Cross‐sectional study of students' molecular explanations of inheritance patterns

Abstract

Genetics is a core topic in the biology curriculum of many countries. Learning genetics is difficult for multiple reasons, including the need to reason about complex mechanisms—and to link mechanisms—that occur at different time and space scales. Previous research in genetics education explores students' understandings of inheritance patterns or their understandings of molecular genetics; only a handful of studies examined how students understand the connection between molecular mechanisms and inheritance patterns. Moreover, we know little about how such understandings develop over the secondary and undergraduate levels. To address this gap, we conducted a cross‐sectional interview study with middle school, high school, undergraduate, and graduate students after they had experienced “status‐quo” instruction in genetics. We analyzed student responses using a cognitive model of molecular genetics that describes two key domain‐specific knowledge resources: heuristics and explanatory schemas. Our findings extended this model to account for reasoning about inheritance patterns as well as identifying the knowledge resources used by students with different levels of education. This allowed us to present a snapshot of a progression describing the gradual use of these heuristics and schemas across different grades. We discuss the implications of the tentative progression for instruction aimed at supporting reasoning across time and space scales in genetics.

Birinci Sınıf Biyoloji ve Kimya Öğretmen Adaylarının Modern Genetiğe İlişkin Kavramsal Anlama Düzeylerinin Değerlendirilmesi

“…Bu fikirleri anlamak genetik kalıtımı ve genetik özelliklerin nasıl ifade edildiğini anlamak için temel oluşturmaktadır. Bu sonuçlar, daha karmaşık genetik kavramları anlamak için klasik genetik ile güçlü bir temel oluşturulması gerektiğinin önemini vurgulayan önceki çalışmalarla (Casto-Faix vd., 2018;Castro-Faix & Duncan, 2022;Gericke & Wahlberg, 2013) uyumludur.…”

“…Genetik bilgiye dayalı olarak akıl yürütme, bu üç modeli anlama ve akıcı bir şekilde kullanmayı gerektirdiğinden (Duncan vd., 2009;Haskel-Ittah & Yarden, 2019) bu durum katılımcıların modern genetik öğrenme progresyonu temelli kavramsal anlayış düzeylerinin bütüncül anlamda da düşük olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, gen ifadesini anlama ve genetik modeller arasındaki ilişkiyi kavrama konusunda öğrencilerin karşılaştıkları zorlukları vurgulayan önceki çalışmalarla (Castro-Faix & Duncan, 2022;Shi vd., 2010) uyumludur. Moleküler genetik konularının klasik modelle bağlantısını kurmak ayrıca genetik determinizmi, yani, özelliklerin oluşumunda genlere mevcut bilimsel bilginin önerdiğinden daha fazla nedensel güç atfetmeyi (Gericke vd., 2021), azaltma anlamında fayda sağlayabilmektedir (Castro-Faix & Duncan, 2022;Donovan, 2022;Todd vd., 2022).…”

“…Bu sonuçlar, gen ifadesini anlama ve genetik modeller arasındaki ilişkiyi kavrama konusunda öğrencilerin karşılaştıkları zorlukları vurgulayan önceki çalışmalarla (Castro-Faix & Duncan, 2022;Shi vd., 2010) uyumludur. Moleküler genetik konularının klasik modelle bağlantısını kurmak ayrıca genetik determinizmi, yani, özelliklerin oluşumunda genlere mevcut bilimsel bilginin önerdiğinden daha fazla nedensel güç atfetmeyi (Gericke vd., 2021), azaltma anlamında fayda sağlayabilmektedir (Castro-Faix & Duncan, 2022;Donovan, 2022;Todd vd., 2022). Genetik ve çevresel etmenler arasındaki etkileşim vurgulanarak, özelliklerin belirlenmesinde genlerin tek belirleyici olmadığına dair yanlış anlamaların giderilmesi ve genetik süreçlerin daha doğru bir şekilde anlaşılması teşvik edilebilir.…”

“…Bu çalışmada yer alan öğretmen adaylarının tamamının lisede biyoloji dersi almış olması, bu eğitiminin etkinliğinin sorgulanması gerektiği sonucunu doğurmaktadır. Öğrencilerin ön bilgileri, kullanılan öğretim programı, öğretmenlerin pedagojik alan bilgisi ve içinde bulunulan kültür gibi pek çok faktörün genetik öğrenmedeki rolü düşünüldüğünde (Castro-Faix & Duncan, 2022) öğrenciler için gelişimsel olarak en uygun olacak bir biyoloji öğretim programının önemine vurgu yapılması gerekliliği ortaya çıkmaktadır (Stern & Kampourakis, 2017). Araştırmanın sonuçlarına göre Türkiye'deki mevcut lise biyoloji öğretim programında (MEB, 2018a,b) gen ifadesi ve epigenetik gibi öğrencileri daha yüksek kavramsal anlama düzeylerine taşıyabilecek kritik konuların eksikliği önemli bir endişe kaynağıdır.…”