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본 연구에서는 카페인 대사에 관여하는 CYP1A2 유전자의 SNP를 활용하여 일반계 고등학교 현장에서 적용 가능한 분자생물학 실험 프로그램을 개발하고, 이를 고등학생에게 적용하여 유전자와 관련된 개념 학습과 과학과 핵심역량 및 과학에 대한 태도의 변화를 알아보고자 하였다. 프로그램은 충청북도 소재의 일반계 고등학교에 재학 중인 2학년 학생 36명을 대상으로 실험집단 18명과 대조집단 18명으로 나누어 진행되었으며 실험집단에는 개발한 실험 프로그램을 적용한 수업을, 대조집단에는 동일한 내용으로 구성된 자료 해석 및 활동 위주의 수업을 투입하였다. 수업 내용은 구강 상피 세포를 활용한 DNA 추출, CYP1A2 유전자의 증폭, 제한효소 처리, DNA 전기영동을 다루고 있으며, 수업 프로그램에 대한 효과 분석을 위해 수업 투입 전후, 실험집단과 대조집단 학생들에게 2015 개정 교육과정에 따른 과학과 핵심역량, 과학에 대한 태도, 분자생물학 실험과 관련된 개념성취도 검사를 실시하였다. 그 결과 대조집단과 실험집단에서 모두 과학과 핵심역량, 과학에 대한 태도, 분자생물학 실험에 대한 개념성취도가 향상되었으나 두 집단 간 향상 정도를 비교해본 결과 과학과 핵심역량과 분자생물학 실험에 대한 개념성취도에 대해 대조집단보다 실험집단에서 더욱 긍정적인 향상이 이뤄졌음을 확인하였다. 결론적으로 카페인 대사 유전자의 SNP를 활용한 RFLP 실험 프로그램은 일반계 고등학교 학생들의 과학과 핵심역량, 과학에 대한 태도, 분자생물학 실험과 관련한 개념성취도 향상에 도움이 될 것이라 기대한다.
In this study, we developed a molecular biology program focused on the CYP1A2 gene SNP, which is related to caffeine metabolism. This program was applied to high school students to assess changes in gene-related concept learning, scientific core competencies, and scientific attitudes. Thirty-six 2nd grade students from a general high school in Chungcheongbuk-do participated. They were divided into an experimental group (18 students) and a control group (18 students). The developed program was applied to the experimental group while the control group engaged in data analysis and activity-based lessons with the same content as the experimental group. The classes covered DNA extraction, gene amplification, enzyme processing, and DNA electrophoresis. Pre- and post-class assessments were conducted to analyze program's effectiveness. The result indicated that both the control group and the experimental group showed improvements in scientific core competencies, attitudes toward science, and conceptual understanding of molecular biology experiments. However, upon comparing the degree of improvement between the two groups, it was confirmed that the experimental group showed more positive enhancements in scientific core competencies, as well as conceptual understanding of molecular biology experiments, compared to the control group. Therefore, it is expected that the RFLP experiment program utilizing the SNP of the caffeine-metabolic gene will aid in enhancing general high school students' scientific core competencies, scientific attitude, and conceptual achievement related to molecular biology experiments.
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Molecular Biology Experimental Program, Caffeine Metabolism, CYP1A2, SNP, RFLP
