遺伝子組換えやゲノム編集を理解するための学習過程に関する研究 : 「部位特異的ヌクレアーゼによるゲノム編集と動物における利用」を手掛かりに

本研究では，専門科学者の研究論文の構成と構造の分析，関連研究内容による読解，関連専門科学の基礎概念や基礎理論による読解，及び専門科学者の研究過程すなわち学習過程の再構成を通して，専門科学者の学習過程を学習者の学習過程に変換し，教材化に必要な内容と方法を探究することを目的とする。対象の研究論文は，「部位特異的ヌクレアーゼによるゲノム編集と動物における利用」（山本・佐久間・鈴木・坂本，2014）である。本研究の結果，専門科学者の学習過程を4段階で示した。そして，高等学校理科の『生物基礎』において，生物と遺伝子に関する探究活動を通して学習内容の理解を深めるとともに生物学的に探究する能力を高めるため，また，高等学校理科の『生物』において，遺伝子を扱った技術についてその原理と有用性を理解するため，この科学者の研究過程を考慮し，学習者の学習過程に修正し，教材開発を考案した。実際の授業に取り入れるべき学習過程として，①分子生物学の発展の歴史についての理解，②遺伝子組換え技術やゲノム編集技術の原理や安全性，重要性，現状の理解，③遺伝子組換えやゲノム編集の実験，④科学的証拠に基づく論証活動 (argumentation)，の4つを提案した。

The current study aimed to explore the content and methods appropriate for teaching materials by transforming a specialized scientist’s learning processes into a learning process of a student. This was achieved through analysis of the composition and construction of a research paper written by a specialized scientist, reading comprehension of associated research topics, and comprehension of basic concepts and theories in associate fields of science. The current study examined a paper entitled, “Genome Editing Using Site Specific Nucleases and its Application in Animals” (Yamamoto, Sakuma, Suzuki, and Sakamoto, 2014). We first organized the scientist’s learning processes into 4 stages. Then, by applying this scientist’s research processes onto a student’s learning processes, we considered teaching material development for “Basic Biology” in the high school science curriculum that aimed at deepening the understanding through investigational activities regarding organisms and genes and improving the skills of biological investigation. The strategy was also applied to “Advanced Biology” in the high school science curriculum that aimed at understanding of principles and applications of genetic technology. The learning processes that should be included in teaching in an actual classroom include (1) understanding of history of molecular biology, (2) understanding of the principles, safety, significance, and the current status of gene recombination and genome editing technologies, (3) experiments on gene recombination and genome editing, and (4) argumentation based on scientific evidence.