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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이길재
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 한국교원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수9
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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최근 생명정보학은 생물학의 거의 모든 분야에서 새로운 발상과 발전의 기회를 제공하고 있다. 특히 생명정보학은 많은 생물 정보를 수집하고, 정리하고, 분석해 냄으로써 생명현상에 대한 창의적인 탐구를 가능케 한다. 이런 생명정보학의 내용과 방법은 생물 교육의 새로운 접근 기회를 제공하고 있다. 특히 미래의 과학자로서 과학영재들의 독립적인 연구능력을 신장시키는데 매우 적합한 교육의 도구가 될 수 있다.
이에 본 연구에서는 유전 정보를 다루는 생명정보학의 도구를 활용한 교수-학습 프로그램을 개발하여 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 미치는 효과를 검증하고자 한다. 이를 위해 국내?외의 생명정보학에 대한 선행연구 및 문헌 분석을 통해 고등학교 과학영재의 수준에 적합한 내용을 추출하여 7가지 주제를 선정하였다. 선정된 주제는 자기 주도적 학습 모형을 통해 과학자들이 수행하는 활동을 학생들이 경험할 수 있도록 7차시(16시간)의 교수-학습 프로그램으로 구성하였다. 그리고 D 과학고 창의적 체험 활동반 14명을 대상으로 적용하였으며, 수업 전?후 독립연구 수행능력 검사를 실시하여 개발된 프로그램이 과학영재들의 독립연구 수행능력에 미치는 효과를 알아보았다. 그리고 학생 활동지와 산출물 및 모둠별?자기 평가지, 면담자료를 이용하여 독립연구 수행 과정을 정성 분석하였고, 교수-학습 프로그램 평가 설문을 통해 본 수업에 대한 과학영재들의 인식과 평가를 알아보았다.
이 연구에서 개발된 교수-학습 프로그램을 적용한 결과 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 효과적인 것으로 나타났다. 독립연구 수행 과정에서 나타나는 학생들의 특징을 구체적으로 찾기 위해 사전?사후 독립연구 수행능력에 따라 ‘사전→사후: 그룹 1(저→고), 그룹 2(중→고), 그룹 3(고→고), 그룹 4(저→저)’의 네 그룹으로 나누었다. 분석은 교수-학습 프로그램이 투입되기 전과 투입 중 그리고 투입 후의 세 단계로 나누어 실시하였다. 먼저 사전 독립연구 수행능력 검사를 기준으로 ‘저, 중, 고 성취’를 보인 그룹 1, 2, 3은 교수-학습 프로그램 투입 종료 후 실시된 사후 검사에서 모두 ‘고 성취’를 보였다. 이들 검사지의 응답 형태를 분석한 결과 사후에서 더욱 구체적이며 과정적?방법적으로 사고하고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 5가지 Research Skills의 요소에 따라 분석한 결과, 수업이 진행되면서 ‘질문 생성하기’, ‘검토하기’, ‘계획하기’, ‘자료 변환 및 자료 해석하기’, ‘참고문헌 달기’에서 더 구체적이고 분석적으로 수행하는 것으로 나타났다. 사전?사후 독립연구 수행능력 검사 결과 모두 낮은 성취를 나타낸 ‘그룹 4’의 경우는 수업 초기부터 소극적으로 참여하는 모습이었으며, 수업이 진행되어도 주체적으로 사고하려는 의지나 일관성이 부족하였다. 이를 통해 아무리 좋은 수업 프로그램이라 할지라도 수업에 대한 흥미와 관심이 없다면 그 효과를 볼 수 없음을 확인할 수 있었다. 또한 본 수업에 대한 평가 설문에서 과학영재들은 과학자들이 수행하는 연구 과정을 경험해 볼 수 있었을 뿐 아니라 인간 유전체 정보의 중요성 및 무한한 사용 가능성을 인식할 수 있었다고 하였다.
따라서 본 교수-학습 프로그램은 실제 문제를 해결하는 기술의 접근을 포함하여 창의적으로 실험을 설계하고 정보를 분석하며 자료를 해석함으로써 다양한 문제 상황에 대응할 수 있는 R&E 활동 프로그램으로 과학영재뿐 아니라 중등교육에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 연구에서는 유전 정보를 다루는 생명정보학의 도구를 활용한 교수-학습 프로그램을 개발하여 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 미치는 효과를 검증하고자 한다. 이를 위해 국내?외의 생명정보학에 대한 선행연구 및 문헌 분석을 통해 고등학교 과학영재의 수준에 적합한 내용을 추출하여 7가지 주제를 선정하였다. 선정된 주제는 자기 주도적 학습 모형을 통해 과학자들이 수행하는 활동을 학생들이 경험할 수 있도록 7차시(16시간)의 교수-학습 프로그램으로 구성하였다. 그리고 D 과학고 창의적 체험 활동반 14명을 대상으로 적용하였으며, 수업 전?후 독립연구 수행능력 검사를 실시하여 개발된 프로그램이 과학영재들의 독립연구 수행능력에 미치는 효과를 알아보았다. 그리고 학생 활동지와 산출물 및 모둠별?자기 평가지, 면담자료를 이용하여 독립연구 수행 과정을 정성 분석하였고, 교수-학습 프로그램 평가 설문을 통해 본 수업에 대한 과학영재들의 인식과 평가를 알아보았다.
이 연구에서 개발된 교수-학습 프로그램을 적용한 결과 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 효과적인 것으로 나타났다. 독립연구 수행 과정에서 나타나는 학생들의 특징을 구체적으로 찾기 위해 사전?사후 독립연구 수행능력에 따라 ‘사전→사후: 그룹 1(저→고), 그룹 2(중→고), 그룹 3(고→고), 그룹 4(저→저)’의 네 그룹으로 나누었다. 분석은 교수-학습 프로그램이 투입되기 전과 투입 중 그리고 투입 후의 세 단계로 나누어 실시하였다. 먼저 사전 독립연구 수행능력 검사를 기준으로 ‘저, 중, 고 성취’를 보인 그룹 1, 2, 3은 교수-학습 프로그램 투입 종료 후 실시된 사후 검사에서 모두 ‘고 성취’를 보였다. 이들 검사지의 응답 형태를 분석한 결과 사후에서 더욱 구체적이며 과정적?방법적으로 사고하고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 5가지 Research Skills의 요소에 따라 분석한 결과, 수업이 진행되면서 ‘질문 생성하기’, ‘검토하기’, ‘계획하기’, ‘자료 변환 및 자료 해석하기’, ‘참고문헌 달기’에서 더 구체적이고 분석적으로 수행하는 것으로 나타났다. 사전?사후 독립연구 수행능력 검사 결과 모두 낮은 성취를 나타낸 ‘그룹 4’의 경우는 수업 초기부터 소극적으로 참여하는 모습이었으며, 수업이 진행되어도 주체적으로 사고하려는 의지나 일관성이 부족하였다. 이를 통해 아무리 좋은 수업 프로그램이라 할지라도 수업에 대한 흥미와 관심이 없다면 그 효과를 볼 수 없음을 확인할 수 있었다. 또한 본 수업에 대한 평가 설문에서 과학영재들은 과학자들이 수행하는 연구 과정을 경험해 볼 수 있었을 뿐 아니라 인간 유전체 정보의 중요성 및 무한한 사용 가능성을 인식할 수 있었다고 하였다.
따라서 본 교수-학습 프로그램은 실제 문제를 해결하는 기술의 접근을 포함하여 창의적으로 실험을 설계하고 정보를 분석하며 자료를 해석함으로써 다양한 문제 상황에 대응할 수 있는 R&E 활동 프로그램으로 과학영재뿐 아니라 중등교육에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
목차
Ⅰ. 서 론 11. 연구의 필요성 및 목적 12. 연구 문제 33. 용어 정의 44. 연구의 제한점 5Ⅱ. 이론적 배경 61. 독립연구 6가. 독립연구의 정의 6나. 독립연구의 일반적 절차 7다. 독립연구 수행능력 102. 영재교육과정과 독립연구 10가. 영재교육과정 모형 10나. 영재교육에서 독립연구의 중요성 153. 생명정보학 활용의 선행연구 고찰 16가. 생명정보학 16나. 외국과 우리나라의 생명정보학 교육적 활용 17다. 미국 각 주의 고등학교별 생명정보학의 교육적 활용 18Ⅲ. 연구 절차 및 방법 201. 생명정보학 활용 교수-학습 프로그램 개발 과정 21가. 문헌 분석 및 주제 선정 21나. 수업 모형 선정 23다. 교수-학습 프로그램 개발 28라. 교수-학습 프로그램의 검토와 수정 292. 생명정보학 활용 교수-학습 프로그램의 적용 30가. 연구 대상 및 일정 30나. 연구 설계 및 과정 31다. 검사 도구 및 분석 방법 32Ⅳ. 연구 결과 및 논의 381. 생명정보학 활용 교수-학습 프로그램 개발 38가. <주제 1> 생명정보학의 소개 및 DNA 조각 맞추기 40나. <주제 2> ORFs 찾기/ DNA Alignment 44다. <주제 3> Amino acid Alignment/ BLAST 46라. <주제 4> 생명공학 실험 49마. <주제 5> OncoX 개발 효율성에 대한 자료 분석 51바. <주제 6> ‘Name That Gene’ 과제 발표 준비 54사. <주제 7> 산출물 발표 및 평가 552. 생명정보학 활용 교수-학습 프로그램의 적용 결과 57가. 독립연구 수행능력 변화 57나. 독립연구 수행 과정 분석 631) 교수-학습 프로그램 투입 전 662) 교수-학습 프로그램 투입 중 753) 교수-학습 프로그램 투입 후 91다. 교수-학습 프로그램 평가 설문 분석 104Ⅴ. 결론 및 제언 1101. 결론 1102. 제언 112참고 문헌 114ABSTRACT 121부록 124
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