II. 이론적 배경
3. DNA, 유전자, 단백질의 통합적 이해를 위한 분자생물학
3.1 일반계 고등학교 분자생물학 탐구 실험 교수․학습 접근 전략 수
분자생물학 실험 경험이 부족한 일반계 고등학생들을 대상으로 하는 효과적인 분자생물학 탐구 실험 교수․학습을 위한 접근 전략을 수립하 였다.
이를 위하여, 우리나라 과학과 교육과정에 나타난 분자생물학 내용 요 소 분석, 2009 개정 교육과정 과학, 생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ 교과서에 나 타난 분자생물학 관련 탐구 활동 분석, 고등학교 생명과학 교사들의 분 자생물학 탐구 활동 인식 조사, 국내외 분자생물학 탐구 학습 프로그램 및 분자생물학 실험 기법 관련 선행 연구 분석 등 이론적 연구를 수행하 였다.
<그림 Ⅲ-3> 분자생물학 탐구 실험 교수․학습 접근 전략 수립 과정
분자생물학 탐구 실험 교수․학습 접근 전략을 수립하기 위한 자료 수 집 및 분석 방법은 다음과 같다.
3.1.1 우리나라 과학과 교육과정에 나타난 분자생물학 내용 요소 분석 자료 수집 및 분석 방법
우리나라 과학과 교육과정에 나타난 DNA, 유전자, 단백질의 통합적 이해와 관련된 분자생물학 내용을 분석하기 위하여, 국가교육과정 정보 센터(http://ncic.re.kr)의 교육과정 자료실에 탑재된 내용을 조사하고(국 가교육과정 정보센터, 2015), 한국생물교육학회 및 한국과학교육학회에 게재되거나 학술연구정보서비스에 검색된 분자생물학 관련 논문을 분석 하였다. 검색어는 분자생물학, 탐구 활동, 생명공학, 유전공학, 유전, 생물 정보학 등이다.
제1차 교육과정 시기 이전부터 2009 개정 교육과정 시기까지의 과학, 과학Ⅰ상, 생물Ⅰ, 생물Ⅱ, 생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ 과목의 내용 체계 및 영역별 내용 중 분자생물학 내용 요소를 유전자와 생명공학으로 나누어 분석하였으며, 선행 연구 결과를 분석하여 우리나라 교육과정에 분자생 물학이 어떻게 반영되었는지를 해석하였다.
3.1.2 2009 개정 교육과정 교과서에 수록된 분자생물학 탐구 활동 유형 분석 자료 수집 및 분석 방법
일반계 고등학교 교실의 분자생물학 탐구 활동 유형을 분석하기 위하 여, 현재 시행중인 2009 개정 교육과정 고등학교 과학 7종, 생명과학Ⅰ 5 종, 생명과학Ⅱ 5종 총 17종 교과서에 나타난 분자생물학 탐구 활동을 분석하였다. 탐구 활동은 교과서의 분자생물학 관련 내용 요소가 포함된 단원에 포함된 것을 연구 대상으로 선정하였다.
연구 대상 교과서 목록과 2009 개정 교육과정에 나타난 과목별 분자생 물학 관련 내용 요소는 <표 Ⅲ-2>, <표 Ⅲ-3>과 같다.
<표 Ⅲ-2> 연구 대상 교과서 목록
과목명 교과서 종류 출판사 저자
고등학교 과학
Sa (주)교학사 정완호 등 11인
Sb (주)금성출판사 안태인 등 11인 Sc (주)더 텍스트 곽영직 등 7인
Sd (주)미래앤 전동렬 등 13인
Se (주)상상아카데미 김희준 등 8인
Sf (주)천재교육 오필석 등 8인
Sg (주)천재교육 조현수 등 9인
고등학교 생명과학Ⅰ
L1a (주)교학사 권혁빈 등 5인
L1b (주)교학사 박희송 등 4인
L1c (주)비상교육 심규철 등 5인 L1d (주)상상아카데미 이길재 등 7인 L1e (주)천재교육 이준규 등 5인
고등학교 생명과학Ⅱ
L2a (주)교학사 권혁빈 등 5인
L2b (주)교학사 박희송 등 4인
L2c (주)비상교육 심규철 등 5인 L2d (주)상상아카데미 이길재 등 7인 L2e (주)천재교육 이준규 등 5인
<표 Ⅲ-3> 2009 개정 교육과정 분자생물학 관련 내용 요소
과목명 내용 영역(중단원명) 내용 요소
과학
생명의 진화 DNA, 단백질
생명의 연속성 유전자․염색체, 유전 암호, 유전자 복 제․분배
식량자원 식품 안전
첨단 과학과 질병 치료 암의 발생과 진단, 치료
생명과학
Ⅰ
생명 과학의 이해 생명의 특성 (생명체의 구성 체제 포함) 세포와 세포 분열 세포 주기와 세포 분열, 유전자, 염색체 유전 멘델 법칙, 사람의 유전 형질, 유전 형질의 발
현 (염색체 이상과 유전자 이상) 생명과학
Ⅱ
유전자와 형질 발현 유전정보의 특성, DNA의 복제, 유전 형 질의 발현, 유전자 발현의 조절
생명 공학 생명 공학 기술과 이용
2009 개정 교육과정 고등학교 과학, 생명과학Ⅰ, 생명과학Ⅱ 교과서에 수록된 분자생물학 관련 단원에 소개된 탐구 활동을 유형별로 분석하였 다. 교과서의 텍스트나 그림 자료 외에 별도의 지면을 할애하여 구성된 것만 탐구 활동으로 간주하였다. 탐구 활동을 수행하는 형태와 활용하는 탐구의 특성에 따라 탐구 활동의 유형을 실험관찰(EO), 모의활동(MA), 조사토의(ID), 자료해석(IM), 해보기(SA), 글쓰기읽기(RW)로 구분하였다 (표 Ⅲ-4). 탐구 활동 유형은 심규철(2006)에 의해 개발된 것을 참조하여 구분하였으며, 2009 개정 교육과정에서 과학교육에서 글쓰기와 읽기의 중요성이 언급되고 있어, 글쓰기읽기(RW)도 유형으로 추가하였다(교육 과학기술부, 2009). 박기석(2012)은 2009 개정 교육과정 생명과학Ⅱ 교과 서의 유전 관련 탐구 활동을 심규철(2006)의 분석틀에 따라 분류한 바 있다. <표 Ⅲ-10>으로 분류되지 않는 탐구 활동으로 교과서에 따라 동 영상 시청, 과학 진로 등이 있었으나, 그 내용을 조사하여 동영상 시청은 자료해석(IM)으로 과학 진로는 글쓰기읽기(RW)로 구분하였다. 탐구 활
구를 사용하는 탐구 활동이므로 구체적인 조작 활동으로, 그 이외의 것 은 이론적인 탐구 활동으로 간주하였다.
<표 Ⅲ-4> 탐구 활동 유형(심규철, 2006)
유형 설명
실험 관찰
실험 과정을 거쳐 결과를 도출해야 되는 탐구 활동 또는 현미경 이나 오감을 이용하여 직접 관찰을 하고 관찰 내용이 활동의 결 과가 되는 탐구
모의 활동 구하기 어려운 실험 재료를 필요로 하거나 실제 과정을 구현하기 어 려운 경우 모형을 이용한 모의 실험이나 역할극 등을 통한 탐구 조사 토의 과학적인 원리나 지식을 알기 위해 탐구 활동 내용 외의 조사
활동을 한 것을 토대로 토의하는 과정을 필요로 하는 탐구 자료 해석 표나 그래프 그리고 그림과 같은 주어진 재료를 토대로 해석을
통한 결과를 도출하는 탐구 활동
해보기 구체적인 실험 수행 절차 없이 간단한 도구나 실험 재료를 사용 하여 과학적 현상을 확인하는 탐구
실험 활동은 과학자의 탐구 과정을 경험할 수 있어 과학 교육에서 중 요하게 생각하는 탐구 활동이다. 교과서에 수록된 실험관찰(EO)을 Tofoya, Sunal, 와 Knect(1980)의 4단계 탐구 실험 수준으로 분석하여 탐구 개방도를 분석하였다. Tofoya 등(1980)은 Herron(1971)이 실험의 문제, 과정, 해답의 개방 정도에 따라 제안한 4가지 수준을 각각 확인 탐 구, 구조화된 탐구, 안내된 탐구, 자유 탐구로 나누었다(표 Ⅲ-5).
<표 Ⅲ-5> 실험 활동의 탐구 수준(Herron, 1971; Tofoya 등
,
1980) 문제 방법 해답 Herron 탐구 수준 Tofoya 등 탐구 수준제시 제시 제시 0 확인 탐구
제시 제시 개방 1 구조화된 탐구
제시 개방 개방 2 안내된 탐구
개방 개방 개방 3 자유 탐구
3.1.3 고등학교 생명과학 교사의 분자생물학 탐구 활동 인식 조사 연구 자료 수집 및 분석 방법
현재 분자생물학 학습을 지도하고 있는 생명과학 교사들의 분자생물학 탐구 활동에 대한 인식을 조사하기 위해 고등학교에 재직 중인 생물 전 공 교사들을 대상으로 설문지 조사를 실시하였다(부록 1).
설문지는 교사들의 개인적 특성 6문항을 포함하여, 분자생물학 탐구 활동을 통한 학생들의 분자생물학 수업에 대한 이해, 분자생물학 관련 의사 결정, 분자생물학 분야 진로 결정에 대한 교사들의 인식을 묻는 문 항으로서 리커르트 척도식 6문항과 선택지 3문항의 총 15개 문항으로 구 성되었다(표 Ⅲ-6). 설문지 내용과 구성은 과학교육 전문가 2인, 분자생 물학 박사과정 2인으로부터 안면타당도를 구한 후, 생명과학 교사 2인에 게 예비 적용하여 설문 내용을 수정․보완하였다. 2014년 1월～3월에 서 울 소재 고등학교에 재직 중인 생명과학 전공 교사 70명에게 이메일로 설문지를 배부하였으며, 이 중 회수된 48명의 응답 결과를 분석하였다.
회수율은 68.6%이다.
리커르트 척도식 문항에 대한 응답은 매우 그렇지 않다 1점, 그렇지 않다 2점, 보통이다 3점, 그렇다 4점, 매우 그렇다 5점으로 코딩 하였다.
설문지의 응답은 SPSSWIN 16.0으로 통계 처리하였다.
<표 Ⅲ-6> 분자생물학 탐구 활동 교사 인식 설문지 문항 구성
문항 번호 문항 내용 문항 유형
1～6 교사들의 개인적 특성 선택지
7 생명공학 수업 자료 선택지
8 분자생물학 탐구 실험이 힘든 이유 선택지
11 실험 기구, 수업 콘텐츠 구비시 실험 수업 의향 선택지 9-1, 2, 3 이론적인 탐구 활동에 의한 분자생물학 수업 효과 리커르트 척도 10-1, 2, 3 실험관찰 탐구 활동에 의한 분자생물학 수업 효과 리커르트 척도