본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

초등과학영재들의 자연선택 개념 형성을 위한 논변활동 효과 분석

Analyzing the Effectiveness of Argumentation Program to Conceptualize the Concept of Natural Selection for Elementary Science-Gifted Students

차희영|박철진
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2016.08|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제36권 제4호|pp. 591-606|DOI http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2016.36.4.0591

0

조회

0

다운로드

4

인용

0

참고문헌

키워드

진화evolutionargumentationnatural selection논변활동초등과학영재elementary science-gifted students자연선택영재과학교육science education for gifted students
주제분류교육학

초록

이 연구는 초등 과학영재 학생들이 자연선택 개념에 대하여 과학적 개념을 형성하기 위한 논변활동 프로그램을 개발하고 그 효과를 알아 보고자 수행했다. 이를 위해 자연선택 핵심 개념을 과잉생산, 제한된 자원, 개체군 안정, 경쟁, 변이, 변이의 유전, 차등적 생존, 개체군 변화, 종 분화의 9가지 개념을 선정하여 각각의 개념을 형성할 수있는 프로그램을 개발하였다. 초등학교 6학년 학생이 이해할 수 있는 용어로 변경한 선다형 자연선택 검사지와 개방형 검사지를 활용하여 프로그램 투입 전⋅후 개념 변화를 확인하였다. 개발된 프로그램은 초등 과학영재 6학년 19명 학생에게 투입하였다. 소집단 논변활동 전⋅후 논변 글쓰기는 설명의 충분성과 설명의 개념적인 질 범주로 구분하여 채점하였다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단과 적은 소집단의 시각적 모델 및 담화를 분석하였다. 연구 결과 선다형 자연 선택 검사지에서 19명 학생 모두 점수가 유의미하게 향상되었고 개방형 검사지에서도 자연 선택 핵심 개념은 증가하고 대안 개념은 줄어 들어 개발된 논변활동 프로그램은 초등 과학영재 학생들의 자연선택 개념 향상에 효과적이었음을 알았다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰소집단에서는 반대 담화 및 엄격한 기준이 활용되어 논변에 대한 평가 및 수정이 이루어져 논변의 질을 향상 시킨 반면 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 반대 담화 비율이 낮고 엄격한 기준 보다 비형식적 기준이 더 많이 활용되었다. 또한 논변 글쓰기 점수 향상이큰 소집단에서는 자료 분석에 많은 담화가 이루어 졌고 소집단 시각적 모델이 소집단 구성원들에 의해 공동 구성되어 소집단 간 토론에 활용되었고 다른 소집단에 의해 평가 및 수정이 이루어졌다. 반면, 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 특정 소집단 구성원의 시각적 모델이 소집단의 시각적 모델로 선택되었고 모델을 평가하고 선택하는 과정에 대한 담화가 이루어지지 않았다. 이러한 소집단에서는 소집단 구성원들의 시각적 모델에 대한 이해가 낮았고 소집단 간토론에 활용이 되지 못하여 평가 및 수정이 이루어지지 않았다. 이연구를 통해 초등 과학영재 학생들이 생명 현상에 대해 자연선택 핵심 개념을 활용한 진화적 설명이 가능한 것을 확인하였으므로 초등학교 교육과정내 진화적 관점을 반영시킬 수 있는 가능성을 엿보았다.

Abstract

The purpose of this study is to develop the argumentation program to build scientific concepts on natural selection for science-gifted elementary students and to know how to implement this program. For this study, nine key concepts about natural selection such as the overproduction of offspring, limited resources, population stability, competition, variation, heredity of variation, differential survival, change of the population and speciation were selected through the literature study. The programs were developed by learning cycle instructional model. Argument writings and discourses have been collected, analyzed and compared before and after the program. Two questionnaires to compare pre and post concept change consist of multiple choice questionnaire and open-ended response question were developed and applied to 19 science-gifted elementary students. Sufficiency of the explanation and conceptual quality of the explanation were used to assess the quality of their arguments before and after the program. Discourse and visual models collected from the highest and lowest group about score improvement were compared. The scores of the gifted statistically improved significantly in multiple choice questionnaire. Students’ alternative conceptions about natural selection at the beginning of the program decreased and changed scientifically after the program. Visual models drawn by the students supported the results as well. This study asserts that elementary science-gifted students are able to explain evolutionary perspectives about organism change and use the key concepts of natural selection. The study means that evolutionary perspective is possible to be reflected in elementary science curriculum for the gifted.

참고문헌 (55)

  1. Anderson, D. L., "Development and evaluation of the conceptual inventory of natural selection", Journal of Research in Science Teaching, 39(10), pp.952~978 (2002)
  2. Bishop, B. A., "Student conceptions of natural selection and its role in evolution", Journal of Research in Science Teaching, 27, pp.415~427 (1990)
  3. Board on Science Education., "A Framework for K-12 science education : Practices, crosscutting concepts, and core ideas" (2012), National Academies Press
  4. Boulter, C. J., "Developing models in science education", pp.41~57 (2000), Springer Netherlands
  5. Buckley, B. C., "Interactive multimedia and model-based learning in biology", International Journal of Science Education, 22(9), pp.895~935 (2000)
  6. Carey, S., "Conceptual change in childhood" (1985), MIT Press
  7. Chi, M. T. H., "Eliciting self-explanations improves understanding", Cognitive Science, 18, pp.439~477 (1994)
  8. 조현준, "초등과학 영재의 논증활동에서 사용된 증거의 수준 분석", 한국과학교육학회지, 28(5), pp.495~505 (2008), 한국과학교육학회
  9. Cho, H., "Epistemic level in middle school students’ small-group argumentation using first-hand or second-hand data", Master, pp.2013
  10. Cho, H., "Development and effect of argument-based modeling strategy as teaching method in middle school students", pp.2014
  11. Dobzhansky, T., "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution", The American Biology Teacher, 35(3), pp.125~129 (1973)
  12. Driver, R., "Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms", Science Education, 84(3), pp.287~312 (2000)
  13. Evans, E. M., "The emergence of beliefs about the origins of species in school-age children", Merrill-Palmer Quarterly, 46, pp.221~254 (2000)
  14. Ferrari, M., "The nature of naive explanations of natural selection", International Journal of Science Education, 20(10), pp.1231~1256 (1998)
  15. Furtak, "Linking Progression for Natural Selection to Teachers’ Enactment of Formative Assessment", Journal of Research in Science Teaching, 27, pp.1181~1220 (2012)
  16. Gutheil, G., "Do houseflies think? Patterns of induction and biological beliefs in development", Cognition, 66, pp.33~49 (1998)
  17. 하민수, "TV 만화와 아동 과학 도서에 의한 진화의 오개념 분석", 초등과학교육, 25(4), pp.352~362 (2006), 한국초등과학교육학회
  18. 하민수, "설명대상에 따른 학생들의 진화 개념과 진화 개념 형성의 특성에 관한 횡단적 연구", 한국과학교육학회지, 26(7), pp.813~825 (2006), 한국과학교육학회
  19. Ha, M., "Development of The instructional strategies of evolution based on The cross-sectional analysis of evolution conception", Master, pp.2007
  20. 하민수, "생물 전공자와 비전공자의 진화에 관한 개념, 흥미, 수용 및 종교성에 관한 연구", 생물교육, 38(3), pp.467~475 (2010), 한국생물교육학회[DOI]
  21. Hand, B., "Examining the impact of student use of multiple modal representations in constructing arguments in organic chemistry laboratory classes", Research in Science Education, 40(1), pp.29~44 (2010)
  22. Hubber, P., "Teaching and learning about force with a representational focus: pedagogy and teacher change", Research in Science Education, 40, pp.5~28 (2010)
  23. Inagaki, K., "Young children’s naive thinking about the biological world" (2002), Psychology Press
  24. Inagaki, K., "Young children’s conception of the biological world", Current Directions in Psychological Science, 15(4), pp.177~181 (2006)
  25. Jang, W., "Research on the preconceptual type and the cause of conceptual formation of biological adaptation in 5th grade elementary school student", Master, pp.2014
  26. Jeffery, K. R., "A study of the presence of evolutionary protoconcepts in pre-high school textbooks", Journal of Research in Science Teaching, 31(5), pp.507~518 (1994)
  27. Jimenez-Aleixandre, M., "Argumentation in science education : perspectives from classroom-based research", pp.3~28 (2008), Springer
  28. Jo, J., "Pre-service biology teachers’ perspectives about biological meanings of competition and adaptation", Master, pp.2014
  29. 정주혜, "「증거 기반 설명 활동」이 고등학생들의 논변 수준과 진화 개념 변화에 미치는 영향", 생물교육, 38(1), pp.168~183 (2010), 한국생물교육학회[DOI]
  30. Kuhn, L., "Structuring activities to foster argumentative discourse", Paper presented at the annual meeting of the American Educational Research Association, San Francisco, CA (2006)
  31. 권지은, "교사들의 진화 개념 이해 향상을 위한 논변활동 프로그램 효과 분석", 한국과학교육학회지, 35(4), pp.691~707 (2015), 한국과학교육학회[DOI]
  32. Lee. G., "Life ScienceⅠ" (2013), Sangsangacademy Co
  33. Lee. J., "Life Science Ⅱ" (2012), Chunjae Education Co
  34. 이미숙, "과학사적 진화개념 발달 단계에 기초한 초등학생들의 진화 개념 분석", 초등과학교육, 24(2), pp.145~159 (2005), 한국초등과학교육학회
  35. Mayer, R. E., "When is less more : meaningful learning from visual and verbal summaries of science textbook lessons", Journal of Educational Psychology, 88(1), pp.64~73 (1996)
  36. Mayr, E., "This is biology" (1997), Harvard University Press
  37. McNeill, K. L., "Supporting students’ construction of scientific explanations by fading scaffolds in instructional materials", Journal of the Learning Sciences, 15(2), pp.153~191 (2006)
  38. Medin, D. L., "The native mind : Biological categorization and reasoning in development and across cultures", Psychological Review, 111, pp.960~983 (2004)
  39. "Scoring guide for the open response instrument (ORI) and evolutionary gain and loss test (EGALT)" (2010)[URL]
  40. Nehm, R. H., "Item feature effects in evolution assessment", Journal of Research in Science Teaching, 48(3), pp.237~256 (2011)
  41. NRC(National Research Council), "A framework for K-12 science education; Practice, crosscutting concepts, and core ideas" (2011), National Academy Press
  42. 오필석, "예비 초등 교사들의 과학 모델 평가 기준", 한국과학교육학회지, 34(2), pp.135~146 (2014), 한국과학교육학회[DOI]
  43. Osborne, J., "Enhancing the quality of argumentation in science classrooms", Journal of Research in Science Teaching, 41(10), pp.994~1020 (2004)
  44. Poling, D. A., "Why do birds of a feather flock together? Developmental change in the use of multiple explanations : Intention, teleology, essentialism", British Journal of Developmental Psychology, 20, pp.89~112 (2002)
  45. Reece, J. B., "Campbell Biology" (2012), Pearson Education, Inc
  46. Rutledge, M. L., "Evolutionary theory, the nature of science & high school biology teachers: critical relationships", The American Biology Teacher, 62(1), pp.23~31 (2000)
  47. Sampson, V., "The Impact of collaboration on the outcomes of scientific argumentation", Science Education, 93(3), pp.448~484 (2008)
  48. Sampson, V., "The effect of collaboration on the outcomes of argumentation", Science Education, 93(3), pp.448~484 (2009)
  49. Sampson, V., "A comparison of the collaborative scientific argumentation practices of two high and two low performing groups", Research in Science Education, 41, pp.63~97 (2011)
  50. Sampson, V., "Generate an argument : an instructional Model", Science Teacher, 77(5), pp.32~37 (2010)
  51. Sampson, V., "Argument‐driven inquiry as a way to help students learn how to participate in scientific argumentation and craft written arguments : An exploratory study", Science Education, 95(2), pp.217~257 (2011)
  52. Schwarz, C. V., "Developing a learning progression for scientific modeling : Making scientific modeling accessible and meaningful for learners", Journal of Research in Science Teaching, 46(6), pp.632~654 (2009)
  53. Smith, M. U., "Current status of research in teaching and learning evolution: Ⅱ. padagogical issues", Science & Education, 19(6), pp.539~571 (2010)
  54. Walton, D. M., "What is reasoning? what is an argument?", The Journal of Philosophy, 87, pp.399~419 (1990)
  55. Yang. I., "Elementary science teachers’ guide book 6-1" (2013), MiraeN

관련 논문AI추천

초등 과학 영재 학생들의 자연선택 개념 이해를 위한 논변 활동에서 나타난 인식적 이해와 논변활동 수준 분석박철진, 차희영한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2017 · 제37권 제4호교사들의 진화 개념 이해 향상을 위한 논변활동 프로그램 효과 분석권지은, 차희영한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2015 · 제35권 제4호초등학교 5학년 학생들의 진화적 관점에서 적응 개념에 대한 과학 글쓰기 분석박철진한국생물교육학회 · 생물교육2024 · 제52권 제3호SSI 논증 교육 프로그램에 참여한 초등학생들의 논증 능력 발달 분석민수현, 전영석한국초등과학교육학회 · 초등과학교육2024 · 제43권 제3호중학생의 진화 개념 이해 향상을 위한 단계별 글쓰기 프로그램의 효과김예은, 차희영한국과학교육학회 · 한국과학교육학회지2024 · 제44권 제5호「증거 기반 설명 활동」이 고등학생들의 논변 수준과 진화 개념 변화에 미치는 영향김희백, 정주혜한국생물교육학회 · 생물교육2010 · 제38권 제1호

이 간행물의 다른 논문 (15건)

과학 수업에서 스마트 기기를 활용한 소집단 학습의 효과윤정현, 강석진, 노태희pp. 519-526영재학생들의 창의적 문제해결상황에서 집단 과학창의성 영향요인 탐색이봉우, 허남영, 홍은정pp. 527-538과학기술 관련 사회쟁점 교육을 위한 교과교육학적 지식(SSI-PCK) 요소에 대한 탐색이현주pp. 539-550귀추적 사고 과정에서 모델의 역할 - 이론과 경험 연구를 통한 도식화 -오필석pp. 551-561과학 교육에서의 평가 연구 동향신동희, 정수임pp. 563-579
원문 보기