생각그물을 통해 본 초등 과학 영재학생과 일반학생의 지식 구조화 수준 및 유형 비교
Using Mind Mapping to Compare the Types and Levels of Knowledge Structuring by Gifted and General Elementary School Students
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초록
이 연구의 목적은 ‘지층과 화석’ 단원에 대한 생각그물 작성하기를 통해 초등 과학 영재학생과 일반학생의지식 구조화 수준 및 유형을 비교하여 탐색하는 것이다. 이를 위해 이 연구에서는 대학 부설 영재교육원에 재학중인 영재학생 35명과 공립초등학교에 재학 중인 일반학생 40명이 작성한 생각그물을 분석에 활용하였다. 학생들의 지식 구조화 수준을 탐색하기 위해 내용(내용의 완전성, 논리적 구성)과 구조(독창적 표현 및 조직화, 시각적 표현)로 이루어진 4단계 척도의 루브릭을 개발한 후 학생들이 작성한 생각그물을 채점하여 빈도 분석을 실행하였고, 채점 결과에 대해 Rasch 모형을 적용한 Wright Map을 산출하여 영재학생과 일반학생의 지식 구조화 수준을 비교하였다. 또한 생각그물에서 나타난 학생들의 지식 구조화 유형을 크게 개념 연결 방식(계층 구조형, 개념확산형, 선형 연결형, 단순 나열형), 설명 방식(논증적 설명형, 감각적 이미지형, 사례 중심형, 단편 연결형), 인지처리 과정(단순 직관형, 구조적 사고형, 창의적 확장형, 패턴 추론형)의 세 가지 유형으로 구분하여 분류하였고, 그 결과를 바탕으로 영재학생과 일반학생의 지식 구조화 유형을 비교하였다. 연구 결과, 영재학생은 일반학생보다 개념의 정합성, 개념 연결의 논리성 및 개념 구조화의 일관성, 개념 구성의 창의성, 개념 간 연결 구조의 시각적 명료성 등 지식 구조화 전반에서 높은 수준을 보였다. 또한 영재학생은 일반학생보다 개념들을 확산하여 연결하고 연결 과정에서 논리적이고 위계적으로 사고하고 있으며, 개념 간 인과 관계나 추론의 정당화를 시도하는등 과학 개념을 인지 구조로 수용하는 과정에서 고차적 사고 전략을 사용하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 이연구에서는 영재학생의 지식 구조화 수준 및 유형에 관한 결과를 바탕으로 초등 과학 영재교육에서 학생들의지식 구조화 능력을 향상하기 위한 교육 방안에 대해 논의하였다.
Abstract
This study used mind mapping on the curricular topic “Strata and Fossils” to explore and compare the levels and types of knowledge structuring performed by gifted and general elementary school students. To achieve this purpose, it examined mind maps created by 35 students enrolled in a university-affiliated gifted education center and 40 general students attending public elementary schools. A rubric was developed based on a four-point scale to assess the knowledge structuring levels of students. The scale comprised two dimensions, content (completeness of content, logical composition) and structure (creative expression and organization, visual representation). Frequency analysis was conducted using the rubric scores, and a Wright Map was generated based on the Rasch model to compare the knowledge structuring levels of the two groups. Further, the knowledge structuring types observed in the maps created by the students were classified according to three dimensions: (1) conceptual connection types (hierarchical structure, network expansion, linear connection, and simple listing), (2) explanation types (argumentative explanation, visual imagery, example-based, and fragmentary connection), and (3) cognitive processing types (intuitive thinking, structural thinking, creative expansion, and patterned reasoning). The study results revealed that gifted students demonstrated higher levels of knowledge structuring than general students in terms of their conceptual coherence, logicality, consistency of connections, creativity in conceptual composition, and visual clarity of structural connections. Moreover, gifted students tended to diffuse and hierarchically relate concepts, engaged in logical and inferential thinking, and used higher-order cognitive strategies to internalize scientific concepts. These study findings yield instructional implications for gifted education contexts, facilitating the enhancement of the knowledge structuring abilities of exceptional elementary science students.