With コロナ時代の義務教育段階における理科カリキュラムに関する研究
免疫・ウイルス（生体防御）を扱う中学校理科学習指導案の開発
Research on science curriculum at the compulsory education stage to coexist with coronavirus (SARS-CoV-2) Development of a junior high school science learning guidance plan dealing with immunity and viruses
門脇駿
1・攝待尚子
2・長島康雄
3KADOWAKI, Shun; SETTAI, Naoko; NAGASHIMA, Yasuo
要約；SARS-CoV-2ウイルス感染拡大により，免疫やウイルスへの関心が高まっている。人類の歴史を振り 返ると，これまでもいくつものウイルスと共存してきた。今後，SARS-CoV-2と共存していかなければなら ないことも前提に考えると，義務教育段階で免疫やウイルスについて学び，知識を得ることが必要と考え た。中学校理科カリキュラムへの編入を見据え，本研究では，5つの単元でウイルス・免疫の扱いが可能で あることを指摘した。さらに，1例として具体的な学習指導案を開発した。 キーワード；Withコロナ時代の理科教育，SARS-CoV-2，免疫，ウイルス，生体防御 1. 問題の所在 SARS-CoV-2ウイルスは，日本だけではなく世界 中で猛威をふるい，現在も様々な影響を及ぼし続 けている。2020年9月には一度収束を迎える気配も あったが，経済活動の再開とともに感染の第2波， 第3波が襲来し，2021年1月には首都圏など11都府 県で再び緊急事態宣言が発出されるなど，現在も 感染拡大に歯止めがかからない状況が続いている。 SARS-CoV-2ウイルスの感染拡大は，社会活動，経 済活動に与えた影響はもちろん，教育活動の在り 方そのものにも大きな変化をもたらした。感染拡 大防止のため，学校行事の中止や縮小，歌唱や話 し合い活動への制限による学習活動の工夫など学 校生活は様変わりしている。また，2021年度から 中学校で完全実施される新学習指導要領では，予 測が困難な時代の中でよりよい社会の創り手とな る「生きる力」を育む教育の推進が強く示されて いる（文部科学省，2017）。 図1は，SARS-CoV-2ウイルスが感染拡大した背 景を示したもので，理科教育の役割について太字 で強調した（長島，2020a）。義務教育段階ではウ イルスや免疫機構について学習する機会がないの が現状である。連日SARS-CoV-2ウイルスに関する 報道がなされていても，感染拡大防止のために必 要な行動変容やその判断の根拠となる知識不足が， 間接的に感染拡大につながっている可能性がある。 本稿では，図1で示した義務教育段階で免疫・ウイ ルスを科学的に学ぶ機会がないという現状を打開 するために，免疫ならびにウイルスの扱いの課題 を整理すること，その授業実践のための学習指導 案の提示，その試行結果を報告する。 既に今回提示する指導案にしたがって中学2年 生ならびに3年生を対象に授業を行った。中学2年 生に実施したのは「動物の体のつくりと働き」と 関連させた形で，中学3年生に実施したのは「生物 の種類の多様性と進化」と関連させた形での実施 である。それぞれの学年で生徒がどのように受け 止めたかについて分析し，どちらの学年が，免疫 やウイルスを扱う上で適しているのかについても 今後検討していく予定である。
地球温暖化 環境の悪化 野生生物由来の 感染症の発生 グローバル 社会の進展 接触機会 の拡大 ヒトの移動 のスピード 新型ウイルスの 急速な感染拡大 世界の人 口拡大 生物の分布 域の変化
免疫・ウイルスに対する知識の欠落
●高等学校「生物基礎」でウイルス・免 疫が扱われる。 ● 小 学 校・中 学 校（義 務 教 育 段 階）の理科教育の中で学ぶ機会 がない。 ●マスコミで取り上げられる疫学の表現 を学ぶ機会がない。 直接的要因 間接的要因 様々な社会的要因 産業構造・都市への人口 一極集中・医療体制 外来生物 の侵入 図1 SARS-CoV-2ウイルスが感染拡大した背景（長島，2020aを一部修正） 2.SARS-CoV-2感染拡大に関する理科教育とし ての先行研究 感染症としてのCOVID19，あるいは原因ウイル ス（SARS-CoV-2）についての医学的，薬学的な研 究は膨大に存在するが，理科教育の観点からの報 告は多くはない。図1で示したSARS-CoV-2ウイル ス感染拡大後の世界を生きていく子どもたちに正 しい科学的な知識を身に付けさせるという観点で の先行研究を概観する。 SARS-CoV-2ウイルスが児童生徒へ与えた影響 の大きさから，日本各地の小学校では，手探りの 形で意欲的な教育実践が行われている。例えば， 東京都杉並区立天沼小学校（2020）では6年生を対 象にして，保健指導，理科，社会科の観点から SARS-CoV-2ウイルスとどう向き合っていかなけ ればならないかを考えさせる授業が行われている。 また，神奈川県川崎市の私立カリタス小学校 （2020）では小学校6年理科「人のからだのつくり とはたらき」の単元の中で，マスクを対象にして ウイルスの大きさを取り上げて，感染拡大が進ん だ理由などを考えさせる授業実践が行われている。 いずれもウイルスのサイズ・形態を取り上げた 授業実践となっている。小学校段階の理科教育の 内容からいえば，複雑な免疫のしくみと関連付け て理科授業を組み立てることは難しいと言わざる を得ない。形態や大きさを扱うのが現実的である （長島，2020a，b）。理科教育の視点ではないもの の，保健指導の視点から免疫力についての小学校 ・中学校における授業実践報告もある（湯田ほか， 2016）。 高等学校の理科では，氷見・木村（2018）が興 味深い実践を報告している。ウイルスが生物なの か無生物なのかを考えさせるアクティブラーニン グ型の授業実践である。現状では，ウイルスを生 物のカテゴリーに含めることに異論を唱える立場 は少数派と思われるが，ウイルスが食塩などと同 じように結晶化することが発見されて以降，生物 か，無生物かで研究者の間で議論になった時期が ある。この思考対決を高校生に行わせるものであ る。DNAやRNAについて学んだ後であれば，興味 深い授業になることは容易に想像できる。千葉 （2020）は，ウイルスを正しく恐れることの大切 さを学ばせようという意図の下で，生物・医学・ 数学・社会学の内容と関連付けた興味深い授業実 践を報告している。 筆者らは，中学校という義務教育段階の3年間の 中で，免疫やウイルスに関する基礎的な知識を身 に付けることが重要であると考えている。そのた めの理科学習指導案を提案する。今後数年間， SARS-CoV-2ウイルスとかかわりを持たざるを得 ない状況をふまえて，科学の正しい知識が身を守 ることにつながることを実感させることができる ような理科授業を模索するという点に特徴を出し たいと考えている。④生物の種類の中でウイルス を位置づける。・・・中学3年 ⑤生物に由来する災害として位置づける。封じ込めるので はなく共存していくための知恵を身につける必要性について 学ばせる。・・・中学3年 ③DNAの学習に関連付けてウイルスの特 徴を扱う・・・中学3年 ②小学校理科で既に学んでいる「消化系」 の 扱 い を 縮 減 し て、「免 疫 系」を 導 入 す る。動物が体を守るために備えている働き （生体防御）を扱う。・・・中学2年 ①最も単純なからだのつくりをもつものと してウイルスを扱う。・・・中学1年 図 2 中学校理科カリキュラムにおける「ウイルス」・「免疫」の位置づけ（長島，2020a を一部修正） 3. 中学校における免疫・ウイルスを取り込ん だ理科学習指導案（試案） 図 2 が，中学校理科カリキュラムの中にウイル ス，免疫を位置づけた試案である。まず，第 1 学 年で履修する第 2 分野「（1） いろいろな生物とそ の共通点」で，生物が共通点と相違点を基にして 分類できることを扱う際に，最も単純なつくりを 持つ生物としてウイルスを取り扱う。そのうえで 第 2 学年の第 2 分野「（3） 生物の体のつくりと働 き」においてヒトの体の調節として免疫を取り上 げる。体内に侵入した異物としてのウイルスを取 り上げ，その異物を排除する防御機構としての免 疫についての学習を行う。今回の SARS-CoV-2 ウ イルスに加えて，毎年冬季に流行するインフルエ ンザウイルスを事例として取り上げる。9 種類の白 血球のうち，その 3 つの機能を代表するものを取 り上げる。1 つ目はウイルスを食して撃退するマク ロファージ，2 つ目は抗体をつくってウイルスを攻 撃する B 細胞，3 つ目がウイルスに感染した細胞そ のものを壊すことで増殖を抑える働きをするキラ ーT 細胞である。この 3 つの機能を理解できれば免 疫機能の概要を理解することができると考えてい る。 実験や観察は困難であるが，免疫に関する資料 に基づいて学ぶことが可能である。また，抗体生 産量の変化を示した資料に基づいて，同じ疾患に 二度かかりにくい理由に気付かせることや，ワク チンを開発することが難しい理由についても取り 上げることができる。 さらには中学 3 年「自然環境の保全と科学技術 の利用」の単元での位置づけの可能性もある。長 島（2020b）は，Eco-DRR の視点による生物由来の
災害としての位置づけの可能性も指摘した。災害 を引き起こすという意味での自然界でのウイルス の挙動と人間社会との関連を持たせながら，ウイ ルスや生物の進化という自然現象によって生じた 災害を Eco-DRR の視点で授業に組み入れるという ものである。 4. 中学校理科「免疫・ウイルスを学ぶ生体防 御」に関する学習指導案 表 1 ならびに表 2 が今回作成した 2 単位時間で 扱う場合の学習指導案である。今回作成したもの は図 2 の②で用いることを想定した学習指導案で ある。 表1 「免疫のしくみ」を扱う学習指導案 第1次 段階 学習内容 予想される生徒の反応 指導上の留意点 評価 導入 5分 ・知っているウイルスを書き出す インフルエンザ，コロナ，アデノ，ノロ，など ・書き出したことの共有：挙手・発表 ・コロナウイルスだけで なく，ウイルスを起因と した疫病がいくつもあ ることを確認する。 展開 35分 ・ウイルスの構造に関する学習 ＜ウイルスとは？＞ ・ウイルスの大きさを予想する。 ヒト１人の大きさが仮に地球サイズだった場合，ウイ ルス１個の大きさはどのくらいでしょうか？ ①サッカーボール ②ヒト ③車１台 ④25ｍプール ⑤一般的な中学校の校舎 ⑥スカイツリー ⑦富士山 細胞のつくりでは，核の中に遺伝情報があると習っ た。遺伝情報を持っているのがDNAである。 ウイルスは，DNAなどがタンパク質の殻で包まれた 構造をしているものである。ウイルスはとても小さい。 細胞がなく，他の細胞に入り込んで生きている。細胞に 入り込むと自分のコピーを作り，増殖する。 ・自然免疫に関する学習 ＜免疫とは？＞ ウイルスが体内に入ったら，ヒトのからだはどうするの だろう？ 免疫でたたかう，抗体を作り出す 倒す，攻撃する，追い出す など ウイルスを倒そうとしたり，追い出そうとしたりする ・・・それが免疫である。 免疫：疫（病気）から免（免れる）ことで，ウイルス などからからだを守るシステムである。 ＜抗原とは？＞ ウイルスや細菌，花粉，卵，小麦など，からだに免疫 システムを発動させる物質のこと。 ＜免疫に関わる細胞とは？＞ これまでに習った細胞で，免疫に関わると思う細胞は？ 白血球 白血球にはいろいろな種類があり，免疫に関わる細胞 ・・・免疫細胞としてはたらく。 免疫細胞は，血液中やリンパ液中ではたらく。 ・ウイルスの大きさを予 想させる。 ・新型コロナウイルスは 100nm。１ｍの１千万分 の１で考え，最も近いも のとして②を答えとす る。 ・ウイルスは大変小さく， 飛沫で拡散しやすいこ とにも触れる。 ・ウイルスについて説明 する。RNAについては触 れない。 ・左記の問いについて， 数人に聞く：教師が指名 ・既習事項を確認させた い。
＜抗原が体内に入ると，免疫細胞はどうはたらく？＞ １抗原が体内に侵入する。 ２好中球やマクロファージが抗原を取り込み，食べる。 ・・・食作用という。 好中球は取り込んだ異物とともに死滅する →痰や膿は，好中球の死がいが集まったもの。 →マクロファージがはたらくと体温の上昇につながる。 発熱は，免疫細胞の活性を高める。 ３抗原などに感染した細胞に対して，NK細胞が直接攻 撃し，破壊する。 ・好中球やマクロファー ジは，白血球の種類の一 つという説明にし，単球 からの分化には触れな い。 ・痰や膿，発熱などの生 徒が考えやすい話題に も触れたい。 終末 10 分 ＜自然免疫の確認＞ ・ウイルスなどの抗原が体内に侵入した際にすぐにはた らく免疫を自然免疫という。（上記１～３） ・本時のふり返りを記入する。 ・次時の学習課題の確認 ＜自然免疫で排除しきれなかったウイルスなどはどう なるか？＞ ・ふり返りシートを用意 し，自然免疫について学 んだことをまとめ，感想 や疑問を書かせる。 【知識】 ・ふり返り シートの記 載事項 表2 「免疫のしくみ」を扱う学習指導案 第2次 段階 学習内容 予想される生徒の反応 指導上の留意点 評価 導入 5分 ・学習課題の確認 ＜自然免疫で排除しきれなかったウイルスなどはどう なるか？＞ ・リンパについて復習する。 ・リンパ液，リンパ管， リンパ節を再確認する。 展開1 20 分 ・樹状細胞のはたらきについて 抗原が侵入してきたことを知らせる細胞（樹状細胞） が，抗原を取り込み，リンパ節に移動する。 →Ｔ細胞のはたらきについて説明を聞く ＜細胞性免疫について＞ ・樹状細胞がキラーT細胞にウイルスなどが侵入したこ とを伝える。 ・キラーT細胞がウイルスなどに感染した細胞を直接攻 撃して破壊する。 →このような免疫を細胞性免疫という。 ＜体液性免疫について＞ ・樹状細胞がヘルパーT細胞にウイルスなどの抗原が侵 入したことを伝える。 ・B細胞が抗原を取り込み，抗体産生細胞になり，抗体 を作る。作った抗体を血液中に放出する。 ・作られた抗体は，抗原と結びつき，無毒化する。無毒 化したものは，マクロファージなどが取り込んで排除す る。 →このような免疫を体液性免疫という。 ・細胞性免疫や体液性免疫を適応免疫（獲得免疫）とい うことを知る。 ・ヘルパーT細胞，B細胞 も白血球の一種だと確 認する。 ・がん細胞の破壊には触 れない。
4.考察
（1）授業実践の省察から 現在，中学2年ならびに中学3年を対象にした生 徒の授業アンケート（事前・事後）の分析を行っ ている。ここでは授業を実際に行った教員の立場 から省察を述べたい。中学2年に対しては2020年10 月（仙台市立長町中学校，授業者：門脇駿），中 学3年については2021年1月（仙台市立八軒中学校， 授業者：攝待尚子）に授業実践を行った。中学2年 はSARS-CoV-2ウイルスの第2波が収束しつつある 時期，中学3年は第3波が猛威を振るいつつある時 期となった。 中学2年生，中学3年生のいずれも生徒の興味・ 関心は大変高く，動機づけとしては十分すぎるも のであったと言える。内容としては2時間扱いにし たため多くの内容を盛り込まざるを得ず，急ぎ足 の授業となったが，授業後に質問にくる生徒が複 数見られるなど，全般的に生徒は真剣に学んでい たという感触を持つことができた。 一方，高等学校の生物基礎で学習する内容を取 捨選択した形としたため，中学生にはB細胞やキラ ーT細胞のような新出語句に難しさを感じている ように思われた。ウイルスが大変小さいものであ るために目で見ることができず，今後も実験や観 察を取り入れた形での授業展開は難しいと思われ る。しかしながら，原子・分子の学習も目に見え ないものを扱っているという点では条件が同じな ので，工夫の余地は残されていると考えている。 ウイルスが細胞に侵入するときの鍵と鍵穴の関係 を免疫のしくみと関連付けられるような実験器具 や教材の開発などが考えられる。 （2）今後の課題 今回は，図2の②における学習指導案の提案とな った。ウイルスにかかわる内容としては十分とは 言えず，しかも解説型の授業になってしまってい るため，長島（2020b）の生物と人間社会のかかわ り（災害としての扱い方）も含めて，図2の①，③， ④，⑤の4パターンの学習指導案の開発を行ってい く必要があると考えている。Withコロナ時代を生 きていく生徒にとって本当に必要な科学的な知恵 を身に付けさせることができるような学びを具現 化できるようにしたいと考えている。未だに SARS-CoV-2ウイルス感染拡大は世界全体に暗い 影を落とし続けているが，こういう時だからこそ 科学の学びの重要性に気付かせたい。 展開 2 10 分 ・学習課題の確認 ＜インフルエンザに感染したときに，同じ型にはかかり にくいのはなぜだろう？＞ 抗体ができるから B細胞，ヘルパーT細胞，キラーT細胞の一部が記憶細 胞となって体内に残り，２回目以降の同じウイルスなど の侵入に備えている。 ＜ワクチンとは何だろう？＞ ウイルスなどの病原体を弱めたり，無毒化したりして 作ったワクチンを接種し，抗体や記憶細胞を作らせて免 疫ができるようにする。 ・インフルエンザには，A 型，B型があることを確 認する。 ・左記の問いについて， 数人に聞く：教師が指名 終末 15 分 ＜PCR検査，抗体検査，抗原検査について＞ ・PCR検査とは，遺伝子を増幅して SARS-CoV-2ウイ ルスの遺伝子が検出されるかどうかの検査。 ・抗体検査，B細胞が作った新型コロナウイルスの抗体 の有無の検査。 ・抗原検査とは，ウイルスのタンパク質を検出する検査。 ・本時のふり返りを記入する。 ・各検査について左記の ように説明する。 ・ふり返りシートを用意 し，適応免疫について 学んだことをまとめ， 感想や疑問を書かせ る。 【知識】 ・ふり返り シートの記 載事項引用文献 カリタス小学校HP．「カリタスの日々 6年理科 新型コロナウイルスって何？」 https://caritasorjp/blog/es-event/2020/05/22/（2020． 12．10閲覧） 杉並区立天沼小学校HP．「校長室だより（2020） コロナウイルスについて考える学習」． http://wwwsuginami-schooledjp/amanuma_es/princip al/2020/07/29/4846（2020．7．10閲覧） 千葉惇．2020．新型コロナウイルス感染症 （COVID-19）についての授業の実践．物理教育 通信．第181巻．50-54 長島康雄．2020a．新型コロナウイルス感染拡大を ふまえた小学校・中学校理科カリキュラムへの 「免疫」の位置づけに関する検討．日本科学教育 学会第44回年会論文集．281-284． 長島康雄．2020b．Eco-DRR からみた小学校・中学 校の理科カリキュラムにおけるウイルスの扱い に関する検討，～新型コロナウイルスの感染拡大 と理科カリキュラム～．日本カリキュラム学会 （琉球大学）大会要旨集． 文部科学省．2017．中学校学習指導要領（平成29 年告示）理科編．1-3． 氷見栄成・木村成介．2018．ハテナソンにより高 校理科授業における主体的・対話的で深い学びを 促す : 生物基礎・地学基礎の授業実践から．京 都産業大学教職研究紀要．第13巻．1-13． 湯田厚子・花見恵子・佐藤理．2016．抵抗力（免 疫力）の「理解」を中心に据えた保健指導の検討 小学校・中学校の保健指導実践にもとづいて．福 島大学総合教育研究センター紀要．第20号．17-25．
