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表題:脊椎動物の構造をモデルとした
 生物系のロジカル シンキング トレーニング

 (LTB-1)

注意細胞実験に基づくLTBココをクリック

アンケート式演習講義:視座視点一覧と4工程6課題による生物学習の基本:目次

注意:このシートから他へ移動すると迷路状態になると思うので、はじめに、このページをブラウザ機能でブックマークなどにしてから使用してください。
    • 下記の本テキストの概要「PDF」を参照は「ココ」、
    • 受講者に配布する印刷資料は「ココ」で参照。
    • 実践講義のスライド集を表示する時は「ココ

<目 次>

1. はじめに、 

2. 学習プログラムの概要資料1.視座:視点一覧

3. 実践方法と工程解説

 Step 1. 導入「状況確認」課題文工程解説
 Step 2. 演習「動物生理の基本」
 Step 3. 考察「実体と概念の連立」
 Step 4. 発展「古典的ロジックの有効性
  細胞の分子生物学」の目次) 

4. 考察補足)、5. 要約 end

1 はじめに

 知識確認型学習を方法論とする学習領域において、対象とする用語や用語群の意味意義(根拠やその論理性)の取扱いは一筋縄ではない。例えば、高校「生物」が好き/得意と自認する受講者に「器官系の名称」を問うとその正解率(思い出した用語の数)は50%程度である。意外であるが、感覚系、生殖系、内分泌系などの用語が「器官系の区分」にあることを素直に思い出す者は少ない(詳細は別紙を参照)。理由としては「高校では器官系区分を厳密に習わない」などがあげられ、高校生物担当の方に聞くと「器官系の扱いは中学である」といった現実的な意見が聞かれる。ではどうすれば良いか。棚上げしたい気持ちにもなる。素直に戸惑ってしまうが「論より証拠・されどロジックも必要」と考える。
 本編では上記の経緯を再考するため、「脊椎動物の構造をモデルとした生物系のロジカル シンキング トレーニング」を計画する。また、実践学習の場に対応する具体的な学習プログラム(実践モデル)の提案を予定する。そのため、脊椎動物の体構造に対する論理的一貫性に向けた「視座:階層構造に基づく視点一覧」を設定する(表1)。更に、関連して作成したWebコンテンツ(概念図のプロセス解説や魚類マクロ組織標本のバーチャル顕微鏡観察システムなど)の利用に基づき、学習モデル「生物学習の最小必須課題:4工程6課題」を提案する。その目的は生物系の古典的ロジックの再考と卓越性に向けた生物教育の方法論である。

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2 学習プログラムの概要

 本学習モデルは、高等学校あるいは大学基礎レベルを対象とし、生物学習の根幹となる「動物体の構造」についてその基本的な知識や理解を確認しながら、現状では学習対象外とされる生物系の基本的なロジックの必要性や有効性について考察することを目的とする。その枠組みは、実践学習の場においても導入可能な形式(様式)を念頭とした具体的な学習プログラム(学習モデル)の提案である。
 本プログラムの基本構想は、学習者が既知とする動物体構造に関わる基本用語を「話題」あるいは「命題」として取り上げ、更に関連する概念図の作図作業やその解説などを通じて、動物体の成り立ちを俯瞰する一連の演習講義(Webコンテンツ対応ワークシート学習)である。最終的には、より高度な学習レベル(例えば細胞生物学)への展開も視野に入れ、学習者が必要とする自発的な学習基盤「動物体制に対する論理的な一貫性」の構築に目的を置く。よって、学習実践の場における標題は「脊椎動物の構造をモデルとした生物系のロジカル シンキング トレーニング」である。
 本学習モデルの特徴は、新たに設定した「脊椎動物体制の階層構造に対する基本的な視座:視点一覧」である(表1を参照)。つまり試論的ではあるが、動物体に与えられた「階層性(階層構造)」に準じ、体構造の理解に関わる幾つかの新たな「視点」を加え、それらに内在する「要素あるいは考え方」を列記した。その目的は、学習者が必要とする視点(考えてもよいこと)とその連続性に関わる「基準」の表出である。
 以上に基づき計画された学習プログラム(実践モデル)は4工程(Step1からStep4)の構成である(詳細は下記参照)。その最低必須項目はStep1. 導入(状況確認)とStep2. 演習(動物生理の基本:2系6要素)であるが、発展的な設定を求める場合はStep3. 考察(実体と概念の連立:バーチャル顕微鏡観察)が可能であり、更に加えてStep4. 発展(古典的ロジックの有効性:細胞の分子生物学)の設定などを予定する。

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表1. 脊椎動物体制の階層構造に対する
基本的な「視座」:考えても良いこと

(この表をリンク付きの別サイトとして表示する時は右ボタン「」をクリック)
視点 動物体は複雑、でも「体制の基本」としてその「要素」を抽出すると、
1 階層性

<階層性の区分>

 - - 個体 - 器官系 - 器官 - 組織 - 細胞
    - 細胞小器官 - 巨大分子 - 分子 - - -

2 個体

<最大単位>

 体の成り立ち・多様な形態・統合的な見方
  (ex.下記一覧、骨格系、系統発生)

3 1次
体区分

1)体部位、2)体軸、3)体断面、
 4)体内腔、5)体節分節

4 2次
体区分

<A. 体性系 (体壁性器官):背側>

<B. 臓性系 (内臓性器官):腹側>

5

動物

生理
の基本

ネコの前にサカナを置いたらどうなるか?
・・・器官系の役割 :2系6要素 + α ・・・
< A:1) 受容 → 2) 伝達 → 3) 実施 >
< B:4) 吸収 → 5) 運搬 → 6) 排出 >
< C: 7)調整、8)境界/保護 >

6 器官系

<11区分と順列配置>

A: 1) 感覚系、2) 神経系、3) 筋系、4) 骨格系
 B: 5) 消化系、6) 呼吸系、7) 循環系、8) 泌尿系、9) 生殖系、 C: 10) 内分泌系、11) 外皮系

7 器官
機能
単位

<主要器官の理解:多様性と統一性>
器官とは、形態的に周囲と区分され独自の機能を示す組織集合体
<部位・形状・名称・繋がり・区分・役割
 ・仕組・由来・その他>

8 体腔
管腔
その
壁面

<形の連続性 >

<体管腔は基本3種(腸管導管、体腔、血管)>
内壁は「上皮組織」と総称され、所在から「上皮・中皮・内皮」、「管腔-上皮組織/基底膜」の極性は体内に「オモテ側/ウラ側」の基準を与え、視座を定める。

9 組織
構造
単位

** 体の薄切り2色で染めたらどう見える? **
4大組織:1)上皮組織、2)結合組織、
       3)神経組織、4)筋組織

特定の細胞と細胞間物質の集合体、
各領域は基底膜で分別される

10

所在の
根拠


<構造の由来/起源>

受精卵・・
  <1)外胚葉、2)内胚葉、3)中胚葉>
               ・・咽頭胚
(発生段階での所在に基づく区分、シート構造の変化に基づく様式)

11

細胞の
基本的
性質

<検証考察の対象>

* 細胞をシャーレに入れたらどうなるか? *

基本的性質は「足場依存性」であり「細胞シートの形成」と考える 。

発生過程:細胞シート→
 (脱シート化→移動→再シート化)→分化

12

細胞

<基本単位>
体は「細胞と細胞が生み出す細胞間物質」でできている:細胞説。(細胞構造と機能の基本、細胞とECM、ヒト細胞は約300種)

13

細胞小器官

<構成要素 >

1)細胞構造の基本、
2)膜系構造体とその由来
(形・役割・仕組み・由来・その他)

14

細胞
生理の
基本

** 細胞自身は何をしている? **
2系6要素-器官系11区分の配置との対応
細胞の分子生物学 第4部の構成、遺伝の基本とは

15

分子

<生体分子と代謝>

** 牛が草を食べたら牛乳ができた **
<5大栄養素と物質代謝/循環>
糖、窒素、脂質、補酵素、生体微量元素、核酸

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A

<動物体に対する 一般的な 視座>

形・役割・仕組み・由来・その他
解剖組織学・生理生化学・発生遺伝学:細胞生物学
部位・形状・名称・繋がり・区分・役割・仕組・由来・他
(区分=構成、仕組み=物性/性質)
なに・なぜ・どうして・どのようにして・それ本当?

B <現実/実体の枠組み:配置図>

A1. 現象/状況・ A2. 実体/実在・A3. 本質/原型

(科学) ↑↓    ↑↓    ↑↓ (技術)

B1. 役割/働き・ B2. 機能/仕組・ B3. 性質/物性

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最終的には散在する用語やその用語群の本質的な意味意義を再考する。いわゆる生物系の古典的なロジックである。あるいは、付加的に設定した発展的な課題に対し、学習者自身が検証考察を加え、表1に記す「考え方」に到達することを目標とする。よって、本モデルの運用は学習者集団の状況から2区分(便宜的にType A.知識確認型、Type B.考察展開型)の設定とした。
 なお、以上の経緯は「表1」に付記した視点B. 「現実実体の枠組み:配置図」のA系列に視点を置く(下記の抜粋を参照)。つまり、生物学習では基本的に実在する対象物の「A1.現象/状況」の断面(例えば図譜/模式図など)を教材とし実践の場に提供するが、それらは例えば複数の「用語」により構成され「A2.実体/実在」として認知共有される。更に、実際には多様な実体実在であってもその類型をその成り立ちや学理から考察すると「A3.本質/原型」として統合的な視点を与える。以上の観点は結果的にA系列に対する「基本的なロジック」として学習者に連続性に基づく視座を与える(と考えられる)。なお、現行の生物教育では「A3」に関わる積極的な解説は不問とされている(気がする)が、「多様性と共通性」という枠組みは設定されている。

補足:上記「現実実体の枠組み」は本学習モデルに対する基本概念である。本プログラムの実践においては、よって工程の進捗状況に応じ、随時この観点を振り返る。学習者の取り組み状況や戸惑いを把握する視点であり、適切な助言や協議が成り立つ枠組みとして用いる。学習者が共有する「その場・その時・その課題」には学習レベルとは別建てに個別の「ベクトル」があるが、建前としては上記の6要素が対応する。よって「共有命題」として取り扱えるはずである。

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3. 実施方法と工程解説
 アンケート式演習講義
 :生物学習の最小必須課題4工程6課題

繰り返しとなるが、本実践モデルの構成は4工程(Step1からStep4)である。その最低必須項目はStep1.導入(状況確認)とStep2.演習(動物生理の基本:2系6要素)であるが、発展的な設定を求める場合はStep3.考察(実体と概念の連立:バーチャル顕微鏡観察)が可能であり、更に加えてStep4.発展(古典的ロジックの有効性:細胞の分子生物学)の設定などを予定する。それぞれは付記された命題(課題文)に基づき実施される。合計6課題であるので「生物学習の最小必須課題:4工程6課題」である。
 なお、本学習プログラム(演習講義)は通常の学習形態とは趣を異にする(かもしれない)。例えば、下記Step 1が示すように唐突な「導入」により開始され、当初は解答や解説もなく作業が継続する。実践においては受講者に印刷資料を配布し実施するが、受講者の過度な反応を避けるため、よって、本プルグラムの実施においてはアンケート形式(様式)を想定し進める。よって、受講者には「アンケート式演習講義:生物系のロジカルシンキングトレーニング」との説明が必要である。本形式は「気軽な気分で対応/考察を試みてみよう」という配慮である。

 なお、以下に記述(解説)する「実施方法」の理解には、実践の場で学習者へ配布する印刷テキストの参照も必要である。別様のテキスト(PDF資料)であり下記のリンク先で確認する。

 *「アンケート式演習講義:生物系のロジカルシンキングトレーニング

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<Step 1.導入:状況確認>

本工程「導入」では「器官系」に関連した平素な用語や話題を取り上げる。命題(課題文)は下記3項目であるが、学習者はそれらを通じて「知識」の自己状況を意識する(確認する)を目的とする。本工程は、上記のようにアンケート形式(様式)を想定し進める。受講者用テキストが示すように、課題1と2は「とりあえず試してごらん・書いてごらん」で実施するが、課題3では、その実践にWebコンテンツが必要であり、下記を用いる(下記の文字列をクリックし移動し参照する)

 *リンク先の表題
 :「管状構造に基づく「体の中身」の描き方

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 ・・・・・・・・・・・・・・・・・

【課題1】 動物体制を支える器官系(器官系統)は一般に10区分あるいは11区分とされる。それらの名称を所定の欄に記入せよ(漢字をど忘れしているときはカタカナ書き、順不同で良い)。

 

【課題2】 器官系の名称を作業欄に示す(図1)。それぞれの繋がりを一連の順列として示したい。「用語」を線分でつないでみよう(納得できる範囲で用語と用語を線分で結ぶ)。ただし、1用語に繋がる線分は2本までとする。

【課題3】 図2に示す作業欄は「脊椎動物の体内構造」を模式化した側面図である(とする)。作図作業の「ひな形」として用いる。ヒトとサカナは何が同じでどう違うかを考えながら、「ひな形」に沿って「動物体の概念図」を描いてみよう。作図工程を連続スライドとするので話し合いながら進めよう。

2 2
(画像をクリック: 左 Fig 1    右 Fig 2 )
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・・・・・・・・・・・・・・・・

*工程実践に関わる解説(工程1).

 課題1は上述した観点から「アンケート実施」の体裁を取る。課題2は課題1の解答でもあるため、その作業用紙(配布資料)は課題1が終了した後に開示する(配布資料を参照:ココ)。
 課題3 (図2:作図作業)は課題1, 2の補足であり、動物体(脊椎動物)構造のイメージ化を目的とする。つまり、標題「環状構造に基づく動物体の描き方」といった観点から実施する。図2は「ひな形」であり、学習者はWebコンテンツ(連続スライド化した作図プロセス)を参照しながら「ひな形」に従い線画とする(描く)。よって、実践においては下記のWebコンテンツ(リンク先サイトを参照)を用い、解説や協議を加えながら作図作業を進める。結果的に体構造のイメージ化を図る。作図する動物体は魚類をイメージしているが、当該のWebサイトで「立ち上がったサカナ」として四肢動物のイメージへも発展させている。なお、作図した模式図(概念図)は便宜的に本演習講義の動物体に対する基本概念図である。
 本工程(Step1:導入)は、引き続き実施するStep2(演習)に向けた前提であり、よって上記の3課題に対するいわゆる「解答」は必要としない。

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<Step 2.演習:動物生理の基本2系6要素>

 本工程は、Step1(導入)の継続課題であり、前出の課題3項目の経緯に基づき実施する。つまり、「なぜ器官系の名称が素早く思い出せないのか」、また「描いた概念図(図2)は器官系とどのような関係になっているか」について考察することを目的とする。本工程で用いる命題(課題文)は下記である。
 なお、本工程実践で用いるWebコンテンツは下記である。(課題4の実践サイト:下記の文字列をクリックし移動する)

*リンク先の表題
1)視座:視点一覧、2)体の座標 「体軸・体部位・体断面」、3)器官系11区分とその順列

【課題4】

動物の体構造には階層性(構造)という区分が設定されている。では、Q1. 「器官系」という階層レベルは何を意味しているか/説明しているのか。また、Q2. 器官系には一連の繋がりがある(とする)が、それら器官系は課題3で作図した概念図に対応させた場合、それらの配置や位置関係はどのようになっているか。以上に基づき「脊椎動物の体構造に対する基本的な見方や考え方」を導きだしてみよう。つまり、Q3. 最終的には図3に示す作業欄の空所に用語を与える。ただし、なぜそうなるのか、その理由(経緯)の解説は不可欠である(箇条書きで説明してみよう)。ヒント:1)サカナもヒトも(体の作り)は同じだよ、2)ネコの前にサカナを置いたらどうなるか、である。

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:2 2
(画像をクリック: 左 Fig3   右 Fig4 )
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 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・

* 工程実践に関わる解説(工程2).

 はじめに、前工程の課題1, 2に対する感想や意見を学習者に求める。必要に応じ改めてグループ協議の場を設定し、課題1, 2に関する考察(話し合い)と「まとめ:結論」を導き出させる。その上で本課題を実施する。
 Type Aでは上記の課題4に対する考え方と解答を与える。その補足資料は表1「視座:視点一覧」であり、つまり、その「視点1 から 視点4」に関する解説を行い、「視点5」に対応するWebサイト「器官系11区分とその順列」を参照しながら「図3の空欄に与える解答の経緯」を説明する。
 Type Bでは、課題4に基づきグループ学習などを通じ独自に考察協議を行うが、その進捗状況から「表1」を与え、更なる考察と結論(図3)の機会とする(導き出す方針や方向性を与える)。なお、必要に応じて前述の「現実実体の枠組み」に関わる解説も行い考察の一助とする。
 つまり、本課題の目的は、図3の穴埋めが成立する経緯を表1に示す視点(階層性、1次体区分、2次体区分、器官系の順列)から協議考察することであり。結果的には、Q3の「動物生理の基本:2系要素+α」の解説が成り立つことにある。よって、Q1は「動物生理の基本」であり、Q2はその配置「2系6要素」に関した解説となる。その要点は協議の時々に生じる自発的な疑問に対して「視座:視点一覧」からまた「現実実体の枠組み」から学習者が考察・協議することである。
 つまり本課題とは、繰り返しとなるが、ヒントとした「ネコの前にサカナを置いたらどうなるか?」という設問について、「サカナもヒトも同じだよ」という経緯(多様性と共通性)から「動物体構造に対する基本的な視点(視点3, 4)」と「動物生理の基本:2系6要素(視点5)」、更に「器官系11区分とその順列(視点6)」の理解であり、その古典的なロジックの理解を期待するものである。

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<Step 3.考察:実体と概念の連立>

 上記Step2「演習」における期待値は、学習者が「動物体の成り立ち」を統合的に考察する基本的な視点(論理性:多様性と共通性)に目覚めるにあり、「複雑なことでも確かに考える視点はある」を実感することであった。学習者は新たな経験値とするが、生物学習の理想は「実体と概念の連立」でもある。この補完は生物教育のターニングポイントでもある。その成否は学習者の「考える学習」に奥行きと自立性をもたらす。そこで、本工程では課題3, 4に基づき新たな課題5を設定する。本工程で取り上げる命題(課題文)は下記である。また、本工程実践で用いるWebコンテンツは下記である(下記文字列をクリックし移動する)。


課題5の実践サイト:
1) バーチャル顕微鏡観察
2) 組織学自主トレーニング

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【課題5】 課題3(作図作業)では動物体を概念図として扱ったが、生物(動物)とは実体である(本来は抽象的な対象ではない)。では、概念図として描いた動物体の「線あるいは形」とは「何」であろう。これを探求するためパソコンモニター上で「バーチャル顕微鏡観察」を行う。つまり、図4(あるいは別様シート)に示すサケ稚魚の縦断面(組織染色標本像)を顕微鏡観察し、Q1.描いた「線や形」は何からできているか、また、Q2.それらはどのような様子(様態)になっているか、実際に検証考察してみよう。

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*工程実践に関わる解説(工程3).

 Webコンテンツ「魚類組織標本のバーチャル顕微鏡観察」とは、いわゆる「インターネット地図」の様式であり、上記リンク先のモニター上に表示される組織像(図4)は「マクロ」な全体像から「ミクロ」な細胞レベルの拡大像までパソコン操作により自由自在に且つ連続的に表示される(観察することができる教材である)。
 本課題ではよって多数のパソコンやタブレット端末の利用を必要とするが、スクリーン投影による集団学習も可能であることから、以下にその方法を工程実践の補足として記す。なお、図4に示す主画像「魚類マクロ組織像」の標本名は「MTZ-1」である(その拡大像を下記に補足画像とする)。
 例えば、図4の主組織像には「矢印と数字」が付記されている(当該サイトの名称は「組織学自主トレーニング」)が、モニター画像に付されたその番号付近をクリックすると、その部位の拡大画像や補足が示される。つまり、本課題を集団学習とする場合は、課題文の経緯から学習者は別様シートとした図4を参照し、検証確認(つまり、拡大観察)したい「部位番号」を指定する。スクリーン表示されたその拡大像に基づき課題を考察する方法である。 なお、上記「組織学自主トレ」に連携して同画像の「バーチャル顕微鏡観察:MTZ-1」のサイトを表示すれば、連続的な組織像の顕微鏡観察が可能となる。

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2 

  (画像をクリック: Fig5 )

補足画像.図4の主画像(MTZ-1)
 :組織学自主トレーニング
リンク先「組織学自主トレーニング」では、左図の番号付近をクリックすると、その部位の拡大像が示される。「描いた線は何?」という観点に基づき、例えば、左図番号0は皮膚であり、また、胃(27)や腸(26)などを拡大表示すると「上皮組織」、つまり、細胞の平面的な配列が観察される。

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 本課題5において、学習者に期待する回答(意見や説明)としては、『観察結果から考えると、描いた線(つまり「形」の境界)とは、体の基本単位「細胞」が平面的に途切れることなく繋がった細胞構造である。皮膚や体の隙間(体腔管腔)の壁面は細胞シートからできている』である。しかし同時に、学習者は多くの疑問も抱くはずである。とりあえず、それらは今後の課題とするが、いずれにしても形として確認できる体構造は「無から有に移行する境界が示す部分であり、その境界とは細胞シート(上皮組織)という構造」という実体が成り立つ(確認できる)ことを期待するものである。
 つまり、この観点は表1の「視点8:体腔管腔その壁面」であり、更に体構造の連続性から「視点12. 細胞」に対する学習の必然性に繋がる。発展的には隣接した視点への配慮が必要となる。

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<Step 4.発展:古典的ロジックの有効性>

 前出の3工程5課題を通じて学習者は表1の「視点12. 細胞」に至る動物体に関わる「主要な概念や論理」を経験する。また体の基本単位「細胞」を考察する視座に到達する。繰り返しとなるが、学習者はそれら「視座:視点一覧(表1)」を通じて「複雑なことでも考える視点は確かにある」を経験し、その基本となるロジックの重要性に目覚めると考えられる。
 本工程(Step4)ではこれまで確認した基本的ロジックを発展的に取り扱う。つまり「生物系の論理的考察」としてより高度な学習レベルにおいても対応するか否かを検証する。大学レベルの生命科学の基本「細胞生物学」(例えば世界的な教科書「細胞の分子生物学」)の主要な項目への対応を課題する。本工程で取り上げる命題(課題文)は下記である。また、本工程実践で用いるWebコンテンツは下記である(下記文字列をクリックし移動する)。

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課題6の実践サイト
:「細胞内機能とその順列:細胞は何をしている?

【課題6】 細胞は体の基本単位であり、細胞自体も活動している。細胞のいわゆる「生理機能」である。では、Q1.「細胞自身は何をしているか」を思いつくまま平素な表現で箇条書にしてみよう。必要に応じて参考資料とする「細胞の分子生物学」の目次や「図説集生物」などの副教科書も参照する。なお、ヒントとなる視点としてはこれまで考察してきた「動物生理の基本:2系6要素-器官系11区分とその配置」である。つまり、本課題では細胞の生理機能を「器官系区分の意味意義」に対応させ考えてみよう。つまり、Q2. 作業欄(表2)に基づき考察してみよう。

作業欄Q1. 細胞は体の「基本単位」である。では「細胞そのものは何をしている」か。 思いつくまま個条書きで述べよ(平素な言葉で表現してかまわない、ユニークなこともOK)
1)_______ 2)________
3)_______ 4)________
5)_______ 6)________
7)_______ 8)________
9)_______ 10)________

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 ・・・・・・・・・・・・・・・・

課題6の補足資料(大学レベルの教科書の目次)

「細胞の分子生物学」の目次
 (5部、全25章、1595頁)
  :Molecular Biology of the Cell, 4th edition

第T部 細胞とは(129頁)
:Introduction to the Cell
 1.細胞とゲノム、2.細胞の化学と生合成、3.タンパク質

第U部 遺伝の基本(246頁)
:Basic Genetic Mechanisms

4.DNAと染色体、5.DNAの複製, 修復, 組み替え、6.ゲノム情報の読み取り(DNAからタンパク質),7.遺伝子発現の調節

第V部 研究手法(81頁):Methods

8.タンパク質、DNA、RNAの操作、9.細胞の観察

第W部 細胞の内部構造(480頁)
:Internal Organization of the Cell

10.膜の構造、11.小分子の膜輸送と膜の電気的性質、12.細胞内区画とタンパク質の選別、13.細胞内における小胞の輸送、14.エネルギー変換:ミトコンドリアと葉緑体、15.細胞の情報伝達、 16.細胞骨格, 17.細胞周期とプログラム死, 18.細胞分裂の仕組み

第X部 細胞のつくる社会(360頁)
:Cells in Their Social Context

19.細胞結合, 細胞接着, 細胞外マトリックス、20.生殖細胞と受精、21.多細胞生物における発生、22.組織の形成:組織を作る細胞の生と死,23.がん、24.適応免疫、25.病原体, 感染, 自然免疫

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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

 表2:課題6の作業欄

< 器官系区分に準じた細胞の働き/役割 >
器官系はそれぞれ特有の役割や働きを示すが、例えば、細胞でも同様なことが起きていると仮定し考えてみよう。つまり、器官系の役割などをイメージし、下表のように「細胞は 「・・・・」をしている」という平易な表現で記述してみよう。図説集や参考とした「細胞の分子生物学」の目次を参照しながら考えてみよう。

器官系区分

 細胞内機能を器官系の役割に対応させ細胞の働きを下記の空欄に記入

1.
外皮系

細胞は 「            」をしている:___________

2.
消化系

細胞は 「            」をしている:___________

3.
呼吸系

細胞は 「            」をしている:___________

4.
循環系

細胞は 「            」をしている:___________

5. 泌尿系

細胞は 「            」をしている:___________

6.
生殖系

細胞は 「            」をしている:___________

7.
感覚系

細胞は 「            」をしている:___________

8.
神経系

細胞は 「            」をしている:___________

9.
筋系

細胞は 「            」をしている:___________

10.
骨格系

細胞は 「          」をしている:___________

11.
内分泌

細胞は 「            」をしている:___________

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 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・

*工程実践に関わる解説(工程4).

 本工程「発展」は細胞生物学の課題「細胞の主要な生理機能(細胞自身は何をしているか?)」を問う。本課題は「ネコの前にサカナを置いたらどうなるか」に類似した観点にある。つまり「考える視点は必ずあるはず、基本となる考え方から考察してみよう」である。本工程は主にType Bを対象としているが、既存の知識や考察法の確認でもあることから平易な対応が可能な構成を旨として実施する。
 本工程は細胞内小器官などによる細胞構造(視点12, 13)の理解を前提とするが、学習者は程度の差はあれ「細胞にも構造がある(細胞内小器官)」を既知としている。よって「構造が先か、機能が先か」以前に「細胞自身は何をしている?」という共有命題が成り立つ。アンケート式演習講義のよりどころである。図説資料集などを用いたグループ協議の有効性が示されるはずである。
 工程実践においては、よってこれまでと同様の観点から対応する。つまり、はじめに上記の作業欄Q1を利用し学習者の自由な意見を平易な表現から求め、取りまとめる。つまりグループ協議の結果としてQ1に対する主要な記述項目が列記される。本課題の主旨は「正解or不正解」ではなく、それら自由記述をどのように整理するか(科学はどのように対応しているか)であり、そのため継続してQ2を実施する。
 つまり「器官系11区分とその順列」の観点から、下記の表2を利用し「細胞そのものの働きや機能」を器官系に対応させ改めて平素な表現から列記する。学習者においては不明なところも生じるが、例えば「呼吸系」に対応する細胞の働きは「細胞自身も呼吸をしている(きっと細胞も呼吸しているはず)」という回答などが得られる。専門的には「内呼吸」であり、キーワードとしては「電子伝達系やATP合成:エネルギー変換」などが該当するが、それらについては、補足として表2「右欄」に記載し解説する。あるいは、以下に付記する「表3」を用いる。なお、以上の実践に関わるWebコンテンツは上記のサイト「細胞内機能とその順列:細胞は何をしている?」であり、よって、Q2の実践事例として当該サイトを参照し実施することが可能である。
 世界的な教科書と位置づけられる「細胞の分子生物学」の目次項目などを参照し、結果として、細胞自身の働きも「動物生理の基本:2系6要素11器官系区分とその順列」に準じて考察することが可能であることを確認する。
 なお、なぜ「細胞の分子生物学」の目次構成が器官系区分の順列と類似するか(また、どのように異なるか)は、更なる考察が必要と考えられるが、しかし、学習者においてはその類似性が「心の支え/視座」となることも事実であり、生物学習への主体的な取り組み法の1例となることに疑いはない。論より証拠・されどロジックも必要という事例である。

補足:工程実践においては、はじめに細胞構造の基本(細胞の基本的構造)を補足することも有意義であり、下記のリンク先を話題として取り上げることも可能と考える。
 *リンク先の名称
 :「細胞の基本構造:細胞構造と細胞くん」

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・・・・・・・・・・・・・・

補足:
 表3.細胞の内部構造に関する区分けとキーワード

 仕分けの基準「キーワード」
  と(平素な表現)

区分

1

細胞膜、脂質2重層、流動モザイク、多機能性
 (_____________)

 

2

低分子の膜輸送:能動/受動/共同/浸透, チャンネル
 (_____________)

 

3

解糖/TCA/電子伝達系・ATP合成:内呼吸
 (_____________)

 

4

 物質代謝系
(糖/アミノ酸/脂質/核酸)
 (______________)

 

5

 修飾/分泌/分解、小胞体輸送
 (______________)

 

6

遺伝子DNA複製、分裂増殖、細胞周期
 (______________)

 

7

受容体(レセプター)
 (______________)

 

8

 リン酸化酵素、 2ndメッセンジャー
 (______________)

 

9

 細胞接着、インテグリン、細胞運動
 (______________)

 

10

 細胞骨格
(アクチン線維/微小管/中間径線維)
 (______________)

 

11

 遺伝子発現(DNA→RAN→蛋白)、
 (______________)

 

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4.考 察

 本稿で取り上げた学習モデルは、筆者が担当してきた教員研修やSPP, SSHなどの科学教育事業を通じた実践的な試行と修正に基づく内容を基盤としている。今現在、本モデルは基本的に実践的な運用の前段階までに達していると考えているが、本稿で取り上げた課題(内容)は現行の生物教育の対象外にある(らしい)。しかし、生物学の理念には「実体と概念の連立」があり、それを補完する方策は、例えば本稿で取り上げた「バーチャル顕微鏡観察」などにより、実践学習の場においても容易に可能となりつつある。時代的な要請であり、生物学習の指針も変化しつつあると考える。
 いずれにしても実践学習の場が必要とする教材とは「その場・その時・その課題」に対し「無理なく・素早く・繰り返し・再現する」が可能な形態を旨とする。Webコンテンツの利用はその任を果たす。本稿で取り上げた課題(例えば課題3.動物体構造の作図)は、実践的には既に多数のWebコンテンツから補完されている。それらに基づく本モデルの運用は、本報で取り上げた生物系のロジックとその修正とともに、卓越性に向けた実践的な学習科学の一部として新たな展開に繋がると考える。学習者の主体的「なに・なぜ・どうして・どのようにして:それ本当?」が発揮される学習フィールドの整備を期待して。
 本稿は以上であるが、以下に本稿全体への補足として生物学習に必要な観点を自由気ままに列記する。

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下記の補足は「講義2:ココ」からの抜粋である

本稿の補足1

生物学は一面「図説解説/用語項目/箇条書き」式でもあり暗記ものと思っている人も多い。では、生物学とは何なのか。取りあえずの説明であるが、生物学とは、物言わぬ生物進化(地球進化)の成果物に代わり「その成り立ちを翻訳/通訳/代弁すること:カバーリング」と考えても差し支えはない。解り易く説明する事である。論理性や合理性に乏しく思えるのは経験科学の側面に強く拘束されるため。つまり、自分自身で確かめたことのない事でも「そう決まっている」と信じて進める方が無難であるという経緯にあるため(無視して進むのは苦労が多過ぎる)。まるで探検隊のような学問である。よって、重要な事項はできるだけ「論理的な枠組み」に支持されていると都合が良い。ロジックが必要である。生物学のロジック/科学論とは?

本稿の補足2

体の基本単位は細胞であり、体は受精卵という1細胞を起源とする。細胞分裂(分裂増殖)を繰り返し、発生過程で3胚葉として概念化された細胞集団は、形態的に4大組織からなる器官を形成し、運動や代謝などの役割を担う。その系統(器官系)は例えば11区分とされる。総じて、体は細胞と細胞間物質から構成され、全ての細胞や細胞間物質は細胞から生じる。一般的に、体はその形態的な構成区分から「個体・器官系・器官・組織・細胞・細胞小器官・生体分子」という階層性(階層構造)で認知される。生物とは「形」あるものであり、その「形(形態)」は常に物質代謝を行なう事により維持される。(上記の生物学用語に関連した模式図/画像を「生物資料集」などを参照し探してみよう)

本稿の補足3

科学を特徴付ける事項(定義)とは、一般に下記のような項目を満たすことである。

1) 論理的、2) 客観的、3) 実証的(再現性)、

4) 予測的(因果性)、5) 数量的、6) 知識累積性、
など。

(上記の6項目で意味不明な項目の番号は何?:___、___、__)

 つまり、科学は物事を論理的に(明快に)説明する。では、下記のセンテンスを科学はどのように説明するのだろう。生物関連の命題は5項目であるが、本講義では3)、5)、7)を基本命題とする。それらについて考えてみよう。その方法は「なに・なぜ・どうして・どのようにして:それ本当?」という姿勢である。つまりところで、そのようなテーマは科学の主題(共有命題)として妥当なのであろうか。試しに、下記について「単位の性質」を念頭に考えてみよう。

基本命題3項目(共有命題)  
1)リンゴが木から落ちた/らどうなるか?
  - - - - -物理学

2)塩の塊を水中に入れた/らどうなるか?
  - - - - -化学
 ・・・・・・・・・・

3)細胞をシャーレに入れた/らどうなるか?
  - - - - - - 生物学1(細胞学)  
4)体の薄切りを2色で染めた/らどうなるか?
  - - - - - - 生物学2(組織  
5)ネコの前にサカナを置いた/らどうなるか?
  - - - - - - 生物学3(解剖学  
6)仔牛が草を食べた/らどうなるか?
  - - - - - - 生物学4(生理生化学)  
7)細胞自身は何をしている?
  - - - - - - 生物学5(細胞生物学)

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5.要 約(文末)

 知識確認型学習を方法論とする学習領域において、対象とする用語や用語群の意味意義(根拠やその論理性)の取扱いは一筋縄ではない。例えば、高校「生物」が好き/得意と自認する受講者に「器官系の名称」を問うとその正解率(思い出した用語の数)は50%程度である。意外であるが、感覚系、生殖系、内分泌系などの用語が「器官系の区分」にあることを素直に思い出す者は少ない(詳細は別紙を参照)。理由としては「高校では器官系区分を厳密に習わない」などがあげられ、高校生物担当の方に聞くと「器官系の扱いは中学である」といった現実的な意見が聞かれる。ではどうすれば良いか。棚上げしたい気持ちにもなる。素直に戸惑ってしまうが「論より証拠・されどロジックも必要」と考える。
 本編では上記の経緯を再考するため、「脊椎動物の構造をモデルとした生物系のロジカル シンキング トレーニング」を 計画 する。また、実践学習の場に対応する具体的な学習プログラム(実践モデル)の提案を 予定 する。そのため、脊椎動物の体構造に対する論理的一貫性に向けた「視座:階層構造に基づく視点一覧」を 設定 する(表1)。更に、関連して作成したWebコンテンツ(概念図のプロセス解説や魚類マクロ組織標本のバーチャル顕微鏡観察システムなど)の 利用に基づき、学習モデル「生物学習の最小必須課題:4工程6課題」を 提案 する。その目的は生物系の古典的ロジックの再考と卓越性に向けた生物教育の方法論である。

キーワード:脊椎動物体制、階層性、視座:視点一覧、生物学習の基本、4工程6課題

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<話し合い「9項目」の事例>

(1.部位・2.形状・3.名称・4.繋がり
 ・5.区分・6.役割、7.仕組み・8.由来・9.その他)


「・・」に対する疑問:
(「・・」をDNA遺伝子などとして考える)

1

部位

DNAは 「どこ」にあるのか?
:______________________________________

2

形状

DNAとは 「どんな形」か?
:__________________________________

3

名称

なぜ、そんな「名前」なのか?
:___________________________________

4

繋がり

DNAは どこに「繋がって」いるのか?
:__________________________________

5

区分
(構成)

DNAは どんな「部品」でできている?
:____________________________________

6

役割
(物性)

DNAは どんな「役割」を担う/持つのか?
:____________________________________

7

仕組み

DNAは どんな「仕組み」で働くのか?
:_________________________________

8

由来

DNAは どのようにして「できてくる」?
:__________________________________

9

その他

DNAに似ている物は何があるのか?
:______________________________

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終わりのメッセージ
知らないことは分からない。分かってしまえば当たり前。何かが気になる当たり前。気になることはどうしよう。気になることは無視しよう。気になることは大切にしよう。さて君はどうしよう。なに・なぜ・どうして・どのようにして。きっと共有命題が助けてくれる。生きているからそう思いたい。きっと経験値が窓を開くはず。(実験とはともかく何かを確かめること・君は何を知りたい確かめたい)
・・論より証拠・されどロジックも必要・・

 

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(画像をクリック: 左 Fig 6   中 Fig 7   右 Fig 8 )
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(画像をクリック: Fig 9 )
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