Understanding Biotechnology: An Analysis of High School Students' Concepts

생명공학의 기본 개념에 대한 고등학생의 이해도 조사 및 개념 분석

Biotechnology is the process of using biological system for the production of materials. Genetic engineering, a subset of biotechnology, is the process of altering biological systems by the purposeful manipulation of DNA It is a new field in biology and no topic in biology is more likely to impact our personal lives and is therefore more worthy of our attention and understanding. The purpose of this study was to investigate students' understanding of the concepts of biotechnology, and a test tool which is made up of 20 basic questions was developed for the study. The subject of this study was high school students and the sample size was 486. In order to find out the source of students' misunderstanding, we also analysed high school textbooks and teachers were given the same tool applied to students. Two-way ANOVA was used for the analysis. Major findings of this study are as following; 1. Mean score of students was 41, and there was a significant difference between the scores of boys and girls(p<0.05). Female students scored higher than male students. The variables "region" and "major" had no significant influence. 2. Students' the most misunderstood concepts were "monoclonal antibody" and "gene cloning". Many students thought that a plamid DNA originally has a useful DNA in it, which is apparently wrong. 3. Mean score of teachers was 82, and the variabes of gender and career did not have statistically significant influence on the result(p>0.05). 4. Teachers got the lowest scores on the concepts of "gene therapy", "the accomplishment of biotechnology in agriculture and medicine", and "plasmid DNA". The results of item analysis implied that teachers' misunderstanding might be a part of the sources of students' misunderstaning. 5. Out of 18 basic concepts selected in the study, only 10 concepts were explained well enough in most textbooks. The results of item analysis indicated that textbooks also could be a part of the source of students' misunderstanding.

과학교육의 목표는 학생들의 과학적 지식, 탐구력, 과학적 태도를 최대한 육성하는데 있으며, 그 중에서도 과학적 개념의 올바른 이해는 과학교육의 중요한 과제 중에 하나라고 할 수 있다. 다가오는 21세기는 '생물학의 시대'라고도 불리며, 특히 생명공학 분야는 정보매체를 통하여 대중에게 많이 소개되고 있다. 그러나 대중에게 이러한 개념이 전달될 때에 시간과 공간상의 제약으로 또는 정보전달 시 그 응용에 중점을 두게 되므로 학생들은 '생명 공학'의 기본 개념에 대해 학습하기 이전에 많은 잘못된 선행개념을 가질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 '생명공학'의 기본개념에 대한 학생들의 이해도를 조사하여 오개념을 분석하였다. 또한 교사의 이해도와 교과서의 내용을 분석하여, 교과서와 교사가 학생의 오개념형성에 원인으로 작용하는 지를 알아보았다. 연구 대상은 서울과 경기지역의 고등학교 2학년 학생으로 남학생이 238명, 여학생이 248명으로 총 486명 이었으며 서울지역의 20개 고등학교에서 표집된 생물교사가 22명 이었다. 이해도 검사 도구로 총 20개 문항으로 구성된 선다형 지필검사지가 개발되었으며 검사문항의 내용타당도는 75.7%였다. 생명공학에 대한 이해도가 학생의 성별, 지역별, 계열별로 차이가 있는지, 교사의 성별, 경력별로 차이가 있는지 알아보기 위하여 이원변량분석을 하였다. 본 연구의 결과를 종합하여 내린 결론은 다음과 같다. 1. 생명공학의 기본개념에 대한 학생들의 이해도 점수는 평균 41점으로 학생들은 생명공학의 기본개념을 잘 이해하지 못하였다. 이해도 점수는 계열별, 지역별로 통계적으로 유의미한 차이가 없었으나 성별에 따라 차이를 보였다 (p<0.05). 2. 학생들은 단일클론항체와 유전자클로닝에 대해 잘 이해하지 못했으며 플라즈미드 DNA가 이미 유용한 유전자를 포함하고 있다는 오개념을 가지고 있었다. 3. 교사의 이해도 점수는 평균 82점으로 교사들은 생명공학의 기본개념을 잘 이해하고 있었으며, 이해도 점수는 경력별, 성별에 따라 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. (p<0.05). 4. 교사들은 유전자치료법, 생명공학이나 유전공학 기술로 의학과 농학에서 가능해진 사실들, 플라즈미드 DNA 에 대하여 잘 이해하지 못하여 학생들의 개념이해에 영향을 주었을 것으로 사료된다. 5. "공통과학"교과서에는 조사된 18개의 생명공학의 기본개념중 10개의 개념만이 비교적 잘 제시되어 있었으므로 교과서에 제시된 내용만으로는 그 기본개념을 이해하는데 어려움이 있다고 생각된다.