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예비교사들의 생물학 가설 생성에서 나타나는 과학적 감성의 생성 과정 유형별 두뇌 활성화에 대한 fMRI 연구

Brain Activities by the Generating-Process-Types of Scientific Emotion in the Pre-Service Teachers' Hypothesis Generation about Biological Phenomena: an fMRI Study

신동훈|권용주
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2006.08|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제26권 제4호|pp. 568-580

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주제분류교육학

초록

이 연구에서는 예비교사들이 생물학 가설을 생성할 때 나타나는 4가지 감성 생성 유형을 fMRI를 이용하여 객관적이고 실증적인 두뇌 활동에 대한 정보를 조사하였다. 연구를 위해 과학교육을 전공하는 건강한 여자 대학생 10명을 대상으로 3.0T scanner를 사용하여 492초 동안 두뇌 영상을 측정하였다. 측정한 후 언어적 보고 자료를 수집하여 fMRI 영상 자료의 신뢰도를 확보하였다. 언어적 보고의 분석 결과 BGP와 RGP에서는 10명의 피험자가 CGP와 AGP에서는 8명의 피험자가 유의미한 과학적 감성을 생성하였다. 이들 피험자를 대상으로 SPM2 프로그램을 사용하여 fMRI 영상 자료를 통계 처리하였다. 그 결과 GPSE의 4개 유형별로 독특한 두뇌 활성화 영역들이 나타났다. 이러한 결과는 인지심리학적으로 규명된 4개의 감성 생성 과정이 두뇌에 실제로 존재한다는 것을 신경생리학적으로 규명하였다는데 그 의의가 있다. 또한 과학교육에서 fMRI를 활용한 새로운 연구방법의 확립과 사례 연구를 제시하였다는데 큰 가치가 있다. 그리고 생물학 가설 생성과정의 총체적 이해에 도움이 될 것이다.

Abstract

The purpose of this study was to investigate the brain activities by 4-types of Generating Process of Scientific Emotion (GPSE) in the hypothesis-generating biological phenomena by using fMRI. Four-types of GPSE were involved in the Basic Generating Process (BGP), Retrospective Generating Process (RGP), Cognitive Generating Process (CGP) and Attributive Generating Process (AGP). For this study, we made an experimental design capable of validating the 4-types of generating process (e.g. BGP, RGP, CGP and AGP), and then measured BOLD signals of 10 pre-service teachers' brain activities by 3.0T fMRI system. Subjects were 10 healthy females majoring in biology education. As a result, there were clear differences among 4-types of GPSE. Brain areas activated by BGP were at right occipital lobe (BA 17), at left thalamus and left parahippocampal gyrus, while in the case of RGP, at left superior parietal lobe (BA 8, 9), at left pulvinar and left globus pallidus were activated. Brain areas activated by CGP were the right posterior cingulate and left medial frontal gyrus (BA 6). In the case of AGP, the most distinctively activated brain areas were the right medial frontal gyrus (BA 8) and left inferior parietal lobule (BA 40). These results would mean that each of the 4-types of GPSE has a specific neural networks in the brain, respectively. Furthermore, it would provide the basis of brain-based learning in science education.

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