과학적 관찰과 규칙성 발견 활동에서 나타나는 감성단어 유형과 과학 지식 생성력과의 관계 Relationships between Types of Emotional Words and Abilities of Science-Knowledge Generation in Students' Scientific Observation and Rule-Discovery원문보기
본 연구의 목적은 첫째, 학생들이 과학적 관찰 및 규칙 발견 활동을 수행할 때 나타나는 과학적 감성 단어의 유형과 빈도, 강도를 분석하고, 둘째, 과학 지식 생성력과 과학적 감성지수(ISE)와의 상관관계를 밝히는 것이다. 이를 위해 연구에서는 먼저 선행 연구를 고찰하여 과학적 감성을 정의하고, 효과적인 지식 생성 활동을 위해 겨울눈과 화석 관찰, 씨앗과 암석 분류의 4개의 과제를 개발하였다. 연구대상은 교원양성대학교 4학년 학생 161명으로 하였다. 피험자들은 각 과제를 수행하면서 인지적 사고과정과 느낀 과학적 감성을 기록하고 형용사 이모티콘 척도 용지에 자신의 감성 강도를 나타내었다. 연구 결과, 관찰 활동에서는 '흥미-수용-사랑-거부' 의 순으로 감성유형이 나타났고, 규칙성 발견 활동에서는 '흥미-거부-수용-기대' 의 순으로 감성유형이 나타났다 각각의 감성 단어 빈도는 감성 강도와 통계적으로 상관관계가 있었다. 과학적 감성 빈도(FSE)와 과학적 감성 강도(SSE)를 곱한 과학적 감성지수(ISE)는 과학적 감성능력을 나타내는 하나의 지표로서 과학 지식 생성력과 높은 정적인 상관관계를 가진다. 개별적인 과학적 감성 지수에서는 '수용-사랑-슬픔-흥미' 순으로 과학 지식 생성력과 정적인 상관관계를 나타낸다.
본 연구의 목적은 첫째, 학생들이 과학적 관찰 및 규칙 발견 활동을 수행할 때 나타나는 과학적 감성 단어의 유형과 빈도, 강도를 분석하고, 둘째, 과학 지식 생성력과 과학적 감성지수(ISE)와의 상관관계를 밝히는 것이다. 이를 위해 연구에서는 먼저 선행 연구를 고찰하여 과학적 감성을 정의하고, 효과적인 지식 생성 활동을 위해 겨울눈과 화석 관찰, 씨앗과 암석 분류의 4개의 과제를 개발하였다. 연구대상은 교원양성대학교 4학년 학생 161명으로 하였다. 피험자들은 각 과제를 수행하면서 인지적 사고과정과 느낀 과학적 감성을 기록하고 형용사 이모티콘 척도 용지에 자신의 감성 강도를 나타내었다. 연구 결과, 관찰 활동에서는 '흥미-수용-사랑-거부' 의 순으로 감성유형이 나타났고, 규칙성 발견 활동에서는 '흥미-거부-수용-기대' 의 순으로 감성유형이 나타났다 각각의 감성 단어 빈도는 감성 강도와 통계적으로 상관관계가 있었다. 과학적 감성 빈도(FSE)와 과학적 감성 강도(SSE)를 곱한 과학적 감성지수(ISE)는 과학적 감성능력을 나타내는 하나의 지표로서 과학 지식 생성력과 높은 정적인 상관관계를 가진다. 개별적인 과학적 감성 지수에서는 '수용-사랑-슬픔-흥미' 순으로 과학 지식 생성력과 정적인 상관관계를 나타낸다.
The purposes of this study were to analyze types of scientific emotion word and to investigate the relationship between the ISE(Index of Scientific Emotion) and the ability of science-knowledge generation in subjects' scientific observation and rule-discovery. The subjects were asked to perform four...
The purposes of this study were to analyze types of scientific emotion word and to investigate the relationship between the ISE(Index of Scientific Emotion) and the ability of science-knowledge generation in subjects' scientific observation and rule-discovery. The subjects were asked to perform four scientific tasks. The tasks were developed that are suitable for scientific observation and rule-discovery. In performing tasks, the subjects were asked to describe their generated science-knowledge and scientific emotion through self-report questionnaire, performing each task. The strength of their scientific emotion was also measured using adjective emoticon check lists. In subjects' scientific observing, they showed 33.3% of interest emotion which was the biggest, 15.0% of acceptance emotion, and 11.3% of love emotion, respectively. In scientific rule-discovering, types of emotion were shown as 23.8% of interest, 21.5% of disgust, and 10.8% of acceptance, respectively. In addition, ability of science-knowledge generation was significantly correlated to ISE.
The purposes of this study were to analyze types of scientific emotion word and to investigate the relationship between the ISE(Index of Scientific Emotion) and the ability of science-knowledge generation in subjects' scientific observation and rule-discovery. The subjects were asked to perform four scientific tasks. The tasks were developed that are suitable for scientific observation and rule-discovery. In performing tasks, the subjects were asked to describe their generated science-knowledge and scientific emotion through self-report questionnaire, performing each task. The strength of their scientific emotion was also measured using adjective emoticon check lists. In subjects' scientific observing, they showed 33.3% of interest emotion which was the biggest, 15.0% of acceptance emotion, and 11.3% of love emotion, respectively. In scientific rule-discovering, types of emotion were shown as 23.8% of interest, 21.5% of disgust, and 10.8% of acceptance, respectively. In addition, ability of science-knowledge generation was significantly correlated to ISE.
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문제 정의
본 연구에서는 과학적 감성 능력을 나타내는 하나의 단위로서 "과학적 감성 지수”(ISE; Index of Scientific Emotion)를 다음과 같은 식으로 제시하고자 한다.
구체적으로, 이 연구에서는 학생들의 과학적 활동 중에서 귀납적 탐구활동인 관찰 활동과 규칙성 발견 활동에 국한해서 연구하고자 한다. 이를 위한 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
또한 피험자의 감성이 표현된 언어를 연구자가 분석할 때 오류를 범할 가능성도 있다. 그래서 본 연구에서는 피험자의 감성이 표현된 언어를 객관적으로 분석하기 위해 피험자와 동일한 대학생 120명에게 설문지를 투입하여 내용타당성을 검토하였다. 설문지 분석 결과 감성 표현 언어 분류의 90% 이상 동의를 얻은 부분만 선택하여 분석하였다.
그러므로 가장 선행되어야 하는 연구는 과학적 활동에서 감성의 존재 여부를 조사하는 것이고, 감성이 있다면, 어떤 유형의 감성이 존재하느냐를 조사하는 것이 될 것이다. 따라서 본 연구는 먼저 학생들의 과학적 활동 과정에서 발생한 과학적 감성 단어의 유형을 알아보고, 과학적 감성이 과학지식의 생성과 어떤 관련성을 갖는지 알아보는 것이다.
이를 위한 구체적인 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 관찰 활동에서 나타나는 학생들의 과학적 감성 단어 유형에는 어떠한 것들이 있는가? 둘째, 규칙성 발견과정에서 나타나는 학생들의 과학적 감성단어 유형에는 어떠한 것들이 있는가? 셋째, 과학적 감성의 정도를 나타내기 위해 과학적 감성 지수(ISE)를 정의하고, 넷째, 관찰 활동과 규칙성 발견 활동에서의 과학지식 생성력과 과학적 감성 지수와는 어떤 상관관계를 가지는지를 밝혀 인지적 사고력과 감성과의 관계를 연구하고자 한다.
제안 방법
통해 개발하였다. 개발된 과제들은 대학생들이 감각을 충분히 사용할 수 있고, 조작 가능하며 다양한 관점으로 활용할 수 있도록, 물질과학과 생명과학 각 영역별로 개발하여 전체 4개의 과제를 개발하였다(Table 1).
었다. 겨울눈과 화석을 학생들에게 개별적으로 제시하였고, 조작 관찰을 위해 필요한 경우는 면도칼과 확대경을 제공하였다. 규칙성 발견 활동은 10종류의 씨앗이 섞여있는 혼합 씨앗 과 퇴적암 또는 화성암 10夺류가 섞여있는 암석 상자 를 이용한 분류 과제이다.
과제의 수행은 선 과제에 의한 후 과제에 대한 영향을 배제하기 위하여 선 과제를 수행한 후 1시간의 휴식 후에 후 과제를 수행하였다. 즉 1차 과제 수행에서 화석관찰 과제를 수행하였다면 이후 1시간의 휴식 후에 씨앗 분류 과제를 실시하였다.
과학적 감성 단어 유형을 분석하기 위한 과제 개발은 2 명의 과학교육 전문가와 5인의 과학교사들이 5회에 걸친 토론을 통해 개발하였다. 개발된 과제들은 대학생들이 감각을 충분히 사용할 수 있고, 조작 가능하며 다양한 관점으로 활용할 수 있도록, 물질과학과 생명과학 각 영역별로 개발하여 전체 4개의 과제를 개발하였다(Table 1).
과학적 감성지수는 과학적 감성 단어의 빈도(FSE; Frequency of Scientific Emotion)와 과학적 감성 강도 (SSE; Strength of Scientific Emotion)를 곱해서 얻은 값으로 정의하고, 과학적 감성 빈도, 과학적 감성 강도, 과학적 감성 지수, 과학 지식 생성력과의 상관관계를 조사하였다.
그러므로 감성 단어의 신뢰도를 검증하는 방법으로 감성 단어의 빈도와 감성 강도와의 상관관계를 조사하였다. 너무 낮은 빈도를 나타내고 있는 감성 단어, 즉 빈도가 5% 미만이 되는 감성단어는 제외하고, 5% 이상 되는 감성 단어를 추출하여 감성 강도와의 상관관계를 조사하였다 (Table 5).
따라서 언어적 보고 분석법에 의해서 과학적 감성 단어 빈도를 구할 수 있고, 형용사 이모티콘 척도법을 이용해서 과학적 감성 강도를 측정할 수 있다. 그리고 측정한 감성 단어 측정의 신뢰도를 높이기 위해 과학적 감성 단어 빈도와 과학적 감성 강도 사이의 상관관계를 조사하였다. 만약 피험자가 자신이 느낀 감성을 정확하게 언어로 기술하였다면, 그 언어에 해당하는 감성의 강도도 높게 나타날 것이다.
그러므로 감성 단어의 신뢰도를 검증하는 방법으로 감성 단어의 빈도와 감성 강도와의 상관관계를 조사하였다. 너무 낮은 빈도를 나타내고 있는 감성 단어, 즉 빈도가 5% 미만이 되는 감성단어는 제외하고, 5% 이상 되는 감성 단어를 추출하여 감성 강도와의 상관관계를 조사하였다 (Table 5).
설문지 분석 결과 감성 표현 언어 분류의 90% 이상 동의를 얻은 부분만 선택하여 분석하였다. 다른 한편으로는 과학적 감성 강도와의 상관관계를 조사하여 신뢰도를 확보하였다.
이 측정도구는 인간의 감성을 그림으로 표현하는 이모티콘을 사용하기 때문에, 디지털 감성세대인 피험자들이 자신의 감성과 상황을 보다 정확하게 나타낼 수 있는 측정 도구이다. 본 측정도구에서는 한글 구조상 형용사를 어간이 같은 명사로 바꾸어 사용하였다(Fig. 1).
그래서 본 연구에서는 피험자의 감성이 표현된 언어를 객관적으로 분석하기 위해 피험자와 동일한 대학생 120명에게 설문지를 투입하여 내용타당성을 검토하였다. 설문지 분석 결과 감성 표현 언어 분류의 90% 이상 동의를 얻은 부분만 선택하여 분석하였다. 다른 한편으로는 과학적 감성 강도와의 상관관계를 조사하여 신뢰도를 확보하였다.
생성력 측정도구의 측정법을 사용하였다. 이 측정법은 피험자가 기술한 과학적 지식을 유창성, 융통성, 독창성의 3항목으로 유목화한 다음 각 항목별로 백분위 점수를 계산하여 구하였다. 두 번째 기록용지는 피험자가 느낀 과학적 감성 단어를 기록하였기 때문에, 과학적 감성 단어의 빈도를 계산할 수 있다.
6개였다. 인간의 감성이 기본 감성 8 가지로 분류된다고 제시한 Plutchdk(2003의 감성 분류 틀을 근거로 하여 감성 단어를 기본 감성 (basic emotion) 8 가지, 기본 감성들이 혼합되어 나타나는 1차 혼합 감성 (primary dyads) 8가지, 그리고 기본 감성과 1차 혼합 감성이 각각 혼합되어 나타나는 기타 혼합 감성 (other dyads)으로 분류하였다. 그 결과 기본 감성이 45.
지금까지 감성을 측정하는 일반적인 방법에는 언어 보고 분석법 (verbal protocol analysis)과 형용사 척도법(adjective check list)이 알려져 있다(Pairott & Hertel, 1999; Plutehik, 2003). 일반적으로 이 중 한가지 방법만을 사용하여 감성을 측정하지만, 본 연구에서는 두 가지 감성 측정법을 모두 사용하여 한 가지 방법만을 사용하였을 때의 단점을 보완하였다.
과제의 수행은 선 과제에 의한 후 과제에 대한 영향을 배제하기 위하여 선 과제를 수행한 후 1시간의 휴식 후에 후 과제를 수행하였다. 즉 1차 과제 수행에서 화석관찰 과제를 수행하였다면 이후 1시간의 휴식 후에 씨앗 분류 과제를 실시하였다.
피험자들은 과제 수행에 앞서서 권용주 등(2003)이 제시한 과학적 관찰과 규칙성 발견에 대해서 안내를 받은 후, 관찰과 규칙성 발견의 단계에서 각각의 과제를 수행하였다. 과제의 수행은 선 과제에 의한 후 과제에 대한 영향을 배제하기 위하여 선 과제를 수행한 후 1시간의 휴식 후에 후 과제를 수행하였다.
피험자들이 자유스럽게 기술한 과학 지식을 채점하여 과학 지식 생성력을 계산하였고(권용주 등, 2004), 과학적 감성 단어 빈도와 과학적 감성 강도와의 곱으로 정의한 과학적 감성 지수를 계산하여 그 상관관계를 나타내었다 (Table 6).
대상 데이터
과학적 감성 단어의 유형을 조사하기 위하여 교원양성 대학교 초등교육전공 4학년 161명을 피험자로 선정하였다. 대학생을 피험자로 선정한 이유는 대학생은 인지발달이 완성단계에 있는 성인이기 때문이다.
과학적 관찰 과정인 겨울눈과 화석 관찰에서 나타난 전체 감성 단어의 수는 총 213개였다. 평균적으로 나타난 감성 단어의 수는 2.
관찰 활동의 재료는 목련의 '겨울눈 과 화석'이 었다. 겨울눈과 화석을 학생들에게 개별적으로 제시하였고, 조작 관찰을 위해 필요한 경우는 면도칼과 확대경을 제공하였다.
이론/모형
더 나아가, 형용사는 텍스트로 구성되어 있기 때문에 텍스트만으로는 자신의 감성을 잘 대변해 주기 어렵다. 따라서 본연구에서는 형용사 척도법에 이모티콘(emoticon>을 첨가한 형용사 이모티콘 척도를 사용하였다(Han et al., 2004). 이 측정도구는 인간의 감성을 그림으로 표현하는 이모티콘을 사용하기 때문에, 디지털 감성세대인 피험자들이 자신의 감성과 상황을 보다 정확하게 나타낼 수 있는 측정 도구이다.
따라서 언어적 보고 분석법에 의해서 과학적 감성 단어 빈도를 구할 수 있고, 형용사 이모티콘 척도법을 이용해서 과학적 감성 강도를 측정할 수 있다. 그리고 측정한 감성 단어 측정의 신뢰도를 높이기 위해 과학적 감성 단어 빈도와 과학적 감성 강도 사이의 상관관계를 조사하였다.
다음으로 이들 과학적 관찰과 규칙성 발견 활동에서 피험자가 느낀 여러 과학적 감성을 자유스럽게 언어 보고 기록용지에 기술한다. 마지막으로는 이모티콘 척도 용지에 피험자가 느낀 감성의 강도를 리커드 척도법을 따라 표현하도록 하였다. 이렇게 수집된 3가지 종류의 자료는 4명의 연구자들에 의해 분석되었으며, 일치된 분석이 도출되도록 충분한 논의를 거쳤다.
첫 번째 기록용지는 과학지식 생성력을 검사하기 위한 기록 용지로서, 채점은 권용주 등(2004)이 개발한 과학지식 생성력 측정도구의 측정법을 사용하였다. 이 측정법은 피험자가 기술한 과학적 지식을 유창성, 융통성, 독창성의 3항목으로 유목화한 다음 각 항목별로 백분위 점수를 계산하여 구하였다.
성능/효과
과학적 관찰 및 규칙성 발견 활동에서 나타난 감성 단어는 흥미(29.7%)가 가장 많이 나타났다. Gardner와 Tamir(1989)는 과학교육에서 태도보다 훙미가 더 구체적인 정의적 특성으로 생각하였으며, 흥미를 정서적인 감정 상태로 간주한다고 하였다.
과학적 관찰 활동인 겨울눈과 화석 관찰에서 나타나는 과학적 감성 단어의 유형은 '흥미-수용-사랑-거부 의 순서대로 나타났고, 주로 긍정적 감성이 많이 나타났다. 규칙성 발견 활동인 씨앗과 암석 분류 활동에서 나타나는 과학적 감성의 유형은 '흥미-거부-수용-기대'의 순서대로 나타났으며, 주로 긍정적 감성이 나타났으나 거부의 부정적 감성이 관찰 활동보다 높게 나타났다.
규칙성 발견 활동인 씨앗과 암석 분류 활동에서 나타나는 과학적 감성의 유형은 '흥미-거부-수용-기대'의 순서대로 나타났으며, 주로 긍정적 감성이 나타났으나 거부의 부정적 감성이 관찰 활동보다 높게 나타났다. 이것은 규칙성 발견 활동이 관찰 활동 이후의 복잡한 사고 과정을 포함(권용주 등, 2003)하고 있기 때문에 학습자들이 어려움을 느끼면서 함께 부분적인 거부 감성이 포함되었을 것으로 판단된다.
인간의 감성이 기본 감성 8 가지로 분류된다고 제시한 Plutchdk(2003의 감성 분류 틀을 근거로 하여 감성 단어를 기본 감성 (basic emotion) 8 가지, 기본 감성들이 혼합되어 나타나는 1차 혼합 감성 (primary dyads) 8가지, 그리고 기본 감성과 1차 혼합 감성이 각각 혼합되어 나타나는 기타 혼합 감성 (other dyads)으로 분류하였다. 그 결과 기본 감성이 45.1%, 1차 혼합 감성이 15.5%, 기타 혼합 감성이 39.4%로 나타났다 (Table 2).
나타난 과학적 감성 단어는 기본 감성이 50.8%, 1차 혼합 감성이 12.3%, 기타 혼합 감성은 36.9%이었다. 개별감성은 훙미가 23.
, 1996). 또한 씨앗 분류 과제보다 암석 분류 과제에서 기타 혼합 감성이 많이 나타나는 것으로 보아 암석을 분류하는 동안에 여러 가지 감성들이 혼합되어 나타나는 것으로 볼 수 있다.
본 연구에서 사용된 과제가 비록, 과학적 관찰 활동과 규칙성 발견 활동의 모든 내용을 포함하고 있는 것은 아니지만, 연구 결과는 관찰 활동과 규칙성 발견 활동에서 과학적 감성이 나타난다는 본질은 잘 보여 주고 있다.
빈도수가 매우 낮은 감성들은 전체적인 평균강도를 반영하는데 한계점이 있으므로, 공포, 분노, 복종, 경악, 실망, 후회, 경멸, 공격, 낙관 등을 제외하고 과학적 감성 단어의 강도를 조사하면 평균 3.76으로 높게 나왔다. 다만 거부의 감성은 3.
씨앗 분류 과제보다 암석 분류 과제에서 거부의 부정적 감성이 제일 많이 나타나는 것으로 보아 암석이 씨앗 보다 피험자들에게 친숙하지 못한 과제로 해석 할 수 있다.
씨앗 분류에서 나타난 전체 감성 단어의 수는 62개이고, 암석 분류에서 나타난 전체 감성 단어의 수는 68개로 비슷하지만, 씨앗 분류 과제에서는 훙미-거부-수용 순으로 많이 나타났고, 암석 분류 과제에서는 '거부-기타- 흥미, 순으로 나타나 과제별 특이성이 역시 나타났다. 씨앗 분류 과제보다 암석 분류 과제에서 거부의 부정적 감성이 제일 많이 나타나는 것으로 보아 암석이 씨앗 보다 피험자들에게 친숙하지 못한 과제로 해석 할 수 있다.
Thagard는 과학적 연구의 3가지 상황, 즉 조사(investigation), 발견(discovery), ^^(justifica tion) 상황에서 감성의 기여도를 분석한 결과 다음과 같은 연구 결과를 얻었다. 첫째, 감성적인 면에서 인지적인 면을 분리하는 것은 불가능하고, 둘째, 비록 과학자들이 감성의 영향에서 벗어나려고 할지라도 결과적으로 과학자는 감성을 경험하고, 셋째, 열정과 같은 감성이 없는 과학자는 아주 평범한 과학자일 뿐이라고 주장하였다.
이것은 과학적 관찰과 규칙 발견 활동에서 나타나는 과학적 감성 단어는 흥미가 제일 많이 나타난다는 것을 의미하므로 과학 지식생성 과정에도 흥미가 많은 영향을 미칠 것으로 보인다. 특이한 것은 규칙성 발견 과제에서 거부의 감성이 전체감성 중 21.5%로서 관찰 과제의 9.9% 보다 많이 나타났다. 이것은 규칙성 발견 활동이 관찰한 대상의 공통점을찾아 분류하고 경향성을 찾는 관찰 활동 이후의 사고 과정이 반영되어 인지과정이 복잡해지기 때문이다(권용주 등, 2003).
후속연구
과학 지식 생성 과정은 관찰 및 규칙성 발견 활동뿐만 아니라 의문 발상, 가설 창안, 가설 검증 방법 고안, 가설평가 활동들로 이루어져 있으므로, 이들 활동들에서 과학적 감성 단어 유형에 관한 연구와 과학 지식 생성력과 의상관 관계에 관한 후속 연구가 필요하다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 하여 과학적 감성을 고려한 과학 교수-학습프로그램을 개발해야 할 것이다.
이러한 연구 결과를 바탕으로 하여 과학적 감성을 고려한 과학 교수-학습프로그램을 개발해야 할 것이다. 그러기 위해서는 본 연구의 결과를 기초로 하여 과학적 감성의 발생 과정을 밝히는 후속 연구와 감성 기반 교수-학습 프로그램 개발을 위한 연구가 더욱 활발히 진행되어야 하겠다.
관한 후속 연구가 필요하다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 하여 과학적 감성을 고려한 과학 교수-학습프로그램을 개발해야 할 것이다. 그러기 위해서는 본 연구의 결과를 기초로 하여 과학적 감성의 발생 과정을 밝히는 후속 연구와 감성 기반 교수-학습 프로그램 개발을 위한 연구가 더욱 활발히 진행되어야 하겠다.
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