생명 공학은 최근 생명과학에서 핵심적인 연구 분야이며 우리 생활에 많은 영향을 미치고 있어 관련 내용을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 일반계 고등학생의 생명공학에 대한 이해를 높일 수 있는 유전자 재조합 실험 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 교수 설계 모형의 기본이 되는 ...
생명 공학은 최근 생명과학에서 핵심적인 연구 분야이며 우리 생활에 많은 영향을 미치고 있어 관련 내용을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 일반계 고등학생의 생명공학에 대한 이해를 높일 수 있는 유전자 재조합 실험 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 교수 설계 모형의 기본이 되는 ADDIE 모형에 따라 프로그램 개발을 진행하였다. 분석 단계에서 2015 개정 교육과정에 따른 생명과학Ⅱ 교과서의 ‘생명 공학 기술과 인간생활’ 단원의 탐구활동 내용을 분석하고, 생명 공학 실험 프로그램과 관련된 선행연구를 고찰하였다. 교과서에 제시된 탐구활동을 분석한 결과, 5개의 교과서에 포함된 총 58개의 활동 중 읽기와 조사·토의·토론이 각각 14개, 31개로 대부분을 차지하고 실험관찰의 경우 4개뿐이었다. 선행연구를 고찰한 결과, 일반계 고등학생들을 위한 분자생물학 실험 프로그램이 최근 개발되고 있지만 그 수가 여전히 부족하고, 다양한 경험을 제공하는 데 한계가 있음을 확인하였다. 설계 단계에서는 학생들의 생명 공학 학습에 도움이 되고, 학생의 능동적 활동이 포함된 일반계 고등학교에서 활용 가능한 프로그램을 개발하는 것으로 개발 방향을 설정하였다. 개발 단계에서는 실험을 단순화하고 대체품을 활용한 방법으로도 실험이 가능한지 확인하여, 7개의 실험이 포함된 프로그램을 개발하였다. 프로그램 운영을 위해 학생용 활동지와 교사용 안내 자료를 제작하고 생물교육 전공 교수 1인, 분자생물학 전공 교수 1인, 생명과학 교사 2인의 검토를 거쳤다. 실행 단계에서는 예비 적용, 수정 및 적용을 통해 프로그램의 활용 가능성을 확인하였다. 예비 적용은 일반계 고등학교 3학년 학생 20명을 대상으로 하였으며, 학생들의 반응과 효과를 확인하기 위해 성취도 검사지, 과학긍정경험 지표 검사 도구, 인식 조사 설문지를 활용하였다. 그리고 결과를 반영하여 프로그램 내용을 수정한 후, 과학중점 고등학교 2학년 학생 10명을 대상으로 프로그램을 적용하였다. 평가 단계에서는 적용 학생을 대상으로 한 인식 조사 설문지 및 수업을 진행한 교사와의 면담을 통해 취합한 자료를 바탕으로 프로그램을 수정하여 최종본을 완성하였다. 본 연구에서 개발한 유전자 재조합 실험 프로그램은 9개의 실험 활동으로 구성하였다. 실험 활동 주제는 마이크로 피펫 사용 연습, PCR 실험, 전기영동을 통한 PCR 결과 확인, LB 배지 제작, 대장균의 형질 전환, 플라스미드 DNA 추출, 전기영동을 통한 플라스미드 DNA 확인, 제한 효소 처리, 전기영동을 통한 제한효소 처리 결과 확인이다. 학생용 활동지는 실험을 하는 데 필요한 기본적인 실험 방법과 모둠 내에서 협력하여 수행할 수 있는 문제를 포함한 내용으로 구성하였다. 교사용 안내 자료는 수업의 흐름, 실험 재료 및 내용, 학생용 활동지 답안 예시, 수업을 위한 배경지식으로 구성하였으며, 실험 경험이 부족한 교사에게 도움이 될 수 있도록 참고할만한 내용을 포함하였다. 일반계 고등학교 학생을 대상으로 실시한 예비 적용을 통해 일반계 고등학교 학생들도 본 연구에서 개발한 실험 프로그램의 활동을 수행하는 데 어려움이 없음을 확인하였다. 또한 성취도 검사에서 유전자 재조합 및 분자생물학 실험에 대한 이해가 유의미하게 향상되었고(p<.001), 과학긍정경험 지표 검사의 유의미한 변화를 확인하였다(p<.01). 과학중점 고등학교 2학년 학생들을 대상으로 프로그램을 적용한 교사와의 면담을 통해 제공된 프로그램 자료가 학생들을 대상으로 새로운 활동을 시도하는 교사의 부담을 줄여주는 등 도움이 되었음을 알 수 있었다. 또 예비 적용 및 적용과정에서 대상 학생들이 수업에 흥미를 갖고 적극적으로 참여하였으며, 프로그램 참여를 통해 생명 공학 및 생명과학 진로에 대해 더 관심을 갖게 됨을 확인하였다. 이를 통해 본 연구에서 개발한 ‘유전자 재조합 실험 프로그램’이 일반계 고등학교에서 활용 가능하고 생명과학 교사들에게 도움이 되는 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 본 연구에서 개발한 실험 프로그램의 효과를 확인하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
생명 공학은 최근 생명과학에서 핵심적인 연구 분야이며 우리 생활에 많은 영향을 미치고 있어 관련 내용을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 일반계 고등학생의 생명공학에 대한 이해를 높일 수 있는 유전자 재조합 실험 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 교수 설계 모형의 기본이 되는 ADDIE 모형에 따라 프로그램 개발을 진행하였다. 분석 단계에서 2015 개정 교육과정에 따른 생명과학Ⅱ 교과서의 ‘생명 공학 기술과 인간생활’ 단원의 탐구활동 내용을 분석하고, 생명 공학 실험 프로그램과 관련된 선행연구를 고찰하였다. 교과서에 제시된 탐구활동을 분석한 결과, 5개의 교과서에 포함된 총 58개의 활동 중 읽기와 조사·토의·토론이 각각 14개, 31개로 대부분을 차지하고 실험관찰의 경우 4개뿐이었다. 선행연구를 고찰한 결과, 일반계 고등학생들을 위한 분자생물학 실험 프로그램이 최근 개발되고 있지만 그 수가 여전히 부족하고, 다양한 경험을 제공하는 데 한계가 있음을 확인하였다. 설계 단계에서는 학생들의 생명 공학 학습에 도움이 되고, 학생의 능동적 활동이 포함된 일반계 고등학교에서 활용 가능한 프로그램을 개발하는 것으로 개발 방향을 설정하였다. 개발 단계에서는 실험을 단순화하고 대체품을 활용한 방법으로도 실험이 가능한지 확인하여, 7개의 실험이 포함된 프로그램을 개발하였다. 프로그램 운영을 위해 학생용 활동지와 교사용 안내 자료를 제작하고 생물교육 전공 교수 1인, 분자생물학 전공 교수 1인, 생명과학 교사 2인의 검토를 거쳤다. 실행 단계에서는 예비 적용, 수정 및 적용을 통해 프로그램의 활용 가능성을 확인하였다. 예비 적용은 일반계 고등학교 3학년 학생 20명을 대상으로 하였으며, 학생들의 반응과 효과를 확인하기 위해 성취도 검사지, 과학긍정경험 지표 검사 도구, 인식 조사 설문지를 활용하였다. 그리고 결과를 반영하여 프로그램 내용을 수정한 후, 과학중점 고등학교 2학년 학생 10명을 대상으로 프로그램을 적용하였다. 평가 단계에서는 적용 학생을 대상으로 한 인식 조사 설문지 및 수업을 진행한 교사와의 면담을 통해 취합한 자료를 바탕으로 프로그램을 수정하여 최종본을 완성하였다. 본 연구에서 개발한 유전자 재조합 실험 프로그램은 9개의 실험 활동으로 구성하였다. 실험 활동 주제는 마이크로 피펫 사용 연습, PCR 실험, 전기영동을 통한 PCR 결과 확인, LB 배지 제작, 대장균의 형질 전환, 플라스미드 DNA 추출, 전기영동을 통한 플라스미드 DNA 확인, 제한 효소 처리, 전기영동을 통한 제한효소 처리 결과 확인이다. 학생용 활동지는 실험을 하는 데 필요한 기본적인 실험 방법과 모둠 내에서 협력하여 수행할 수 있는 문제를 포함한 내용으로 구성하였다. 교사용 안내 자료는 수업의 흐름, 실험 재료 및 내용, 학생용 활동지 답안 예시, 수업을 위한 배경지식으로 구성하였으며, 실험 경험이 부족한 교사에게 도움이 될 수 있도록 참고할만한 내용을 포함하였다. 일반계 고등학교 학생을 대상으로 실시한 예비 적용을 통해 일반계 고등학교 학생들도 본 연구에서 개발한 실험 프로그램의 활동을 수행하는 데 어려움이 없음을 확인하였다. 또한 성취도 검사에서 유전자 재조합 및 분자생물학 실험에 대한 이해가 유의미하게 향상되었고(p<.001), 과학긍정경험 지표 검사의 유의미한 변화를 확인하였다(p<.01). 과학중점 고등학교 2학년 학생들을 대상으로 프로그램을 적용한 교사와의 면담을 통해 제공된 프로그램 자료가 학생들을 대상으로 새로운 활동을 시도하는 교사의 부담을 줄여주는 등 도움이 되었음을 알 수 있었다. 또 예비 적용 및 적용과정에서 대상 학생들이 수업에 흥미를 갖고 적극적으로 참여하였으며, 프로그램 참여를 통해 생명 공학 및 생명과학 진로에 대해 더 관심을 갖게 됨을 확인하였다. 이를 통해 본 연구에서 개발한 ‘유전자 재조합 실험 프로그램’이 일반계 고등학교에서 활용 가능하고 생명과학 교사들에게 도움이 되는 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 본 연구에서 개발한 실험 프로그램의 효과를 확인하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Biotechnology is a core research fields in the recent life sciences and have a great influence on our lives, so it is important for students to accurately understand the relevant content. In this study, a experiment program of gene cloning was developed to enhance the understanding of biotechnology ...
Biotechnology is a core research fields in the recent life sciences and have a great influence on our lives, so it is important for students to accurately understand the relevant content. In this study, a experiment program of gene cloning was developed to enhance the understanding of biotechnology in general high school students. To this end, the program was developed in accordance with the ADDIE model, which is the basis of the instructional design model. In the analysis stage, the contents of inquiry activities in the ‘Biotechnology and Human Life’ of Life Science II textbook based on the 2015 revised curriculum were analyzed, and prior research related to biotechnology and molecular biology inquiry programs was studied. As a result of analyzing the inquiry activities presented in the textbooks, out of a total of 58 activities included in the 5 textbooks, reading activities and investigation·discussion·debate ones mainly accounted for 14 and 31 respectively, whereas experimental observations ones were merely 4. As a result of reviewing previous studies, although molecular biology inquiry programs for general high school students are being developed, the number of the developed programs is still lacking, and there were limitations in providing students with various experiences. In the design stage, the development direction of the program was established. The development direction was established to help students learn life science and to develop a program that can be used in general high schools class that includes students' active activities. In the development stage, a program was developed including 7 experiments by simplifying the experiment and verifying whether the experiment could be performed by the methods using alternative. The materials for program operation were comprised of activity sheets for students and guide materials for teachers, which were examined by one life science education expert and two life science teachers. In the implementation stage, the applicability of the program was confirmed by implementing preliminary application, modification and application. Preliminary application was targeted to 3rd grade 20 students of general high school, and achievement test papers, Test for Indicators of Positive Experiences about Science(TIPES), and perception survey papers were used to check the students' responses and effects. After reflecting the results, the contents of the program were revised, and then the program was applied to 10 students in the second year of science-focused high school. In the evaluation stage, the final version was completed by modifying the program based on the data collected through both the students' survey after application of the program and the interview with the teacher in charge of the class. The experiment program of gene cloning developed in this study consists of 9 experimental activities: micropipette practice, PCR experiment, PCR result observation through electrophoresis, LB medium preparation, E.coli transformation, plasmid DNA extraction, plasmid DNA observation through electrophoresis, restriction enzyme treatment, and observation of restriction enzyme treatment results through electrophoresis. The student's worksheet is composed of contents including basic experimental methods necessary for conducting an experiment and problems that can be performed cooperatively within a group. The guide material for teachers includes a reference information in implementing experiments so that it can be helpful to teachers inexperienced in experiments and the material is compose of the flow of classes, experimental materials and contents, examples of answers to student activity papers, and background knowledge for classes. Through preliminary application and application, it was confirmed that the developed experiment program had no difficulties in working with students not only in science-focused high schools but also in general high schools. Through preliminary application and application, it was confirmed that the developed experiment program had no difficulties in working with students not only in science-focused high schools but also in general high schools. Also, in the achievement test, the understanding of gene cloning and molecular biology experiments was significantly improved (p<.001), and a significant change in TIPES was confirmed (p<.01). In addition, it was found that the provided program materials were helpful, such as reducing the burden on teachers preparing for new activities. Regarding these results, it can be implied that the experiment program of gene cloning developed can be used in general high school class and can be used as helpful material for high school life science teachers. Nevertheless, it is speculated that additional research is needed to confirm the effect of the experiment program developed in this study.
Biotechnology is a core research fields in the recent life sciences and have a great influence on our lives, so it is important for students to accurately understand the relevant content. In this study, a experiment program of gene cloning was developed to enhance the understanding of biotechnology in general high school students. To this end, the program was developed in accordance with the ADDIE model, which is the basis of the instructional design model. In the analysis stage, the contents of inquiry activities in the ‘Biotechnology and Human Life’ of Life Science II textbook based on the 2015 revised curriculum were analyzed, and prior research related to biotechnology and molecular biology inquiry programs was studied. As a result of analyzing the inquiry activities presented in the textbooks, out of a total of 58 activities included in the 5 textbooks, reading activities and investigation·discussion·debate ones mainly accounted for 14 and 31 respectively, whereas experimental observations ones were merely 4. As a result of reviewing previous studies, although molecular biology inquiry programs for general high school students are being developed, the number of the developed programs is still lacking, and there were limitations in providing students with various experiences. In the design stage, the development direction of the program was established. The development direction was established to help students learn life science and to develop a program that can be used in general high schools class that includes students' active activities. In the development stage, a program was developed including 7 experiments by simplifying the experiment and verifying whether the experiment could be performed by the methods using alternative. The materials for program operation were comprised of activity sheets for students and guide materials for teachers, which were examined by one life science education expert and two life science teachers. In the implementation stage, the applicability of the program was confirmed by implementing preliminary application, modification and application. Preliminary application was targeted to 3rd grade 20 students of general high school, and achievement test papers, Test for Indicators of Positive Experiences about Science(TIPES), and perception survey papers were used to check the students' responses and effects. After reflecting the results, the contents of the program were revised, and then the program was applied to 10 students in the second year of science-focused high school. In the evaluation stage, the final version was completed by modifying the program based on the data collected through both the students' survey after application of the program and the interview with the teacher in charge of the class. The experiment program of gene cloning developed in this study consists of 9 experimental activities: micropipette practice, PCR experiment, PCR result observation through electrophoresis, LB medium preparation, E.coli transformation, plasmid DNA extraction, plasmid DNA observation through electrophoresis, restriction enzyme treatment, and observation of restriction enzyme treatment results through electrophoresis. The student's worksheet is composed of contents including basic experimental methods necessary for conducting an experiment and problems that can be performed cooperatively within a group. The guide material for teachers includes a reference information in implementing experiments so that it can be helpful to teachers inexperienced in experiments and the material is compose of the flow of classes, experimental materials and contents, examples of answers to student activity papers, and background knowledge for classes. Through preliminary application and application, it was confirmed that the developed experiment program had no difficulties in working with students not only in science-focused high schools but also in general high schools. Through preliminary application and application, it was confirmed that the developed experiment program had no difficulties in working with students not only in science-focused high schools but also in general high schools. Also, in the achievement test, the understanding of gene cloning and molecular biology experiments was significantly improved (p<.001), and a significant change in TIPES was confirmed (p<.01). In addition, it was found that the provided program materials were helpful, such as reducing the burden on teachers preparing for new activities. Regarding these results, it can be implied that the experiment program of gene cloning developed can be used in general high school class and can be used as helpful material for high school life science teachers. Nevertheless, it is speculated that additional research is needed to confirm the effect of the experiment program developed in this study.
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