멘델유전에 대한 고등학생들의 이해도 및 오개념 확인과 생명과학Ⅰ교과서 요인 분석

Abstract

과학사에 따르면 사람들은 부모의 형질이 자손에게 전달되는 현상을 이해하고자 노력하였다. 이러한 노력은 멘델유전을 토대로 유전현상에 대한 연구 및 성과를 이루어, 오늘날 생명공학의 발전으로 이어졌다. 이와 같이 멘델유전은 생명과학의 주요 개념들을 의미 있게 설명하는 첫 단계의 개념으로 중요도가 높다. 그러므로 멘델유전에 대한 올바른 과학적 개념의 형성 여부에 따라 심화된 생명과학을 이해하고 탐구하는데 영향을 미치게 된다. 하지만 학습자는 학습 이전에 이미 학습할 내용과 관련된 개념 즉 선 개념을 가지고 있으며 이는 학습에 큰 영향을 미친다는 것이 여러 연구를 통하여 밝혀졌다. 특히 선 개념 중에서 당대의 과학적 지식과 다른 개념 즉 오개념은 학습에 또 다른 영향을 미치게 되기 때문에 교사는 학습자가 갖고 있는 오개념을 알고, 이를 고려한 유의미한 학습이 되기 위한 방안을 마련해야 한다. 이에 본 연구의 목적은 멘델유전에 대한 고등학생들의 이해도 및 오개념을 확인하고, 이들 개념의 이해도 및 오개념 형성에 영향을 미치는 요인으로 제 7차 2009 개정 교과서를 분석하여 올바른 과학적 개념의 형성과 유의미한 학습이 되기 위한 방안에 대해 살펴보았다. 본 연구에서는 생명과학Ⅰ에서 멘델유전에 대해 학습한 고등학생 176명을 대상으로 하였으며, Moll & Allen(1987)이 개발한 검사지를 번역·수정하여 멘델유전에 대한 이해도 및 오개념을 확인하였다. 연구 결과, 성별에 따른 멘델유전에 대한 전반적인 이해도는 유의미한 차이가 있었으며(p<.05), 남학생보다 여학생의 이해도가 높았다. 그러나 성별에 따른 학생 수의 비가 균등하지 않음으로 한계가 있었다. 학교급별에 따른 멘델유전에 대한 전반적인 이해도는 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 전체 문제의 평균 정답률은 39.7%로 멘델유전에 대한 전반적인 이해도가 매우 낮았다. 한 쌍의 대립 형질에 대한 멘델유전의 평균 정답률은 44.7%, 두 쌍의 대립 형질에 대한 멘델유전의 평균 정답률은 35.3%로 두 쌍의 대립 형질에 대한 멘델유전 문제보다 한 쌍의 대립 형질에 대한 멘델유전 문제에 대한 이해도가 다소 높았다. 우성의 개념에 대한 이해도가 가장 높았으며, 감수분열 시 염색체 행동 및 DNA양의 변화의 개념에 대한 이해도가 가장 낮았다. 문항별 응답 유형과 응답률을 분석해볼 때 감수분열 결과 형성 된 딸세포와 생식세포의 관련된 의미, 감수분열 과정과 멘델유전의 관련된 의미를 정확히 이해하지 못함을 확인하였다. 그리고 멘델유전에 대한 네 가지 오개념을 확인하였다. 첫째, 염색분체를 염색체 그 자체로 오인했다. 둘째, 염색분체를 상동염색체로 오인했다. 셋째, 감수분열 시 염색체의 행동과 DNA양의 변화에 대해 오인했다. 마지막으로, 생식세포의 형성과 그 형성 비에 대해 오인했다. 따라서 본 연구는 멘델유전에 대한 올바른 과학적 개념 형성을 위해 먼저 감수분열 시 염색체의 행동 및 DNA양의 변화를 이해해야한다는 맥락으로 접근하여, 제 7차 2009 개정 생명과학Ⅰ 교과서의 ‘세포와 세포 분열’중단원과 ‘유전’중단원을 분석한 결과, 교과서가 학생들의 멘델유전에 대한 이해도 및 오개념 형성에 영향을 미치는 요인으로 작용하는 것을 확인하였다.; Throughout the history of science, people tried to understand how parental traits are transmitted to their progeny. These efforts, based on Mendelian genetics, intensified the research on genetic phenomena leading to the development of biotechnology. Mendelian genetics is of high conceptual importance for explanations in biology. However, misconception which students gained from their learning process might have a significant influence on their further studies. This holds particularly if preconception is a misconception, different from science notion, has an influence on learning. This demands that teachers have to find out about student's misconceptions, to come up with more meaningful teaching. The purpose of this research was to reveal misconceptions of high school students' understanding about Mendelian genetics and analysis of the 7th 2009 revision of textbooks as sources of misconceptions and students' understanding in order to develop a more meaningful learning and valid scientific concept formations. The subjects of this study were 176 high school students learning about Mendelian genetics in Biology? The testing instruments for investigating misconception and students' understanding was developed by Moll and Allen (1987) which was modified for this study. As a result of this study, the overall understanding of Mendelian genetics was different with each gender with a significant difference (p<.05), the score for girls were higher than of boys. However, the ratio of the number of students in response to gender was not uniform. Overall understanding of Mendelian genetics according to school grade was not significantly different (p>.05). The overall understanding of Mendelian genetics was very low with 39.7%. The average percentage of correct answers concerning the Mendelian genetics fate considering a couple of alleles was 44.7%. The average percentage of correct answers for Mendelian genetics with two sets of alleles was 35.3%. The understanding of Mendelian genetics of a couple of alleles was slightly higher than of the two sets of alleles. The level of understanding about dominant traits was very high. The level of understanding about chromosome behavior and the DNA allocations during meiosis were very low. Four misconceptions of Mendelian genetics appeared. First, chromatids were misidentified as the chromosomes themselves. Second, chromatids were misidentified as homologous chromosomes. Third, students were mistaken of chromosome behavior and changes in the amount of DNA during the different steps of meiosis. And lastly, students were mistaken in the formation of germ cells. An analysis of contents of textbooks indicated that textbooks may be the source of misconceptions and students' lack of understanding concerning Mendelian genetics.