浸透圧演示実験
−実験の準備−
１．下端を結んだ透析チューブ（@）に、黒インクで着色した４０％ブドウ糖液を入れる。
２．１ｍｌメスピペットを差し込んだゴム栓（A）で、透析チューブの上端を塞ぐ。
３．２でできたものを、穴を開けた塩ビ管（B）に差し込む。
４．３でできたものを、水を入れたメスシリンダー（C）の中に入れる。
水が入ったメスシリンダーに、ブドウ糖液の入った透析チューブを浸してから、１０分後には、液面が２０ｃｍ程度上昇する。この動きは、メスピペットの線が見える生徒には、じわじわ上昇していく液面を直接観察できるほどに速いものである。
実験の結果
０分後 １０分後
［ねらい］
・教室で生徒が見ている間に、液面が上昇する浸透現象の演示実験をすること。
・モデルによって、その原理を直感的に理解できるようにすること。
［実験とモデル開発の背景］
浸透という現象は、実際に生物を扱う上でどうしても理解しておかなくてはならない重要な知識である。また同時に、ナメクジに塩、キュウリの塩もみ、あるいは食品の保存など、実生活に身近に観察でき、是非理解させたい知識でもある。さらに、生物だけでなく、化学、物理でも取り扱われる分野でもある。
−今までの授業での問題点−
直感的には信じられない現象である。
浸透が起きる条件では、液面が低い方から高い方へと水が移動するという直感的には信じられないものである。このような場合、理科である以上実際の実験で示して見せたいものである。しかし、今まで行われていた実験は、生徒の目の前で液面が上昇するというものではなく、「これは一晩でここまで上昇した」などという解説のもとに、既に上昇してしまったものを見せるものであったり、殻を溶かしたニワトリの卵を低張液に浸し、膨らむようすを観察したりするもので、教科書の説明を実感させるものではなかった。
−今回の改良点−
生徒の見ている前で、液面が上昇する浸透の演示実験を開発した。
上で説明した装置により実験をスタートさせてから１０分で液面が２０ｃｍ程度上昇させることができる。これにより、教室の後ろの生徒でも、液面の上昇を見ることができ、本当に浸透が起きていることを実感させることができる。
また、間近で観察すれば、じわじわと液面が上昇しているのを直接観察することもできる。
実際に生徒自らが体験する生徒実験が重要であることは当然である。しかし私は、限られた時間の中で本物を生徒に数多く見せることができる演示実験はそれと同程度に重要だと考えている。また、生徒の理解を助けるモデルによる説明やたとえ話などは、わかりやすく、楽しい授業の必須条件だと考えている。
改良型
浸透圧による水面の上昇を演示するには、前述の装置が簡単で、スピードも速いので適してはいるが、教科書や図説には、浸透圧の説明の図として下の図のような絵が載っている。
そこで、この図とほぼ同じ形態の装置で演示した方が、生徒はより理解しやすいのではないかと考え、下の図のような装置を開発した。
−部品−
小孔をあけた パッキン用の 形に合わせて切った 穴を開けた ゴム栓に通した
培養フラスコ ゴム 透析チューブ
培養フラスコ メスピペット
多数の小孔をあけた細胞培養用のプラスチックフラスコと半透膜よりも一回り小さく壁面を切り取ったフラスコの間に、ゴムのパッキンと半透膜として透析チューブを開いた膜を挟んで張り付ける。
ゴムパッキンとフラスコは合成ゴム系の接着剤で、透析チューブとゴムパッキン、透析チューブとフラスコはシリコン系のコーキング剤（私はセメダイン社の「バスコーク」を使った）で、二つのフラスコの隙間は同じくシリコン系のコーキング剤で接着する。
−組立−
左側のフラスコには４０％ブドウ糖液に黒インクを混ぜたもの、右側のフラスコには蒸留水に緑色のインクを混ぜたものが入っている。
実験結果
０分後 ３０分後
このときは たまたま、２ｍｌのメスピペットしかなかったので、スピードが遅いが、１ｍｌのメスピペットを使えばスピードは倍になる。