C-Fern을 이용한 실험 수업이 고등학생의 유전 개념 변화와 탐구능력에 미치는 효과 = Effects of experimental instruction using C-Fern on conceptual change in genetics and scientific process skills of students

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 C-Fern을 이용한 실험 수업 자료를 개발하여 고등학생에게 적용하였을 때, 학생들의 생식과 유전 개념 변화와 탐구능력의 향상에 효과가 있는지를 알아보고자 하였다.
연구의 소재인 C-Fern은 열대 및 아열대 지역에 서식하는 양치식물로서 빠른 생활사를 가지고 배우체와 포자체의 독립적인 생활 특성으로 인해 학생들이 탐구능력을 배양하고 유전 개념을 이해하는데 효과적이다.
이 연구에서 개발한 C-Fern을 이용한 실험 수업 자료는 학생들이 C-Fern을 배양하면서 생활사의 주요 과정을 직접 탐구할 수 있도록 구성하였고, 각 단계를 생식·유전 개념과 통합하여 탐구능력 뿐 아니라 개념의 이해를 도모할 수 있도록 구성하였다.
연구 대상은 대전시 소재 D 과학고등학교 1학년 3개 학급 66명이었으며, 실험집단 2개 학급에는 개발된 C-Fern을 이용한 실험 수업 자료를 적용하였고, 통제집단 1개 학급에는 교사 중심의 C-Fern을 이용한 설명식 수업을 적용하였다. 각 집단의 수업 효과를 비교하기 위해 개념 및 탐구능력 성취도 검사와 단어 연결 검사를 실시하였다. C-Fern을 이용한 실험 수업의 적용 결과는 다음과 같다.
첫째, C-Fern을 이용한 실험 수업을 적용한 실험 집단 학생들의 생식과 유전 개념 성취도는 통제 집단에 비해 더 향상되었으나 두 집단간 유의미한 차이는 없었다(p>.05).
둘째, C-Fern을 이용한 실험 수업을 적용한 실험 집단의 탐구능력 성취도는 통제 집단에 비해 더 향상되었으나 두 집단간 유의미한 차이는 없었다(p>.05). 그러나 사전 탐구능력 검사 결과를 기준으로 상위·하위 그룹으로 나누어 분석한 탐구능력은 상위 그룹에서 통계적으로 유의미한 향상을 보였다(p<.05).
셋째, 추수검사 결과, C-Fern을 이용한 실험 수업은 실험 집단의 개념 및 탐구능력 성취도를 지속적으로 향상시켰으나 두 집단간 유의미한 차이는 없었다(p>.05).
넷째, 단어 연결 검사 결과, C-Fern을 이용한 실험 집단의 수업 후 학생들의 인지구조를 나타내는 개념 연결망은 개념에 대한 이해와 개념간 연결이 다양해지고, 연결의 강도가 강해져 인지구조 내에서 안정화되는 양상을 보였다. 또한 약하고 단절되었던 개념간 연결이 수업 후 강하고 복잡해지는 양상을 보였다. 이는 C-Fern을 이용한 실험 수업이 생식과 유전 개념을 이해하고 체계화하고 안정화하는데 효과적임을 알 수 있다.
결론적으로 C-Fern을 이용한 실험 수업은 과학고등학교 학생들의 개념 구조를 긍정적으로 변화시켰으며 사전 탐구능력 성취도가 상위 그룹인 학생들의 탐구능력 향상에 효과가 있었다. 이 연구의 결과가 식물의 생식 및 유전 분야의 실험 탐구 수업 자료로 활용하는데 기초가 될 수 있을 것으로 기대한다.
※ 이 논문은 2004년 2월 한국교원대학교 대학원위원회에 제출된 교육학 석사학위 논문임.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is intended to develop an experiment-based instructional material using C-Fern and apply it to high school students. The purpose of this study is to investigate effects on the conceptual changes of reproduction and genetics and the scientific process skills of the students.
Developed instructional material enable students experimenting all stages of life cycle of C-Fern. It combines concepts in genetics and scientific process skills.
66 students of the 10th grader in the D high school located at Daejeon, Chung-Nam were divided into two groups. One group, which was an experimental group, was taught according to the developed experiment-based instructional material using C-Fern. The other control group was taught in the traditional manner. Results of this study are as follows :
1. The experimental group was more improved in concept achievement than the control group. But statistically, the difference was not significant between two groups(p>.05).
2. According to the word association tests, after experiment-based instruction conceptual network between two concept words-'allelomorphic character' 'recessive'-became most related. Relatedness coefficient value between 'fertilization' and 'reproductive cell' was also high. After instruction, conceptual network made many links and became more powerful between concept words. Therefore, experiment-based instruction using C-Fern was shown to be effective in improving students' conceptual understanding.
3. The experimental group was more improved in scientific process skills than the control group. But statistically, the difference was not significant between two groups(p>.05). Based on the pre-test scores of scientific process skills, students were divided into two groups. Statistically, the upper level group of the students were more improved than the lower level group(p<.05).
4. According to the retention test, the experimental group was continuously more improved in concept achievement and scientific process skills achievement than the control group. But statistically, the difference was not significant between two groups(p>.05).
※ A thesis submitted to the Committee of the Graduate School of Korea National University of Education in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Education in February, 2004

목차 (Table of Contents)

• 목차 = vii
• 표차례 = ix
• 그림차례 = x
• 論文要約 = xi
• I. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 = 1
• 2. 연구 문제 = 2
• 3. 연구의 제한점 = 3
• II. 이론적 배경 = 4
• 1. 과학탐구학습 = 4
• 2. 생식과 유전 개념에 관한 연구 = 6
• 3. C-Fern의 특성 = 8
• III. 연구 방법 = 12
• 1. 연구 절차 = 12
• 2. 연구 대상 = 13
• 3. 실험 설계 = 13
• 4. 검사 도구와 분석 방법 = 14
• 5. C-Fern을 이용한 실험 수업 자료의 개발 = 17
• IV. 결과 및 논의 = 21
• 1. 생식과 유전 개념 및 탐구능력 성취도 결과 = 21
• 2. 단어 연결 검사 결과 = 30
• V. 결론 및 제언 = 40
• 참고 문헌 = 42
• ABSTRACT = 46
• 부록 = 48