과학 탐구 활동에서 초등학생과 중학생이 사용하는 개념의 일관성 분석 :Consistency analysis on concepts using by elementary and middle school students in scientific inquiry activities

정성엽

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정성엽 (경북대학교, 경북대학교 대학원)

지도교수: 김영신

발행연도: 2019

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

과학 탐구 활동에서 초등학생과 중학생이 사용하는 개념의 일관성 분석

정성엽 과학교육학과 2019.01 학위논문

초등학생과 중학생들이 관찰, 의문 생성, 실험 설계 단계에서 사용하는 개념의 일관성

정성엽 , 김영신 , 임수민 생물교육 2019.01 학술저널

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탐구는 학습에서뿐만 아니라 일상생활에서도 과학적 사고력을 향상시키는 과학의 핵심이다. 최근의 과학 탐구는 학생 스스로 관찰을 통해 문제를 만들고 이에 대한 답을 찾아가는 과정을 강조하고 있다. 탐구 활동을 원활하게 수행하기 위해 학생들은 올바른 과학 개념을 사용하여야 한다. 따라서 본 연구는 초, 중학교 12명을 대상으로 관찰, 의문생성, 실험 설계 단계에서 사용하는 과학 개념 및 과학 개념의 일관성을 분석하였다. 이를 위해 발성사고법과 언어네트워크 분석을 실시하였다. 분석에서 얻은 결론은 다음과 같다.
첫째, 관심을 가지고 있는 개념이 과학 탐구 단계에서 계속 사용되고 있다. 그러나 이들 개념의 대부분이 실험 기구와 관련되어 있다. 또한 관찰 단계에서 보다 다양한 상황에서 많은 과학 개념을 사용할 수 있게 지도하는 것이 필요하다. 둘째, 학생들이 탐구 활동에서 사용하는 과학 개념의 일관성은 학년과 성에 따라 다르게 나타났다. 먼저 7학년 학생들은 5학년 학생들보다 오감을 활용한 관찰 개념을 일관성 있게 사용하고 있었다. 그리고 여학생들은 남학생들에 비해 오감을 활용한 과학 개념을 일관성 있게 사용하고 있는 반면에, 남학생들은 물질의 속성에 대한 과학 개념을 일관성 있게 사용하고 있었다. 셋째, 탐구 활동 중에서 나타나는 학생들의 과학 개념을 살펴보면 먼저 관찰 단계에서는 시각뿐만 아니라 다른 감각 기관을 통한 관찰도 이루어질 수 있도록 해야 한다.
이러한 연구 결과를 바탕으로 관찰 단계에서 학생에게 다양한 상황에서 정량적인 관찰의 지도가 필요하다. 탐구 수준에 따라서는 탐구 수준이 상 수준에 해당하는 학생들은 관찰 단계에 대한 학습이, 탐구 수준이 중 수준에 해당하는 학생들은 의문생성과 실험설계 단계에 대한 학습이 더욱 요구된다. 추가로 남녀에 따라서는 남학생의 경우 기존에 지닌 과학 개념을 인지구조에 구조화시키는 학습이 필요하며, 여학생의 경우 과학 탐구 단계에 대한 학습이 필요하다. 본 연구에서는 관찰, 의문생성, 실험설계 단계로 한정하여 학생들이 사용하는 과학 개념을 파악해보았으나, 그 밖의 단계에서 학생들이 사용하는 과학 개념의 일관성에 대해 추가적인 연구가 이루어지길 기대한다.

Inquiry is the core of science that improves scientific thinking in everyday life as well as learning. Recent scientific inquiries emphasize the process by which students make their own observations and find answers. In order to facilitate the inquiry activities, students should use the right scientific concept.
The purpose to this study are to analyze the consistency of scientific concept and scientific concept used in the observation, scientific question generation and experimental design stage for 12 elementary and middle school students. To do this, a think-aloud method and a semantic network analysis were used. The conclusions obtained from the analysis are as follows.
First, concepts that are of interest continue to be used in the scientific inquiry stage. However, most of these concepts are related to experimental instruments. It is also necessary to guide the use of many scientific concepts in a variety of situations in the observation stage. Second, the consistency of scientific concepts used by students in inquiry activities varied according to grade and gender. Students in the grade seven more consistently used the observation with five senses than those in grade five. And while girls showed consistency in scientific concepts that used the five senses compared to boys, boys were more consistent in using the scientific concept material properties. Third, if we look at the scientific concepts of students during inquiry activities, from stage of observation, we should guide them yo conduct observations through other senses as well as sight.
Based on these findings, it is necessary to provide students with quantitative observation in various situations at the observation stage. Students with higher levels of inquiry need to learn about the observation stage. Students with intermediate levels of inquiry are more required to learn about the scientific question generation and experimental design. In addition, male student need to learn how to structure their existing scientific concepts into their cognition, and female students are required to learn about the science inquiry stage. In this study, I have tried to grasp the scientific concepts using by students in the observation, scientific question generation, and experimental design stages. Through further researches, it is needed to be done on the consistency of the scientific concept that students use at other stages.

#과학 탐구 활동 #개념의 일관성

I. 서 론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1
2. 연구문제 4
3. 용어의 정리 4
II. 이론적 배경 5
1. 과학 개념과 탐구 활동 5
1) 과학 개념의 정의 및 특성 5
2) 과학 개념의 사용 6
3) 과학 탐구 7
4) 선행 연구 분석 10
2. 발성사고법 11
1) Think-aloud의 정의 11
2) Think-aloud 프로토콜 13
3) 선행 연구 분석 15
3. 언어네트워크 분석법(SNA) 15
1) 언어네트워크 분석 15
2) 언어네트워크 분석의 구조 16
3) 선행 연구 분석 18
III. 연구 절차 및 방법 19
1. 연구 절차 19
2. 연구 대상 20
3. 프로그램 21
1) 탐구 실험 주제의 구성 21
2) 탐구 활동지 21
4. 검사 도구 22
5. 자료 수집 23
6. 자료 분석 24
1) 과학 탐구 능력 검사지 24
2) 개념 분석 24
IV. 연구 결과 및 논의 27
1. 탐구 영역별 언어네트워크 분석 27
1) 관찰 영역 27
2) 의문생성 영역 30
3) 실험설계 영역 33
2. 변인에 따른 언어네트워크 분석 36
1) 학년별 36
2) 성별 43
3) 탐구 수준별 49
3. 일관성 분석 58
1) 학년별 60
2) 성별 62
3) 탐구 수준별 64
4. 논의 66
V. 결론 및 제언 70
1. 결론 70
2. 제언 72
참고문헌 74
영문 초록 84
부록 1. Think-aloud 연습지 86
부록 2. 탐구 활동지 92
부록 3. 과학탐구능력 검사지 95
부록 4. 과학 개념 선정 의뢰서 107

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