염색체, 유전자, 유전정보에 대한 학생들의 이해도와 오개념 연구

Abstract

21세기는 생명과학에 대한 관심이 더욱 커질 것으로 전망되며 우리 실생활에 미치는 영향 또한 지대하리라 생각된다. 이러한 시대적인 요구에 따라 생물교육에 있어서 생명과학을 제대로 이해하고, 이와 관련된 문제에 대한 의사결정에 참여할 있는 능력을 배양하기 위해서는 관련된 기본개념의 습득이 매우 중요하다고 하겠다. 본 연구에서는 생명과학과 관련하여 유전의 기초가 되는 염색체, 유전자, 그리고 유전정보에 대한 기본 개념과 그들의 관계에 대한 학생들의 이해도를 알아보고 오개념을 조사하였다. 연구 대상은 서울 지역의 중학교 3학년 남학생 144명, 여학생 181명과 고등학교 1학년 남학생 175명, 여학생 161명으로 총 661명이었다. 검사도구는 영국의 Lewis 등(2000)이 개발한 문항을 번역 수정하여 사용하였으며 남녀간, 학교 급별 간 이해도에 있어서 차이가 있는지 알아보기 위해 χ² 검정을 실시하였다. 본 연구의 결과를 종합하여 얻은 결론은 다음과 같다. 학생들은 세포, 핵, 염색체, 유전자, DNA의 체제에 대해서 잘 이해하지 못하고 있었으며 대부분의 학생들이 염색체 상에 유전자가 있으며 유전자를 이루는 주된 물질이 DNA임을 명확하게 이해하지 못하고 있었다. 그리고 동물이나 식물이 염색체와 유전정보를 갖는다는 것에 대하여는 잘 이해하고 있었으나 박테리아나 바이러스와 같이 단순한 체제를 가진 생물이 염색체와 유전정보를 갖는다는 것은 잘 이해하지 못하고 있었다. 체세포 분열 후에 염색체 수가 변하지 않는다는 것과 감수분열 후 염색체 수가 반감한다는 것에 대해서 잘 이해하지 못하고 있었으나 대부분의 학생이 체세포 분열 후 딸세포의 유전정보가 모세포와 같다는 것은 이해하고 있었다. 그러나 감수 분열 후 딸세포의 유전정보가 모세포와 다르다는 것에 대하여는 낮은 이해도를 보였다. 학생들은 한 사람의 체세포를 제시하였을 때 모양이 같은 체세포인 경우에는 이들 세포가 같은 유전정보를 갖는다는 것에 대해 비교적 잘 이해하고 있었으나 다른 조직의 체세포들의 유전정보가 같다는 것에 대해서는 잘 이해하지 못하고 있었다. 또한 한 사람의 생식세포들의 유전정보가 다르다는 것에 대해서는 상당히 낮은 이해도를 보였다. 학생들이 가지고 있는 대표적인 오개념은 염색체와 유전자가 별개의 독립된 체제로 행동한다는 것이었다. 그 결과 체세포 분열 후 염색체 수가 일정하다는 것과 유전정보도 함께 보존된다는 사실을 서로 연관지어 생각하지 못하고 있었다. 체세포 분열 후 생기는 딸세포의 수를 그 생물이 가지는 염색체의 수와 혼동하여 분열을 거듭함에 따라 염색체의 수도 증가한다고 알고 있었다. 또한 한 쌍의 상동염색체는 같은 유전정보를 갖는 것으로 알고 있었다. 따라서 감수분열 후 딸세포는 유전정보의 양만 절반으로 줄고 유전정보는 모세포와 같은 것으로 이해하고 있었다. 학생들은 동물보다 식물에 대한 이해가 낮아 식물에서의 성장과 체세포 분열을 연결짓지 못하며 생식세포 형성을 감수분열과 연결짓지 못해 식물은 동물과 다른 방법으로 이러한 일들이 이루어진다고 알고 있었다. 특히 식물에서의 생식세포 형성과 수정을 동일하게 인식하고 있었다. 이상의 결과에서 보면 염색체, 유전자, 유전정보에 대한 전반적인 이해에 있어서 학교 급별 간에는 차이가 있으나 남녀 성별간에는 유의할만한 차이가 없었다.;Due to the development in gene technology there has been particular concern about levels of understanding of genetics and inheritance within the middle and high school students. This study focuses on the ability of middle and high school students to distinguish between genes and genetic information and the extent to which they are aware of the continuity of genetic information between cells within one individual. Data were collected using a series of written questions. The questions were designed to probe conceptual understanding and used a combination of fixed and free response formats. χ²-test was used as the data analysis to find out the existence of understanding between boys and girls, and between middle and high school students. Findings, based on written responses to written questions, show that the students had only a very limited understanding of the most basic ideas relating to function, structure and location of genes. There was considerable confusion about the relationship among chromosomes, genes and genetic information. Many students hold the misconception because somatic cells within one individual have different functions and will therefore require different information. There was widespread uncertainty as to how genetic information is transferred from cell to cell within an organism. Most students were unclear as to the distinction between mitotic cell and meiotic cell division. They did not understand the processes and purposes of cell division and did not make the link between cell division and the continuity of genetic information. These findings, together with the limited understanding of the processes of mitosis, meiosis and the lack of awareness of the relationship between chromosomes and genetic information make it difficult to see how these students might understand the interpretation of genetic information within an organism, resulting in the development of specific characteristics. According to the result of the survey, high school students showed higher understanding in chromosomes, genes and genetic information than middle school students so there was statistically meaningful difference(p< .05). But there was no significant difference of understanding between boys and girls(p> .05)