과학적 가설생성과정에서 나타나는 초등학생들의 감정관련 요소의 변화 분석
The Analysis of Emotion-related Changes in Elementary School Students’ Hypothesis Generation
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이 연구의 목적은 과학적 가설생성 할 때 나타나는 초등학생들의 감정관련 요소의 변화를 분석하여 과학탐구학습 프로그램 개발에 관한 시사점을 얻는 것이다. 초등학교 6학년 학생 9명을 대상으로 생명 현상에 관한 가설생성 과제 4개를 해결해 보도록 하였다. 이 때 각 과제별로 유사경험을 제공하여 학생 들의 과제해결을 도왔으며 감정관련 요소 및 안구운동 데이터가 FaceReader와 Eye-tracker(iView X ™ RED)를 통해 획득되었다. 연구 결과 첫째, 중립자극에 비해 가설생성을 시작할 때 놀람(surprised)과 겁먹음(scared) 감정이 유의미하게 높아졌으며, 각성도(arousal)는 유의미하게 낮아졌다. 둘째, 가 설생성에 성공한 집단과 실패한 집단의 감정관련 요소의 변화량은 유의미한 차이를 보이지 않았다. 셋째, 유사경험을 제공했을 때 제공하지 않았을 때보다 작용단위 04(Action Unit 04-슬픔, 공포, 화남, 혼란에 기여함.), 작용단위 17(Action Unit 17-혼란에 기여함.)은 유의미하게 낮았으며, 작용단위 05(Action Unit 05-놀람, 흥미 등에 기여함.)는 유의미하게 높았다. 넷째, 가설 정교화에 성공한 연구 참여자들의 경우 동공이 확장되는 순간에 동공크기 변화량은 슬픔(sad) 강도와 p<.05 수준에서 정적 상관관계를 나타냈으나 놀람(surprised) 강도, 정서가(valence), 작용단위 02(Action Unit 02), 작용 단위 05(Action Unit 05), 작용단위 25(Action 25)와 p<.05 수준에서 부적 상관관계를 나타냈다. 이 러한 연구결과를 토대로 다음과 같이 과학탐구 프로그램개발에 관한 시사점을 얻을 수 있었다. 첫째, 가설을 생성하는 과정에서 학생이 느끼는 감정상태가 파악된다면 과제를 어려워하는 학생들을 지도할 때 도움을 받을 수 있다. 둘째, 가설생성과정에서 상황맥락적 피드백을 통한 강화와 교정이 필요하다. 셋째, 유사경험 제공을 통해 부정적 태도는 낮춰주고 긍정적 태도는 높여줘야 하며 귀추적 추론능력을 향상 시킬 수 있는 단계적 학습내용이 병행되어야 한다. 넷째, 가설생성과정에서 0.5mm이상의 동공 크기 변화량은 인지적 및 정의적 상태를 가늠할 수 있는 지표로 활용될 수 있다.
Abstract
The purpose of this study is to obtain suggestions on the development of science exploration and learning programs by analyzing changes in emotional factors that appear when elementary school students generate hypotheses. Nine sixth graders in elementary school were asked to solve four hypothesis-generating tasks on life phenomena. At this time, similar experiences were provided for each task to help students with their task resolution, and data on emotional factors were obtained through FaceReader. In addition, eye movement data were obtained through Eye-tracker(iView X ™ RED). First, compared to neutral stimulation, surprise and fear were significantly higher at the beginning of the hypothesis, and their arousal was significantly lower. Second, the changes in the emotional factors of the successful and failed groups did not show any significant difference. Third, Action Unit 04(contributing to sadness, fear, anger, confusion) and Action Unit 17(contributing to confusion) were significantly lower and Action Unit 05(contributing to surprise, interest, etc.) were significantly higher than when similar experiences were provided. Fourth, in the case of participants who successfully refined the hypothesis, the pupil size change at the moment the pupil was dilated indicated a static correlation at the sad and p<.05 levels and at the levels of surprised, valence, Action Unit 02, Action Unit 05, Action 25 and p<.05. Based on these findings, we were able to obtain suggestions on the development of scientific research programs as follows. First, if the emotional state a student feels in the process of generating a hypothesis is understood, we can be helped in guiding students who are struggling with the task. Second, strengthening and correcting the situation through contextual feedback is necessary in the hypothesis generation process. Third, through the provision of similar experiences, negative attitudes should be lowered, positive attitudes should be raised, and a step-by-step learning content that can improve the ability to infer inferences should be combined. Fourth, changes in pupil size of more than 0.5mm in the hypothesis generation process can be used as an indicator of cognitive and affective conditions.
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