Rapid-cycling brassica rapa를 이용한 유전 실험의 중학생 인지수준에 따른 효과 = Effects of Experimental instruction in genetics using rapid-cycling brassica rapa according to cognition levels of middle school students

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 속성 식물 Rapid-cycling Brassica rapa(RcBr)을 이용한 유전 실험 교수-학습 자료를 개발하고 이를 중학생에게 적용하였을 때 학생들의 인지수준에 따른 유전 개념 변화의 효과를 알아보고자 하였다.
이 연구에서 개발한 유전 실험 교수-학습 자료는 학생들이 직접 RcBr을 배양하면서 멘델의 단성잡종 교배 실험을 재현하는 과정을 통해 개체 수준의 유전 현상을 이해하고, 이를 유전자 수준에서 해석하는 과정을 통해 유전의 기본 개념과 멘델 유전 개념을 연결하여 통합적인 유전 개념을 형성하도록 구성하였다.
연구 대상은 서울시 소재 D중학교 3학년 4개 학급(142명)이었으며, 실험집단에는 개발한 교수-학습 자료를 적용하였고 통제집단에는 교과서 중심의 전통적 수업을 하면서 변인 통제를 위하여 RcBr의 생활사 및 실험 과정을 소개하였다.
학생들의 인지수준에 따른 개념 변화를 알아보기 위해 논리적 사고력 검사를 하였으며 사전과 사후에 동일한 검사지로 유전 개념 성취도 검사와 단어연결검사를 실시하였다. 또한 정성적인 분석을 위해 사후 검사 후 6명의 학생을 선정하여 면담을 통해 개념 변화를 조사하였다. RcBr을 이용한 이 연구의 결과는 다음과 같다.
첫째, RcBr을 이용한 유전 실험은 전통적 수업에 비해 유전 개념 성취도가 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았으나, 우성과 열성 개념의 성취도는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다(p<.05).
둘째, RcBr을 이용한 유전 실험은 전통적 수업에 비해 구체적 조작기 학생들의 경우 유전 개념 성취도 향상에 효과적이었으며(p=.05), 특히 우성과 열성 개념 성취도가 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다(p<.01).
셋째, RcBr을 이용한 유전 실험은 전통적 수업에 비해 과도기 학생들의 경우 유전 개념 성취도의 향상은 있었지만 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다(p>.05).
넷째, RcBr을 이용한 유전 실험은 전통적 수업에 비해 형식적 조작기 학생들의 경우 유전 개념 성취도 향상에 효과적이었으며(p<.05), 특히 대립형질과 대립유전자 개념(p<.01)과 분리의 법칙 개념(p<.05) 성취도는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다.
다섯째, 단어연결검사 결과 각 인지수준별로 실험집단은 통제집단에 비해 유전의 기본 개념과 멘델 유전 개념간의 연관 정도가 높게 나타났으며, 개념간의 연결이 다양해져 유전 개념간의 관계를 이해하는데 효과적이었다.
여섯째, 개별 면담으로 개념 변화를 정성적으로 분석한 결과 RcBr을 이용한 유전 실험은 전통적 수업에 비해 식물의 교배 실험에 대한 이해를 높였고 개념간의 연관을 강화시켜 통합적인 유전 개념의 형성에 효과적이었다.
결론적으로 이 연구에서 개발한 RcBr을 이용한 단성잡종 교배 실험을 중심으로 한 유전 실험 교수-학습 자료는 유전 개념 변화와 개념간의 연관을 강화하는데 효과적이었으며, 구체적 조작기와 형식적 조작기 학생들의 유전 개념 향상에 효과적이었다. 이 연구에서 이용한 RcBr은 개별화된 유전 실험에 적합한 소재로 유전 현상을 경험하는 기회를 제공하리라고 본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop an experimental instruction in genetics using Rapid-cycling Brassica rapa(RcBr) and to determine its effects on the students' conceptual change in genetics according to cognition levels.
The instruction using RcBr developed in this study is designed to improve students' conception in genetics through cultivating RcBr, performing self-pollination, observing genetic phenomena through its life cycle, collecting and analyzing data.
Four classes of the 9th grader students of the "D" middle school in Seoul were chosen to participate in this study and divided into two groups. One group was set for the experimental group which was taught according to the developed instruction using RcBr. The other was a control group taught in traditional manner. To the latter was introduced the life cycle of RcBr and experimental process to control the variances.
The achievement test for the concept in genetics and the word association test and GALT were given before and the same achievement and the word association test were given after the instructions. After the post test, six students were selected from the both groups to be interviewed. The results are as follows :
1. The instruction using RcBr was not statistically significant in the level of concept achievement between two groups. But it was statistically significant in the area of concept in dominant and recessive traits(p<.05).
2. The instruction using RcBr was statistically significant in improving students' conception in genetics for the students at the concrete operational period than the traditional teaching(p=.05). The difference in the concept achievement between two groups was statistically significant to comprehend the concept in dominant and recessive traits(p<.01).
3. The instruction using RcBr was not statistically significant in improving students' conception in genetics for the students at the transitional period(p>.05).
4. The instruction using RcBr was statistically significant in improving students' conception in genetics for the students at the formal operational period than the traditional teaching(p<.05). The difference in the concept achievement between two groups to comprehend alleles(p<.01), law of segregation(p<.05) was statistically significant.
4. According to the word association tests, the relatedness coefficient of experimental group was greater than that of control group. And its connection among the concepts became more complicated and varied than that of control group.
5. According to individual interviews, the instruction using RcBr seems to be more effective in improving to understand cross-breed of plants and relatedness among the concepts.
In summary, the instructional materials using RcBr developed in this study is more effective to strengthen students' conception in genetics and relatedness among the concepts and to improve conceptions in genetics of students in tconcrete and formal operational period. RcBr will provide students better opportunities to learn genetics and experience genetic phenomena.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 論文要約 = ⅵ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 = 1
• 2. 연구문제 = 3
• 3. 연구의 제한점 = 4
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• 1. 멘델유전 교수-학습에 대한 선행연구 = 5
• 2. 멘델 유전과 유전자설 = 8
• 3. Rapid-cycling Brassica rapa(RcBr)의 특성 = 13
• 4. 개념변화와 인지구조의 측정 = 14
• Ⅲ. 연구방법 = 16
• 1. 연구절차 = 16
• 2. 연구 대상 = 17
• 3. 연구 설계 = 17
• 4. 검사도구 = 18
• 5. RcBr을 이용한 유전실험 교수-학습 자료 개발 = 23
• 6. 검사 자료의 처리 및 분석방법 = 33
• Ⅳ. 결과 및 논의 = 34
• 1. RcBr을 이용한 유전실험 수업의 효과 = 34
• 2. 인지수준에 따른 RcBr을 이용한 유전 실험 수업의 효과 = 37
• (1) 논리적 사고력 검사 = 37
• (2) 인지수준에 따른 유전 개념 성취도 결과 = 38
• (3) 인지수준별 단어연결검사 결과 = 44
• 3. 학생들의 유전개념 변화에 대한 정성적 연구 = 57
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 80
• 참고 문헌 = 83
• ABSTRACT = 86
• 부록 = 89
• 부록 1 유전 개념 검사지 = 90
• 부록 2 유전개념검사지 타당도 의뢰서 = 97
• 부록 3 개별 면담에 사용한 면담틀 = 99
• 부록 4 RcBr을 이용한 유전 실험 교수-학습 자료 = 100
• 부록 5 실험집단의 교수-학습 지도안 = 114
• 부록 6 통제집단의 교수-학습 자료 = 118
• 부록 7 통제집단의 교수-학습 지도안 = 130