선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 특히, 비유 수업에서 학생들은 비유물과 목표 개념의 공유 속성을 근거로 목표 개념을이해해야 하는 비유 추론 과정을 거치기 때문에 학생들의 비유 추론 능력에 따라 학습 효과가 달라질 수 있다. 이에 이 연구에서는 비유를 사용한 과학 수업에서 학생들의 비유 추론 능력에 따라 비유의 부연 수준이 학생들의 대응 관계 이해 및 개념 이해에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 비유물과 목표 개념의 대응 과정에서 학생들이 범하는 대응 오류 유형을 조사하였다.
가설 설정
- 첫째, 과학 수업에서 비유를 제시할 때에는 가능하면 단순 비유의 사용을 줄이고, 공유 속성에 대해 자세히 설명하는 부연 비유를 사용하는 것이 학생들의 과학 개념 학습에 효과적일 것이다. 이때, 학생들이 비유물과 목표 개념의 공유 속성과 비공유 속성을 구별하여 유사점뿐만 아니라 제한점까지 파악할 수 있도록 명시적으로 제시해야 한다.
제안 방법
- 14 이러한 기준에 근거하여, 중학교 1학년 과학 교과서 화학 영역에 제시된 비유 분석을 통해 목표 개념 설명에서 사용 빈도가 높은 ‘원 안에서 달리기’ 비유를 선정하였다.
- 본 수업에서는 먼저 교사가 활동에 대해 간단히 안내한 후, 비유 부연 수준이 다르게 구성된 비유 학습 활동지를 무선 배포하고, “원 안의 사람들이 같은 빠르기로 달리며, 직선으로 달리다가 선을 밟거나 사람들과 부딪친 경우 방향을 바꾸어 달린다” 는 비유의 기본 가정에 대한 설명을 하였다. 그리고 학생들이 개별적으로 학습(15분)한 후, 대응 관계 이해도 검사(20분)와 개념 이해도 검사(10분)를 실시하였다. 마지막으로, 파지 효과를 조사하기 위하여 4주 후에 동일한 대응 관계 이해도 검사와 개념 이해도 검사를 실시하였다
- 대응 관계 이해도 검사는 비유물의 속성과 목표 개념의 속성 간의 대응 관계에 대한 이해도와 대응 오류 유형을 조사하기 위해 선행 연구18를 참고하여 개발하였다. 이 검사는 비유물과 목표 개념의 유사성 및 차이점에 해당하는 속성과 어느 쪽에도 해당되지 않는 속성을 각 비유물과 목표 개념의 속성들을 나열한 보기에서 골라 대응시키고,그 이유를 서술하도록 하는 형식으로 구성하였다.
- 대응 관계 이해도 검사에서 나타난 학생들의 대응 오류 유형은 선행 연구15,22의 분류틀에서 제시한 ‘대응 불이행’,‘과잉 대응’, ‘무분별한 대응’, ‘공유 속성 거부’, ‘인위적 대응’, ‘표면적 속성 대응’, ‘부적절한 대응’, ‘비유물 속성보유’, ‘불가능한 대응’ 등 9가지로 분류하였다(Table 2)
- 대응 관계 이해도와 대응 오류 유형 및 개념 이해도의 분석 신뢰도를 높이기 위해, 무작위로 선정한 일부 답안지에 대한 연구자 2인의 분석자간 일치도가 모두 90%이상에 도달한 후 연구자 1인이 모든 답안지를 분석하였다.
- 또한, 개념 이해도 점수와 대응 관계 이해도 점수 사이의 관련성을 조사하기 위해 상관분석을 실시하였다. 대응 오류 유형은 학생들의 대응 관계 이해도 검사 답안을 개별적으로 분석하여 대응 오류 유형별 빈도를 제시하고, 비유의 부연 수준과 비유 추론 능력에 따라 나타나는 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하였다. 변량 분석의 기본 가정 검토에서 대응 관계 이해도 파지 검사의 경우 동변량성을 만족하지 않았으므로(F = 2.
- 이에 이 연구에서는 비유를 사용한 과학 수업에서 학생들의 비유 추론 능력에 따라 비유의 부연 수준이 학생들의 대응 관계 이해 및 개념 이해에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 비유물과 목표 개념의 대응 과정에서 학생들이 범하는 대응 오류 유형을 조사하였다.
- 단순 비유에서는 비유물에 대한 부가 설명 없이 단지 목표 개념은 비유물과 비슷하다고 언급하는 수준으로 설명하였고, 부연 비유에서는 공유된 속성에 대해 자세한 설명을 제시하였다. 또한, 확장 비유는 하나의 목표 개념을 설명하기 위해 2개의 부연 비유를 제시하였다.4,15 본 수업 이전에 비유 추론 능력 검사를 실시하였다.
- 그리고 학생들이 개별적으로 학습(15분)한 후, 대응 관계 이해도 검사(20분)와 개념 이해도 검사(10분)를 실시하였다. 마지막으로, 파지 효과를 조사하기 위하여 4주 후에 동일한 대응 관계 이해도 검사와 개념 이해도 검사를 실시하였다
- 비유 학습 활동지를 제작한 후, 연구 대상이 아닌 중학교 1학년 학생을 대상으로 예비 연구를 실시하여 활동지를 수정 · 보완하였다.
- 14 이러한 기준에 근거하여, 중학교 1학년 과학 교과서 화학 영역에 제시된 비유 분석을 통해 목표 개념 설명에서 사용 빈도가 높은 ‘원 안에서 달리기’ 비유를 선정하였다. 비유물의 부연 수준에 따라 단순 비유, 부연 비유, 확장 비유의 비유 학습 활동지를 제작하였다. 단순 비유에서는 비유물에 대한 부가 설명 없이 단지 목표 개념은 비유물과 비슷하다고 언급하는 수준으로 설명하였고, 부연 비유에서는 공유된 속성에 대해 자세한 설명을 제시하였다.
- 서울특별시에 소재한 남녀공학 중학교에서 ‘보일의 법칙’을 학습하지 않은 1학년 학생 260명을 연구 대상으로 선정하였다. 비유의 부연 수준이 대응 관계 이해 및 개념 이해에 미치는 영향을 조사하기 위해 세 집단 즉, 단순 비유 집단(단순 집단), 부연 비유 집단(부연 집단), 확장 비유 집단(확장 집단)에 무선 배치하였다. 선정된 학생들 중에서 사전 검사와 본 검사(직후 · 파지 검사)에 결시 및 무응답한 학생(단순: 7명, 부연: 11명, 확장: 12명)을 제외한 230명이 최종 연구 대상으로 선정되었다.
- 세 집단의 비유 학습 활동지는 모두 A4 한 쪽 분량으로 제작되었으며, 학습 내용이 상대적으로 적은 단순 집단의 활동지에는 목표 개념과 무관한 읽기 자료를 첨가하여 학습 시간이 동일하도록 통제하였다. 비유 학습 활동지를 제작한 후, 연구 대상이 아닌 중학교 1학년 학생을 대상으로 예비 연구를 실시하여 활동지를 수정 · 보완하였다.
- 개념 이해도 검사는 하위 목표 개념에 대한 이해 정도를 측정하기 위해 선행 연구21의 검사를 참고하여 개발하였다. 이 검사는 본 차시 수업에서 배운 내용을 다른 상황에 적용하는 문제 유형으로, 질소 기체를 넣은 주사기의 피스톤을 누르기 전과 후의 주사기 내부의 압력과 부피 변화, 질소 분자의 균일한 분포, 분자의 크기와 모양, 개수의 보존, 분자의 운동 속도 일정 등의 4개의 하위 목표 개념에 대해 각 1문항씩, 총 4문항으로 구성하였다. 모든 문항은 서술형이고, 분자의 분포 문항에 대해서는 추가로 분자 수준의 그림으로 표현하여 설명하게 하였다.
- 를 참고하여 개발하였다. 이 검사는 비유물과 목표 개념의 유사성 및 차이점에 해당하는 속성과 어느 쪽에도 해당되지 않는 속성을 각 비유물과 목표 개념의 속성들을 나열한 보기에서 골라 대응시키고,그 이유를 서술하도록 하는 형식으로 구성하였다. 검사지에 제시된 목표 개념의 속성은 기체의 부피, 기체 분자가 용기 벽에 충돌하는 횟수, 기체 분자의 운동 속도, 기체 분자의 종류, 온도, 기체 분자의 운동 방향 등이다.
- 의 비유 추론 능력 검사를 사용하였다. 이 검사는 언어 비유, 숫자 비유, 그림 비유 영역에서 각 4문항씩 총 12문항으로 구성되어 있으며, A : B의 관계와 C를 제시한 후 A : B의 관계를 바탕으로 C : D의 관계를 유추하여 적절한 D를 선택하는 방식이다. 이 연구에서 구한 내적 신뢰도(Cronbach’s alpha)는 .
- 이 연구에서는 중학교 1학년 보일의 법칙에 대한 개념 수업에서 학생들의 비유 추론 능력에 따라 비유의 부연 수준이 대응 관계 이해 및 개념 이해와 파지에 미치는 영향과 학생들이 범하는 대응 오류 유형을 조사하였다. 연구 결과, 학습 직후에는 비유 추론 능력 상위 학생들의 경우 부연 비유를 제시했을 때가 단순 비유나 확장 비유를 제시했을 때보다 대응 관계를 더 잘 이해하는 것으로 나타났다.
- 즉, 단순 집단의 활동지는 큰 원과 작은 원에서 학생들이 3명씩 달리고 있는 장면의 ‘원 안에서 달리기’ 비유 그림을 제시하고 단순히 ‘기체의 압력과 부피의 관계는 원 안에서 달리기와 비슷하다’ 정도로 기술된 단순 비유를 제시하였다.
- 목표 개념인 ‘기체의 압력과 부피 관계’를 설명하기 위해서 화학 개념 설명에 일반적으로 사용되는 유형의 비유를 선정하였다. 즉, 목표 개념과 기능적 측면이 유사하고, 대응되는 공유 속성이 많으며, 제한점이 언급되어 있지 않고, 글과 그림을 모두 사용하여 표현되었으며, 일상적인 소재를 사용한 비유를 선정 기준으로 정하였다.14 이러한 기준에 근거하여, 중학교 1학년 과학 교과서 화학 영역에 제시된 비유 분석을 통해 목표 개념 설명에서 사용 빈도가 높은 ‘원 안에서 달리기’ 비유를 선정하였다.
- 하지만 학생들은 ‘학생의 덩치가 크면 충돌하기 쉬우므로 기체 분자의 크기가 크면 충돌하기 쉽다’ 등과 같이 두 비공유 속성을 무리하게 확장시켜 유사점으로 대응시킴으로써 오류를 범하였다.
- 확장 집단의 활동지는 부연 집단의 활동지 내용에 추가로 큰 상자와 작은 상자에서 2대의 자동차가 움직이고 있는 ‘장난감 자동차의 충돌’ 비유를 그림으로 제시하고, 이에 대해 같은 속도로 움직이는 장난감 자동차를 넣는 상자 크기와 벽면에 충돌하는 횟수의 관계를 글로 자세히 설명한 부연 비유와 같은 형태로 추가하여 구성하였다.
대상 데이터
- 목표 개념인 ‘기체의 압력과 부피 관계’를 설명하기 위해서 화학 개념 설명에 일반적으로 사용되는 유형의 비유를 선정하였다.
- 서울특별시에 소재한 남녀공학 중학교에서 ‘보일의 법칙’을 학습하지 않은 1학년 학생 260명을 연구 대상으로 선정하였다.
- 선정된 학생들 중에서 사전 검사와 본 검사(직후 · 파지 검사)에 결시 및 무응답한 학생(단순: 7명, 부연: 11명, 확장: 12명)을 제외한 230명이 최종 연구 대상으로 선정되었다.
- 과 달리, 확장 비유 사용의 교수효과는 나타나지 않았다. 이 연구에서 사용한 확장 비유는 목표 개념과의 공유 속성은 유사하지만, 비공유 속성이 서로 다른 2개의 비유로 구성되었다. 그러므로 전체적으로 학생들이 파악해야 할 속성의 수가 증가하여, 학생들이 공유 속성과 비공유 속성들을 구분하여 파악하는데 어려움을 겪었을 수가 있다.
데이터처리
- 대응 관계 이해도와 개념 이해도의 직후 검사 및 파지검사 점수에 대한 통계 분석은 비유의 부연 수준을 독립변인으로 하고 비유 추론 능력 검사 점수를 구획 변인으로 하는 이원 변량 분석(two-way ANOVA)을 실시하였다. 또한, 개념 이해도 점수와 대응 관계 이해도 점수 사이의 관련성을 조사하기 위해 상관분석을 실시하였다.
- 비유 추론 능력에 따른 세 집단 간 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해서는 비모수 통계 방법인 Kruskal-Wallis test를 실시하였고, 주효과가 있는 경우 집단 간 차이를 밝히기 위해 사후 검증에서 Dunn의 방법을 사용하였다. 또한, 각 집단 내에서 비유 추론 능력에 따른 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해 MannWhitney U test를 실시하였다. 모든 통계 분석에는 SPSS 통계 프로그램을 사용하였다.
- 대응 관계 이해도와 개념 이해도의 직후 검사 및 파지검사 점수에 대한 통계 분석은 비유의 부연 수준을 독립변인으로 하고 비유 추론 능력 검사 점수를 구획 변인으로 하는 이원 변량 분석(two-way ANOVA)을 실시하였다. 또한, 개념 이해도 점수와 대응 관계 이해도 점수 사이의 관련성을 조사하기 위해 상관분석을 실시하였다. 대응 오류 유형은 학생들의 대응 관계 이해도 검사 답안을 개별적으로 분석하여 대응 오류 유형별 빈도를 제시하고, 비유의 부연 수준과 비유 추론 능력에 따라 나타나는 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하였다.
- 또한, 각 집단 내에서 비유 추론 능력에 따른 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해 MannWhitney U test를 실시하였다. 모든 통계 분석에는 SPSS 통계 프로그램을 사용하였다.
- 대응 오류 유형은 학생들의 대응 관계 이해도 검사 답안을 개별적으로 분석하여 대응 오류 유형별 빈도를 제시하고, 비유의 부연 수준과 비유 추론 능력에 따라 나타나는 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하였다. 변량 분석의 기본 가정 검토에서 대응 관계 이해도 파지 검사의 경우 동변량성을 만족하지 않았으므로(F = 2.64, p = .024), 제곱근 변환(square root transformation; F = .455; p = .809)23을 통해 변량 분석을 실시하였다. 상호작용 효과가 있는 경우에는 단순 효과를 검증하기 위해 비유 추론 능력별로 일원 변량 분석(one-wayANOVA)을 실시하였고, 주효과가 있는 경우에는 사후 검증을 위해 LSD (least significant-difference) 비교 분석 방법을 사용하였다.
- 상호작용 효과가 있는 경우에는 단순 효과를 검증하기 위해 비유 추론 능력별로 일원 변량 분석(one-wayANOVA)을 실시하였고, 주효과가 있는 경우에는 사후 검증을 위해 LSD (least significant-difference) 비교 분석 방법을 사용하였다. 비유 추론 능력에 따른 세 집단 간 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해서는 비모수 통계 방법인 Kruskal-Wallis test를 실시하였고, 주효과가 있는 경우 집단 간 차이를 밝히기 위해 사후 검증에서 Dunn의 방법을 사용하였다. 또한, 각 집단 내에서 비유 추론 능력에 따른 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해 MannWhitney U test를 실시하였다.
- 809)23을 통해 변량 분석을 실시하였다. 상호작용 효과가 있는 경우에는 단순 효과를 검증하기 위해 비유 추론 능력별로 일원 변량 분석(one-wayANOVA)을 실시하였고, 주효과가 있는 경우에는 사후 검증을 위해 LSD (least significant-difference) 비교 분석 방법을 사용하였다. 비유 추론 능력에 따른 세 집단 간 대응 오류 유형의 빈도 차이를 분석하기 위해서는 비모수 통계 방법인 Kruskal-Wallis test를 실시하였고, 주효과가 있는 경우 집단 간 차이를 밝히기 위해 사후 검증에서 Dunn의 방법을 사용하였다.
이론/모형
- 비유 추론 능력 검사는 일반 지능 검사 중에서 비유 추론 과제를 발췌하여 사용한 노태희 등20의 비유 추론 능력 검사를 사용하였다. 이 검사는 언어 비유, 숫자 비유, 그림 비유 영역에서 각 4문항씩 총 12문항으로 구성되어 있으며, A : B의 관계와 C를 제시한 후 A : B의 관계를 바탕으로 C : D의 관계를 유추하여 적절한 D를 선택하는 방식이다.
성능/효과
- 검사지에 제시된 목표 개념의 속성은 기체의 부피, 기체 분자가 용기 벽에 충돌하는 횟수, 기체 분자의 운동 속도, 기체 분자의 종류, 온도, 기체 분자의 운동 방향 등이다. 개발한 검사지는 과학교육 전문가 2인과 중학교 과학 교사 3인으로부터 안면 타당도를 검증받았다. 이 연구에서의 내적 신뢰도(Cronbach’s alpha)는 직후 검사와 파지 검사에서 각각 .
- 대응 관계 이해도 검사는 비유물과 목표 개념이 지닌 속성들 간의 대응이 올바르지 않은 경우는 0점, 대응만 올바른 경우는 1점, 대응에 관한 설명까지 올바른 경우는 2점으로 채점하였다. 검사에 사용된 비유물과 목표 개념의 유사성에 해당하는 공유 속성은 기체 분자의 개수, 기체의 부피, 기체 분자가 용기 벽에 충돌하는 횟수, 기체 분자의 운동 속도, 기체 분자의 운동 방향 등 5가지이고, 비공유 속성은 기체 분자의 종류 1가지이다. 공유 속성들을 비유물의 속성들에 유사점으로 모두 올바르게 대응시킨 경우 10점, 비공유 속성을 차이점으로 대응시킨 경우 2점으로 하여 총 12점 만점으로 채점하였다.
- 대응 관계 이해도와 개념 이해도 검사 점수 간의 상관 분석을 실시한 결과, 두 점수 사이에 유의미한 정적 상관관계가 있었다(직후: r = .565, p < .01; 파지: r = .498, p < .01).
- 둘째, 비유의 부연 수준에 따라 학생들이 주로 범하는 대응 오류 유형과 구체적인 예시 등을 교사용 지도서나 교수ㆍ학습 자료에 제공함으로써, 교사들이 보다 더 체계적으로 비유 사용 수업을 계획하고 실천할 수 있도록 도울 수 있다. 교사들이 이를 숙지한 상태에서 과학 수업이 이루어진다면 학생들이 비유물과 목표 개념을 올바르게 대응시킬 수 있도록 유도할 수 있다.
- 또한, ‘과잉 대응’과 ‘공유 속성거부’는 부연 집단에서 많이 나타나는 경향이 있었으나,그 외의 오류 유형별 빈도는 부연이나 확장 집단이 단순 집단보다 낮게 나타났다.
- 대응 오류는 단순 집단 학생들이 부연 집단이나 확장 집단에서보다 더 많이 범하는 것으로 나타났다. 또한, 대응 오류 유형별 학생들이 범한 오류의 빈도도 단순 집단이 부연 집단과 확장 집단에서보다 높았다. 따라서 이 연구 결과로부터 다음과 같은 시사점을 얻을 수 있다
- 1). 비유 추론능력에 따라 단순 검증을 실시한 결과, 비유 추론 능력 상위 학생의 경우에만 그 차이가 유의미하였다(MS = 31.571,F = 6.479, p = .002). 이는 부연 집단의 비유 추론 능력 상위 학생들의 점수(5.
- 세 집단의 대응 오류 유형별 빈도 분석 결과, 직후 검사 및 파지 검사에서 ‘대응 불이행’, ‘과잉 대응’, ‘무분별한 대응’, ‘공유 속성 거부’ 순으로 빈도가 높게 나타났다.
- 이 연구에서는 중학교 1학년 보일의 법칙에 대한 개념 수업에서 학생들의 비유 추론 능력에 따라 비유의 부연 수준이 대응 관계 이해 및 개념 이해와 파지에 미치는 영향과 학생들이 범하는 대응 오류 유형을 조사하였다. 연구 결과, 학습 직후에는 비유 추론 능력 상위 학생들의 경우 부연 비유를 제시했을 때가 단순 비유나 확장 비유를 제시했을 때보다 대응 관계를 더 잘 이해하는 것으로 나타났다. 또한, 비유 추론 능력에 관계없이 학생들은 부연 비유를 제시했을 때, 단순 비유를 제시했을 때보다 학습한 개념을 더 오래 기억하였다.
- 파지 검사에서의 빈도는 단순 집단(0.24), 부연 집단(0.14), 확장 집단(0.06) 순으로 나타났고, 세 집단 간 빈도 차이가 통계적으로 유의미하였으나(χ2= 6.730, df = 2, p = .035), 사후 검증 결과에서는 집단 간 빈도 차이가 나타나지 않았다.
- 한편, 비유물과 목표 개념의 공유 속성을 각각 올바르게 대응시키지 못하는 ‘부적절한 대응’이나, 비유물의 속성을 그대로 사용하여 목표 개념을 설명하는 ‘비유물의 속성 보유’, 목표 개념의 주요 속성이 비유물에 존재하지 않아 나름대로 대응시키는 ‘불가능한 대응’은 세 집단에서 모두 매우 낮은 빈도를 보였으며, 집단 간 차이도 나타나지 않았다.
- 093). 한편, 비유의 부연 수준과 비유 추론 능력 사이에는 유의미한 상호작용 효과가 나타났다(MS = 17.085, F = 3.695, p = .026; Fig. 1). 비유 추론능력에 따라 단순 검증을 실시한 결과, 비유 추론 능력 상위 학생의 경우에만 그 차이가 유의미하였다(MS = 31.
후속연구
- 따라서 확장 비유에서 제시하는 비유의 특성에 따른 비유 사용 효과에 대한 체계적인 심층 연구가 필요하다. 또한, 비유를 통한 개념 학습은 학습자의 개별적 특성에 따라서도 영향을 받을 수 있으므로, 논리적 사고력이나 장의존 ․ 장독립성과 같은 학습자의 인지적 특성에 따라 비유의 특성이 개념 학습에 어떤 영향을 미치는지 조사할 필요가 있다. 이러한 정보는 다양한 수준의 능력을 지닌 학생들이 학습하는 실제 교수 ․ 학습 상황에서 비유 사용의 효과를 최대화할 수 있는 수업모형을 개발하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 4,14,15 이러한 비유의 특성이 비유를 사용한 학습에 영향을 줄 수 있으므로,15 비유의 특성에 따라 학생들의 학습 과정을 체계적으로 조사할 필요가 있다. 이는 학생들의 개념 이해도를 향상시킬 수 있는 효과적인 비유 수업 전략을 설계하는데 구체적이고 실질적인 시사점을 제공할 수 있을 것이다. 그러나 지금까지 비유 관련 연구들은 비유를 사용한 수업과 전통적인 수업의 효과를 비교하는 연구 위주로 이루어지고 있어, 과학 수업에서 비유의 특성에 따른 학생들의 비유 학습 과정에 대한 연구는 부족한 실정이다.
- 또한, 비유를 통한 개념 학습은 학습자의 개별적 특성에 따라서도 영향을 받을 수 있으므로, 논리적 사고력이나 장의존 ․ 장독립성과 같은 학습자의 인지적 특성에 따라 비유의 특성이 개념 학습에 어떤 영향을 미치는지 조사할 필요가 있다. 이러한 정보는 다양한 수준의 능력을 지닌 학생들이 학습하는 실제 교수 ․ 학습 상황에서 비유 사용의 효과를 최대화할 수 있는 수업모형을 개발하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.