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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
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이 연구에서는 과학영재의 효과적인 실험 설계 수행을 돕기 위한 방안으로 비유 실험 활동을 개발하고 적용하여 비유 실험을 활용한 탐구 학습에서 나타나는 과학영재의 실험 설계 과정의 특징을 분석하였다. 이를 토대로 비유 실험을 효과적으로 활용할 수 있는 실험 설계 전략을 개발하고 이를 적용한 수업에서 과학영재들의 실험 설계 과정의 특징 및 과학영재들 사이의 언어적 상호작용과 비유 활용 실험 설계 전략에 대한 인식을 조사하였다.
기초연구인 연구 I에서는 과학영재들의 실험 설계에 대한 실태를 분석하였다. 중학교 1학년 과학영재들의 적용실험에 대한 실험 설계 과정을 발성사고법을 이용해 조사하였고, 각 과정 요소별로 과학영재의 수행 수준을 분석하였다. 연구 결과, 과학영재들은 실험을 설계하는 과정에서 상황설정, 전략결정, 가정설정, 측정계획, 가정의 타당화의 과정 요소와 관련된 사고를 하는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 과정 요소에 대한 과학영재들의 수행 수준은 미흡한 측면이 있었다. 특히, 실험 설계 과정에서 문제를 해결하는데 적합한 목표 상황을 구체적으로 설정하거나 자신의 사고에 대해 적절한 준거를 통해 비판적으로 점검하는 능력이 부족한 것으로 나타났다.
연구 II에서는 실험 설계 수행을 도울 수 있는 비유 실험 활동을 개발하고 중학교 1학년 과학영재 학생들에게 적용하여 비유 실험을 활용한 탐구 학습이 실험 설계 과정에 미치는 영향을 조사하였다. 비유 실험을 활용하는 방식에 따라 실험 설계 과정의 유형을 분류하고 각 유형에 따른 특징 및 실험 설계 과정 요소별 수행 수준을 분석하였다. 비유 실험을 활용한 실험 설계 과정의 유형은 RM형, BDM형, SM형의 세 가지 유형으로 분류할 수 있었다. RM형의 과학영재들은 대응 관계를 심층적으로 파악함으로써 새로운 관점에서 전반적으로 모든 과정 요소를 고려하며 정교한 실험 설계를 수행하였다. BDM형의 과학영재들은 비유 실험을 활용해 새로운 방향으로 관점을 전환하지만 대응의 수준이나 과정 요소에 대한 고려에 미흡한 부분이 있어 실험 설계의 구체성이 다소 부족한 것으로 나타났다. SM형에 속하는 과학영재들은 기존의 관점을 새로운 문제 상황에 그대로 적용하고 필요한 과정 요소를 고르게 고려하지 못하며 적절한 실험 설계를 수행하지 못하는 것으로 나타났다.
연구 III에서는 연구 I과 연구 II의 결과를 기초로 비유 활용 실험 설계 전략을 개발·적용하였다. 중학교 1학년 과학영재로 구성된 4개의 소집단을 대상으로 전략을 활용한 수업에서 나타나는 실험 설계 과정의 유형을 분류하고 과학영재들 사이의 언어적 상호작용을 개별 진술 및 상호작용 단위 수준에서 분석하였다. 연구 결과, 3개의 소집단이 RM형, 1개의 소집단이 BDM형에 해당하였다. 과학영재들 사이의 언어적 상호작용은 전체적으로 개별 진술 및 상호작용 단위 수준에서 과제관련 진술의 빈도가 높았으며 특히, 의견제시 진술과 대칭적 정교화 상호작용의 빈도가 가장 높았다. 전략의 단계별 분석 결과, 이해 단계에서는 설명하기와 질문하기, 누적형 상호작용이 많았으며, 설계 단계에서는 의견제시와 누적형, 논쟁형 상호작용이 많았고, 검토 단계에서는 의견제시와 의견받기, 논쟁형 상호작용이 많았다. 유형별 차이를 분석한 결과, 전략의 모든 단계에서 유형간 상호작용 단위 수준에 질적인 차이가 있었으며, 개별 진술의 경우 설계 및 검토 단계에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
기초연구인 연구 I에서는 과학영재들의 실험 설계에 대한 실태를 분석하였다. 중학교 1학년 과학영재들의 적용실험에 대한 실험 설계 과정을 발성사고법을 이용해 조사하였고, 각 과정 요소별로 과학영재의 수행 수준을 분석하였다. 연구 결과, 과학영재들은 실험을 설계하는 과정에서 상황설정, 전략결정, 가정설정, 측정계획, 가정의 타당화의 과정 요소와 관련된 사고를 하는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 과정 요소에 대한 과학영재들의 수행 수준은 미흡한 측면이 있었다. 특히, 실험 설계 과정에서 문제를 해결하는데 적합한 목표 상황을 구체적으로 설정하거나 자신의 사고에 대해 적절한 준거를 통해 비판적으로 점검하는 능력이 부족한 것으로 나타났다.
연구 II에서는 실험 설계 수행을 도울 수 있는 비유 실험 활동을 개발하고 중학교 1학년 과학영재 학생들에게 적용하여 비유 실험을 활용한 탐구 학습이 실험 설계 과정에 미치는 영향을 조사하였다. 비유 실험을 활용하는 방식에 따라 실험 설계 과정의 유형을 분류하고 각 유형에 따른 특징 및 실험 설계 과정 요소별 수행 수준을 분석하였다. 비유 실험을 활용한 실험 설계 과정의 유형은 RM형, BDM형, SM형의 세 가지 유형으로 분류할 수 있었다. RM형의 과학영재들은 대응 관계를 심층적으로 파악함으로써 새로운 관점에서 전반적으로 모든 과정 요소를 고려하며 정교한 실험 설계를 수행하였다. BDM형의 과학영재들은 비유 실험을 활용해 새로운 방향으로 관점을 전환하지만 대응의 수준이나 과정 요소에 대한 고려에 미흡한 부분이 있어 실험 설계의 구체성이 다소 부족한 것으로 나타났다. SM형에 속하는 과학영재들은 기존의 관점을 새로운 문제 상황에 그대로 적용하고 필요한 과정 요소를 고르게 고려하지 못하며 적절한 실험 설계를 수행하지 못하는 것으로 나타났다.
연구 III에서는 연구 I과 연구 II의 결과를 기초로 비유 활용 실험 설계 전략을 개발·적용하였다. 중학교 1학년 과학영재로 구성된 4개의 소집단을 대상으로 전략을 활용한 수업에서 나타나는 실험 설계 과정의 유형을 분류하고 과학영재들 사이의 언어적 상호작용을 개별 진술 및 상호작용 단위 수준에서 분석하였다. 연구 결과, 3개의 소집단이 RM형, 1개의 소집단이 BDM형에 해당하였다. 과학영재들 사이의 언어적 상호작용은 전체적으로 개별 진술 및 상호작용 단위 수준에서 과제관련 진술의 빈도가 높았으며 특히, 의견제시 진술과 대칭적 정교화 상호작용의 빈도가 가장 높았다. 전략의 단계별 분석 결과, 이해 단계에서는 설명하기와 질문하기, 누적형 상호작용이 많았으며, 설계 단계에서는 의견제시와 누적형, 논쟁형 상호작용이 많았고, 검토 단계에서는 의견제시와 의견받기, 논쟁형 상호작용이 많았다. 유형별 차이를 분석한 결과, 전략의 모든 단계에서 유형간 상호작용 단위 수준에 질적인 차이가 있었으며, 개별 진술의 경우 설계 및 검토 단계에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
목차
제 1 장. 서론1. 연구의 필요성 12. 연구 내용 73. 연구의 제한점 94. 용어의 정의 10제 2 장. 이론적 배경 및 선행 연구1. 과학영재교육과 탐구 학습 121.1 과학영재 121.2 창의적 사고 141.3 과학적 창의성과 과학 탐구 학습 182. 과학 탐구와 실험 설계 222.1 과학영재의 과학 탐구 222.2 과학 탐구 과정과 실험 설계 232.3 실험의 유형과 실험 설계 262.4 실험 설계 관련 선행연구 332.5 탐구 학습 환경에서의 언어적 상호작용 관련 선행연구 393. 비유와 비유 추론 413.1 심상적 사고 413.2 비유의 정의와 비유 추론 이론 423.3 비유의 역할 493.4 효과적인 비유 사용 51제 3 장. 과학영재들의 적용실험 설계 과정 분석 (연구 I)1. 연구 배경과 목적 552. 연구 방법 583. 연구 결과 및 논의 653.1 과학영재들의 실험 설계에서 나타난 과정 요소 653.2 과학영재들의 실험 설계 과정 요소별 수행 수준 724. 결론 79제 4 장. 비유 실험을 활용한 탐구 학습이 과학영재의 적용실험 설계 과정에 미치는 영향 (연구 Ⅱ)1. 연구 배경과 목적 812. 연구 방법 843. 연구 결과 및 논의 883.1 비유 실험을 활용한 실험 설계 과정의 유형 및 특징 883.2 유형에 따른 과정 요소별 수행 수준 944. 결론 101제 5 장. 비유 활용 실험 설계 전략을 적용한 탐구 학습에서 나타나는 과학영재 학생들의 실험 설계 과정 및 언어적 상호작용 분석 (연구 Ⅲ)1. 연구 배경과 목적 1032. 연구 방법 1063. 연구 결과 및 논의 1213.1 실험 설계 과정의 유형 및 특징 1213.2 과학영재 학생들 사이의 언어적 상호작용 양상 1244. 결론 143제 6 장. 결론 및 제언1. 연구의 요약 및 결론 1452. 추후 연구 과제 149참고 문헌 151부 록 167ABSTRACT 173
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