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2022 개정 과학과 교육과정의 고등학교 생명과학은 생태계의 구조와 상호작용을 학습하도록 제시되어 있지만 실제 수업에서 구현할 수 있는 구체적인 탐구 활동은 충분히 제시되어 있지 않다. 본 연구에서는 교체실험 시리즈(replacement series) 실험 방법을 이용하여 강낭콩(Phaseolus vulgaris L.)과 오이(Cucumis sativus L.)를 상토와 모래 조건에서 단일 재배 및 혼합 재배로 처리하여 종내 경쟁과 종간 경쟁의 상대적 강도를 비교함으로써 두 식물 종의 공존 가능성을 탐색할 수 있도록 하는 실험 프로그램을 개발하였다. 뿐만 아니라 이 활동은 콩과 식물과의 혼작이 질소고정을 통해 작물 재배에서 비료의 사용을 줄이는 데 유용한 역할을 할 수 있음을 학생들이 이해하는 데에도 교육적으로 중요한 가치를 지닌다. 본 실험 프로그램을 과학영재 중학생 3명의 학생 연구 프로젝트에서 적용한 결과, 학생들은 종내 경쟁과 종간 경쟁의 상대적 강도가 종 공존에 영향을 미치며, 토양의 양분 수준과 같은 환경 요인이 질소 고정 작용을 통해 복합적 상호작용의 역학을 변화시킬 수 있음을 이해하게 되었다. 더 나아가, 학생들은 탐구 활동 전반을 통해 다양한 선언적 지식뿐 아니라 절차적 지식도 습득하였다고 진술하였다.
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