高大連携事業を活用した高校生の遺伝子組換え実験授業の改善

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〈研究目的〉高大連携事業を活用して,高校生が正しく遺伝子組換え実験を理解できるための実践的教授方略を解明する。〈研究方法〉高大連携事業を活用して,高校生に教育用キットを利用した大腸菌の遺伝子組換え実験を実施し,遺伝子組換え実験の生徒の認識を,質問紙法及び個人面接法によって調査する。〈研究概要〉形質転換については,高等学校の教科書では,理科総合B及び生物Iで扱っているが,いずれも肺炎双球菌をラットに感染させた例を示している。しかし,実際に肺炎双球菌を利用した生徒実験を行うことは難しい。そこで,筆者は理科総合Bの形質転換の単元において,教育用キットを利用した遺伝子組換え実験を実施した。対象は,高校1年生であったが,ほとんどの生徒が大腸菌の形質転換に成功し,実験を終了することができた。この場合は,抗生物質のアンピシリンや遺伝子発現調節の説明は省き,単に+DNA(pGLOプラスミドあり)と-DNA(pGLOプラスミドなし)にわけて実験を行ったので,生徒もあまり混乱することなく実験を理解した。大腸菌へのプラスミドDNAの導入は,遺伝子組換え実験において最も重要な操作である。なぜなら,大腸菌へのプラスミドDNAの導入がなければ,大腸菌の形質転換は起こりえないからである。では,なぜ生徒はこの操作の意味を理解しにくのであろうか。その要因の一つに,形質転換の際にプラスミドDNAが大腸菌の中でどのような働きをしているかを理解していないことがあげられる。高校生は実験の直前の講義で,実験の説明を受けるが,初めて学習する用語が多いため十分に理解することができなかった可能性が高い。指導者は実験前にプラスミドDNAに関してわかりやすく説明をする必要がある。例えば,高校の生物IIの教科書に掲載されているヒトのインスリンや成長ホルモンの合成の過程を示し,大腸菌にプラスミドDNAが導入される仕組みを紹介することも有効な手段であろう。それによって,生徒は大腸菌にプラスミドDNAを導入する意味を理解できるようになるであろう。