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제브라피시를 활용한 동물의 생식과 발생 및 순환 관련 탐구 모듈 개발 가능성 탐색 = Exploration on Possibility of Zebrafish based Inquiry Module related to Reproduction, Development, and Circulation
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2013
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1. 2009 개정 교육과정에 근거한 교과서 분석 결과 2009 개정 중등학교 과학과 교육 과정에서는 생식과 발생이 중학교 과정에서 다루어지고 있으며, 생물의 생식방법인 무성 생식과 유성 생식, 체세포 분열과 생식세포 분열, 그리고 수정란이 발생 과정을 거쳐 개체가 되는 과정을 학습하도록 명시하고 있다(교육과학기술부, 2011). 생식과 발생 단원에 제시되어 있는 탐구 활동을 출판사별로 분석해 본 결과(Table 2), 세포의 분열에 관한 실험으로는 양파 뿌리 끝 체세포 분열 관찰, 백합의 생식세포 분열관찰이 제시되어 있었다. 또한 생물의 생식에 관한 탐구 활동으로는 효모의 출아 관찰하기, 호밀의 생식세포 분열 관찰하기 등이 있으나, 수정과 발생에 관련된 탐구활동의 제시되어 있지 않아 중등학교 현장에서 활용할 수 있는 수정과 발생에 관한 실험 모듈의 개발이 필요함을 알 수 있다. 또한 순환 단원에서도 현 교육과정에서는 혈액의 관찰, 팔의 혈관 관찰 및 금붕어의 꼬리지느러미 관찰이 제시되어 혈액의 구성과 혈관의 구조 등에 대한 관찰이 가능하도록 되어 있으나, 심장의 구조와 혈액의 흐름에 대한 실험은 거의 없다. 2. 제브라피시의 특징 제브라피시의 학명은Danio rerio이며, 얼룩말 무늬를 가진 담수어로 인도의 겐지스강 유역과 연못이 주 서식지로 네팔, 방글라데시, 파키스탄, 미얀마 등지에서도 서식하는 것으로 알려져 있다. 제브라피시는 잡식성 어류로 식물성 플랑크톤, 동물성 플랑크톤, 곤충 등을 잡아먹으며, 실험실이나 가정에서는 플레이크 형태의 물고기사료나 아르테미 아새우(brine shrimp)등을 먹여 기른다(Zebrafish K-12: http://www.neuro.uoregon.edu/k12/FAQs.html). 관상어로 애용되던 제브라피시는 1970년대에 생쥐보다 단순하고 유전학적 조작이 쉬운 척추동물모델을 찾던 오레곤 대학(University of Oregon)의 연구원 George Streisinger 에의해처음실험동물로이용되었다. 동대학의동료인Kimmel 은제브라피시의 실험동물로의 이용에 매우 큰 인상을 받았으며, 제브라피시 배아를 신경 발생연구에 적용하게 된다. 이후 1990년대에는 보다 많은 과학자들이 발생생물의 연구 모델로 제브라피시를 이용하게 되었고, 현재 600개 이상의 실험실에서 제브라피시를 다양한 연구에 모델동물로 활용하고 있다(Zebrafish Educational Websites: http://www. fishforscience.com/model-organisms). 제브라피시가 모델동물로써 각광받는 이유는 첫째, 제브라피시는 시중에서 쉽게 저렴한 가격으로 구입할 수 있는 관상어로 일반적인 열대어를 기르는 환경에서 쉽게 기를 수 있으며, 성체의 크기가 약 3~4cm로 생쥐나 토끼와 같은 타 척추동물보다 작아, 좁은 공간에 많은 수를 기를 수 있다는 점이다. 또한 배아가 투명하여 내부 기관의 발생과 구조를 쉽게 관찰할 수 있으며, 발생이 매우 빨라 28.5도씨에서 수정란은 약 24시간 뒤면 물고기의 형태로 발생하며, 석 달 후에는 다음 세대를 낳는다(kimmel et al., 1995). 일주일에 한 번 알을 낳으며, 한번에 암컷 한 마리 당 200개 이상의 알을 낳는다. 특히, 제브라피시는 지느러미 달린 사람이라는 별명이 붙을 만큼 사람과 유사한 척추동물로 인간을 대신하여 신약 개발 및 독성테스트, 줄기세포, 질병 연구 등에 이용되고 있다. 또한 수많은 돌연변이체들이 확보되었으며, 이들을 이용하여 다양한 유전학적 연구가 가능하다. 마지막으로 연구자들 간의 교류가 활발하여 필요한 정보와 연구재료 등을 손쉽게 구할 수 있다. 제브라피시를 기르는 방법, 알을 얻는 방법, 발생 관련 정보 등을 제브라피시 데이터베이스(The Zebrafish Model Organism Database: http://zfin.org/)와 제브라피시 책(The Zebrafish Book: http://zfin.org/zf_info/zfbook/zfbk.html)을 통해 얻을 수 있다. 3. 제브라피시를 활용할 수 있는 탐구활동 2009 개정 교육 과정에서는 생식과 발생 단원 영역의 목표로 "생식세포가 만나 형성된 수정란이 발생 과정을 거쳐 개체가 되는 과정을 사람의 발생 과정을 통해 이해함으로써 생명이 연속되는 현상이 신비하고 소중하다는 것을 알게 한다"라고 명시되어 있다. 또한 2009 개정 교육 과정의 순환 단원 영역의 목표로 "혈액 순환과 관련지어 심장과 혈과의 구조와 기능을 안다"라고 제시되어 있다. 본 연구에서는 사람과 유사한 척추동물인 제브라피시를 활용하여 수정부터 발생까지의 과정 및 순환계의 생성과 원리에 대해 탐구할 수 있는 모듈의 개발 가능성을 아래와 같이 제시하고자 한다. 첫째, 제브라피시는 암컷과 수컷의 뚜렷한 차이를 나타내어 여성과 남성처럼 외형적으로 구분이 용이하여 암수(성) 구별 탐구활동이 가능하다. 둘째, 체외수정을 통해 정자와 난자가 만나 수정이 이루어지며 이는 체내 수정을 하는 동물에서 관찰이 어려운 수정과정을 관찰할 수 있어 유성생식을 이해하는 유용한 탐구활동이 될 수 있다. 셋째, 제브라피시의 배아는 하루 만에 사람의 배아와 유사한 발생단계 즉, 난할, 포배기, 낭배기, 기관 형성기를 거쳐 물고기의 형태를 이룬다. 사람의 배아에서 수 주일에서 몇 달 동안 일어나는 발생과정이 수 시간에서 수 일안에 이루어지므로 매우 유용한 배 발생 모델이 될 수 있다. 넷째, 발생 하루 만에 관찰되는
더보기This study explored the possibility of developing inquiry activities using Zebrafish for the unit of reproduction and development for enhancing students' scientific thinking. Zebrafish (Danio rerio) is the ideal experimental animal due to its easy availability and low maintenance, productiveness, embryo transparency, rapid development, and vast information accessibility. The developed inquiry modules provide students with opportunities of observation and experimentation related to animals' reproduction and development as well as circulation system. The advantageous qualities allow students to identify the sex of zebrafish and observe mating and external fertilization. Moreover, the unique transparent nature of embryo enables students to observe embryo development, cardiac development and blood circulation without special treatments. Further research is needed for developing worksheets using these activities and examining its effectiveness on students' scientific thinking as well as understanding on scientific knowledge related to reproduction and development. Our inquiry modules could be extensively used in secondary level classes for developing students' scientific thinking as well as scientific interest.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2015-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2014-09-02 | 학회명변경 | 영문명 : 미등록 -> The Korean Society of Biology Education | KCI등재 |
2012-03-27 | 학술지명변경 | 한글명 : 한국생물교육학회지 -> 생물교육외국어명 : THE KOREAN JOURNAL OF BIOLOGY EDUCATION -> BIOLOGY EDUCATION | KCI등재 |
2011-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2009-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-10-02 | 학술지명변경 | 외국어명 : THE KOREAN JOURNAL OF BIOLOGICAL EDUCATION -> THE KOREAN JOURNAL OF BIOLOGY EDUCATION | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
2005-01-01 | 평가 | 등재후보 1차 PASS (등재후보1차) | KCI후보 |
2003-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.96 | 0.96 | 0.88 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
1.02 | 0.93 | 1.199 | 0.58 |
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