LEP 유전자를 활용한 STEAM 기반 PCR-RFLP 실험프로그램 개발 및 적용
Development and application of STEAM-basedPCR-RFLP experimental program using LEP gene
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본 연구에서는 대사성 질환 중 하나인 비만과 관련된 LEP 유전자를 활용하여 STEAM 기반의 분자생물학 실험프로그램을 개발하고 이를 일반계 고등학교에 적용하여 학생들의 과학에 대한 정의적 영역과 STEAM 핵심역량에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 2015 개정 교육과정 고등학교 생명과학Ⅰ의 Ⅱ. 사람의 물질대사 단원의 내용 요소인 대사성 질환 중 비만의 원인과 예방을 주제로 총 4차시의 수업을 STEAM 수업 모형에 따라 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험 단계로 구분하였다. 프로그램은 LEP 유전자의 코돈 105에서의 단일염기다형성을 활용하여 구강상피세포 채취, DNA 추출, PCR-RFLP 분석법을 통해 LEP 유전자형을 확인하는 실험 활동과 학습 내용을 바탕으로 모둠별 종이 모바일 어플리케이션 영상을 제작하고 발표하는 과정을 포함하고 있다. 실험집단과 대조집단에서 과학에 대한 정의적 영역과 STEAM 핵심역량에 대한 효과성을 확인해 본 결과 두 집단 모두 두 영역에서 사전에 비해 사후 점수가 상승하였으며, 향상 폭은 실험집단에서 더 높게 나타났다. 특히, 정의적 영역에서는 과학에 대한 흥미와 진로 포부, STEAM 핵심역량에서는 도전과 배려 요인에서 실험집단의 수업이 더 효과성이 있는 것으로 확인되었다. 이를 통해 본 프로그램은 학생들의 과학에 대한 정의적 영역과 STEAM 핵심역량 향상에 도움이 될 것으로 기대되며 학교 현장에서 정규 또는 방과후 수업 등에 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
In this study, a STEAM-based molecular biology experiment program was developed using the LEP gene which is related to obesity, one of the metabolic diseases. This program was applied to general high school students to access its impact on students’ affective domain of science and STEAM core competencies. This topic corresponds to the ‘metabolic disease’ section which is a content element of the metabolism unit of high school 'BiologyⅠ' in the 2015 revised curriculum. According to the STEAM class model, this program was divided into three stages during four classes: situational presentation, creative design, and emotional experience. The program includes an experimental activity to confirm the LEP genotype through the collection of oral epithelial cells, DNA extraction, and PCR-RFLP analysis using a single nucleotide polymorphism at codon 105 of the LEP gene, known as the obesity gene. Additionally, students created paper-based mobile application videos and presented their findings to each group based on the learning contents. As a result of evaluating the effectiveness of this program on affective domain and STEAM core competencies for science in both the experimental and control group, the post-score of both groups increased compared to the pre-test scores, with the experimental group showing a greater improvement. In particular, it was confirmed that the experimental group's class was more effective than the control group in terms of interest in science, career aspiration, challenges, and consideration factors. This program is expected to enhance students’ affective domain of science and STEAM core competencies. Therefore, it can be effectively implemented in regular or after-school classes in the school field.
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