생태환경 보드게임 설계 수업에서 학생 질문 분석: 일반 학생과 과학영재 학생의 비교 연구
Student Questioning in an Ecological Board Game Design Lesson: A Comparative Study of General and Science Gifted Students
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초록
본 연구는 생태환경 보드게임 설계 수업에서 과학영재 학생과 일반 학생들이 생성한 질문의 특성을 비교한 것이다. 특히, 질문의 특성을 세 가지 차원(사고 유형, 인지적 복잡성, 개념 수준)으로 분석하여 그 관계를 탐색하고자 한다. 연구 대상은 B광역시 소재 과학영재교육원에 재학 중인 초등학교 5학년 학생 20명과 일반 초등학교 5학년 학생 20명이며, 이들은 총 6차시의 생태환경 보드게임 설계 수업을 통해 자발적으로 전체 146개의 질문을 생성하였다. 수집된 질문들은 각각 세 가지 분석틀을 활용하여 사고 유형, 인지적 복잡성, 그리고 개념 수준에 따라 분류되고, 수치화 되었다. 질문 분석은 과학교육 전공 교수 1인, 박사 1인, 현직 교사 1인에 의해 독립적으로 수행되었으며, 평가자간 신뢰도 검증 결과, Cohen’s Kappa 계수가 세 분석틀 모두에서 .80 이상으로 나타나 높은 신뢰도를 확보하였다. 자료 분석은 일원분산분석(ANOVA), 대응표본 t검정, Mann–Whitney U검정, Two-step 군집분석 등을 통해 수행되었다. 연구 결과, 첫째, 질문의 인지적 복잡성과 개념 수준은 학생 집단 간 특성보다는 사고 유형에 따라 유의미하게 달라지는 것으로 나타났다. 둘째, 과학영재 학생은 일반학생에 비해 이해 및 통합 유형의 질문을 더 많이 생성하였다. 셋째, 동일한 질문 유형 내에서 과학영재 학생과 일반 학생이 생성한 질문의 수준은 인지적 복잡성 및 개념 수준에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. 이는 일반 학생도 체계화된 질문 훈련을 통해 높은 수준의 질문을 생성할 수 있음을 보여준다. 이러한 결과는 학생의 고차원적 질문 생성을 돕기 위해 질문 중심의 수업 환경이 제공되어야 하며, 교수법적 접근을 통한 체계적인 질문의 훈련이 필요함을 시사한다.
Abstract
This study compares the characteristics of questions generated by science gifted students and general students during an ecological board game design class. In particular, it aims to explore the relationships among three dimensions of questioning characteristics: cognition type, cognitive complexity, and conceptual level. The participants were 20 fifth-grade students enrolled in a science gifted education center in B Metropolitan City and 20 general fifth-grade students. Through a total of six sessions of ecological board game design, the students voluntarily generated 146 questions. The collected questions were classified and quantified according to the three analytical frameworks: cognition type, cognitive complexity, and conceptual level. Question analysis was independently conducted by one professor in science education, one doctoral researcher, and one in-service teacher. Inter-rater reliability was verified, with Cohen’s Kappa coefficients exceeding .80 across all three frameworks, ensuring high reliability. Data analyses were performed using one-way ANOVA, paired-sample t-test, Mann–Whitney U test, and two-step cluster analysis. The findings of the study are as follows. First, cognitive complexity and conceptual level of questions varied significantly depending on cognition type rather than the student groups (science gifted or general). Second, science gifted students generated more questions of understanding and integration types(in cognition type) compared to general students. Third, within the same cognition type of question, no statistically significant differences were found between the two groups in terms of cognitive complexity and conceptual level. These results suggest that general students are also capable of generating high-level questions through systematic training in questioning. Consequently, the study implies the necessity of providing a question-centered learning environment and adopting instructional approaches that foster systematic training in questioning to promote students’ competency of generating higher level questions.