Curiosity Labs®
授業内容
現在提供されている授業の一覧を以下に示します。その他の授業については近日公開予定です。
生物学的製剤
概要
授業に関する質問：
- 生物学的製剤とは？
- さまざまな疾患や健康状態を治療するために、生物学的製剤をどのように使用するのか？
- 各種医薬品の開発プロセスとは？
トピック
医薬品製造
まとめ
この授業では、さまざまな疾患や健康状態を治療するために使用される生物学的製剤を紹介します。特に、これらの製剤がどのように開発されるかに重点を置いています。生徒たちは、製造の上流プロセスをモデル化したデモンストレーションを見学し、下流プロセスをモデル化した実践的な授業に参加することで製剤開発について学びます。生徒たちは、数多くの種類の製剤が存在するが、どれも安全で費用対効果の高い医薬品をより迅速に製造することを目的として、同様の開発段階を経ていることを理解するようになります。
化学発光
概要
授業に関する質問：
- なぜグロースティックを折ると発光するのか？
トピック
エネルギー、エネルギー伝達、化学反応、物質の構造と特性、科学装置と測定
まとめ
この授業では、物質がどのように物理的および化学的変化を起こすのか、また化学変化が生じたかどうかを知るために使用できるエビデンスについて紹介します。この研究では、化学変化のエビデンスの1つである、光の放出（発光）を生徒たちに見せます。化学発光は発光の一種で、グロースティックや法医学分析など、多くの実用的用途があります。
DNA
概要
授業に関する質問：
- DNAとは？
- 世代間の形質の継承において、DNAはどのような役割を果たすのか？
トピック
植物科学、細胞、DNA、遺伝の分子基盤
まとめ
DNA科学は私たちの世界で日々使用されています。法医学研究所はDNA鑑定を行い、農家は遺伝子組み換え種子を使用し、医師はDNAマーカーを用いて疾患の治療法を特定します。誰もが聞いたことがあり、誰もが持っているDNAとは何か？この授業では、DNAの構造と機能について学びます。
染料の設計
概要
授業に関する質問：
- 文化や時代を超えて、色とりどりの衣服を作り出すためにさまざまな染色技術がどのように使われてきたのか？
- 人間による環境への影響を最小限に抑える染料を作るにはどうすればよいか？
- 水路汚染の問題を解決するために、染料をどのように設計できるのか？
トピック
人と地球のためのより安全な製品の設計
まとめ
この授業では、現在の染色技術による環境への影響、特に合成染料が水路に与える悪影響について紹介します。生徒たちは、染浴のpHに応じて色が変化する染料を開発するための設計プロセスに取り組みます。従来の染料技術、合成染料技術、および環境にやさしい染料技術について学びます。生徒たちは、ファッションが環境に与える悪影響を低減するために、今すぐできる環境にやさしいファッションの選択肢があることを理解するようになります。
フレーバー・フレグランス
概要
授業に関する質問：
- 製品はどのようにして香りづけされるのか？
- フレーバーとは？
- 私たちはどのように味や匂いを感じるのか？
- フレーバーやフレグランスの化学物質の構造は、その機能にどのような影響を与えるのか？
- フレーバー・フレグランスの科学者は、特定の目的のためにどのように独自の香りをデザインするのか？
トピック
情報処理、物質の構造と特性、工学的問題の定義と範囲設定
まとめ
この授業では、人が10,000以上の香りを認識できることを学びます。生徒たちは、セントスティックについたさまざまな化学物質の匂いを嗅いで香りを認識する練習を行います。そして、自分の体がどのように香りを認識し、解釈するのかを学びます。化学物質の構造が、人間の感覚受容体と相互作用する状況に応じて、どのように独特なフレーバーやフレグランスをもたらすのかという点に焦点を当てています。さらに、生徒たちは、最初に行ったさまざまな香りに関する研究をもとに、特定の目的のための独自のフレグランスをデザインします。そして、彼らは、フレグランスの名前、作成方法、どのような製品に使用するのか、ターゲット層、製品の価格など、各自のフレグランスについてクラスで発表します。
細菌検出
概要
授業に関する質問：
- 病気はどのように蔓延し、どうすれば予防できるのか？
- 表面汚染は病気の蔓延において、どのような役割を果たすのか？
トピック
応用科学、病気蔓延の制御
まとめ
この授業では、応用科学について紹介します。応用科学とは、ビジネスや顧客のサポートなど、特定の目的のために科学的知識を使用する、科学の実践的な応用です。この授業では、生徒たちは、表面汚染によって病気がどのように広がるのか、また科学的手法により、どのように学校環境の細菌をモニタリングできるのかをモデル化します。また、学んだことを通して、コロラド州のある学区がなぜノロウイルスの流行によって閉鎖せざるを得なかったのか、説明します。生徒たちは、細菌やウイルスなどの微生物は、感染者がさまざまな表面に触れることで簡単に拡散するため、病気の急激な発生を引き起こすおそれがあることを理解するようになります。これらの細菌の蔓延を私たちの環境で防ぐための重要な方法の一つは、適切な手洗いを続けることです。
グラフェン
概要
授業に関する質問：
- 回路内で化学ポテンシャルエネルギーから光エネルギーへの変換はどのように行われるのか？
- グラファイトの特性は、回路形成においてどのように利用できるのか？
- グラフェンの潜在的な用途と現在の用途にはどのようなものがあるか？
トピック
物理科学、材料科学、電気回路、物質の特性
まとめ
科学技術の革新は急速に進んでいます。新しい材料を発見したり、既存の材料を用いる新しい方法を見出したりすることは、エンジニアと材料科学者の仕事です。このラボでは、生徒たちがグラフェンの特性を調べて、この材料の現在および将来の用途について学びます。
グリーンケミストリー
概要
授業に関する質問：
- どうすれば人体や環境にとって安全な高品質の接着剤を作ることができるのか？
- グリーンケミストリーの12原則を製品開発にどのように活用できるのか？
トピック
人と地球のためのより安全な製品の設計
まとめ
この授業では、グリーンケミストリー、つまり有害物質の使用や生成を削減または排除する製品やプロセスの設計について紹介します。特に、安全で有効な製品を設計するために、グリーンケミストリーの12原則をどのように活用できるのかという点に焦点を当てています。生徒たちは、バイオミミクリー（生物模倣）や人間がより環境にやさしい製品を設計する際に、インスピレーションを得るために自然界をどのように利用できるのかについて学びます。彼らは、2種類の接着剤を作成するための設計プロセスに取り組み、接着剤の設計に適用されるグリーンケミストリーの原則について学びます。そして、どちらの接着剤がエネルギーの使用量が少なかったか、廃棄物の量が少なかったか、有害物質の使用量が少なかったか、良好に機能したかを特定し、接着剤の設計を比較します。
土壌マイクロバイオーム
概要
授業に関する質問：
- 土壌マイクロバイオームとは?
- 何が土壌マイクロバイオームの健康に影響を与えるのか？
- どうすれば健康な植物を育てられるのか？
トピック
地球科学、ライフサイエンス
まとめ
この授業では、生態系における土壌マイクロバイオームの役割、具体的には、土壌マイクロバイオームと植物の健康との関係について紹介します。生徒たちは、理論上の農場の植物モデルを作成することにより、この関係について学びます。このモデルにより、植え付けのための土壌の準備、植えるものの選択、植物の成長のサポートなど、農家が行うさまざまな選択が土壌マイクロバイオームにどのような影響を与えるのかがわかります。生徒たちは、すべての細菌が悪玉菌ではないこと、さまざまな土壌マイクロバイオームが健康な植物の成長をサポートすることを理解するようになります。
水のろ過
概要
授業に関する質問：
- 飲料水として利用できる水は地球上にどれくらいあるのか？
- 汚れた水をきれいにするために、工学をどのように利用できるか？
- 浄水フィルターのさまざまなコンポーネントはどのように機能するのか？
- 科学者の仕事とエンジニアの仕事の違いは何か？
トピック
生態系のダイナミクス、機能と回復力、地球システムに対する人間の影響、工学設計上の問題の定義と範囲設定、可能性のある解決策の開発、設計ソリューションの最適化
まとめ
この授業では、地球上のすべての水のうち、飲料水として利用できる、つまり安全に飲める水は、ほんのわずかであることを学びます。生徒たちは、この情報をもとに、工学設計プロセスを用いて浄水フィルターを設計します。プロトタイプを作成したら、フィルターに汚れた水を注ぎテストします。ろ過のプロセスは物質の物理的特性と結びついており、生徒たちは、水のろ過が科学者や個人によって、業界でどのように使用されているのかを学びます。最後に、生徒たちは目視で観察した結果を記録し、水の塩素含有量を調べることにより、浄水を検査します。
先生方への情報
Curiosity Labs®の授業は、学校の授業カリキュラムを補完するように設計されています。私たちは、少なくとも生徒たちがそのトピックについて基礎知識を持っているときに、私たちの授業から最大限の価値を得られると考えています。授業は8～13歳の生徒を対象として作成されていますが、生徒のニーズに合わせて、先生方のご意見を取り入れて調整できます。私たちは、授業を始める前に先生方と連携することにより、ボランティアが生徒たちとの時間を最大限に活用できるようにしています。
ご質問がございましたら、curiositylabs@milliporesigma.comまでお問い合わせください。
関連資料
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Curiosity Labs®の詳細については、こちらをご覧ください。メルクの科学者も紹介しています。
身近な材料を使って実施できるその他の授業については、Curiosity Labs® at Homeのサイトをご覧ください。
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