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모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험에서 학생들의 모델링에 대한 인지과정 탐색

Investigating the Cognitive Process of a Student’s Modeling on a Modeling-Emphasized Argument-Based General Chemistry Experiment

조혜숙|남정희|이동원
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2015.04|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제35권 제2호|pp. 313-323|DOI http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2015.35.2.0313

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모델링modelcognitive processmodeling모델모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험argument-based general chemistry experiment
주제분류교육학

초록

이 연구는 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 활동에서 나타나는 학생들의 모델링 변화와 변화 과정 및 모델링에서 나타나는 학생들의 인지과정에 대한 탐색을 통해 논의에 바탕을 둔 교수 전략이 모델링에 어떠한 영향을 미치는지와 변화의 이유를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 일반화학을 수강하는 사범대학 화학교육과 1학년 학생 21명을 대상으로 모델링을 강조한 논의 기반 일반화학실험 여섯 개 활동을 1학기 동안 적용하였고, 학생들의 모델링에서 나타나는 인지과정을 탐색하기 위해 학생 인터뷰 자료를 수집하였다. 모델링 수행에서 나타나는 인지과정의 분석 결과, 효과적인 모델의 요소에 대해 학생들은 시각적 표현, 설득력 있는 설명의 제공, 수사학적 구조의 측면에서 응답하였다. 모델링 과정에서 사용한 전략에 대해서 학생들은 모델링 수행 전과 수행과정의 두 가지 측면에서 응답하였다. 모델링 수행 전에는 실험 보고서를 작성하는 과정에서 중요한 키워드 등을 미리 정리해 두거나 개요를 따로 작성하고 실제 모델링 수행 과정에서는 다양한 자료를 이용, 자료를 재구성하여 제시, 핵심개념에 대한 정의와 설명을 제시, 수사학적 구조를 고려, 메타인지를 이용하는 전략을 사용하였다. 모델링 과정에서에서 겪는 어려움에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재, 이해 부족의 두 가지 범주로 나눌 수 있었으며, 이러한 어려움의 해소에 대한 학생들의 응답은 모델링 전략의 부재와 내용 이해 부족으로 나타나는 어려움을 해소하기 위해 어떻게 모델링 전략을 습득하고 내용을 이해하는지로 구분되었다. 학생들은 피드백 단계, 모델링 경험, 실험 보고서에 대한 평가, 자신이 이전에 작성한 모델, 참고문헌을 통해 전략을 습득하며, 내용에 대한 이해는 수업 단계에서 나타나는 논의 과정과 실험 보고서 작성 과정을 통해 이루어졌다. 이러한 결과로부터 모델링을 교수학습에 이용할 때 논의에 기반을 둔 학습전략이 정신 모델을 검증하고 수정하여 표현된 모델로 구현하는 과정에 도움을 주고 과학 개념과 더불어 메타모델링 지식의 이해를 도와 학생들의 모델링 발달에 영향을 줌을 보여 주었다.

Abstract

The purpose of this study is to investigate the cognitive process of student’s modeling on a modeling-emphasized argument-based general chemistry experiment. The participants were twenty-one freshman students. Six topics were carried out during the first semester and semi-structured interview was implemented at the end of the semester. Semi-structured interview questions were used to elicit elements of effective model, modeling strategies, difficulties that students have experienced during modeling, and resolving the difficulties that students have experienced during modeling. All student interview data were collected and transcribed. The results of this study are summarized as follows: (1) Elements of effective model were considered to be visual expression, persuasive explanation, and rhetorical structure. (2) Modeling strategies included arranging important keywords or writing the outline, and during the modeling process, students used various data, suggested data after reconstructing, suggested definitions and explanations of core concepts, used meta-cognition, and considering rhetorical structure. (3) Difficulties students have experienced during modeling could be categorized as lack of modeling strategy and understanding. (4) Resolving difficulties students have experienced during modeling could be categorized as modeling strategy and understanding. Students learn the strategy by feedback, modeling experience, evaluation of experimental report, models which they constructed previously and references, and the understanding of contents were achieved through arguments which occurred during classes and during the process of writing the experimental reports. These results suggest that when using modeling in teaching and learning, the argument-based learning strategy can be effective in enhancing students’ modeling by helping them to understand meta-modeling with scientific concepts.

참고문헌 (41)

  1. Bamberger, Y. M., "Middle-school science students’scientific modelling performances across content areas and within a learning progression", International Journal of Science Education, 35(2), pp.213~238 (2013)
  2. Boulter, C. J., "Developing models in Science Education", pp.41~57 (2000), Kluwer Academic Publusher
  3. Chamizo, J. A., "A new definition of models and modeling in chemistry’teaching", Science & Education, 22(7), pp.1613~1632 (2013)
  4. 조혜숙, "중학교 과학수업에 적용한 글쓰기를 활용한 논의-기반 모델링 전략의 효과", 한국과학교육학회지, 34(6), pp.583~592 (2014), 한국과학교육학회[DOI]
  5. 조혜숙, "과학적 글쓰기를 활용한 논의-기반 모델링 전략의 개발", 한국과학교육학회지, 34(5), pp.479~490 (2014), 한국과학교육학회[DOI]
  6. Cho, H., "Development and effect of argument-based modeling strategy as teaching method in middle school students", Doctor, pp.2014
  7. 최병순, "Tingking Science 프로그램의 적용이 중학교 1학년 학생들의 인지발달에 미치는 영향", 한국과학교육학회지, 22(3), pp.422~431 (2002), 한국과학교육학회
  8. Gilbert, S. W., "Understanding models in earth and space science" (2003), NSTA Press
  9. Gobert, J. D., "Introduction to model-based teaching and learning in science education", International Journal of Science Education, 22(9), pp.891~894 (2000)
  10. 하지희, "모델링 활동에 대한 과학고등학교 학생들의 인식", 영재교육연구, 19(1), pp.187~205 (2009), 한국영재학회
  11. Harrison, A. G., "A typology of school science models", International Journal of Science Education, 22(9), pp.1011~1026 (2000)
  12. Hodson, D., "Re-thinking old ways : towards a more critical approach to practical work in school science", Studies in Science Education, 22, pp.85~142 (1993)
  13. Inhelder, B., "The growth of logical thinking from childhood to adolescence" (1958), Basic Books
  14. 장경화, "학생들의 글쓰기에 나타난 논의구조에 미치는 탐구적 과학 글쓰기 활동의 효과 분석", 한국과학교육학회지, 32(7), pp.1099~1108 (2012), 한국과학교육학회
  15. Justi, R., "Modelling, teachers' views on the nature of modelling, and implications for the education of modelers", International Journal of Science Education, 24(4), pp.369~387 (2002)
  16. Justi, R., "Science teachers’ knowledge about and attitudes towards the use of models and modelling in learning science", International Journal of Science Education, 24(12), pp.1273~1292 (2002)
  17. Keys, C. W., "Using the science writing heuristic as a tool for learning from laboratory investigation in secondary science", Journal of Research in Science Teaching, 36(10), pp.1065~1084 (1999)
  18. Khan, S., "Model‐based inquiries in chemistry", Science Education, 91(6), pp.877~905 (2007)
  19. Kim, J., "Korean pragmatics" (1982), Hyungseul Publication Co
  20. Kwak, K., "The effects of teaching and learning strategy using argumentation on cognitive development and science learning in middle school science", Master, pp.2005
  21. Lee, S., "Communication and the contents of korean language education", Korean language education research, 4(1), pp.67~83 (1994)
  22. Lehrer, R., "Developing model-based reasoning in mathematics and science", Journal of Applied Developmental Psychology, 21(1), pp.39~48 (2000)
  23. Lehrer, R., "Beyond constructivism: Models and modelling perspectives on mathematics problem solving, learning, and teaching", pp.59~70 (2003), Lawrence Erlbaum Associates
  24. Lehrer, R., "Cambridge handbook of the learning sciences", pp.371~387 (2006), Cambridge University Press
  25. Maia, P. F., "Learning of chemical equilibrium through modelling-based teaching", International Journal of Science Education, 31(5), pp.603~630 (2009)
  26. Mendonça, P. C. C., "The relationships between modelling and argumentation from the perspective of the model of modelling diagram", International Journal of Science Education, 35(14), pp.2407~2434 (2013)
  27. 남정희, "논의가 강조된 일반화학실험이 예비교사의 글쓰기 능력 및 화학개념 이해에 미치는 효과", 한국과학교육학회지, 31(8), pp.1077~1091 (2011), 한국과학교육학회
  28. 남정희, "논의를 강조한 탐구적 과학 글쓰기(Science Writing Heuristic)의 중학교 과학 수업에의 적용", 한국과학교육학회지, 28(8), pp.922~936 (2008), 한국과학교육학회
  29. 남정희, "논의가 강조된 일반화학실험이 대학생들의 글쓰기에서 나타난 다중 표상 및 다중 표상의 내재성에 미치는 영향", 한국과학교육학회지, 31(6), pp.931~941 (2011), 한국과학교육학회
  30. National Research Council, "A Framework for K-12 Science Education:Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas" (2011), The National Academies Press
  31. Oh, P. S., "What teachers of science need to know about models : An overview", International Journal of Science Education, 33(8), pp.1109~1130 (2011)
  32. 박영목, "작문의 인지적 과정에 영향을 미치는 요인", 작문연구, 16(16), pp.231~257 (2012), 한국작문학회
  33. Passmore, C. M., "Exploring opportunities for argumentation in modelling classrooms", International Journal of Science Education, 34(10), pp.1535~1554 (2012)
  34. Saari, H., "A research-based teaching sequence for teaching the concept of modelling to seventh-grade students", International Journal of Science Education, 25(11), pp.1333~1352 (2003)
  35. Schwarz, C. V., "Developing preservice elementary teachers' knowledge and practices through modeling‐centered scientific inquiry", Science Education, 93(4), pp.720~744 (2009)
  36. Schwarz, C. V., "Metamodelling knowledge : Developing students’' understanding of scientific modelling", Cognition and Instruction, 23(2), pp.165~205 (2005)
  37. Schwarz, C. V., "Developing a learning progression for science modeling : making scientific modeling accessible and meaningful for learners", Journal of Research in Science Teaching, 46(6), pp.632~654 (2009)
  38. Shim, W., "Conceptions of Intelligence and Their Implications for Education", The Journal of Elementary Education, 9, pp.33~48 (1995)
  39. 성화목, "읽기전략으로 사용된 읽기틀이 중학생들의 반성 글쓰기에 미치는 영향", 한국과학교육학회지, 33(2), pp.249~265 (2013), 한국과학교육학회
  40. 성화목, "탐구적 과학 글쓰기 활동에서 학생들의 반성적 사고와 읽기틀의 관계에 대한 고찰", 한국과학교육학회지, 32(1), pp.146~159 (2012), 한국과학교육학회
  41. Vygotsky, L., "Thought and language" (1986), MIT press

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