본 연구는 초등학생들의 물의 상태변화에 대한 선개념을 조사하고, 이를 바탕으로 인지갈등 전략을 활용한 과학수업을 실시하였을 때 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도와 개념변화 정도를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 서울시 소재 B초등학교 4학년 2개 학급 41명을 대상으로 물의 상태변화와 관련된 개념 중 응고, 융해, 증발, 끓음, 응결에 대한 선개념을 조사하였다. 또한, 인지갈등과 개념변화에 영향을 끼칠 수 있을 것으로 예상되는 학습동기, 학습전략, 인지수준 등 학습자 특성을 파악한 후 4학년 1학기 4단원 ‘모습을 바꾸는 물’ 6차시를 인지갈등 전략을 활용하여 수업을 실시하였다. 학생들의 선개념과 불일치되는 상황을 제시하여 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도를 측정하였다. 수업 처치가 끝나고 10일 후에 사후 개념검사를 실시하여 학습자 특성에 따른 개념변화 정도를 조사하였다. 이러한 과정을 통하여 알아낸 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 초등학생은 물의 상태변화에 대한 다양한 선개념을 가지고 있음을 알 수 있었다. 학생들의 선개념은 대부분 일상생활 속에서 경험을 통해 얻어진 것으로 과학적 개념 보다 비과학적 개념을 가진 학생이 많았다. 응고와 융해는 학생들이 자주 경험하는 현상이지만 고체가 액체보다 부피가 크고 더 무겁다는 ...
본 연구는 초등학생들의 물의 상태변화에 대한 선개념을 조사하고, 이를 바탕으로 인지갈등 전략을 활용한 과학수업을 실시하였을 때 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도와 개념변화 정도를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 서울시 소재 B초등학교 4학년 2개 학급 41명을 대상으로 물의 상태변화와 관련된 개념 중 응고, 융해, 증발, 끓음, 응결에 대한 선개념을 조사하였다. 또한, 인지갈등과 개념변화에 영향을 끼칠 수 있을 것으로 예상되는 학습동기, 학습전략, 인지수준 등 학습자 특성을 파악한 후 4학년 1학기 4단원 ‘모습을 바꾸는 물’ 6차시를 인지갈등 전략을 활용하여 수업을 실시하였다. 학생들의 선개념과 불일치되는 상황을 제시하여 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도를 측정하였다. 수업 처치가 끝나고 10일 후에 사후 개념검사를 실시하여 학습자 특성에 따른 개념변화 정도를 조사하였다. 이러한 과정을 통하여 알아낸 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 초등학생은 물의 상태변화에 대한 다양한 선개념을 가지고 있음을 알 수 있었다. 학생들의 선개념은 대부분 일상생활 속에서 경험을 통해 얻어진 것으로 과학적 개념 보다 비과학적 개념을 가진 학생이 많았다. 응고와 융해는 학생들이 자주 경험하는 현상이지만 고체가 액체보다 부피가 크고 더 무겁다는 오개념으로 인해 물이 얼음이 될 때 부피와 무게가 더 커지고, 얼음이 물이 될 때 부피와 무게가 줄어든다는 선개념을 가진 학생이 많았다. 응고나 융해 현상은 눈으로 관찰할 수 있지만 물의 기체 상태인 수증기는 눈에 보이지 않기 때문에 학생들은 증발, 끓음, 응결 개념에 대한 오개념도 많이 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, ‘증발’, ‘승화’, ‘수증기’, ‘김’ 등 과학적 용어를 사용하는 학생들 중에는 용어의 과학적 개념을 바르게 이해하지 못하여 부적절하게 사용하는 모습을 볼 수 있었다. 이를 통해 볼 때 과학적 용어를 사용하는 학생이 그 용어의 과학적 개념을 이해한다고 보기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 학생들의 과학적 용어 사용과 과학적 개념 이해가 동일하지 않다는 결과로 볼 때, 초등학교 과학수업에서 교사는 과학적 용어 사용에서 신중해야 하며 과학적 용어를 사용하기 보다는 학생들에게 과학적 개념을 설명해야 할 것이다.
둘째, 학생들의 선개념과 불일치되는 상황을 제시하였을 때 학습자 특성에 따라 인지갈등 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 응고 개념에서 불일치상황에 대한 인식, 불안, 인지갈등 정도는 내적동기 유형의 학생보다 외적동기 유형의 학생들이 높은 것으로 나타났다. 융해와 증발 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 심층전략 유형의 학생보다 피상전략 유형의 학생들이 높은 것으로 나타났다. 또한, 증발 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 전조작 전기 학생들이 가장 높게 나타났고, 끓음과 응결 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 구체적 조작 전기 학생들이 가장 높은 것으로 나타났다. 증발, 끓음, 응결 개념에서 학생들의 인지수준에 따라 불일치상황에 대한 인식 정도가 다른 것으로 나타났으며 과도기 학생이 가장 낮은 것을 알 수 있었다.
셋째, 학습자 특성에 따라 물의 상태변화에 대한 개념변화 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 융해 개념에서 외적동기 유형의 학생들이 내적동기유형의 학생보다 개념변화 정도가 높은 것으로 나타났다. 증발 개념에서 피상전략 유형의 학생들이 심층전략 유형의 학생보다 개념변화 정도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 증발 개념에서 전조작 전기 학생들의 개념변화 정도가 가장 높게 나타났으며 학생들의 인지수준에 따라 개념변화 정도가 다른 것을 알 수 있었다.
이상의 연구 결과에서 학생들은 주위에서 물의 상태변화 현상을 쉽게 볼 수 있지만 다양한 오개념을 가지고 있었으며, 이를 바탕으로 인지갈등 전략을 활용한 수업을 실시하였을 때 학습자 특성에 따라 인지갈등과 개념변화 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 외적동기 유형의 학생이 내적동기 유형을 가진 학생보다 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다. 피상전략 유형의 학생이 심층전략 유형의 학생보다 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 인지수준이 낮은 학생이 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다.
이를 통해 학생들의 인지갈등 정도와 개념변화 정도가 서로 관련이 있음을 알 수 있으며 학습자 특성에 따라 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서, 학생들의 오개념을 과학적인 개념으로 변화시키기 위해서는 수업 전에 학생들의 선개념과 학습자 특성을 조사하여 인지갈등을 많이 일으킬 수 있는 불일치상황을 제시할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
인지갈등 전략을 활용한 과학수업을 할 때 학습자 특성에 대한 사전 조사를 실시하여 그 결과에 따라 모둠을 구성하고, 모둠 특성에 맞는 불일치상황을 제시하면 학생들의 인지갈등 정도를 더 높일 수 있으며 개념변화 효과도 높아질 것이다.
본 연구는 초등학생들의 물의 상태변화에 대한 선개념을 조사하고, 이를 바탕으로 인지갈등 전략을 활용한 과학수업을 실시하였을 때 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도와 개념변화 정도를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 서울시 소재 B초등학교 4학년 2개 학급 41명을 대상으로 물의 상태변화와 관련된 개념 중 응고, 융해, 증발, 끓음, 응결에 대한 선개념을 조사하였다. 또한, 인지갈등과 개념변화에 영향을 끼칠 수 있을 것으로 예상되는 학습동기, 학습전략, 인지수준 등 학습자 특성을 파악한 후 4학년 1학기 4단원 ‘모습을 바꾸는 물’ 6차시를 인지갈등 전략을 활용하여 수업을 실시하였다. 학생들의 선개념과 불일치되는 상황을 제시하여 학습자 특성에 따른 인지갈등 정도를 측정하였다. 수업 처치가 끝나고 10일 후에 사후 개념검사를 실시하여 학습자 특성에 따른 개념변화 정도를 조사하였다. 이러한 과정을 통하여 알아낸 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 초등학생은 물의 상태변화에 대한 다양한 선개념을 가지고 있음을 알 수 있었다. 학생들의 선개념은 대부분 일상생활 속에서 경험을 통해 얻어진 것으로 과학적 개념 보다 비과학적 개념을 가진 학생이 많았다. 응고와 융해는 학생들이 자주 경험하는 현상이지만 고체가 액체보다 부피가 크고 더 무겁다는 오개념으로 인해 물이 얼음이 될 때 부피와 무게가 더 커지고, 얼음이 물이 될 때 부피와 무게가 줄어든다는 선개념을 가진 학생이 많았다. 응고나 융해 현상은 눈으로 관찰할 수 있지만 물의 기체 상태인 수증기는 눈에 보이지 않기 때문에 학생들은 증발, 끓음, 응결 개념에 대한 오개념도 많이 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, ‘증발’, ‘승화’, ‘수증기’, ‘김’ 등 과학적 용어를 사용하는 학생들 중에는 용어의 과학적 개념을 바르게 이해하지 못하여 부적절하게 사용하는 모습을 볼 수 있었다. 이를 통해 볼 때 과학적 용어를 사용하는 학생이 그 용어의 과학적 개념을 이해한다고 보기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 학생들의 과학적 용어 사용과 과학적 개념 이해가 동일하지 않다는 결과로 볼 때, 초등학교 과학수업에서 교사는 과학적 용어 사용에서 신중해야 하며 과학적 용어를 사용하기 보다는 학생들에게 과학적 개념을 설명해야 할 것이다.
둘째, 학생들의 선개념과 불일치되는 상황을 제시하였을 때 학습자 특성에 따라 인지갈등 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 응고 개념에서 불일치상황에 대한 인식, 불안, 인지갈등 정도는 내적동기 유형의 학생보다 외적동기 유형의 학생들이 높은 것으로 나타났다. 융해와 증발 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 심층전략 유형의 학생보다 피상전략 유형의 학생들이 높은 것으로 나타났다. 또한, 증발 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 전조작 전기 학생들이 가장 높게 나타났고, 끓음과 응결 개념에서 불일치상황에 대한 인식은 구체적 조작 전기 학생들이 가장 높은 것으로 나타났다. 증발, 끓음, 응결 개념에서 학생들의 인지수준에 따라 불일치상황에 대한 인식 정도가 다른 것으로 나타났으며 과도기 학생이 가장 낮은 것을 알 수 있었다.
셋째, 학습자 특성에 따라 물의 상태변화에 대한 개념변화 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 융해 개념에서 외적동기 유형의 학생들이 내적동기유형의 학생보다 개념변화 정도가 높은 것으로 나타났다. 증발 개념에서 피상전략 유형의 학생들이 심층전략 유형의 학생보다 개념변화 정도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 증발 개념에서 전조작 전기 학생들의 개념변화 정도가 가장 높게 나타났으며 학생들의 인지수준에 따라 개념변화 정도가 다른 것을 알 수 있었다.
이상의 연구 결과에서 학생들은 주위에서 물의 상태변화 현상을 쉽게 볼 수 있지만 다양한 오개념을 가지고 있었으며, 이를 바탕으로 인지갈등 전략을 활용한 수업을 실시하였을 때 학습자 특성에 따라 인지갈등과 개념변화 정도가 다르다는 것을 알 수 있었다. 외적동기 유형의 학생이 내적동기 유형을 가진 학생보다 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다. 피상전략 유형의 학생이 심층전략 유형의 학생보다 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다. 또한, 인지수준이 낮은 학생이 인지갈등과 개념변화 정도가 높은 것을 알 수 있었다.
이를 통해 학생들의 인지갈등 정도와 개념변화 정도가 서로 관련이 있음을 알 수 있으며 학습자 특성에 따라 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서, 학생들의 오개념을 과학적인 개념으로 변화시키기 위해서는 수업 전에 학생들의 선개념과 학습자 특성을 조사하여 인지갈등을 많이 일으킬 수 있는 불일치상황을 제시할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
인지갈등 전략을 활용한 과학수업을 할 때 학습자 특성에 대한 사전 조사를 실시하여 그 결과에 따라 모둠을 구성하고, 모둠 특성에 맞는 불일치상황을 제시하면 학생들의 인지갈등 정도를 더 높일 수 있으며 개념변화 효과도 높아질 것이다.
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