과학영재의 독립연구 수행능력 신장을 위한 생명정보학 활용 교수-학습 프로그램 개발
Development of Teaching-Learning Program Utilizing Bioinformatics to Improve the Independent Research Skills of Scientifically Gifted Students
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초록
본 연구는 유전 정보를 다루는 생명정보학의 도구를 활용한 교수-학습 프로그램을 개발하여 적용함으로써 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 이를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 유전 정보를 다루는 생명정보학의 도구를 활용한 교수-학습 프로그램은 과학영재들의 독립연구 수행능력 신장에 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 독립연구 수행 과정에서 나타나는 학생들의 특징을 구체적으로 찾기 위해 사전･사후 독립연구 수행능력에 따라 네 그룹으로 나누었다. 분석은 교수-학습 프로그램이 투입되기 전, 중, 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. 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. 셋째, 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. 생명정보학을 활용한 교육의 장점은 무엇보다도 무한히 널려있는 정보를 모아서 자신이 스스로 조직하고, 그것을 다시 가공하고, 거기서 새로운 문제를 찾고, 알아가며, 또 그러한 과정 중에 발견하게 되는 또 다른 연구의 실마리를 찾게 한다는 것이다. 따라서 개발된 교수-학습 프로그램은 과학영재의 독립연구 수행능력을 신장시키는데 효과적이며, 특히 실제 문제를 해결하는 기술의 접근을 포함하여 창의적으로 실험을 설계하고, 정보를 분석하고, 자료를 해석하여 다양한 문제 상황에 대응할 수 있는 R&E 활동 프로그램으로 과학영재뿐 아니라 중등교육에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 과학영재 교사연수를 통해 현대 생명과학의 이론적인 접근뿐 아니라 구체적인 교수 전략의 효율적인 적용 방법에 대한 연수로도 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
The purpose of this study is to develop a teaching-learning program by utilizing bioinformatics, which deals with genetic information, and to examine the effect of the program on the improvement of the independent research skills of scientifically gifted students. The program containing seven sessions(16 hours) was devised by utilizing a self-directed learning model to let students engage in activities usually performed by scientists. The subjects in this study were 14 students who were in a class for hands-on scientific experience in D science high school. After application of the teaching-learning program, which utilized the tool of informatics that dealt with genetic information was conducted, the program turned out to be effective at fostering the independent research skills of the scientifically gifted students. The students were divided into four different groups according to their patterns of changes in independent research skills after class. When their answer sheets were analyzed, it's confirmed that they came to think in a more concrete and process-centered manner. As a result of analyzing the five sub-elements of their research skills, their performance of questioning, reviewing, planning, data converting/interpreting and bibliography preparing was done in a more concrete and analytic way as the program went on. The teaching-learning program that was designed to teach students to foster their actual problem-solving skills, to design an experiment in a creative manner and to analyze and interpret information is expected to be of use for not only gifted science education but secondary education as one of R&E activity programs that instruct students to properly respond to diverse problem situations.
참고문헌 (30)
- Amenkhenan, E., "A web-based genetic polymorphism learning approach for high school students and science teachers", Biochemistry and Molecular Biology Education, 34(1), pp.30~33 (2006)
- Biological Sciences Curriculum Science (BSCS)., "Bioinformatics and the human genome project: A curriculum supplement for high school biology" (2003), BSCS
- Boyle, J. A., "Bioinformatics in undergraduate education", Biochemistry and Molecular Biology Education, 32(4), pp.236~238 (2004)
- Bybee, R. W., "Teaching Secondary School Science: Strategies for Developing Scientific Literacy(9th ed.)" (2008), Pearson Education Inc
- Cho, S. H., "Construction and validation of instruments for identifying the scientifically gifted", The Journal of Elementary Education, 4(1), pp.39~80 (1990)
- Choi, H. S., "A study on the utilization of bioinformatics for the improvement of the independent skills of scientifically gifted students: The development and application of teaching-learning program", 석사, pp.2014
- Choudhari, S., "Bioinformatics for Beginners: Genes, Genomes, Molecular Evolution, Databases and Analytical Tools" (2014), Academic Press
- Form, D., "Ten simple rules for teaching bioinformatics at the high school level", PLos Computational Biology, 7(10), pp.1002243~ (2011)
- "Bioinformatics in the biology classroom" (2003)[URL]
- Gelbart, H., "Learning genetics through an authentic research simulation in bioinformatics", Journal of Biological Education, 40(3), pp.107~112 (2006)
- Ha, Y. H., "Development and application of genetic biology teaching module based on human genome project information", 석사, pp.2006
- Jeon, B., "Independent study for self-directed learning for talented elementary students in elementary mathematics", 석사, pp.2012
- Johnsen, S. K., "Independent Study for Gifted Learners" (2005), Prufrock Press, Inc
- Kim, S. W., "Application of teaching module using bioinformatics based on CPS strategy for improvement of The gifted-in science students' creative problem solving ability", 석사, pp.2007
- Lee, H. J., "Development and application of teachinglearning program using scientist research papers for improvement of the gifted-in science students' program solving ability", 석사, pp.2009
- 이주현, "영재 학생들을 위한 과학사-CPS 수업 모형을 활용한 분자생물 영역 수업 프로그램의 개발 및 적용", 과학교육연구지, 35(2), pp.262~273 (2011), 과학교육연구소
- Lewitter, F., "Teaching bioinformatics at the secondary school Level", PLos Computational Biology, 7(10), pp.1002242~ (2011)
- 임근광, "수학영재학생들의 독립연구능력과 수학영재담당교사들의 독립연구 인식 실태", 영재교육연구, 18(1), pp.79~109 (2008), 한국영재학회
- Machluf, Y., "Integrating bioinformatics into senior high school: Design principles and implications", Briefings in Bioinformatics, pp.1~13 (2013)
- Palladino, M. A., "Learning about the human genome project via the web : Internet resources for biology students", The American Biology Teacher, 64, pp.2~8 (2002)
- "RCPS Gifted Education" (2005)[URL]
- "Gifted Services Goals and Standards" (2005)[URL]
- Sternberg, R. J., "Teaching scientific thinking to gifted children", Roeper Review, 4(4), pp.4~6 (1982)
- Suzanne R. G., "A first attempt to bring computational biology into advanced high school biology classrooms", PLos computational Biology, 7(10), pp.1002244~ (2011)
- Tomlinson, C. A., "How to Differentiate Instruction in Mixed-ability Classrooms" (2001), Association for Supervision and Curriculum Development
- Tomlinson, C. A., "The Parallel Curriculum:A Design to Develop High Potential and Challenge Highability learners" (2002), Corwin Press, Inc
- Treffinger, D. J., "Systems and Models for Developing Programs for the Gifted and Talented", pp.429~460 (1986), Creative Learning Press
- Wefer, S. H., "Name that gene : An authentic classroom activity incororating bioinformatics", The American Biology Teacher, 65, pp.8~11 (2003)
- Williams, J. M., "OpenHelix : Bioinformatics education outside of a different box", Briefings in Bioinformatics, 2(6), pp.598~609 (2010)
- Wood, L., "Bioinformatics goes to school-new avenues for teaching contempory biology", Plos Computational Biology, 9(6), pp.1003089~ (2013)