본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

과학 탐구와 과학 교수학습에서의 모델과 모델링에 대한 교사들의 인식

Korean Teachers’ Conceptions of Models and Modeling in Science and Science Teaching

강남화
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2017.02|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제37권 제1호|pp. 143-154|DOI http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2017.37.1.0143

2

조회

0

다운로드

32

인용

0

참고문헌

키워드

교사 연수모델링modelteacher professional development교사인식modeling모델teacher perceptions
주제분류교육학

초록

과학탐구는 교육과정에서 오랜 동안 강조되어왔다. 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조되는 기능 중 하나는 모델의 사용이며, 모델 기반 탐구 활동은 학생들이 스스로 자연 현상에 대한 설명을 구성할수 있는 기회를 제공한다. 본 연구는 모델 및 모델링에 대한 교사 연수를 실시하면서 교사의 모델과 모델링에 대한 인식을 조사하고, 앞으로의 과학 교사 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 연구 대상은 연수에 참가한 29명의 초, 중등 교사였고, 연구 자료로는 각 연수 설계 및 실행 과정 중 연구자의 기록, 연구 참여 교사들이 작성한 모델 및 모델링에 대한 질문지의 응답, 연수 과정에서 수행한 과제의 결과물, 연수 중 교사 토론의 녹음을 수집하였다. 연구 결과 과학자의 모델 및 모델링에 대한 교사들의 인식은 존재론적 측면에서는 세 가지 관점으로 인식론적 측면에서는 두 가지 관점으로 구분할 수 있었 다. 교사의 인식론적 이해는 연수 후에 크게 변화가 없었으나 존재론적 이해에 있어서는 보다 폭넓고 깊은 이해를 가지는 방향으로 변화 하는 사례가 일부 있었다. 그러나 평균적으로 연수 전과 후 모두 연구에 참여한 대부분의 교사들은 모델을 과학탐구의 도구로서 인식하는 관점을 갖는 것으로 드러났고, 모델의 사용이 과학탐구 과정에서 핵심적인 역할을 하는가에 대한 의견은 반반으로 나뉘었다. 한편, 과학 수업에서 모델 사용과 모델링 적용에 대한 교사의 이해는 연수를 통해 62%의 교사가 보다 세련된 수업 적용 계획을 세우고 이를 위해 보다 확장된 모델 및 모델링 개념을 가지게 되었음을 확인하였다. 교사의 모델에 대한 인식과 수업 실천사이의 관련은 명료하게 드러나지 않았으나 학교 상황 요인이 교사의 실천의지에 대한 매개로 작용 하는 것이 드러났으며, 교사가 모델과 모델링에 대해 보다 확장적인 개념을 가지면 수업에서의 활용 가능성을 더 고려한다는 것이 드러났 다. 연구 결과에 기초하여 추후 연구 및 유사한 연수에 대한 내용및 전략을 제안하였다.

Abstract

Science inquiry has long been emphasized in Korean science education. Scientific modeling is one of key practices in science inquiry with a potential to provide students with opportunities to develop their own explanations and knowledge thereafter. The purpose of this study is to investigate teacher development in understanding of models in science and science teaching. A professional development program on Models (PDM) was developed and refined through three times of implementation while teachers’ conceptions of models and modeling were examined. A total of 29 elementary and secondary teachers participated in this study. A survey based on model use of scientists in the history of science was developed and used to collect data and audio recordings of discussions among teachers and artifacts produced by the teachers during PDM were also collected. Three ways of ontological and two ways of epistemological understanding of models and modeling were found in teachers’ ideas. After PDM, a quarter of the teachers changed their ontological understanding whereas very few changed their epistemological understanding. In contrast, more than two thirds of the teachers deepened and extended their ideas about using models and modeling in teaching. There were no clear relationships between teachers’ understanding of models and ways and ideas about using models in science teaching. However, teachers’ perceptions of school conditions were found to mediate their intention to use models in science teaching. The findings indicate possible approaches to professional development program content design and further research.

참고문헌 (43)

  1. Fouad Abd-El-Khalick, "Teaching With and About Nature of Science, and Science Teacher Knowledge Domains", Science & Education, 22(9), pp.2087~2107 (2013), Springer Nature[DOI]
  2. Ken Appleton, "Analysis and description of students' learning during science classes using a constructivist-based model", Journal of Research in Science Teaching, 34(3), pp.303~318 (1997), Wiley-Blackwell[DOI]
  3. T. Anderson, "Design-Based Research: A Decade of Progress in Education Research?", Educational Researcher, 41(1), pp.16~25 (2012), American Educational Research Association (AERA)[DOI]
  4. H. Borko, "Professional Development and Teacher Learning: Mapping the Terrain", Educational Researcher, 33(8), pp.3~15 (2004), American Educational Research Association (AERA)[DOI]
  5. Brandwein, P. F., "The teaching of science: The Teaching of Science as Enquiry and Science in the Elementary School" (1962), Harvard University Press
  6. Clement, J., "Handbook of Creativity", pp.341~381 (1989), Springer US
  7. Duschl, R. A., "Teaching Scientific Inquiry:Recommendations for Research and Implementation" (2008), Sense
  8. Steven W. Gilbert, "Model building and a definition of science", Journal of Research in Science Teaching, 28(1), pp.73~79 (1991), Wiley-Blackwell[DOI]
  9. Ron Gray, "The Structure of Scientific Arguments by Secondary Science Teachers: Comparison of experimental and historical science topics", International Journal of Science Education, 36(1), pp.46~65 (2012), Informa UK Limited[DOI]
  10. Lorraine Grosslight, "Understanding models and their use in science: Conceptions of middle and high school students and experts", Journal of Research in Science Teaching, 28(9), pp.799~822 (1991), Wiley-Blackwell[DOI]
  11. Allan G. Harrison, "A typology of school science models", International Journal of Science Education, 22(9), pp.1011~1026 (2000), Informa UK Limited[DOI]
  12. Derek Hodson, "Laboratory work as scientific method: three decades of confusion and distortion", Journal of Curriculum Studies, 28(2), pp.115~135 (1996), Informa UK Limited[DOI]
  13. 정준형, "우리나라 2015 과학 교육과정 성취기준과 미국 차세대 과학표준(NGSS) 수행기대의 물리 영역 비교 분석", 새물리, 66(6), pp.705~718 (2016), 한국물리학회
  14. Rosária S. Justi, "Modelling, teachers' views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers", International Journal of Science Education, 24(4), pp.369~387 (2002), Informa UK Limited[DOI]
  15. Rosária Justi, "Teachers' views on the nature of models", International Journal of Science Education, 25(11), pp.1369~1386 (2003), Informa UK Limited[DOI]
  16. 강남화, "2009 개정 과학교육과정에 따른 고등학교 물리 교과서 탐구활동 분석", 한국과학교육학회지, 33(1), pp.132~143 (2013), 한국과학교육학회
  17. Nam-Hwa Kang, "Understanding Teachers’ Conceptions of Classroom Inquiry With a Teaching Scenario Survey Instrument", Journal of Science Teacher Education, 19(4), pp.337~354 (2008), Springer Nature[DOI]
  18. Kang, N. -H., "Secondary science teachers’ use of laboratory activities: Linking epistemological beliefs, goals, and practices", Science Education, 89, pp.140~165 (2005)[DOI]
  19. 김영민, "학생의 과학학습 관련 국내 과학교육 연구 동향 분석", 한국과학교육학회지, 35(4), pp.751~772 (2015), 한국과학교육학회[DOI]
  20. K. K. Cetina, "Epistemic Cultures: Forms of Reason in Science", History of Political Economy, 23(1), pp.105~122 (1991), Duke University Press[DOI]
  21. Kuhn, T. S., "The Structure of Scientific Revolutions" (1970), The University of Chicago Press
  22. Latour, B., "Science in action" (1987), Harvard University Press
  23. Richard Lehrer, "Developing Model-Based Reasoning in Mathematics and Science", Journal of Applied Developmental Psychology, 21(1), pp.39~48 (2000), Elsevier BV[DOI]
  24. Louca, L. T., "Modeling-based learning in science education: Cognitive, metacognitive, social, material and epistemological contributions", Educational Review, 64, pp.471~492 (2012)
  25. Mathison,S., "Why triangulate?", Educational Researcher, 17(2), pp.13~17 (1988)
  26. Mills, G. E., "Action Research: A Guide for the Teacher Researcher" (2007), Pearson
  27. CYRUS C. M. MODY, "Scientific Practice and Science Education", Science Education, 99(6), pp.1026~1032 (2015), Wiley-Blackwell[DOI]
  28. Nagel, E., "The Structure of Science: Problems in the Logic of Scientific Explanation" (1960), Hackett
  29. National Research Council, "A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas" (2012), National Academies Press
  30. Nersessian, N. J., "Cognitive Models of Science", pp.3~44 (1992), University of Minesota Press
  31. NGSS Lead States, "Next Generation Science Standards: For States, By States" (2013), The National Academies
  32. 오필석, "귀추적 사고 과정에서 모델의 역할 - 이론과 경험 연구를 통한 도식화 -", 한국과학교육학회지, 36(4), pp.551~561 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  33. Phil Seok Oh, "What Teachers of Science Need to Know about Models: An overview", International Journal of Science Education, 33(8), pp.1109~1130 (2011), Informa UK Limited[DOI]
  34. 박종원, "과학적 소양에 대한 세 가지 논의 -통합적 이해, 교육과정에의 정착, 시민교육을 중심으로-", 한국과학교육학회지, 36(3), pp.413~422 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  35. 박희경, "과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통한 과학 영재 학생들의 모델링 능력 변화", 한국과학교육학회지, 36(1), pp.15~28 (2016), 한국과학교육학회[DOI]
  36. Pickering, A., "Science as Practice and Culture" (1992), Chicago
  37. William A. Sandoval, "Design-Based Research Methods for Studying Learning in Context: Introduction", Educational Psychologist, 39(4), pp.199~201 (2004), Informa UK Limited[DOI]
  38. Schwartz, C. V., "Meta-modeling knowledge : Developing students’ understanding of scientific modeling", Cognition and Instruction, 23, pp.165~205 (2005)
  39. DAVID STROUPE, "Describing “Science Practice” in Learning Settings", Science Education, 99(6), pp.1033~1040 (2015), Wiley-Blackwell[DOI]
  40. David F. Treagust, "Students' understanding of the role of scientific models in learning science", International Journal of Science Education, 24(4), pp.357~368 (2002), Informa UK Limited[DOI]
  41. Van Driel, J. H., "Experienced teachers’ knowledge of teaching and learning of models and modelling in science education", International Journal of Science Education, 24(12), pp.1255~1272 (2003)
  42. Mark Windschitl, "Transcending Simple Forms of School Science Investigation:The Impact of Preservice Instruction on Teachers’ Understandings of Model-Based Inquiry", American Educational Research Journal, 43(4), pp.783~835 (2016), American Educational Research Association (AERA)[DOI]
  43. Mark Windschitl, "Beyond the scientific method: Model-based inquiry as a new paradigm of preference for school science investigations", Science Education, 92(5), pp.941~967 (2008), Wiley-Blackwell[DOI]

관련 논문AI추천

과학적 모델과 모델링에 대한 중등 과학 교사의 인식 탐색김찬종, 조은진, 최승언한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2017 · 제37권 제5호과학교육에서 모델과 모델링 관련 국내 과학 교육 연구 동향 분석남정희, 조혜숙한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2017 · 제37권 제4호과학교육에서 모델 및 모델링에 대한 고찰 －메타모델링 지식을 중심으로－남정희, 오필석, 조혜숙한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2017 · 제37권 제2호과학 모델링 수업에서 나타난 초등 교사의 수업 실행 변화 -모델링 PCK를 중심으로-김희백, 엄장희한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2020 · 제40권 제5호교사학습공동체에 참여한 한 고등학교 교사의 과학적 모델링에 대한 이해 및 수업 실행 변화 탐색 -프레임 분석을 중심으로-심수연한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2020 · 제40권 제1호실행-중심 과학교육을 위한 지식관의 재고와 과학적 모델링의 연관성김관영, 이선경, 이종혁, 이혜경, 최진현한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2023 · 제42권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (18건)

과학용어에 대한 ‘포털 사전’, ‘표준국어대사전’, ‘과학교과서’ 설명의 비교 분석박윤배, 윤은정pp. 1-8TIMSS 2015 중학교 2학년 지구과학 영역에 대한 우리나라 학생들의 성취 특성 및 교육과정 연계성 탐색곽영순pp. 9-16과학교육에서 발명교육에 관한 과학교육자의 인식 조사심규철, 이봉우, 김희백pp. 17-24귀추적 추론 모형을 적용한 초등 과학 수업의 입자 개념 형성 효과김동현pp. 25-37고등학생이 이온 결합에 대해 생성한 비유의 특징 분석 －학생의 인지적 특성에 따른 비유의 특징 비교－김민환, 김유정, 노태희, 권혁순pp. 39-48
원문 보기