[논문]이질 모둠이 수행한 과학탐구실험 과정에서 상호작용의 변화와 특성

성숙경; 최병순

이질 모둠이 수행한 과학탐구실험 과정에서 상호작용의 변화와 특성
Change and Characteristics of Interactions in a Heterogeneous Group in Scientific Inquiry Experiments 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.27 no.9, 2007년, pp.870 - 880

초록
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이 연구에서는 과학실험활동에서 이루어지는 학습자의 상호작용 과정을 심층적으로 분석함으로써,인지수준별 모둠구성에서 나타나는 상호작용의 변화형태와 특성을 확인하여 상호작용 과정에 대한 실질적 이해를 돕고자 하였다. 이를 위해 1년 동안 13개의 탐구실험 활동이 진행되는 동안 교사가 추천한 두 모둠을 관찰 하면서 녹음/녹화하였다. 40차시의 녹음/녹화자료는 모두 전사되었으며,자료는 메모하면서 보고 듣는 과정을 반복하는 방법을 기초로 분석하였다. 이질모둠의 상호작용은 3A(형식적조작초기)학생이 문제해결을 주도하고 나머지 학생들은 상호작용에 참여하지 못한 채 일방적인 설명을 듣거나 답을 베끼는 식으로 변화하였다. 한편 낮은 능력의 학생은 상호작용에서 소외되고 있었으며,중간수준의 두 학생사이에 새로운 상호작용이 형성되고 있었다. 이로부터 상호작용을 강조한 활동의 진행과 모둠구성에 대한 시사점을 얻을 수 있었으며,이에 대해 논의하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to understand the change and characteristics of interactions in a heterogeneous group in scientific inquiry experiments. For this purpose, the process of students' interactions in small group activities were analyzed. This study focused on two, small heterogeneous groups of eighth graders. Students were involved in 13 scientific inquiry experiments for one year and students' interactions in each experiments were observed and recorded using video/audio and the data recorded were transcribed. The analysis of data was based on the method of making a note by looking and listening to the data repeatedly. Students' interactions in heterogeneous group changed toward that 3A (early formal operation student solved the problems by oneself and other students only listened to 3A student's explanation or copied the answer. The least able student was alienated from peers' interactions. In the meantime, new interactions of two middle level students were shaped. Educational implications of the progression of activities emphasizing interactions and the organization of grouping were drawn.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

모둠의 상호작용은 MD와 비디오 카메라로 동시에 녹음/녹화하였으며, 연구자는 실험대 구석에 앉아 모둠의 상호작용을 관찰하면서 MD의 이어폰을 통하여 학생들의 상호작용을 자세히 듣고 관찰 기록지를 작성하였다. 관찰하는 동안에는 모둠의 활동에 가능한 개입하지 않아 학습자가 자연스럽게 활동하는 과정을 확인하고자 하였다. 이렇게 해서 1년 동안 실시된 40차시의 녹음/녹화 자료와 관찰기록지를 상호작용에 관한 관찰 자료로 수집하였다.
변화는 관찰되지 않았다. 따라서 이 모둠의 실험수행에 대한 특성을 전체적으로 기술하였다.
이 연구에서는 과학실험활동에서 이루어지는 학습자의 상호작용 과정을 심층적으로 분석함으로써, 인지 수준별 모둠구성에서 나타나는 상호작용의 변화 형태와 특성을 확인하여 상호작용 과정에 대한 실질적 이해를 돕고자 하였다. 이를 위해 1년 동안 13개의 탐구실험 활동이 진행되는 동안 교사가 추천한 두 모둠을 관찰하면서 녹음/녹화하였다.
이 연구에서는 이질모둠에서 이루어지는 과학탐구실험에서 학습자의 상호작용 과정을 분석하여 실험이 진행됨에 따라 나타나는 상호작용의 변화형태와 그 특성을 이해하고자 하였다. 문제해결 과정에서 학생들은 초기에는 모두가 문제해결에 적극적으로 참여하였으나, 시간이 지나면서 우수한 학생이 문제해결을 주도하고 나머지 학생들은 상호작용에 참여하지 못한 채 일방적으로 설명을 듣거나 답을 베끼는 식으로 변화하였다.
한편 낮은 능력의 학생은 상호작용에서 소외되고 있었으며, 중간수준의 두 학생사이에 새로운 상호작용이 형성되고 있었다. 이로부터 상호작용을 강조한 활동의 진행과 모둠구성에 대한 시사점을 얻을 수 있었으며, 이에 대해 논의하였다.
주로 두나와 찬우 중심의 상호작용이 이루어졌지만, 민재와 주연도 간혹 의견을 제시하였으며 논의에서 소외되어 있지는 않다. 제시된 의견을 정리하며 마무리하는 사람이 정해져 있지는 않았고, 상호작용이 충분히 진행되어 모두가 동의한 듯 보였을 때 보고서를 정리함으로써 마무리도었다. 다음은 초기 상호작용의 전형 적인 예이다.

가설 설정

이는 «수한 학생의 설명이 능력이 낮은 동료의 관점에서 제, 되지 못하기 때문인데, 우수한 학생에게 설명의 수준을 조절하도록 요.구하는 것은 무리일 것이다. 따라서 辛수한 학생의 설명을 통한 학습을 기대하기 보다는 등료의 상호작용을 이해할 수 있는 비슷한 능력의 모둠을 구성하는 것이 더 바람직할 것이다.
소리: 기름 바르면 빛을 안받나1? 물도 증발하지 않냐? -중략-
태진: 어디가 플러스고 어디가 마이너스야?
태진: 여기가 플러스면 여기가 마이너스라구?

제안 방법

이를 위해 1년 동안 13개의 탐구실험 활동이 진행되는 동안 교사가 추천한 두 모둠을 관찰하면서 녹음/녹화하였다. 40차시의 녹음/녹화자료는 모두 전사되었으며, 자료는 메모하면서 보고 듣는 과정을 반복하는 방법을 기초로 분석하였、다. 이질모둠의 상호작용은 3A(형식적조작초기)학생이 문제해결을 주도하고 나머지 학생들은 상호작용에 참여하지 못한 채 일방적인 설명을 듣거나 답을 베끼는 식으로 변화하였다.
Lawson 등의 순환학습 전략 및 Adey와 Shayer의 CASE 프로그램 전략에 기초하여 김조연 등(2001)이 개발한 활동지를 수정, 보완하여 사용하였다. 활동지의 수정은 선행연구에 참여한 학생들이 제출한 보고서와 학생활동의 녹화내용을 근거로 이루어졌다.
즉 과제해결의 점진적단계를 제시하여 너무 어렵지 않으면서도 탐구적인 접근을 할 수 있도록 하였으며, 함께 조작하고 관찰할 수있으며 많은 사람의 의견을 모으는 것이 도움이 되는 과제를 선정하여 상호작용을 이끌어 낼 수 있도록 하였다. 각각의 활동은 2차시에 걸쳐 90분 동안 이루어졌으며, 1년 동안 교과과정에 맞추어 총 13개의 사회적 상호작용을 강조한 탐구실험활동을 실시하였다. 이중 처음 3개는 학습자와 교사가 익숙해지기 위한 과정으로 분석에서 제외하였다.
관찰시기 전체에 걸云 참여구조와 논의 구조 면에서 완만한 변화를 보였기 u: 문에 전기와 후기의 두 단계로만 나누어 기술하였다.
이렇게 해서 1년 동안 실시된 40차시의 녹음/녹화 자료와 관찰기록지를 상호작용에 관한 관찰 자료로 수집하였다. 녹음/녹화 자료에서 얻을 수 있는 학생의 대화와 활동은 모두 기록되었는데, 먼저 1인의 연구자가 1차 전사본을 만들고, 이를 토대로 2인의 연구자가 학습자의 활동과 대화맥락을 수정 . 보완하였다.
다라서 이 연구에서는 상호작용을 강조한 13개의 탐구실험 활동이 진행되는 1년 동안 나타나는 학습자의 상호작용 과정을 심층적으로 분석하여 이질 모둠의 상호작용에서 나타나는 특성을 알아보고, 이로부터 탐구 활동이 진행됨에 따라 모둠의 상호작용이 어떻게 변화해 가는지, 또 이러한 변화는 모둠원들의 인지적 특성과 어떻게 관련되는지를 분석하였다. 여기서 이질 모둠의 상호작용을 분석한 것은 학교의 모둠별 활동에서 각 모둠은 일반적으로 이질적으로 구성되기 때문이다.
도둠 A에서 실험이 진행됨에 따라 나타나는 상호작용의 변화는 문제해결 과정에서 나타나는 변화와 실험을 수행하는 과정에서 나타나는 변화로 나누어 분석하였다.
참여 학생의 가정환경, 교우관계, 성격, 1년 동안의 변화 등을 중심으로 담임교사와 면담하였으며, 수업진 %게서의 어려움, 학생의 변화와 모둠의 분위기 등을 즈심으로 교과담당교사와 면담하였다. 또 학습자의 상U작용 과정과 이해 정도를 파악하는데 도움이 되도록 수업시간에 작성된 탐구실험활동지를 수집하였다.
모둠 B에서도 실험이 진행됨에 따라 나타나는 상호작용의 변화를 문제해결 과정에서 나타나는 변화와 실험을 수행하는 과정에서 나타나는 변화로 나누어 분석하였다.
모둠의 구성을 위해 학습자의 인지 수준을 알아보기 위한 논리적 사고력 검사eRTU)와 과학 탐구능력 검사를 실시하였다. 모둠의 상호작용은 MD와 비디오 카메라로 동시에 녹음/녹화하였으며, 연구자는 실험대 구석에 앉아 모둠의 상호작용을 관찰하면서 MD의 이어폰을 통하여 학생들의 상호작용을 자세히 듣고 관찰 기록지를 작성하였다.
실시하였다. 모둠의 상호작용은 MD와 비디오 카메라로 동시에 녹음/녹화하였으며, 연구자는 실험대 구석에 앉아 모둠의 상호작용을 관찰하면서 MD의 이어폰을 통하여 학생들의 상호작용을 자세히 듣고 관찰 기록지를 작성하였다. 관찰하는 동안에는 모둠의 활동에 가능한 개입하지 않아 학습자가 자연스럽게 활동하는 과정을 확인하고자 하였다.
이러한 분석방향을 기M로 각 활동별 특성을 뽑아내고 특성이 비슷한 활동을 묶는 과정을 거쳐 모둠의 상호작용 변화를 조사하였匚 상호작용의 특성은 모둠 상호작용이 변화한 형태에 *추어 초기, 중기, 후기 등으로 나누어 기술하였다. 즉 반복된 관찰을 통해 모둠의 문제해결과 실험수행에서 나타나는 특성이 비슷한 실험을 묶어 하나의 단계로 설명하고, 시간이 지나 변화가 드러나는 경우 다음 단계로 기술하는 방식을 통하여 모둠의 변화를 확인하였다.
하였다. 이를 위해 1년 동안 13개의 탐구실험 활동이 진행되는 동안 교사가 추천한 두 모둠을 관찰하면서 녹음/녹화하였다. 40차시의 녹음/녹화자료는 모두 전사되었으며, 자료는 메모하면서 보고 듣는 과정을 반복하는 방법을 기초로 분석하였、다.
찬우 중심의 문제해결 때문에, 학교에서는 매우 뛰어난 학생인 두나가 오랫 注안 활동에서 소외되어 있었다. 이를 해결하는 방법丄로 두나는 자신보다 우수한 찬우와의 상호작용 대신 +신보다 능력이 떨어지는 민재와의 상호작용을 선택하였다. 다음은 후기의 변화된 상호작용을 보여준다.
나누어 기술하였다. 즉 반복된 관찰을 통해 모둠의 문제해결과 실험수행에서 나타나는 특성이 비슷한 실험을 묶어 하나의 단계로 설명하고, 시간이 지나 변화가 드러나는 경우 다음 단계로 기술하는 방식을 통하여 모둠의 변화를 확인하였다. 분석된 결과는 공동 연구자와 논의를 거쳐 공동의 이해에 부합되도록 재해석하는 과정을 거쳤다.
학년말에는 그 동안의 관찰과 분석에서 얻게 된 상호작용의 유형과 원인에 대한 이해를 중심으로 참여 학생과 비구조화된 면담을 하였다. 참여 학생의 가정환경, 교우관계, 성격, 1년 동안의 변화 등을 중심으로 담임교사와 면담하였으며, 수업진 %게서의 어려움, 학생의 변화와 모둠의 분위기 등을 즈심으로 교과담당교사와 면담하였다. 또 학습자의 상U작용 과정과 이해 정도를 파악하는데 도움이 되도록 수업시간에 작성된 탐구실험활동지를 수집하였다.
활동지의 수정은 선행연구에 참여한 학생들이 제출한 보고서와 학생활동의 녹화내용을 근거로 이루어졌다. 활동지는 탐구실험과 사회적 상호작용의 두 가지 기본 맥락을 중족시키는 형태로 구성하였다.

대상 데이터

어려운 전기회트.를 제외한 9개의 탐구실험을 분석대상으로 하였다. 모 另 상호작용의 변화형태와 원인을 알아내기 위해서는 활동의 맥락을 자세히 이해하는 것이 필요하기 때문어 가능한 모든 활동과 상호작용을 대상으로 하였다.
서울시에 위치한 중학교 2학년 학생들을 대상으로 하였다. 학교는 보통 중류충 정도의 서민이 모여 사는지역으로, 학생들은 학습의 많은 부분을 학교에 의지하고 있었다.
관찰하는 동안에는 모둠의 활동에 가능한 개입하지 않아 학습자가 자연스럽게 활동하는 과정을 확인하고자 하였다. 이렇게 해서 1년 동안 실시된 40차시의 녹음/녹화 자료와 관찰기록지를 상호작용에 관한 관찰 자료로 수집하였다. 녹음/녹화 자료에서 얻을 수 있는 학생의 대화와 활동은 모두 기록되었는데, 먼저 1인의 연구자가 1차 전사본을 만들고, 이를 토대로 2인의 연구자가 학습자의 활동과 대화맥락을 수정 .
학교는 보통 중류충 정도의 서민이 모여 사는지역으로, 학생들은 학습의 많은 부분을 학교에 의지하고 있었다. 탐구실험 수업은 4년 경력의 여교사인 김교사가 진행하였다. 관찰할 학급과 모둠의 선택은, 연구를 통하여 발견하고, 이해하고, 통찰을 얻게 되기를바라는 목적 표본추출, 이 상호작용을 연구하여 복잡한 자료에서 공통의 패턴을 찾아내는데 적절하다(Merriam, 1998)고 생각하여 김 교사의 추천을 받아 이루어졌다.

성능/효과

동에 기여하지 못한다고(Webb & Lewis, 1988) 주장하고 있다. 관찰 결과에 의하면, 우수한 학생은 자신의 생각을 설명하는 과정을 통해 암시적 도움을 얻지만, 열등한 학생은 시간이 지날수록 문제해결에서 소외되는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 모둠 B에서도 유사하게 나타났다.
3A학생의 의 쳔을 받아 상호작용을 지속시킬만한 동료가 존재하지 意았기 때문에, 상호작용을 통한 문제해결은 점점 사己지고 3A학생의 설명을 듣는 식으로 변화하였다. 그러 -} 인지수준이나 성취도가 낮은 학생은 동료의 설명을 들어도 잘 이해하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 «수한 학생의 설명이 능력이 낮은 동료의 관점에서 제, 되지 못하기 때문인데, 우수한 학생에게 설명의 수준을 조절하도록 요.
3A 학생의 주도적 활동과 동료의 의 芝성은 서로 영향을 미치면서 심화되어 활동의 후반부로 갈수록 3A학생이 모든 활동을 주도하고 다른 동료들 M 활동에서 점점 소외되 었다. 넷째, 인지수준이 유사한 학생사이의 상호작용이 새롭게 나타났다. 정도는 다르지만 모둠 A에서는 중간인지 수준인 2B/3A와 2B학생사이에서, 모둠 B에서는 인지 수준은 낮지만 성취도가 중간인 두 학생 사이에서 설명해주는 상호작용이 나타나고 있었다.
두나는 찬우와 의견충돌 후, 찬우에 반대되는 의견을 강하게 제시하지 않고 찬우에 대한 의존이 더 심해지는 것을 볼 수 있었다. 두나의 이러한 변화는 다음단계에서 이 모둠의 상호작용이 거의 이루어지지 않게되는 계기로 작용한다.
하지만 동료와 협력하지 않는 상황에서는 우수한 학생의 존재가 오히려 모둠의 상호작용을 방해하는 요인으로 작용함을 알 수 있는데, 이는 이질모둠에서 우수한학생이 모둠활동에 대해 좋지 않은 태도를 보인다는 Watson과 Marshall(1995)의 연구와 같은 결과이다. 둘째, 학생들이 활동의 내용과 결과의 이해보다는 보고서의 완성을 중요시한다는 점이다. 이러한 경향은 인지수준이 낮은 주연에게서 가장 두드러지지만 시간이 지나면서 다른 동료들도 찬우에 의해 쉽게 과제가 완성된다는 것을 편하게 생각하고 보고서만 완성되면 다른 의문을 제기하지 읁는 경향을 보이게 된다.
민재와 주연은 찬우와 두나에 비해 탐구능력과 성취도가 훨씬 떨어지며, 특히 주연은 관찰 학생 중 가장 낮은 탐구능력을 보였다.
셋째, 3A학생이 문제를 해결할 것이라는 기대로 인해 모둠원들은 스스로 수 孑적으로 변하였다. 3A 학생의 주도적 활동과 동료의 의 芝성은 서로 영향을 미치면서 심화되어 활동의 후반부로 갈수록 3A학생이 모든 활동을 주도하고 다른 동료들 M 활동에서 점점 소외되 었다.
토론 방법의 체득은 단순히 학습과정에서의 문제해결뿐 아니라 앞으로의 삶에서 합리적인 의사결정 능력을 길러주는 일이므로(Solomon, 1998), 동료의 의견을 잘 듣고 근거를 제시하여 설득하는 상호작용을 할 수 있도록 지도하는 것이 필요함을 알 수 있다. 셋째, 모둠 A에서 나타난 것처럼 동료들은 성적이 뛰어난 미애가 답을 알고 있으리라 생각하고 의존하는 경향이 있었다. 이런 상황에서 미애는 동료와의 초점 없는 상호작용으로 헤매기보다 자신보다 능력이 높은 관찰자와의 상호작용을 지향하게 된 것으로 보인다.
셋째, 찬우의 의견을 n아 논의를 이끌어 갈만한 동료가 존재하지 않는다는 검 이다. 초기 에는 2B/3A의 두나가 찬우의 의견에 반론을 제시하거나 다시 설명하는 등의 정교화 과정을 담다해왔다.
태진이 자신 있어 하는 문제의 경우 현수는 태진에게 설명을 요구했고, 모둠 A의 두나와 민재처럼 태진이 현수를 가르쳐주는 상호작용이 나타났다. 우수한 학생이 동료와의 상호작용을 이끌지 않자, 중간 능력에 해당하는 동료사이의 상호작용이 공통적으로 형성되고 있음을 볼 수 있었다.
넷째, 인지수준이 유사한 학생사이의 상호작용이 새롭게 나타났다. 정도는 다르지만 모둠 A에서는 중간인지 수준인 2B/3A와 2B학생사이에서, 모둠 B에서는 인지 수준은 낮지만 성취도가 중간인 두 학생 사이에서 설명해주는 상호작용이 나타나고 있었다. 이는 시간이 지나면서 3A학생이 혼자서 문제를 해결하는 정도가 심해짐에 따라, 학습에 관심이 있는 중간수준의 학생들이 칮은 돌파구로 해석된다.
상호작용의 특성을 너 가지로 정리하였다. 첫째, 이질 모둠의 상호작용은 인脚적 측면에서 가장 우수한 동료로 리더의 역할을 하는 3A학생의 특성에 의해 크게 영향을 받았다. 3A 학생丰 몇 가지 공통적인 성향을 보였는데, 이 특성은 모둠习.
이러한 변화는 후기로 가면서 더욱 심화되는데, 그 원인은 다음 세 가지로 파악된다. 첫째, 찬우는 동료의 의견이 자신의 기준에 비추어 중요하지 않거나 이미 이해하고 있는 것일 경우, 동료의 의견을 받아서 논의하기보다 자신의 생각을 고수하고 있었다. 따라서 동료들은 더 이상 자신의 의견을 제시하지 못하고 찬우의 의견만을 듣게 되었다.
이러한 과정에서 동료의 의견을 듣고 존중하는 포용적 리더의 특성을 보였던 미 애가 동료에게 자신의 의견을 설득시키거나 혼자 구성하고 불러주는 설득적 리더로 변화함으로써, 모둠원 전체가 참여하는 상호작용을 통한 문제해결은 줄고 미애혼자 문제를 해결하거나 설명해주는 경우가 많아졌다. 태진이 자신 있어 하는 문제의 경우 현수는 태진에게 설명을 요구했고, 모둠 A의 두나와 민재처럼 태진이 현수를 가르쳐주는 상호작용이 나타났다. 우수한 학생이 동료와의 상호작용을 이끌지 않자, 중간 능력에 해당하는 동료사이의 상호작용이 공통적으로 형성되고 있음을 볼 수 있었다.
즉 능력이 서로 다른 모둠에서 우수한 학생은 논의 동료를 찾지 못하고 열등한 학생은 우수한 학생의 설명을 이해하지 못함으로 인하여 모둠의 상호작용은 점점약화되었다. 특히 이러한 모둠의 경우 우수한 학생의 특성에 의해 모둠의 상호작용이 좌우되는 경향이 있었는데, 이들의 특성은 대체로 모둠의 상호작용을 방해하는 것으로 나타났다. 두 이질모둠에서 나타난 또 하나의 증요한 특징은 중간 수준 학생사이의 상호작용이 새롭게 나타났다는 것이다.
표 1에서 볼 수 있는 것과 같이, 모둠원은 찬우(3A), 두나(2B/3A), 민재(2B), 주연(2A)의 네 학생으로, 두 나의 인지수준은 찬우보다 낮지만 탐구능력 점수는 같았으며 학교에서 평가되는 성적은 찬우보다 훨씬 높았다. 민재와 주연은 찬우와 두나에 비해 탐구능력과 성취도가 훨씬 떨어지며, 특히 주연은 관찰 학생 중 가장 낮은 탐구능력을 보였다.

후속연구

따라서 국내에서 이루어지는 학교 과학 실험학습 상황에서 나타나는 상호작용의 내적과정을 심층적으로 살펴봄으로써, 실험수업에서 일어나는 상호작용 과정에 대한 실질적인 이해를 도모하는 것은 의미 있는 연구일 것이다. 더욱이 상호작용 과정에 대한 상세한 분석은 모둠별 실험활동에서 일어나는 학습자의 학습과정에 대한 이해뿐 아니라, 성취도와 탐구능력에 영향을 미치는 요인이나 상호작용의 활성화에 영향을 미치는 요인 등에 대한 폭넓은 이해를 제공함으로써 교사의 수업개선에 도움을 줄 것으로 기대한다.
구하는 것은 무리일 것이다. 따라서 辛수한 학생의 설명을 통한 학습을 기대하기 보다는 등료의 상호작용을 이해할 수 있는 비슷한 능력의 모둠을 구성하는 것이 더 바람직할 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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