[국내논문][논문 철회] 9학년 학생의 공간 능력 차이에 따른 지구자전 개념의 획득 [Retracted] Acquisition of 9th Grade Students' Conception of Earth's Rotation According to Individual Difference of the Spatial Sensibility원문보기
본 연구의 목적은 9학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전 개념을 알아보는 것이다. 광역시 소재 9학년 학생 83명중 천체의 공간운동 개념 평가(김기정, 1997)에서 개념 획득 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 질적 분석의 대상으로 삼았다. 연구 결과, 공간능력이 높은 학생일수록 개념이 올바르고 개념들을 입체적 공간으로 재구성하여 이해하였다. 공간능력이 낮을수록 개념이 불완전하고 단편적인 개념들을 암기하고 있었다. 성별에 따라서는 공간능력이 높은 남학생은 개념들을 간단 명료하게 표현하였고, 낮은 학생은 자전에 대한 방향을 일주운동과 연관시켜 해석하지 못했다. 반면에 여학생은 공간능력이 높을 때 개념들을 구체적으로 표현하였으며, 낮을수록 개념들을 입체적으로 표현하지 못하였다. 따라서 공간능력이 높은 학생은 문제 상황을 제시하여 스스로 해결할 수 있도록 하고, 낮은 학생은 현상들을 직접 관찰하여 쉽게 이해 할 수 있도록 학습 자료를 개발하여야겠다. 여학생은 공간을 입체적으로 조작해 볼 수 있도록 하고 남학생은 사물을 여러 관점으로 생각해 볼 수 있도록 교수 전략 및 학습 자료 등을 개발 한다면 천문단원의 공간능력이 향상되고, 개념 획득이 잘 될 수 있을 것이라 기대한다.
본 연구의 목적은 9학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전 개념을 알아보는 것이다. 광역시 소재 9학년 학생 83명중 천체의 공간운동 개념 평가(김기정, 1997)에서 개념 획득 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 질적 분석의 대상으로 삼았다. 연구 결과, 공간능력이 높은 학생일수록 개념이 올바르고 개념들을 입체적 공간으로 재구성하여 이해하였다. 공간능력이 낮을수록 개념이 불완전하고 단편적인 개념들을 암기하고 있었다. 성별에 따라서는 공간능력이 높은 남학생은 개념들을 간단 명료하게 표현하였고, 낮은 학생은 자전에 대한 방향을 일주운동과 연관시켜 해석하지 못했다. 반면에 여학생은 공간능력이 높을 때 개념들을 구체적으로 표현하였으며, 낮을수록 개념들을 입체적으로 표현하지 못하였다. 따라서 공간능력이 높은 학생은 문제 상황을 제시하여 스스로 해결할 수 있도록 하고, 낮은 학생은 현상들을 직접 관찰하여 쉽게 이해 할 수 있도록 학습 자료를 개발하여야겠다. 여학생은 공간을 입체적으로 조작해 볼 수 있도록 하고 남학생은 사물을 여러 관점으로 생각해 볼 수 있도록 교수 전략 및 학습 자료 등을 개발 한다면 천문단원의 공간능력이 향상되고, 개념 획득이 잘 될 수 있을 것이라 기대한다.
The purpose of this study is to investigate student's Acquisition about the conception of the Earth Rotation between difference of their Spatial Sensibility. In this study, four students were selected out of 83 9th graders in Gwangju, Korea. The spatial sensibility test instrument was developed by t...
The purpose of this study is to investigate student's Acquisition about the conception of the Earth Rotation between difference of their Spatial Sensibility. In this study, four students were selected out of 83 9th graders in Gwangju, Korea. The spatial sensibility test instrument was developed by the Korean Testing Center, and the test instruments of 'the movement of celestial bodies' were developed by Kim (1997). The results were as follows: Students with higher spatial sensibility understood precisely about the Earth's rotation in stereoscopic space. However, those with lower spatial sensibility failed to grasp the Earth's rotation and memorized it as fragmentary concepts. As for gender effect, male student with higher spatial sensibility explained the concepts clearly, while that with lower spatial sensibility has difficulty with the Earth's rotation in relation to the diurnal motion of celestial bodies. On the other hand, female student with higher spatial sensibility explained the concepts correctly in detail, while that with lower spatial sensibility had difficulty explaining the concepts in stereoscopic space. Therefore, students with higher spatial sensibility should be presented with problems in which they form their own solution. Those with lower spatial sensibility should be allowed to understand the phenomena intuitively. In developing teaching methods, female students should interact with the concepts in stereoscopic space directly, while male students should consider the celestial objects from various viewpoints. Then spatial sensibility in relation to the movement of celestial bodies would be expected to improve.
The purpose of this study is to investigate student's Acquisition about the conception of the Earth Rotation between difference of their Spatial Sensibility. In this study, four students were selected out of 83 9th graders in Gwangju, Korea. The spatial sensibility test instrument was developed by the Korean Testing Center, and the test instruments of 'the movement of celestial bodies' were developed by Kim (1997). The results were as follows: Students with higher spatial sensibility understood precisely about the Earth's rotation in stereoscopic space. However, those with lower spatial sensibility failed to grasp the Earth's rotation and memorized it as fragmentary concepts. As for gender effect, male student with higher spatial sensibility explained the concepts clearly, while that with lower spatial sensibility has difficulty with the Earth's rotation in relation to the diurnal motion of celestial bodies. On the other hand, female student with higher spatial sensibility explained the concepts correctly in detail, while that with lower spatial sensibility had difficulty explaining the concepts in stereoscopic space. Therefore, students with higher spatial sensibility should be presented with problems in which they form their own solution. Those with lower spatial sensibility should be allowed to understand the phenomena intuitively. In developing teaching methods, female students should interact with the concepts in stereoscopic space directly, while male students should consider the celestial objects from various viewpoints. Then spatial sensibility in relation to the movement of celestial bodies would be expected to improve.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 질적 연구의 한 방법인 비구조적 면담법을 통하여 공간능력이 천체운동의 한 분야인 지구 자전에 대한 개념 이해에 어떠한 영향을 주고 있는지 정성적으로 분석하고자 한다. 공간능력이 천체운동의 한 분야인 지구 자전에 대한 개념이해에 어떠한 영향을 주고 있는지 심층적으로 분석 하기 위한 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
우리나라처럼 중위도 지방에서 별의 일주운동이 어떻게 보이는지”에 대한 개념 획득이 어떻게 되어 있는지 알아 보기 연구 대상 4명의 학생에게 학생들에게 그림을 그려 우리나라에서 별의 일주 운동을 설명하게 하였다.
가설 설정
3. Answer to Question2: Which direction does the sun rise and sunset? Why?
제안 방법
1과 같은 절차에 따라 진행하였다. 먼저 공간능력과 중학교 3학년 교과과정에서의 지구자전에 관한 개념에 대하여 위계적으로 분석하고 선행연구를 고찰하였다. 선행연구를 토대로 천체의 공간운동 개념 평가지와 공간능력 검사지를 선정하여 천체의 공간운동 개념이 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 학생들을 선정하는 과정을 거쳤다.
먼저 공간능력과 중학교 3학년 교과과정에서의 지구자전에 관한 개념에 대하여 위계적으로 분석하고 선행연구를 고찰하였다. 선행연구를 토대로 천체의 공간운동 개념 평가지와 공간능력 검사지를 선정하여 천체의 공간운동 개념이 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 학생들을 선정하는 과정을 거쳤다. 질문지를 참고하여 선정되지 않은 다른 학생을 대상으로 비구조화 및 반구조화 면담 기법, 문제 상황 질문 기법 등을 적용한 면담을 먼저 실시한 후, 표집 선정 된 학생을 대상으로 자유롭고 허용된 분위기에서 간단한 기록과 함께 녹화하면서 면담을 실시하였다.
선행연구를 토대로 천체의 공간운동 개념 평가지와 공간능력 검사지를 선정하여 천체의 공간운동 개념이 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 학생들을 선정하는 과정을 거쳤다. 질문지를 참고하여 선정되지 않은 다른 학생을 대상으로 비구조화 및 반구조화 면담 기법, 문제 상황 질문 기법 등을 적용한 면담을 먼저 실시한 후, 표집 선정 된 학생을 대상으로 자유롭고 허용된 분위기에서 간단한 기록과 함께 녹화하면서 면담을 실시하였다.
표집된 학생을 대상으로 임상면담을 통하여 지구자 전에 대한 개념을 분석하였다. 임상면담은 학생의 응답 논리를 그대로 이어가면서 사고를 유도하는 비구조화(unstructured)된 발문에 의한 응답을 유도하였고 지구자전에 관한 개념을 확인하면서 학생의 말, 시범, 그림 등을 상세하게 묘사하기 위하여 반구조적인 면담법(semistructured interview)을 일부 사용하였다.
표집된 학생을 대상으로 임상면담을 통하여 지구자 전에 대한 개념을 분석하였다. 임상면담은 학생의 응답 논리를 그대로 이어가면서 사고를 유도하는 비구조화(unstructured)된 발문에 의한 응답을 유도하였고 지구자전에 관한 개념을 확인하면서 학생의 말, 시범, 그림 등을 상세하게 묘사하기 위하여 반구조적인 면담법(semistructured interview)을 일부 사용하였다. 교과서를 위계적으로 분석한 내용과 김주리(1998)가 분석했던 공간능력 내용을 참고하여 기본적으로 질문할 질문내용을 작성한 후 동료교사와 전문가의 조언을 구하여 표집학생들에게 면담을 시작하였다.
임상면담은 학생의 응답 논리를 그대로 이어가면서 사고를 유도하는 비구조화(unstructured)된 발문에 의한 응답을 유도하였고 지구자전에 관한 개념을 확인하면서 학생의 말, 시범, 그림 등을 상세하게 묘사하기 위하여 반구조적인 면담법(semistructured interview)을 일부 사용하였다. 교과서를 위계적으로 분석한 내용과 김주리(1998)가 분석했던 공간능력 내용을 참고하여 기본적으로 질문할 질문내용을 작성한 후 동료교사와 전문가의 조언을 구하여 표집학생들에게 면담을 시작하였다. 주요내용으로는 밤과 낮의 변화, 태양의 일주운동, 별의 일주운동이며 학생들의 지적 개념을 필요로 하는 내용은 가급적 피하고 공간적 사고능력을 추출 할 수 있는 Table 2와 같은 내용으로 하였다.
비구조적 면담법을 통하여 공간능력이 천체운동의 한 분야인 지구 자전에 대한 개념 이해에 어떠한 영향을 주고 있는지 질문지의 내용을 중심으로 다음과 같이 정성적으로 분석하여 결과를 분석하였다.
천체의 공간운동 개념 성취도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 중학교 3학년 학생들에게 지구자 전에 대한 개념을 밤과 낮의 변화, 태양의 일주운동, 별의 일주운동으로 나누어 정성적으로 분석하였다. 그 결과를 토대로 내린 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
이 연구는 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전에 대한 개념을 알아보기 위해 광역시 소재 중학교 3학년 83명을 대상으로 진행되었다.
중학교 3학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전에 대한 개념을 알아보기 위하여 천체의 공간운동개념 평가지와 공간능력 검사지를 이용하여 검사를 실시한 후 천체의 공간운동 개념 획득의 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 연구대상으로 선정하였다.
검사 결과 몇몇 학생을 제외하면 대체적으로 천체의 공간운동 개념이 높은 학생들이 공간능력도 높았다. 하지만 이 연구의 목적이 단편적인 천체의 공간운동 개념들을 알아보는 것이 아니라 공간능력에 따른 천체 운동 개념 이해 정도를 알아보는데 있으므로 천체의 공간운동 개념 차이가 적으면서 공간능력에 대한 차이가 큰 여학생과 남학생 총 4명을 선정하였다.
이론/모형
따라서 공간능력은 입체를 머릿속에 형상화하고 떠올려서 전체 공간에서 특정물체의 상대적 위치와 거리 관계 등을 인지 할 수 있는 능력으로 정의하고 공간시각과 공간방향으로 구분할 수 있다. 이러한 공간능력의 검사를 위하여 KTC(Korean Testing Center)에서 개발한 적성종합검사 중 공간지각에 해당하는 총 20문항으로 입체도의 평면화 및 평면도의 구성화의 능력을 측정하기 위한 전개도 10문항과 평면도로 된 입체를 시각으로 지각 식별하는 능력을 측정하기 위한 나무토막 세기 10문항으로 이루어져 있는 검사지를 사용하였다.
천체의 공간운동 개념 평가는 김기정(1997)이 지구의 자전, 지구의 공전, 달의 공전의 세가지 범주에 따라 총 16문항으로 개발한 평가지(신뢰도 0.48, 변별도 0.40)에서 13문항을 선택하여 사용하였다. 83명의 학생에게 검사지를 투여한 결과는 Table 1과 같았다.
성능/효과
검사 결과 몇몇 학생을 제외하면 대체적으로 천체의 공간운동 개념이 높은 학생들이 공간능력도 높았다. 하지만 이 연구의 목적이 단편적인 천체의 공간운동 개념들을 알아보는 것이 아니라 공간능력에 따른 천체 운동 개념 이해 정도를 알아보는데 있으므로 천체의 공간운동 개념 차이가 적으면서 공간능력에 대한 차이가 큰 여학생과 남학생 총 4명을 선정하였다.
후속연구
이상에서 본 바와 같이 천문 단원 중 천체의 공간 운동에 관련된 개념들에 대한 과학적 개념을 갖기 위해서는 공간능력이 요구됨을 볼 때(정진우 외, 2004), 천체 운동 관련 개념의 효율적 획득이 이루어지기 위해서는 공간능력을 향상시킬 수 있는 교수 전략 및 모형개발 등의 프로그램 개발이 필요하다고 하겠다.
이상과 같은 결론을 통해 공간능력이 필요한 지구 및 천체의 운동과 같은 천문단원의 교수 전략 및 학습 자료 개발은 정진우 외(2004)에서 제시한 것처럼 공간능력이 뛰어난 학생들은 스스로 문제를 해결해 나갈 수 있도록 하고 낮은 학생들은 직접 관찰 가능한 간단히 정리된 자료로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 또한 대체적으로 여학생은 시간의 흐름에 따라 공간을 입체적으로 조작해보도록 하는 것이 천문단원의 공간능력 향상에 기여할 수 있을 것이라 생각된다.
이상과 같은 결론을 통해 공간능력이 필요한 지구 및 천체의 운동과 같은 천문단원의 교수 전략 및 학습 자료 개발은 정진우 외(2004)에서 제시한 것처럼 공간능력이 뛰어난 학생들은 스스로 문제를 해결해 나갈 수 있도록 하고 낮은 학생들은 직접 관찰 가능한 간단히 정리된 자료로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 또한 대체적으로 여학생은 시간의 흐름에 따라 공간을 입체적으로 조작해보도록 하는 것이 천문단원의 공간능력 향상에 기여할 수 있을 것이라 생각된다. 그리고 남학생은 입체적 공간 안의 사물들을 여러 관점으로 바라볼 수 있는 자료로 제작하는 것이 바람직할 것이다.
또한 대체적으로 여학생은 시간의 흐름에 따라 공간을 입체적으로 조작해보도록 하는 것이 천문단원의 공간능력 향상에 기여할 수 있을 것이라 생각된다. 그리고 남학생은 입체적 공간 안의 사물들을 여러 관점으로 바라볼 수 있는 자료로 제작하는 것이 바람직할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
7차 교육과정에서 지구과학 천문분야는 어떻게 바뀌었는가?
하지만 지구의 자전과 공전 및 달의 운동 등 천체의 운동 부분은 추상적이고 직접 관측하기에 어려울 때가 많아서 학생들이 그 내용을 잘 이해하지 못하여 흥미가 감소하였으며(명전옥, 2001), 많은 학생들이 천체 운동에 대한 개념 접근을 꺼리는 것으로 보고되고 있다(변재성 외, 2004). 이러한 연구 결과들을 반영하듯 개정된 7차 교육과정에서는 기존 5학년의 ‘태양계의 가족’과 8학년의 ‘지구와 별’, 10학년의 ‘지구’ 단원 중 태양계와 은하 부분 등에서 다루던 태양계 부분을 5학년의 ‘태양계와 별’과 8학년의 ‘태양계’의 2개단원으로 재구성하고 8학년의 ‘지구와 별’, 9학년의‘태양계의 운동’ 및 10학년의 ‘태양계와 은하’ 등에 나뉘어져 있던 천체의 운동 부분을 모두 10학년의 ‘천체의 운동’ 단원으로 구성하고 있다. 하지만 새로운 교육 과정에서도 지구의 운동에 대한 개념 이해를 도와주는 교수-학습 활동이 없이는 중학교 과학 내용중 천문 우주 분야에 대한 흥미를 이끌어 내기에 어려움이 있을 것으로 보인다.
지구와 달의 운동 개념에서 어떤 요인이 이해를 어렵게 하는가?
이와 같은 연구들은 천체의 운동에 관한 올바른 개념을 갖는데 여러 변인을 고려하여야 할 뿐만 아니라 그에 관한 더 많은 연구가 필요함을 이야기 하고 있다. ‘지구와 달의 운동’ 개념의 학습은 학생들의 인지적 발달에 따른 공간지각능력의 수준을 전제로 한다는 점에서 전통적 교수 학습 활동에서 초래된 시·공간적 감각의 미비가 개념의 이해를 방해하는 요인으로 작용하고 있다(구자홍, 2000; 명전옥, 2001). 실제 천체운동의 개념에 공간능력이 미치는 영향을 이해한다면 공간능력과 관련된 천문단원의 학습 자료나 교수 전략 등의 개발에큰 도움을 줄 수 있을 것이다(김상달 외, 2005).
천체운동의 개념에 공간능력이 미치는 영향을 고려한다면 무엇이 필요하다고 보이는가?
실제 천체운동의 개념에 공간능력이 미치는 영향을 이해한다면 공간능력과 관련된 천문단원의 학습 자료나 교수 전략 등의 개발에큰 도움을 줄 수 있을 것이다(김상달 외, 2005). 직접 관찰할 수 없는 지구의 운동을 이해시키기 위한 교수 전략은 대부분 모형을 통해서 이루어지므로 이를 설명하기 위해서는 구체물이 필요하며, 천체의 운동 개념을 이해하기 위해서는 공간능력이 필요하다 (Callison and Wright, 1993).
참고문헌 (16)
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정진우, 정재구, 문병찬, 문상연, 2004, 흥미와 학습양식에 따른 고등학교 1학년 학생들의 지구의 자전 관련 개념. 한국지구과학회지, 25, 532-544.
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