医薬品のクロスコンタミネーションのみでなく、調剤作業者や他の作業台利用者(次回の調剤作業者等)への医薬品曝露にもつながる。以上の結果を考慮し、マスク着用や換気の徹底、及び作業ごとの手洗いや作業台の清掃が望ましいと考えられた。ロキソニン細粒10%とその後発医薬品4種類を用い、同じ成分の医薬品において粉じんの飛散量に差が出るかどうかについて調査した。容積が約1.10立方メートルのドラフト内において、排気ファンを切った状態で医薬品粉じん飛散のモデル実験を行った。この状態を30分間持続させ1セットとし、その間に大気中に飛散した粉じん量を粉じん計(柴田科学株式会社)にて継続測定した。その後10分間の換気をした後、後発医薬品4種類について同じ条件で測定した。この一連の操作を日を変えて行い、比較・検討した。モデル実験において飛散した粉じん量は、医薬品の種類や実験日によって変動した。しかし、一貫して飛散性の高い医薬品もあり、同成分の医薬品でも発生する粉じん量は異なることが分かった。これは、医薬品の粒子径や電荷、含まれる添加剤の種類や量の違いによるものではないかと推測した。そこで、これらの製品の粒子径と電荷を調査した。粒子径はレーザ回折式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所)を用いた測定を委託にて行った。電荷は、各医薬品を装置瓶に80%充填した状態で10回振とうした後、デジタル静電気メーター(ヒューグルエレクトロニクス株式会社)を用いて、それらの帯電量を測定した。その結果、飛散性の高いロキソプロフェンナトリウム製剤は、他製剤に比べて粒子径が小さく、振とうによる帯電量の増加が高いことが判明した。これらのデータはジェネリック医薬品等の同種薬選択時の判断材料の因子になると考える。現在、別の医薬品についても調査中である。今年度は計画通り、先発医薬品と後発医薬品の比較に焦点を当てて研究を行った。しかし、予定していた医療関係者へのアンケート調査や実際の現場における医療関係者の医薬品曝露調査が行えなかった。これについては来年度実施することとする。同一医薬品での製剤間の差を調べるために、新たな医薬品としてタンニン酸アルブミン9製品の帯電量を測定した。いずれのメーカーも、振とうによりマイナスに帯電した一方で、帯電の程度は製品間で大きく異なった。また、冬期は夏期に比して帯電量が増加し、各製品間の帯電量差が大きくなった。加えて、帯電の程度は湿度に影響される傾向にあった。前年度の研究に引き続き、同一の医薬品においても帯電を起こしやすい製品とそうでない製品が存在することが明らかとなった。帯電により大気中の飛散具合が変化する可能性があるため、各医薬品の帯電度のデータを構築する必要がある。また、各製剤の粒子径を測定したところ、粒子径と帯電度に相関関係は見られなかった。このほか、薬剤師721名を対象としたインターネットリサーチを実施した。

調剤行為により医薬品曝露を感じるか(時々も含む)の問いに、散剤73.6%、錠剤粉砕74.9%、半錠分割43.0%、水剤17.4%、軟膏33.6%、注射剤31.0%がはいと回答した。調剤業務が原因と思われるアレルギーを発症したことがあるかの問いには過去を含め5.5%があると回答した。これ以外に、「はっきりアレルギーとはいえないが、その様な症状が出ることがある」人が16.6%、「今後発症しそうな気がする」人が25.5%存在した。散剤調剤時に実施している医薬品曝露対策はマスクが59.2%と多く、次いで室内換気扇の使用32.8%、調剤棚等備え付け集塵装置の使用19.0%、手袋の使用18.9%の順であった。また、22.5%の人は何の対策も実施していなかった。調剤時における医薬品曝露に意識はあるものの、その対策が十分とはいえない結果であった。今回の意識調査とこれまでの曝露状況調査の結果を医療関係者へフィードバックすることで注意喚起すると同時に、医薬品曝露低減へ向けての提案を行いたい。散剤調剤時に発生する医薬品粉じん低減を目的とし、環境改善やより曝露の少ない医薬品への切り替え提案を視野に入れた調査を実施した。モデル実験を用いた医薬品粉じん測定では、大気中の粉じん量が空気清浄機の運転により有意に抑えられた。ロキソプロフェンナトリウム製剤を用いた先発医薬品と後発医薬品の比較では、飛散性の高い製剤はプラスに帯電し、他製剤に比べて粒子径が小さいことが判明した。薬剤師721名へのアンケート調査では、日常業務の散剤調剤において医薬品曝露を意識している薬剤師が70%以上存在することも明らかになった。本研究の結果は、調剤現場の医薬品汚染低減への足掛かりになると考える。今年度予定していた先発医薬品と後発医薬品の物性調査及びその比較が途中となっているが、替わりに来年度調査予定であった、効率的な空気清浄機の使用設置や換気方法について検討を行ったので、進捗状況は順調と考える。今後は実際の医療現場での調査に焦点を当てて研究を行う。調剤作業工程における各段階での大気中の粉じん濃度を測定することで、どの段階での曝露が多いのかを調査する。また、調剤業務に従事する薬剤師等に、錠剤粉砕の頻度、分包時の飛散状況など医薬品汚染の現状や懸念など、医療現場での実態や意見について聞き取りおよびアンケート調査を行う。得られた情報は、医薬品被曝量の予測と併せて健康影響評価に用いる。医歯薬学今後は、先発医薬品と後発医薬品の比較に焦点を当て研究を行う。具体的には、先発医薬品とその後発医薬品についての物性調査及び粉じんの飛散量について調べ、それらに違いがあるかについて検討する。粉じん飛散量の比較については、今年度よりすでに着手している。物性調査については、本研究室で測定できないものに関しては業務委託にて行う。先発医薬品と後発医薬品の比較における物性調査の一部がまだ終わっていないため、その委託調査費が残ったままである。また、医療関係者へのアンケート調査費及びそれにかかわる人件費が未使用であるため次年度へ繰り越しとなった。実験の効率を考え、先発医薬品と後発医薬品の物性調査を来年度以降に延期したため、それらに必要な金額が未使用のままである。先発医薬品と後発医薬品の比較における物性調査の続き及び、医療関係者へのアンケート調査に関しては、今後行う。
日本のエコノミストのCPI予測

本研究課題では、日本のエコノミスト42人の月次予測データを用いて、予測の合理性を検証した。その結果、当月の消費者物価指数予測のうち86%は、「前月の実績値をそのまま当月の予測値とする」よりも予測誤差が大きくなっていることが分かった。これは明らかに、エコノミストが(前月実績値という)誰にでも入手可能な経済情報を活用していないことを意味する。同様に、1か月先・2か月先の消費者物価指数予測についても、エコノミストは前月実績値に含まれる情報を有効活用していないことが分かった。各エコノミストの予測値の平均を取ると予測精度は大きく向上したが、それでも「前月実績値」による精度改善の余地が残っていた。本研究の課題は、2004年4月以降のエコノミストによる消費者物価上昇率予測値を用いて、日本のエコノミストの予測に特徴的な性質を明らかにすることである。民主党に政権が交代してからは「デフレの解消」が強く叫ばれるようになったが、人々の将来に対する予想には各種の偏りが存在する事が知られているため、政策担当者が「人々の予想にはどの様な偏りが生じる傾向があるか」を知らずに政策決定をすると、思わぬ事態を招く恐れがある。よって、エコノミストの予測の性質を分析することには、政策上重要な意義がある。平成21年度は本研究課題の初年度として、準備的な作業を中心に行った。まず、物価上昇率予測に関する先行研究を調査し、特に欧米諸国の研究成果を積極的に吸収した。次に、経済主体の戦略的行動が経済予測全般にどの様な影響を及ぼすかについて、Ashiya(2009)"Strategic Bias and Professional Affiliations of Macroeconomic Forecasters," J.of Forecasting, 28(2), March, pp.120-130をもとにさらなる検討を行った。さらに、物価上昇率予測以外の経済予測全般に関する実証分析を整理・検討して、有益な分析手法の開発に努めた。分析作業面では、日本のエコノミスト約40名が毎月公表したCPIの四半期予測データを入手して、それらをデータベースの形に入力した。次年度以降は、このデータベースをもとに各種の分析を行い、エコノミストの予測の特徴を抽出する予定である。平成22年度は本研究課題の2年目として、いくつかの準備的な分析作業を行った。まず、「日本のエコノミストの予測は同質的であるか」、すなわち「いつもインフレ(あるいはデフレ)を予測するエコノミストはいるか」を分析した。さらに、「いつも予測が正確な(あるいは不正確な)エコノミストはいるか」についても分析した。日本のエコノミスト42人の18四半期分データを利用した分析結果は、どちらの設問に対しても肯定的なものとなった。すなわち、いつもインフレ(あるいはデフレ)を予測するエコノミストが存在し、さらにいつも予測が正確な(あるいは不正確な)エコノミストが存在することが明らかになった。この分析結果は、査読付き雑誌であるJournal of Forecastingに、巻頭論文として掲載された。("Testing homogeneityof Japanese CPI forecasters,"(2010) Journal of Forecasting, 29(5), August, pp.435-441)本研究の課題は、2004年4,月以降のエコノミストによる消費者物価上昇率予測値を用いて、日本のエコノミストの予測に特徴的な性質を明らかにすることである。日本経済は、ここ20年弱の間、緩やかなデフレ傾向に苦しんできた。これに対して日本銀行は、政財界からの強い要望にもかかわらず積極的な金融緩和政策をためらってきたが、2012年2月に漸く、事実上の「インフレ目標」を採用することになった。ここで問題となるのが、「人々の将来に対する予想には各種の偏りが存在する」という点である。日銀などの政策担当者が「人々の予想にはどの様な偏りが生じる傾向があるか」を知らずに政策決定をすると、思わぬ事態を招く恐れがある。

平成23年度は本研究課題の最終年度として、「エコノミストの予測は合理的と言えるのか」、すなわちエコノミストは利用可能な経済情報を全て活用して、偏りのない予測をしているのかを検証した。その結果、エコノミスト42人の当月の消費者物価指数予測のうち86%は、「前月の実績値をそのまま当月の予測値とする」よりも予測誤差が大きくなってしまっていることを発見した。これは明らかに、エコノミストが(前月実績値という)誰にでも入手可能な経済情報を活用していないことを意味する。同様に、1か月先・2か月先の消費者物価指数予測についても、エコノミストは前月実績値に含まれる情報を有効活用できていないことが明らかになった。ちなみに、各エコノミストの予測値の平均を取ると予測精度は大きく向上したが、それでも「前月実績値」による精度改善の余地が残っていた。
スマートデバイスによる動画再生を活用する高専数学の実践的研究

平成28年度から始まった本研究課題「スマートデバイスによる動画再生を活用する高専数学の実践的研究」では、実際に数学の授業で使用する事を目的とした多数の動画を作成してきた。これらの動画は、一人が一台ずつタブレット端末を使う事のできる環境の教室での数学の授業に継続的に利用している。また、研究成果は国内の学会および全日本教育工学研究協議会全国大会で発表するとともに、作成した動画をDVDに収納して教員や研究者に配布した。近年、十代の若者へのスマートフォンの普及は目覚ましいものがあり、学校でも休み時間になると寸暇を惜しんで機器を操作している。また、映画やテレビ、ゲーム機でも3Dに対応したものが広く普及している。そこで、3次元的な発想を生かした動画の教材を作成して学生の持つスマートデバイスで自由に見られるようにした。その結果、これらの教材は学生の関心を集め、数学に対する興味を増大させる効果があることがわかった。本研究では高専や大学で教えられている数学の範囲で、学生がスマートデバイスを利用して再生できる動画の教材を多数作成することを目的とする。研究の初年度である平成28年度については、前半は動画教材を作成することに専念した。作成した教材のジャンルは三角比、三角関数、線形代数である。教材の難易度は教科書に取り上げられている程度の易しいものから、大学の編入学試験に出題された問題まで様々である。作成した動画は高専における数学の授業で使用して学生の反応を見た。それとともに、協力してくれる学生に配布して感想を聞き、その意見を元に動画の改良を行った。動画を再生するデバイスは画面が小さいので、使用する文字や数式のフォントはあらかじめ大きいものを使用している。また、学生の持つ情報端末には様々な種類があるためどの形式の動画ファイルを作成すると最も汎用性があるかについても調査した。平成28年度後半からは国際学会を含むいくつかの学会で研究成果を発表し、数学教育の専門家の意見を受けて更に研究を進めている。作成した動画は高専における数学の授業で使用するとともに、放課後の補習の時間帯を利用して希望する学生に配布して、学生のスマートフォンで再生してもらって感想を聞き、それを元に動画の改良を行っている。平成29年度には多数の数学の動画を作成し、勤務校での授業で実際に使用して改良を重ねた。3年生対象の線形代数の授業では、1次変換の動画を作成した。授業で使用している教科書の例題や練習問題を日本語で解説する内容の動画である。授業はパソコン室で一人一台の環境で行った。まず教科書の例題を動画を見て学習し、その後練習問題を解かせた。解答についても動画で提供した。授業以外でも、放課後や通学時に個人所有のスマートフォンで動画を見て勉強することができるように動画はホームページで公開した。これらの動画は現在でもURL http://www.ge.kochi-ct.ac.jp/ktakagi/で見ることができる。これらの動画はいろいろな端末で見られるように、Windows media file形式とMP4形式の2種類を提供した。また、動画を作成する過程で使用したアプリ(スマートフォンで利用できるもの)も同時に公開している。作成した動画については、学生の意見を聞いて内容に改良を加えた。2年生対象の授業では一人が一台づつタブレット端末を利用して同様の授業を行った。研究成果は日本数学教育学会などの学会や和歌山で行われた第43回全日本教育工学研究協議会全国大会などで発表した。作成した動画はDVDにしてこれらの会場で大学や高等学校の教員に配布し、大変好評であった。平成29年度にも多数の動画教材を作成した。また、作成した教材や行った授業について、学会や研究集会で5件の研究発表を行った。作成した動画はDVDにして会場で配布した。動画教材についてはホームページで公開して他の学校の教員や生徒が自由に利用することができるようにしている。動画教材は当初は日本語音声のもののみであったが、英語表記・日本語音声のものも作成し、実際に授業で使用している。平成29年度についても引き続き数学教育に役に立つ動画の作成と学生への配布を続けてゆく。学生への配布方法については平成28年度中に色々と試行錯誤を行ったが、WiFiを用いた配布方法が最も効率的であると考えている。動画を用いる授業は、これまでは従来のような一斉授業であったが、動画を有効に活用するアクティブラーニングの実施についても試みてみたい。研究成果は国際学会を含むいくつかの学会で発表し、数学教育の専門家の意見を受けて更に研究を発展させてゆく。平成30年度は研究期間の最終年度となる。これまでに作成した教材は2次元のものも数多く含まれていた。今年度は3次元の動画を中心に作成して授業で使用してゆく。研究計画をたててから3年間が経過したが、その間に技術が進歩し、それに伴って社会も変化している。

今や高校生がスマートフォンで動画を見ながら数学を勉強することは珍しいものではなくなってきた。そして新しい技術も広く社会に普及しつつある。具体例を挙げると、家電量販店ではVR(virtual reality:仮想現実)の端末が数多く販売されており、ゲームだけでなく教育への利用も始まっている。また、モンスターを捕まえるゲームの世界的な流行を通してAR(augmented reality:拡張現実感)という概念も広く広まった。このような社会の新しい動きに対応するため、今年度はMR(mixed reality:複合現実感)を利用した数学の動画を作成してゆきたい。MRはARが進化したものである。例えばモンスターを捕まえるあのゲームでは、モンスターに近づくことはできない。MRでは自分からモンスターに歩み寄ったり、色々な角度から眺めたりすることができるようになる。この技術を使って様々な立体や3次元のグラフの様子を色々な角度から詳細に眺めて理解を深める内容の動画を作成してゆく。作成した動画についてはこれまでと同様に、学会での発表、DVDでの配布、ホームページでの公開を行う。年度末に、次年度使用額が0円になることを目標に計画的に予算を使用した。出張旅費については金額を正確に算出できて計画通り執行された。しかし、物品の購入価格については予定よりも若干安く納入され、結果として2,079円の次年度使用額が発生した。物品費については業者の納入価格を事前に正確に知る事ができないため多少の誤差が生じた。この556円については次年度に物品を購入する際に合わせて使用する。平成29年度の予算と合わせて使用する。線形代数の授業で使用する事を目的として1次変換の動画を作成した。学生が授業中以外にも見ることができるようにweb上に公開し、現在もそのまま公開を続けている。授業で使用している教科書の例題や練習問題を動画で解説している。JavaScriptを使って動画の中で色々なオブジェクトを動かしているが、このプログラムや、動画を作成する過程で使用したアプリ(スマートフォンで利用できるもの)も同時に公開している。