STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 2022 줄기세포란 무엇일까? 강원대학교 과학영재교육원 2022년 STEM+I 생각교실 운영 사업 교육 프로그램 프로그램 개요 기관명 관련 과목 STEM+I 요소 주 개발자명 주요 수업 개요 (신규/수정보 완) 과학영재교육원 프로그램명 주요 과목 구분 강원대학교 부설 신규 줄기세포란 무엇일까? 과학3 생명과학 Ⅱ S 주요 적용 학년 개발차 시 주요 단원 Ⅴ. 생식과 유전 관련 단원 Ⅵ. 생명공학 기술과 인간 생활 중3 5차시 적용 지역 보조 개발자 본 프로그램을 통해 습득한 다양한 줄기세포 관련 기초 지식을 활 용하여 줄기세포의 윤리적인 문제, 각 줄기세포 별 장점 및 단점에 따른 사용용도, 그리고 각각의 단점에 대한 극복방안 등 여러 제반 사항에 대한 활발한 토론을 진행하고 다양한 조직유래 줄기세포를 관찰해 봄으로서 줄기세포 기반 재생의료에 대한 이해도를 높임. 차시별 주요내용 (키워드 위주) 차시 주요내용 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 2차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 3차시 플라나리아의 재생능력관찰 (실습) 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 교사용 지도서 Ⅲ. 교사용 지도서 1차시 다양한 줄기세포의 종류 및 특성 이해 [수업 안내] 일반인들은 줄기세포의 다양한 종류 및 기능에 대한 전문 지식이 부족하여 막연히 모든 난 치성 질환을 줄기세포로 치료할 수 있을 것이라는 환상을 갖기 쉬움. 따라서, 줄기세포의 다양한 종류 및 특성을 올바르게 이해함으로써 본 수업을 통해 막연한 환상이 아닌 줄기세 포 치료제에 대한 바람직한 이해를 갖도록 함. [수업 TIP] 참고자료를 통해 교수자가 알고 있는 여러 줄기세포 기반 난치성 질환의 치료 사례를 소개 함으로써 학습자의 이해를 돕도록 자연스럽게 동기를 부여함. 성체, 배아, 유도만능 줄기세포 각각의 장점 및 단점을 구체적인 예를 들어 설명함으로써 학습자들이 관련 내용을 습득할 수 있음. 휴대폰이나 태블릿을 이용하여 다양한 전문사이트 검색함으로써 활발한 토론이 이루어지게 함. ⦁ 줄기세포란 무엇인지 이해할 수 있다. ⦁ 다양한 줄기세포의 종류 및 특성을 이해할 수 있다. ⦁ 윤리적 측면에서 배아줄기세포 사용에 대한 자신의 의견을 발표할 수 있다. 미래의학기술로 난치성 질환을 치료할 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=mCRbqfTuU40) 최근 전세계적인 노령화로 인해 여러 난치성 질환이 급격히 증가하고 있다. 여러 미래의학기 술 중 ‘줄기세포 기술’이 치료제로 활용될 수 있을까? 또 그렇게 생각한 이유는 무엇인가? | 33 | 줄기세포란 무엇일까? 2/3차시 플라나리아를 활용한 줄기세포 재생 능력 관찰 실험 [수업 안내] 학교 실험실 환경에서 줄기세포를 활용한 실험을 진행하는 데에 한계가 있음. 따라서 플라 나리아를 활용하여 간접적으로 줄기세포의 재생 능력을 확인하고자 함. 플라나리아의 조직 재생 실험을 통해 손상된 조직의 재생에 있어 줄기세포의 중요성을 실 제 관찰하고 줄기세포에 대한 흥미를 유발함. [수업 TIP] 인간의 체내에 줄기세포는 0.01~0.001% 극미량 존재하므로, 인간 조직 및 장기 손상 시 재 생 능력이 극히 제한적임. 그러나 플라나리아는 체내에 줄기세포의 일종인 네오블라스트 (neoblasts)가 약 30% 존재하므로 극단적인 재생 능력을 보임. 생물을 활용한 실험이므로 생명윤리를 강조하여 실험과정을 안내함. ⦁ 플라나리아를 활용한 실험을 통해 줄기세포의 재생 능력을 관찰할 수 있다. ⦁ 외부 요인(온도, 빛, 오염도)이 플라나리아의 재생 및 성장 능력에 미치는 영향을 관찰할 수 있다. 어디서 ‘플라나리아’를 볼 수 있을까? 생생개념영상 (출처: https://www.youtube.com/watch?v=U3-RglTHKd4) 여름 계곡에서 놀다 바위 밑에서 발견했던 플라나리아를 떠올려보자. 생김새와 움직임을 생각나는 대로 표현해보자! | 40 | 줄기세포란 무엇일까? 4차시 줄기세포 연구의 역사 그리고 미래 [수업 안내] 줄기세포 용어의 기원, 다양한 종류의 줄기세포 연구의 역사 등을 이해하면서 줄기세포 연 구에 흥미를 갖는 동시에 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시함. 여러 줄기세포 연구자의 선구자들의 도전적인 실험 정신을 이해함으로써 과학에 대한 흥미 를 고취시키는 것은 물론 학생들에게 과학자의 꿈과 희망을 심어줌. [수업 TIP] 학생들에게 다양한 줄기세포 연구의 역사를 설명하고, 줄기세포 발견에 대한 다양한 비하 인드 스토리를 학생들에게 이야기함으로써 줄기세포 연구에 흥미를 유발시킴. 학생들이 알고 있는 유명한 과학자와 줄기세포 관련 과학자를 ‘고피쉬’와 같은 보드게임 방식으로 활동적인 수업을 진행함. 미래에 줄기세포 연구가 지향해야 할 방향을 제시하고 활발한 토론을 유도함. ⦁ 줄기세포 연구의 역사를 이해할 수 있다. ⦁ 미래에 줄기세포 연구가 나아가야 할 지향점을 제시할 수 있다. 줄기세포 연구는 어떤 방식으로 진행되어 왔을까? 내가 가장 존경하는 과학자는 누구인가? 또 그 이유는 무엇인가? ‘줄기세포’는 어떤 의미일까? 설마 내가 아는 식물의 ‘줄기’?! | 48 | 줄기세포란 무엇일까? 5차시 다양한 줄기세포의 확립, 배양, 그리고 기능 조절 [수업 안내] 핸드폰이나 태블릿을 이용해 전문사이트를 검색함으로써 다양한 종류의 줄기세포 확립 방 안에 대한 정보를 검색하고 이를 비교 분석함으로써 어떤 종류의 줄기세포가 상대적으로 쉽게 확립할 수 있고 특정 치료 목적으로 사용하기도 용이할 것인가에 대한 정보를 습득 함. 각각의 줄기세포들을 어떻게 분리 및 확립되는지에 대한 세부 내용을 학생들에게 숙지시킴 으로써 각 줄기세포의 특징 및 종류의 따른 장점 및 단점을 쉽게 이해하도록 함. 배아줄기세포, 유도만능줄기세포, 성체줄기세포는 각각의 장점 및 단점을 보유하고 있음. 따라서 연구자들은 고유의 장점을 극대화하고 단점을 제어하기 위해 다양한 방식의 줄기세 포 기능 조절 연구를 활발히 진행하고 있음. 따라서 각 다양한 문헌 검색을 통해 줄기세포 종류에 따라 어떤 방식의 기능 조절 연구가 이루어지고 파악함과 동시에 각각의 기능 조절 방식의 장/단점에 대해 활발한 토론을 진행함. [수업 TIP] 각각의 줄기세포를 어떻게 분리하거나 확립시키는지에 대한 전문지식 수준의 정보에 초점 을 두기보다는, 대략적으로 어떠한 과정을 거쳐 만들어진다는 정도의 정보를 제공함으로써 학생들에게 줄기세포 제작의 이해도를 높임. 다양한 줄기세포 기능 조절 연구에 대해 학생들에게 강의하기 앞서 각 줄기세포들이 지니 고 있는 극복해야 할 고유의 단점을 먼저 제시하고 학생들에게 어떠한 방향으로 기능 조절 연구가 이루어지는 것이 바람직한가에 대해 추론을 유도함. ⦁ 특정 줄기세포를 분리하고 확립하는 방법을 이해할 수 있다. ⦁ 줄기세포의 기능 조절 수단을 비교하여 이해할 수 있다. 실제 줄기세포는 어떤 방식으로 분리되어 사용되고 있을까? 지금까지 배운 줄기세포 중 분리가 가장 쉬운 줄기세포는 무엇일까? | 56 |