이 연구는 멘델 유전에 대한 중학교 과학교사의와 이의 PCK 형성에 영향을 주는 요인을 조사하고자 하였다. 연구 대상은 생물교육을 전공한 5년 이상의 교육경력을 가진 중학교 과학교사 두 명으로 하였으며, 멘델 유전과 관련한 5차시의 수업 관찰, 교사의 반구조화된 면담, 교사 질문지, Content Representation, Pedagogical and Professional-experience Repertoire 등을 통해 자료를 수집하였다. 수집한 자료는 PCK의 구성요소인 과학교수 지향, 과학교육과정에 대한 지식과 신념, 학습자에 대한 지식과 신념, 과학교수전략에 대한 지식과 신념, 과학평가에 대한 지식과 신념 관점에서 분석하였다. 두 교사의 멘델 유전에 대한 PCK를 알아본 결과, 학생들이 과학교과를 통해 과학적 탐구과정을 학습함으로써 과학적 사고와 합리적으로 문제를 해결하는 능력을 기를 수 있고, 교사는 학생들이 그러한 능력을 습득할 수 있도록 조력자 역할을 해야 한다는 과학교수지향을 평소에 가진 것으로 나타났으나 수업 실제에서는 두 교사 모두 강의 중심 지향으로 나타났다. 과학교육과정의 목표와 관련 개념 및 지도 내용을 잘 인식하고 있었으나 학생들의 탐구방법 습득 및 탐구능력 향상을 위한 두 교사의 노력은 수업 실제에서 충분히 발현되지 못하였다. 그리고 학생들이 멘델 유전을 매우 어려워하기 때문에 쉽고 자세히 가르쳐야 한다고 인식하고 있으며 멘델 유전에 대한 기본 개념 및 연계된 개념을 정확히 이해하고 적용할 수 있도록 지도하였다. 또한 학생들의 선개념과 오개념을 파악하여 오개념 교정전략과 과학사를 이용한 교수 전략 등을 통해 학생들의 학습효과를 높이고자 하였고, 학습자의 인지적 영역 중 단순한 행동 영역에 대한 평가만 이루어졌다. 두 교사의 멘델 유전에 대한 PCK 형성 요인으로는 교사의 개인적 특성 및 노력, 교과서 및 지도서, 교수 경험, 학습자로서의 경험, 학교 상황, 동료교사와의 상호작용, 대학교육 과정 등이 있었다. 이 중 두 교사는 자신의 학습자로서의 경험과 과학적 탐구심이 강한 개인적 특성 및 보다 나은 수업을 위한 교사의 노력이 PCK 형성에 가장 큰 영향을 주었다고 하였다. 이러한 결과를 통해 교사의 PCK가 수업 실제에서 충분히 발현될 수 있도록하는 교사교육에 대한 설계가 필요하고, 교사들에게 지속적인 자기 연수와 전문성을 개발할 수 있는 기회를 제공하여 그에 따른 보상을 통해 교사들의 PCK를 발달시킬 수 있도록 해야 한다는 것을 시사한다.
디지털 대전환 시대를 본격적으로 맞이하게 되면서 SW, AI, 빅데이터 등을 바탕으로 한 융합적인 사고력의 중요성이 높아져 가고 있다. 이러한 사회적 요구에 발맞추어 본 연구에서는 생명과학 분야의 멘델의 유전 원리를 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 활용한 5차시 분량의 SW융합교육 프로그램을 개발하였다. 스크래치를 활용한 몬테카를로 시뮬레이션 기법으로 멘델의 유전 원리를 프로그래밍하여 구현해 봄으로써 융합적인 사고력 뿐만 아니라 관련 지식을 심화적으로 이해할 수 있도록 프로그램을 구성하였다. 개발한 교육 프로그램의 타당성을 검증 받기 위해 관련 영역의 전문가 11인을 대상으로 타당도 검정을 의뢰하였으며, Lawshe가 제시한 CVR 기준값인 0.59를 충족하여 타당성을 검증받았다.
Agrobacterium을 이용하여 도입된 유전자의 세대진전, 교잡 등에 따른 유전적 안정성을 확인코자, 형질 전환으로부터 얻어진 bar 유전자가 도입된 형질전환 식물체들을 상호 교배, 여교배, T$_4$ 세대까지의 자식의 반복 등에 의해 유전적 안정성을 검토하였다. 조합이나 계통에 따라서는 일부 멘델식 분리를 따르지 않고 제초제 Basta에 대한 저항성이 사라지거나 저항성개체보다 감수성개체가 기대치보다 많은 등의 경우가 있었으나, 대부분 멘델식 분리를 따르고 있어 세대진전, 교배 등에 의해서도 유전적 안정성이 높게 유지됨을 확인할 수 있었다.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제15권3호
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pp.303-324
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2008
생물측정학-멘델주의 논쟁은 다윈이 주장한 생물 진화의 연속성과 자연선택을 두고 1890년대 중반부터 약 10여년간 치열하게 진행되었던 논쟁이다. 본 연구에서는 생물학이 아니라 통계학에 중점을 두고 논쟁의 진행과정을 살펴보았다. 특히 수학자이던 피어슨이 생물학 자료에 대해 통계학을 연구하게된 배경, The Grammar of science에 나타나는 그의 과학철학과 논쟁에서 나타나는 피어슨의 입장, 그리고 그의 입장과 1830년대 이후 영국 통계학 전통 사이의 관계도 살펴보았다. 결과적으로 이 논쟁을 계기로 피어슨의 많은 통계학 연구가 나오게 되었고 처음으로 연구자들이 결집하게 되었으며 새로운 학술지 Biometrka가 창간되었음을 알 수 있었다. 또한 이 논쟁은 우생학과 더불어 수학적인 통계학이 대학에 자리잡는 촉매제로 작용하였다.
형질전환 동물의 후손에서 transgene은 멘델의 법칙에 따라 유전된다고 일반적으로 인식되어져 왔다. 따라서 본 연구에서는 transgene이 이러한 인식과 일치하는지를 여러 세대를 통하여 확인하고 후손에서 어떻게 유전되는지를 연구하기 위하여 형질전환 생쥐를 생산하여 본 연구의 모델로 삼았다. 수정된 생쥐의 embryo에 DNA를 microinjection하는 방법으로 MMTV-LTR (long terminal repeat), bovine ($\alpha$s1-casein cDNA, 그리고 SV 40 splicing과 polyadenylation site 등의 sequence를 포함한 3.0Kb의 DNA가 주입되었다. 여기에서 태어난 새끼는 dot blot과 Southern blot에 의하여 transgene의 존재여부가 확인되어 founder line이 만들어졌다. 그들의 자손은 PCR에 의해서 transgene이 유전되는지를 확인하였다. F0의 72마리 새끼중에서 4마리의 Founder가 transgene을 가지고 있었다(5.6%). F0에서 F1으로의 유전(transmission)은 각각 33.3, 7.7, 0, 62.5%이었다. Transgene은 F1에서 F2로 각각 63.6, 5.9, 68.8% 유전되었고, F2에서 F3로 각각 85.7, 0, 88.2% 유전되었다. 따라서 본 연구 모델에 의하면 transgene은 멘델의 법칙을 따르는 경우와 deletion이 되는 경우로 각각 관찰되었다.
본 연구는 역사적 발견을 이루어낸 과학자 가운데 멘델(Mendel, Gregor Johann, 1822-1884)의 과학적 사고과정을 활용하여 과학영재교육프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 학습한 학생들의 문제발견 및 가설설정 능력의 변화를 측정하여, 프로그램의 효과성을 검증하는데 목적을 두었다. 이를 위해 먼저, 멘델이 유전법칙을 확립하는 과정에서 나타낸 과학적 사고과정을 분석하여 특징적 탐구요소를 추출하였다. 추출된 탐구요소 가운데 문제발견과 가설설정을 적용한 프로그램으로서 완두를 활용한 모의실험탐구중심의 과학영재교육프로그램을 개발하였다. 개발한 과학영재교육프로그램은 대학교 부설 과학영재교육원 소속 중학교 1, 2학년 학생 19명(남학생 11명, 여학생 8명)을 대상으로 적용되었다. 적용한 결과, 학생들은 문제발견 능력의 하위요소 융통성, 정교성, 독창성이 신장되었고, 가설설정 능력의 논리성도 신장되었다. 이에 개발된 과학영재교육프로그램은 중학교 과학영재로 선발된 학생들의 문제발견 및 가설 설정 능력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 고찰되었다.
구상나무 개체목으로부터 채취한 48개의 배유조직을 이용해서 PCR 방법에 의해 생성된 inter-simple sequence repeats(I-SSR) 표지자를 분석했다. 예비실험에서 6개의 배유조직을 이용해서 35개의 primer를 검색했으며, 그들 중에서 PCR 반응이 가장 잘되는 19개 primer를 선정해서 48개 배유조직을 이용한 본 실험에 사용했다. 카이자승 검정 결과, 19개 primer에 의해 증폭된 51개의 증폭산물이 5% 유의 수준에서 멘델의 분리비(1:1)에 따라 차대에 유전됨을 확인할 수 있었다. 멘델 유전자좌로 확인된 51개 표지자들의 게놈내 분포양상을 확인하기 위해서 연관분석을 수행한 결과, 51개 유전자좌들이 상호간에 서로 연관되어있지 않은 것으로 확인되어 이들이 전체 게놈상에 고르게 분포하고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 관찰된 51개 유전자좌들이 게놈상에 고르게 분포하고 있다는 특성 때문에 게놈상의 특정부위에 편중되지 않은 유전정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 즉, 기존의 RAPD 표지자들 중 상당수가 독립적인 연관군을 형성하는 것으로 알려져 있기 때문에 이들 연관군이 위치한 특정 부위의 DNA를 증폭하여 분석하는 RAPD 표지자에 비해서 I-SSR 표지자들이 유전 다양성을 추정하는데 더 유용한 표지자로 활용될 수 있을 것으로 생각되며, 이들 표지자들이 독립적인 진화의 과정을 겪을 것으로 기대되기 때문에 cladistic 방법에 의해 진화적 유연관계를 추정하는데 더 적합한 표지자로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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