本研究では、透明骨格標本プラスチックの作成法の改良やその教育効果を検証した。
①作成法及びコストの改良 : 試料に樹脂をかけない部位をつくると、紫外線照射後に収縮・硬化した樹脂が内部の余分なグリセリンをそこから外部に追い出せる。硬化時に内部に余分なグリセリンや気泡が残らない結果が得られ、作成技術が向上した。また、アフリカツメガエルを用いた作成法も確立した。魚類ではヒレを広げる作業に労力を要するが、ヒレのないカエルでは作業量が減り、カエルが簡易な教材として利用価値があることがわかった。さらに、市販の小型容器を導入できたため、樹脂の使用量が減り、作成費の軽減を図れた。
②教育効果の検証 : 小学生対象の理科実験教室で教材に関する講座を行い、教育効果を検証した。20名がカエルの透明骨格標本プラスチックを1個ずつ作成し、約2時間の作業で計20個が完成した。作業後、小学生は骨格をスケッチし、骨格の名称を記した配付資料と照らし合わせ、骨の構造と機能について学習できた。安全で取り扱いやすく、学習効果も高いという成果が得られ、教材としての汎用性が高まった。教育現場での実績もできた。
③ICT活用の実践 : 理科実験教室で講義をしたときに、各自がデジタルカメラにより撮影→拡大→観察を行った。1台のデジタルカメラをiPadとWIFIで常時接続し、iPadと有線接続したプロジェクターで骨格を大画面で映写した。作業やスケッチの様子をリアルタイムで映写したため、受講生は、他の進行を参照して作業を進められた。ICT機器の利用により、作業効率の上がる画期的なシステムが実現できたと考えている。
④普及 : 新潟大学理学部附属臨海実験所にて採集した佐渡産の魚類の透明骨格標本プラスチックを、新潟大学理学部サイエンスミュージアムにて研究資料として常設展示した。日本理科教育学会では、ワークショップを行い、教育研究者向けに技術の普及に努めた。

1 : プラスチック化技術の改良
本研究では、透明骨格標本のプラスチック包埋法を改良し、新たに独自開発した。以前は、プラスチック作成にポリエステル樹脂を使用していたが、完成まで1週間かかり、さらに試料が白濁化する欠点があった。今回は、新たに紫外線硬化アクリル樹脂を使用することで、約1時間で完成という作業時間の大幅短縮を実現し、さらに白濁化の解消にも成功した。ポリプロピレン製の容器の中に、5mm以下の厚さで流しこんだ樹脂に紫外線を2分照射し、樹脂を硬化させ、プラスチックの層をつくった。この操作を繰り返して、多層をつくり、最終的に十数mmの厚みの透明骨格標本プラスチックを作成した。試料となる透明骨格標本は、層と層の間に挟み込む形で封入した。5mm以内の層を重ねたのは、それ以上の厚みで作成すると内部に紫外線が届かず、未硬化の樹脂が残留してしまうためである。さらに、この作成法では、素早い硬化によりグリセリンと樹脂の混濁を回避したため、他の樹脂で生じる白濁という問題も解消できた。
2 : 最適な生物試料の選定
新潟大学理学部附属臨海実験所にて、多種にわたる海水魚を採集できた。これらで透明骨格標本プラスチックの作成を行い、試料に適する海水魚を選定することができた。試料としては、体調5cm以内の小型魚や幼魚が良く、厚みの少ない個体が適していた。採集可能で試料に適した種としては、メジナ、チャガラ、アミメハギ、ウミタナゴ、アジ等が挙げられる。これらはすでにプラスチック包埋に成功した。
3 : ICTを活用した中学理科実験への導入の検討
試料の撮影時にICT機器を活用した。デジタルカメラのマクロ撮影を検討し、透明骨格標本プラスチックの撮影に適した機器を選定した。iPadの有効性も調べ、プリンターとのWIFI等での連携も検討できた。データをプリンターで即時印刷する手法や機器の液晶で拡大する手法が実験授業で有効であることが判明した。

【概要】中学生に生物多様性を学習させる海洋フィールドワークを開発し、生物データを理科の授業で活用し、海洋に関連した理科教育が可能か検証した。ICT機器の有効性も考察した。【成果】①海洋フィールドワークを探究した。千葉県館山市、新潟県佐渡の磯で、中学生が効率よく生物採集できるモデルを作成した。②カリキュラムへ導入した。中学理科の無脊椎動物の分類で、生物データを写真に焼き、自由分類をさせた。③分類の正解率から、理解の傾向をつかんだ。間違いやすい生物門も明らかにした。④ICT機器の有効性を確認した。模造紙の分類結果をiPadで撮り、モニターに映し、APPLE pencilで分類門名を示すことでワークの効果が上がることが分かった。

【概要】「生物を発見・同定することで中学生が海洋の生物多様性を学習する」という主旨で、中学向けの海洋フィールドワークと事後学習を開発し、その効果を検証した。【成果】①学習法をマニュアル化：データを印刷し、写真に生物名を記入し、門ごとに分類し、模造紙に貼る。手作業により、広く生物名を覚える方法を開発した。②新フィールドの開発：千葉県館山市の洲崎海岸等を探索し、生物相を明らかにした。③教育効果の検証：神奈川県横須賀市の磯採集で、中学生が現れる種名をどれだけ記憶できるかを調査した。種名の記憶に関する学習効果では、事後の同定作業が効果的であることがわかった。

【概要】透明骨格標本を樹脂に包埋した透明骨格標本プラスチックという理科教材を開発し、中学理科の進化分野において、教材としての有効性を検討した。【成果】透明骨格標本プラスチックの作成技術を用いて、進化の相同器官に関する教材として、ウズラの翼、ツメガエルの前肢を比較検証した。これらの試料を中学生にスケッチさせ、各骨の名称を調べさせ、骨の学習をさせた。その結果、両生物の比較により、「働きは異なるが基本的な内部構造が同じ」という相同器官の特徴を生徒が理解することができた。教科書にある通り、基本的な内部構造の例として、脊椎動物の骨格を示すことができた。【公表】日本理科教育学会第67回全国大会にて、研究の成果の一部を口頭発表で公表した。

【概要】透明骨格標本を樹脂に包埋した透明骨格標本プラスチックという理科教材を開発し、中学理科の進化分野において、教材としての有効性を検討した。【成果】①透明骨格標本プラスチックの作成技術を用いて、進化の相同器官に関する教材として、ウズラの翼、ツメガエルの前肢を比較検証した。これらの試料を中学生にスケッチさせ、各骨の名称を調べさせ、骨の学習をさせた。比較により、相同器官の特徴を生徒が理解することができた。②デジタルカメラの持つＷＩＦＩを用いてiPadと連携し、リアルタイムで撮影した画像を大きくiPadで表示することができた。少人数の活動において、有効であった。【公表】日本理科教育学会第67回全国大会にて、研究の成果の一部を口頭発表で公表した。

中学理科の生物分野における実験教材の開発と授業での活用を目的とし、カエルの透明骨格標本プラスチックを作成した。その過程でプラスチック化技術の改良に成功し、完成した教材を実験授業に活用した。プラスチック化する際に皮膚の白濁化を避ける方法について検討し、漂白剤やトリプシンの作用時間を調整し、試料に小型ツメガエルを選ぶことで効率が上がった。皮膚を薄くする点と、残留グリセリンを最小限にする点が白濁化解消に効果があることが判明した。中学の理科実験授業で、透明骨格標本プラスチックを用いて、生徒に背骨の観察とスケッチをさせ、実践的な教育効果を上げた。成果は日本理科教育学会等の学会で公表した。