실험은 과학 교수-학습의 주제를 구체적으로 제시하기 때문에 학생들이 스스로 사고하여 실행해보고, 실감할 수 있게 해주어 과학 수업에서 매우 필수적인 요소이다. 7차 교육과정에서 강조되고 있는 탐구능력은 실험을 통해 길러질 수 있는데 이에 반해 학교 현장에서는 실험이 매우 제한된 방식으로 이루어지고, 또한 교과서의 실험은 매우 구조화되어 있어 학생이 스스로 생각을 검증할 수 있는 활동을 할 수 없다.더욱이 선행 연구들 중에는 실제 탐구 활동을 통해 학생들이 과학을 하는 과정을 알아보거나 과학적 추론의 특징을 분석한 것이 거의 없다. 따라서 현행 교육과정에서 이루어지고 있는 탐구활동이 학생의 과학적 추론의 특징에 비추어 적합한지의 여부를 알 수 없다. 그래서 이 연구는 초등학교 학생들이 탐구과제를 해결하는 과정에서 어떠한 과학적 추론의 특징을 보이는지 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 초등학교 1학년 학생 4명을 대상으로 두 개의 탐구과제를 제시하여 해결하도록 하였다. ‘탐구과제 1. 뜨고 가라앉음’은 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하고, 예상한 이유에 대한 자신의 생각을 확인하기 위해 실험을 하는 것이다. 학생에게 제시한 준비물 중에 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하여 활동지에 그 내용을 작성하도록 하고, 자신의 생각이 맞는지 확인하는 실험을 하였다. 실험이 끝나고 학생들이 추론한 내용과 이유, 실험을 통해 인식한 변인에 대해 묻는 면담을 실시하였다. 그리고 ‘탐구과제 2. 종이헬리콥터’는 무게와 날개 길이 등 두 가지 조작변인에 따라 떨어지는 속력이 달라짐을 알 수 있는지 확인하는 실험이다. 6개의 종이 헬리콥터 중에 가장 늦게 떨어지는 것을 찾도록 하였고, 그것이 늦게 떨어진 이유를 묻고 바르게 추론하는지, 무게와 날개 길이의 두 가지 변인 중 하나를 조작변인으로 선택하고 나머지 변인은 통제하여 실험을 설계할 수 있는지를 알아보았다. 탐구과제를 해결하는데 정해진 시간은 없으며 학생이 다 끝났다고 말을 하면 실험이 끝난다. 탐구과제와 면담을 실시하는 동안 학생들의 탐구 과정을 ...
실험은 과학 교수-학습의 주제를 구체적으로 제시하기 때문에 학생들이 스스로 사고하여 실행해보고, 실감할 수 있게 해주어 과학 수업에서 매우 필수적인 요소이다. 7차 교육과정에서 강조되고 있는 탐구능력은 실험을 통해 길러질 수 있는데 이에 반해 학교 현장에서는 실험이 매우 제한된 방식으로 이루어지고, 또한 교과서의 실험은 매우 구조화되어 있어 학생이 스스로 생각을 검증할 수 있는 활동을 할 수 없다.더욱이 선행 연구들 중에는 실제 탐구 활동을 통해 학생들이 과학을 하는 과정을 알아보거나 과학적 추론의 특징을 분석한 것이 거의 없다. 따라서 현행 교육과정에서 이루어지고 있는 탐구활동이 학생의 과학적 추론의 특징에 비추어 적합한지의 여부를 알 수 없다. 그래서 이 연구는 초등학교 학생들이 탐구과제를 해결하는 과정에서 어떠한 과학적 추론의 특징을 보이는지 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 초등학교 1학년 학생 4명을 대상으로 두 개의 탐구과제를 제시하여 해결하도록 하였다. ‘탐구과제 1. 뜨고 가라앉음’은 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하고, 예상한 이유에 대한 자신의 생각을 확인하기 위해 실험을 하는 것이다. 학생에게 제시한 준비물 중에 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하여 활동지에 그 내용을 작성하도록 하고, 자신의 생각이 맞는지 확인하는 실험을 하였다. 실험이 끝나고 학생들이 추론한 내용과 이유, 실험을 통해 인식한 변인에 대해 묻는 면담을 실시하였다. 그리고 ‘탐구과제 2. 종이헬리콥터’는 무게와 날개 길이 등 두 가지 조작변인에 따라 떨어지는 속력이 달라짐을 알 수 있는지 확인하는 실험이다. 6개의 종이 헬리콥터 중에 가장 늦게 떨어지는 것을 찾도록 하였고, 그것이 늦게 떨어진 이유를 묻고 바르게 추론하는지, 무게와 날개 길이의 두 가지 변인 중 하나를 조작변인으로 선택하고 나머지 변인은 통제하여 실험을 설계할 수 있는지를 알아보았다. 탐구과제를 해결하는데 정해진 시간은 없으며 학생이 다 끝났다고 말을 하면 실험이 끝난다. 탐구과제와 면담을 실시하는 동안 학생들의 탐구 과정을 캠코더로 녹화하였으며 그 내용을 분석하여 전사하였다.학생들이 과학적 추론을 하는 과정은 과학적 추론 방식의 두 가지 특징인 ‘탐색방식’과 ‘변인다루기’라는 측면을 분석하였다. ‘탐색방식’은 학생들이 탐색하는 방법과 추론한 내용에 따라, ‘변인다루기’는 무게와 날개 길이가 떨어지는 속력에 영향을 주는지 인식을 하는 정도와 변인을 통제할 수 있는 능력에 따라 네 개의 수준으로 분류하였다. 그 결과 학생들은 탐색과정에서 비슷하면서도 다양한 모습을 보여 주었다. 학생 A는 호기심을 갖고 질문을 많이 하고, 자신이 예상한 결과에 대한 추리를 매우 논리적으로 정확하게 하며, 활동 내내 자신의 주장에 일관된 모습으로 탐색하였다. 또 변인을 인식하고 있으며, 변인을 통제하는 실험을 설계할 수 있고 분석결과 가장 높은 수준에 해당하였다. 학생 B는 적극적이고 자신감 있게 자신의 의견을 말했고, 물체가 물에 뜨고 가라앉는 현상에 대해 자료 의존적이지만 개념적 해석을 하였다. 학생 C는 실험에 대한 관심은 있었지만 시간이 지남에 따라 집중력이 떨어졌으며, 뜨고 가라앉는 것에 영향을 주는 변인으로 일관적인 해석을 하지 못하고 개별적인 사례로 다루었다. 무게를 변인으로 고려한 실험은 설계할 수 있었으나 날개 길이를 변인으로 고려한 실험은 설계할 수 없었다. 학생 D는 차분하고 신중하게 실험결과를 통해 일관된 기준을 추리해낼 수 있으며 일관된 주장을 하며 탐색하였다. 학생 B와 D는 변인을 인식하고 있었으나 변인을 통제하는 실험을 설계하지 못하였다.전체적으로 초등학교 1학년 학생들의 과학적 추론의 특징은 첫째, 학생들은 탐색방식에서 과학적 추론의 수준에 약간의 차이가 있었지만 대부분 탐색을 통해 범주를 만들어 개념을 설명하거나 일관성 있는 모습으로 자신의 생각을 점검할 수 있다. 또 변인다루기에서 탐구활동의 자료가 갖고 있는 변인이 무엇인지 인식할 수 있었다. 둘째, 전체적으로 수준이 일치하지는 않았으나 탐구과제에 따라 수준차이가 크지 않았고 유사한 수준을 나타내고 있었다. 셋째, 학생들은 자료가 다양할 때에는 그 특성을 조합하여 해석을 일관성 있게 하지 못하고, 개별적으로 인식하여 사고하는 특성을 가지고 있었다. 넷째, 초등학교 1학년 학생들은 피아제의 인지 발달 단계에서 구체적 조작기가 시작되는 시기이지만 학생 A는 형식적 조작기에 해당하는 복합 변인 통제를 능숙하게 할 수 있었고, 학생 C는 무게의 영향을 고려하여 변인통제를 하는 실험설계를 할 수 있었다. 이것은 초등학교 1학년 학생들의 일반적인 인지수준보다 높은 단계에 해당된다는 것을 나타낸다.그 결과 연구 대상이 된 초등학교 1학년 학생은 탐구과제 해결에서 관찰과 자신의 사전지식을 사용하여 해석하고, 일어난 현상에 대해 추리를 할 수 있으며, 구체적인 자료에서 각 자료의 특성을 통합할 수 있다는 것을 시사한다. 또 초등학교 1학년 학생들은 보통 피아제의 인지발달단계에서 구체적 조작기 초기에 해당하지만 형식적 조작기 수준에 해당하는 특징이 일부 학생에게 나타날 수도 있다는 것을 뜻한다. 이것은 그 학생들이 피아제의 인지수준에 앞서 추론할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 학생들의 과학적 추론의 특징에 대해 폭넓고 많은 연구를 시행하여, 그 결과를 토대로 학생의 과학적 추론 수준에 적합한 탐구 중심 교육과정이 고안되어야 한다.
실험은 과학 교수-학습의 주제를 구체적으로 제시하기 때문에 학생들이 스스로 사고하여 실행해보고, 실감할 수 있게 해주어 과학 수업에서 매우 필수적인 요소이다. 7차 교육과정에서 강조되고 있는 탐구능력은 실험을 통해 길러질 수 있는데 이에 반해 학교 현장에서는 실험이 매우 제한된 방식으로 이루어지고, 또한 교과서의 실험은 매우 구조화되어 있어 학생이 스스로 생각을 검증할 수 있는 활동을 할 수 없다.더욱이 선행 연구들 중에는 실제 탐구 활동을 통해 학생들이 과학을 하는 과정을 알아보거나 과학적 추론의 특징을 분석한 것이 거의 없다. 따라서 현행 교육과정에서 이루어지고 있는 탐구활동이 학생의 과학적 추론의 특징에 비추어 적합한지의 여부를 알 수 없다. 그래서 이 연구는 초등학교 학생들이 탐구과제를 해결하는 과정에서 어떠한 과학적 추론의 특징을 보이는지 분석하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 초등학교 1학년 학생 4명을 대상으로 두 개의 탐구과제를 제시하여 해결하도록 하였다. ‘탐구과제 1. 뜨고 가라앉음’은 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하고, 예상한 이유에 대한 자신의 생각을 확인하기 위해 실험을 하는 것이다. 학생에게 제시한 준비물 중에 물에 뜨고 가라앉는 것을 예상하여 활동지에 그 내용을 작성하도록 하고, 자신의 생각이 맞는지 확인하는 실험을 하였다. 실험이 끝나고 학생들이 추론한 내용과 이유, 실험을 통해 인식한 변인에 대해 묻는 면담을 실시하였다. 그리고 ‘탐구과제 2. 종이헬리콥터’는 무게와 날개 길이 등 두 가지 조작변인에 따라 떨어지는 속력이 달라짐을 알 수 있는지 확인하는 실험이다. 6개의 종이 헬리콥터 중에 가장 늦게 떨어지는 것을 찾도록 하였고, 그것이 늦게 떨어진 이유를 묻고 바르게 추론하는지, 무게와 날개 길이의 두 가지 변인 중 하나를 조작변인으로 선택하고 나머지 변인은 통제하여 실험을 설계할 수 있는지를 알아보았다. 탐구과제를 해결하는데 정해진 시간은 없으며 학생이 다 끝났다고 말을 하면 실험이 끝난다. 탐구과제와 면담을 실시하는 동안 학생들의 탐구 과정을 캠코더로 녹화하였으며 그 내용을 분석하여 전사하였다.학생들이 과학적 추론을 하는 과정은 과학적 추론 방식의 두 가지 특징인 ‘탐색방식’과 ‘변인다루기’라는 측면을 분석하였다. ‘탐색방식’은 학생들이 탐색하는 방법과 추론한 내용에 따라, ‘변인다루기’는 무게와 날개 길이가 떨어지는 속력에 영향을 주는지 인식을 하는 정도와 변인을 통제할 수 있는 능력에 따라 네 개의 수준으로 분류하였다. 그 결과 학생들은 탐색과정에서 비슷하면서도 다양한 모습을 보여 주었다. 학생 A는 호기심을 갖고 질문을 많이 하고, 자신이 예상한 결과에 대한 추리를 매우 논리적으로 정확하게 하며, 활동 내내 자신의 주장에 일관된 모습으로 탐색하였다. 또 변인을 인식하고 있으며, 변인을 통제하는 실험을 설계할 수 있고 분석결과 가장 높은 수준에 해당하였다. 학생 B는 적극적이고 자신감 있게 자신의 의견을 말했고, 물체가 물에 뜨고 가라앉는 현상에 대해 자료 의존적이지만 개념적 해석을 하였다. 학생 C는 실험에 대한 관심은 있었지만 시간이 지남에 따라 집중력이 떨어졌으며, 뜨고 가라앉는 것에 영향을 주는 변인으로 일관적인 해석을 하지 못하고 개별적인 사례로 다루었다. 무게를 변인으로 고려한 실험은 설계할 수 있었으나 날개 길이를 변인으로 고려한 실험은 설계할 수 없었다. 학생 D는 차분하고 신중하게 실험결과를 통해 일관된 기준을 추리해낼 수 있으며 일관된 주장을 하며 탐색하였다. 학생 B와 D는 변인을 인식하고 있었으나 변인을 통제하는 실험을 설계하지 못하였다.전체적으로 초등학교 1학년 학생들의 과학적 추론의 특징은 첫째, 학생들은 탐색방식에서 과학적 추론의 수준에 약간의 차이가 있었지만 대부분 탐색을 통해 범주를 만들어 개념을 설명하거나 일관성 있는 모습으로 자신의 생각을 점검할 수 있다. 또 변인다루기에서 탐구활동의 자료가 갖고 있는 변인이 무엇인지 인식할 수 있었다. 둘째, 전체적으로 수준이 일치하지는 않았으나 탐구과제에 따라 수준차이가 크지 않았고 유사한 수준을 나타내고 있었다. 셋째, 학생들은 자료가 다양할 때에는 그 특성을 조합하여 해석을 일관성 있게 하지 못하고, 개별적으로 인식하여 사고하는 특성을 가지고 있었다. 넷째, 초등학교 1학년 학생들은 피아제의 인지 발달 단계에서 구체적 조작기가 시작되는 시기이지만 학생 A는 형식적 조작기에 해당하는 복합 변인 통제를 능숙하게 할 수 있었고, 학생 C는 무게의 영향을 고려하여 변인통제를 하는 실험설계를 할 수 있었다. 이것은 초등학교 1학년 학생들의 일반적인 인지수준보다 높은 단계에 해당된다는 것을 나타낸다.그 결과 연구 대상이 된 초등학교 1학년 학생은 탐구과제 해결에서 관찰과 자신의 사전지식을 사용하여 해석하고, 일어난 현상에 대해 추리를 할 수 있으며, 구체적인 자료에서 각 자료의 특성을 통합할 수 있다는 것을 시사한다. 또 초등학교 1학년 학생들은 보통 피아제의 인지발달단계에서 구체적 조작기 초기에 해당하지만 형식적 조작기 수준에 해당하는 특징이 일부 학생에게 나타날 수도 있다는 것을 뜻한다. 이것은 그 학생들이 피아제의 인지수준에 앞서 추론할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 학생들의 과학적 추론의 특징에 대해 폭넓고 많은 연구를 시행하여, 그 결과를 토대로 학생의 과학적 추론 수준에 적합한 탐구 중심 교육과정이 고안되어야 한다.
An experiment is one of the important tools for science education. It helps to fully understand the concepts or problems concerning teaching-learning topic. Needless to mention, it is an indispensable element of any science class. As emphasized the seventh curriculum, the abilities for investigation...
An experiment is one of the important tools for science education. It helps to fully understand the concepts or problems concerning teaching-learning topic. Needless to mention, it is an indispensable element of any science class. As emphasized the seventh curriculum, the abilities for investigation come from the experiments and investigations. However, the experiments were rarely implemented or done in a restricted way in science class. For example, those outlined in the textbooks had the forms of 'cookbook style', thus they could not be used to test pupils' own independent ideas. The previous researches involve neither finding out pupils' way of doing science nor analyzing the characteristics of scientific reasoning. So, we can not know whether pupils' activities in preceding experiments are appropriate for the scientific reasoning. In light of this circumstance, this research has its focus on providing analysis of how pupils arrive at scientific reasoning while solving investigation task. Two investigation tasks were given to four first grade pupils in this research. First task involve predicting of floating and sinking. Pupils were asked to test the validity of their predicting and they carried out an experiment to test their ideas. When experiments were done, interviews were conducted in order to find out what pupils consider from an experiment, the reasons for the experimental design and any variables identified. Second task was given to test the ideas for any changes in speed of the paper helicopter. Specifically, pupils were asking to find which paper helicopters showed the slowest speed when falling. They were asked to provide underlying reasons for this particular phenomena. The intention was to find out whether pupils were able to control the variables in their experiments. There was no time limit in completing the tasks. Entire experiments and interviews were recorded using the camcorder for the purpose of analysis. The pupils' scientific reasoning processes were analyzed in terms of the dimensions of scientific reasoning such as exploration dimension and handling variable. Exploration dimension with four levels entailed the way children coordinated explanations with evidence. Handling variables entailed the extent to which children could identify a variable as something the effect of which could be investigated, and control for in the case where there were confounding variables. As a result, pupils showed some similarities and differences in investigation processes. Pupil A exhibited an insatiable curiosity and asked numerous questions. Moreover, she correctly made inferences basing on her predictions prior to the experiment. This pupil showed consistency in her idea throughout the investigation task. Furthermore, she recognized the variables and was able to design the experiment controlling the variables. Overall, her analysis showed the highest level. On the other hands, pupil B was able to tell his idea with confidence. He relied a lot on the data in reference to the floating and sinking phenomena. He showed more of conceptual analysis. While pupil C showed many interests in the experiment, he showed lack in concentration. Not only that, he showed a lack of consistency and analysis in what variable influenced the floating and sinking phenomena. While pupil C was able to design the experiment using weight variable, but he was not able to design the one using length variable. Pupil D showed prudent attitude during experiment. She was able to extract consistent analysis from the experiment. Overall, pupils B and D realized the changes in variable, but both were not able to carry out an experiment controlling the variables. In short, the characteristics of first grade's scientific reasoning are as follows. First, pupils showed some difference in scientific reasoning. Nevertheless, they were able to provide the explanations for the phenomena and test their ideas. In the case of handling variable, they could recognize the variables of their experiments. Second, they showed the differences in overall level, but showed some similar level to a certain extent. Third, they were not able to do consistent interpretation while considering comprehensive characteristics in variety of data. Rather, they recognized things individually. According to Piaget's theory of cognitive development, first grades are in the concrete operational period. Pupil A had an ability to manipulate mixed variables in skillful manner. Pupil C was able to conduct experiment controlling the variables. It means that some first grades were able to go beyond the concrete operational period. Therefore, it seems crucial to reconsider the curriculum for the investigations and experiments by taking pupils' characteristics of scientific reasoning into an account.
An experiment is one of the important tools for science education. It helps to fully understand the concepts or problems concerning teaching-learning topic. Needless to mention, it is an indispensable element of any science class. As emphasized the seventh curriculum, the abilities for investigation come from the experiments and investigations. However, the experiments were rarely implemented or done in a restricted way in science class. For example, those outlined in the textbooks had the forms of 'cookbook style', thus they could not be used to test pupils' own independent ideas. The previous researches involve neither finding out pupils' way of doing science nor analyzing the characteristics of scientific reasoning. So, we can not know whether pupils' activities in preceding experiments are appropriate for the scientific reasoning. In light of this circumstance, this research has its focus on providing analysis of how pupils arrive at scientific reasoning while solving investigation task. Two investigation tasks were given to four first grade pupils in this research. First task involve predicting of floating and sinking. Pupils were asked to test the validity of their predicting and they carried out an experiment to test their ideas. When experiments were done, interviews were conducted in order to find out what pupils consider from an experiment, the reasons for the experimental design and any variables identified. Second task was given to test the ideas for any changes in speed of the paper helicopter. Specifically, pupils were asking to find which paper helicopters showed the slowest speed when falling. They were asked to provide underlying reasons for this particular phenomena. The intention was to find out whether pupils were able to control the variables in their experiments. There was no time limit in completing the tasks. Entire experiments and interviews were recorded using the camcorder for the purpose of analysis. The pupils' scientific reasoning processes were analyzed in terms of the dimensions of scientific reasoning such as exploration dimension and handling variable. Exploration dimension with four levels entailed the way children coordinated explanations with evidence. Handling variables entailed the extent to which children could identify a variable as something the effect of which could be investigated, and control for in the case where there were confounding variables. As a result, pupils showed some similarities and differences in investigation processes. Pupil A exhibited an insatiable curiosity and asked numerous questions. Moreover, she correctly made inferences basing on her predictions prior to the experiment. This pupil showed consistency in her idea throughout the investigation task. Furthermore, she recognized the variables and was able to design the experiment controlling the variables. Overall, her analysis showed the highest level. On the other hands, pupil B was able to tell his idea with confidence. He relied a lot on the data in reference to the floating and sinking phenomena. He showed more of conceptual analysis. While pupil C showed many interests in the experiment, he showed lack in concentration. Not only that, he showed a lack of consistency and analysis in what variable influenced the floating and sinking phenomena. While pupil C was able to design the experiment using weight variable, but he was not able to design the one using length variable. Pupil D showed prudent attitude during experiment. She was able to extract consistent analysis from the experiment. Overall, pupils B and D realized the changes in variable, but both were not able to carry out an experiment controlling the variables. In short, the characteristics of first grade's scientific reasoning are as follows. First, pupils showed some difference in scientific reasoning. Nevertheless, they were able to provide the explanations for the phenomena and test their ideas. In the case of handling variable, they could recognize the variables of their experiments. Second, they showed the differences in overall level, but showed some similar level to a certain extent. Third, they were not able to do consistent interpretation while considering comprehensive characteristics in variety of data. Rather, they recognized things individually. According to Piaget's theory of cognitive development, first grades are in the concrete operational period. Pupil A had an ability to manipulate mixed variables in skillful manner. Pupil C was able to conduct experiment controlling the variables. It means that some first grades were able to go beyond the concrete operational period. Therefore, it seems crucial to reconsider the curriculum for the investigations and experiments by taking pupils' characteristics of scientific reasoning into an account.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.