언어 네트워크 분석법을 통한 중학교 과학영재들의 사실, 가설, 이론, 법칙과 과학적인 것의 의미에 대한 인식 조사 Semantic Network Analysis of Science Gifted Middle School Students' Understanding of Fact, Hypothesis, Theory, Law, and Scientificness원문보기
과학교육과정에서 과학의 본성은 교육의 중심에 있었으며, 특히 과학영재교육에서의 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 과학영재들의 과학의 본성에 대한 개념구조가 어떻게 형성되어있는지의 연구는 많지 않다. 이 연구에서는 언어 네트워크 분석법을 통해 중학교 과학영재의 사실, 가설, 이론, 법칙 그리고 과학적인 것의 의미에 대한 이들의 인식을 탐색하는 것을 목표로 하였다. 연구 목적 달성을 위해 개방형 검사지에서 얻은 응답들을 언어 네트워크 분석법을 통해 분석하였다. 연구 참여자들의 총 110명의 대학부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학영재들이 연구에 참여하였으며 이들의 응답에 의해 5가지의 언어 네트워크를 얻었다. 네트워크 분석결과 이들이 인식하고 있는 사실은 증명여부와 실제성 문제, 가설은 잠정성과 불확실성, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 통념, 법칙은 절대성과 권위를 상징하는 언어들, 과학적인 것은 사실근거, 증명 가능여부, 정확하고 논리적인 이론체계 동반을 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있었다. 통합네트워크 분석결과, 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 이 연구에 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자의 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 유용할 것으로 기대된다.
과학교육과정에서 과학의 본성은 교육의 중심에 있었으며, 특히 과학영재교육에서의 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 과학영재들의 과학의 본성에 대한 개념구조가 어떻게 형성되어있는지의 연구는 많지 않다. 이 연구에서는 언어 네트워크 분석법을 통해 중학교 과학영재의 사실, 가설, 이론, 법칙 그리고 과학적인 것의 의미에 대한 이들의 인식을 탐색하는 것을 목표로 하였다. 연구 목적 달성을 위해 개방형 검사지에서 얻은 응답들을 언어 네트워크 분석법을 통해 분석하였다. 연구 참여자들의 총 110명의 대학부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학영재들이 연구에 참여하였으며 이들의 응답에 의해 5가지의 언어 네트워크를 얻었다. 네트워크 분석결과 이들이 인식하고 있는 사실은 증명여부와 실제성 문제, 가설은 잠정성과 불확실성, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 통념, 법칙은 절대성과 권위를 상징하는 언어들, 과학적인 것은 사실근거, 증명 가능여부, 정확하고 논리적인 이론체계 동반을 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있었다. 통합네트워크 분석결과, 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 이 연구에 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자의 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 유용할 것으로 기대된다.
The importance of teaching the nature of science (NOS) has been emphasized in the science curriculum, especially in the science curriculum for science-gifted students. Nevertheless, few studies concerning the structure and formation of students' mental model on NOS have been carried out. This study ...
The importance of teaching the nature of science (NOS) has been emphasized in the science curriculum, especially in the science curriculum for science-gifted students. Nevertheless, few studies concerning the structure and formation of students' mental model on NOS have been carried out. This study aimed to explore science-gifted students' understanding of 'fact', 'hypothesis', 'theory', 'law', and 'scientificness' by utilizing semantic network analysis. One hundred ten science-gifted middle school students who were selected by a national university participated in this study. We collected students' written responses of five items and analyzed them by the semantic network analysis(SNA) method. As a result, the core ideas of students' understanding of 'fact' were proof and reality, of 'hypothesis' were tentativeness and uncertainty, of 'theory' was proven hypothesis by experimentation, of 'law' were absoluteness and authority, and of 'scientificness' were factual evidence, verifiability, accurate and logical theoretical framework. The result of integrated semantic network illustrated that the viewpoint of science-gifted students were similar to absolutism and logical positivism (empiricism). Methodologically, this study showed that the semantic network analysis method was an useful tool for visualization of students' mental model of scientific conceptions including NOS.
The importance of teaching the nature of science (NOS) has been emphasized in the science curriculum, especially in the science curriculum for science-gifted students. Nevertheless, few studies concerning the structure and formation of students' mental model on NOS have been carried out. This study aimed to explore science-gifted students' understanding of 'fact', 'hypothesis', 'theory', 'law', and 'scientificness' by utilizing semantic network analysis. One hundred ten science-gifted middle school students who were selected by a national university participated in this study. We collected students' written responses of five items and analyzed them by the semantic network analysis(SNA) method. As a result, the core ideas of students' understanding of 'fact' were proof and reality, of 'hypothesis' were tentativeness and uncertainty, of 'theory' was proven hypothesis by experimentation, of 'law' were absoluteness and authority, and of 'scientificness' were factual evidence, verifiability, accurate and logical theoretical framework. The result of integrated semantic network illustrated that the viewpoint of science-gifted students were similar to absolutism and logical positivism (empiricism). Methodologically, this study showed that the semantic network analysis method was an useful tool for visualization of students' mental model of scientific conceptions including NOS.
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문제 정의
언어 네트워크 분석법의 활용범위는 교과서 내의 과학용어 연계성 맥락(박별나 등, 2010), 특정 학문 분야의 공저자 연계성(임병학, 2011), 일정 시기 동안의 연구 동향 구조 변화 파악(최영출, 박수정, 2011), 설득에 따른 갈등 프레임의 변화관찰(심준섭, 2011) 등과 같이 다양하다. 따라서 이 연구에서는 중학교 과학영재들이 인식하고 있는 과학의 본성적 측면 중 사실, 가설, 이론, 법칙 그리고 과학적인 것의 의미에 대하여 새롭게 등장하고 있는 언어 네트워크 분석법을 통해 이들의 개념구조에 관한 정신모형을 구축하고 그 특성을 비교해 보고자 하였다.
이 연구는 중학교 과학영재들의 사실, 가설, 이론, 법칙 및 과학적인 것에 대한 의미를 어떻게 생각하고 있으며 이들 간의 의미연결 관계는 어떠한지 알아보기 위해 언어 네트워크 분석법을 활용하였다. 이를 위해 수집된 데이터는 정성적 조사 및 정량적 조사를 활용하여 분석되었다.
그럼에도 불구하고 과학영재들의 과학의 본성에 대한 개념구조가 어떻게 형성되어 있는지의 연구는 많지 않다. 이 연구에서는 언어 네트워크 분석법을 통해 중학교 과학영재의 사실, 가설, 이론, 법칙 그리고 과학적인 것의 의미에 대한 이들의 인식을 탐색하는 것을 목표로 하였다. 연구 목적 달성을 위해 개방형 검사지에서 얻은 응답들을 언어 네트워크 분석법을 통해 분석하였다.
이 연구에서는 최근 복잡계 양상을 띠는 현상을 설명하기 위해 집단 사회학, 사회 물리학 등에서 널리 활용되고 있는 사회 네트워크 분석법을 학생의 언어에 적용하여 언어 네트워크를 구성하였다. 이를 통해 영재학생들의 과학지식 및 과학적인 것을 어떤 의미로 생각하는지 그들의 과학관을 점검해 보았다.
이 연구에서는 최근 복잡계 양상을 띠는 현상을 설명하기 위해 집단 사회학, 사회 물리학 등에서 널리 활용되고 있는 사회 네트워크 분석법을 학생의 언어에 적용하여 언어 네트워크를 구성하였다. 이를 통해 영재학생들의 과학지식 및 과학적인 것을 어떤 의미로 생각하는지 그들의 과학관을 점검해 보았다. 그 결과 연구에 참여한 110명의 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다.
학생들이 어떤 형태로 과학 개념을 이해하고 있는지에 관한 인지심리학자들의 다양한 견해가 있지만, 이 연구에서는 ‘조각난 지식(fragmented knowledge)’의 관점으로 접근하고자 한다.
제안 방법
이러한 결과를 바탕으로 연구 참여자들이 응답한 내용을 전체 문장(full text) 단위로 분석하여 주요 단어간 공출현(co-occurrence) 빈도에 의한 코사인 매트릭스를 구하였다(심준섭, 2011). 또한 공출현 빈도 매트릭스의 결과를 바탕으로 응답 문장 속에서 발견되는 단어 사이의 관계를 보다 명확하게 규명하기 위하여 각 과학지식들 마다 언어 네트워크 지도를 작성하였다. 네트워크 지도상에서 각각의 원은 단어를 시각화 한 것이며 이때 중심성 값이 높을수록 상대적으로 지름이 큰 원이 노드에 위치하게 된다.
최종적으로 선정된 각 항목별 20개의 핵심단어들을 통해 단어들 간의 ‘단어×단어’ 공출현 매트릭스가 만들어졌다. 마지막으로 이렇게 만들어진 공출현 매트릭스를 투입자료로 하여 사회 네트워크 전문 분석 프로그램인 UCINET 6.430를 활용하여 각종 분석지표들[밀도(Density), 연결 정도 중심성(degree centrality), 매개 중심성(betweenness centrality), 중심화지수(centralization)]을 도출해 내고, 같은 프로그램 내의 네트워크 지도화 프로그램인 NetDraw를 이용하여 핵심어 공출현 매트릭스를 시각화 하였다. 이때 네트워크 내의 동심원은 핵심어들 즉 노드(node)를 그리고 선(link)은 어휘가 동시에 출현한 빈도를 나타낸다.
KrKwic 프로그램을 사용해 중학교 과학영재들이 응답한 설문지 원문을 분석한 결과 각 과학지식 유형별로 사용된 단어들의 리스트는 사실 142개, 가설 173개, 이론 184개, 법칙 161개, 과학적 192개였으며, 이들을 분석해 본 결과 과학지식의 유형별로 4개의 언어 네트워크로 나타낼 수 있었다. 언어 네트워크의 유의미한 분석을 위하여 KrKwic 언어분석 결과에서 이들 가운데 각 분석 영역별로 5회 이상 출현하는 핵심어이자 상위 20위 내에 소속된 것들에 대해서만 핵심어들 사이의 네트워크 텍스트 분석을 실시하였다(최영출, 박수정, 2011).
이 연구에서는 언어 네트워크 분석법을 통해 중학교 과학영재의 사실, 가설, 이론, 법칙 그리고 과학적인 것의 의미에 대한 이들의 인식을 탐색하는 것을 목표로 하였다. 연구 목적 달성을 위해 개방형 검사지에서 얻은 응답들을 언어 네트워크 분석법을 통해 분석하였다. 연구 참여자들의 총 110명의 대학부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학 영재들이 연구에 참여하였으며 이들의 응답에 의해 5가지의 언어 네트워크를 얻었다.
전처리를 마친 텍스트 자료에 대해 KrKwic 프로그램을 이용하여 단어출현의 빈도를 점검하였다. 이 연구에서는 출현빈도 상위 20위에 드는 단어들을 핵심어로 선정하여 이후의 항목별 언어 네트워크 분석에 활용하였다. 최종적으로 선정된 각 항목별 20개의 핵심단어들을 통해 단어들 간의 ‘단어×단어’ 공출현 매트릭스가 만들어졌다.
이러한 결과를 바탕으로 연구 참여자들이 응답한 내용을 전체 문장(full text) 단위로 분석하여 주요 단어간 공출현(co-occurrence) 빈도에 의한 코사인 매트릭스를 구하였다(심준섭, 2011). 또한 공출현 빈도 매트릭스의 결과를 바탕으로 응답 문장 속에서 발견되는 단어 사이의 관계를 보다 명확하게 규명하기 위하여 각 과학지식들 마다 언어 네트워크 지도를 작성하였다.
이 연구는 중학교 과학영재들의 사실, 가설, 이론, 법칙 및 과학적인 것에 대한 의미를 어떻게 생각하고 있으며 이들 간의 의미연결 관계는 어떠한지 알아보기 위해 언어 네트워크 분석법을 활용하였다. 이를 위해 수집된 데이터는 정성적 조사 및 정량적 조사를 활용하여 분석되었다. 응답자들이 자유롭게 기입한 개방형의 조사 데이터를 분석하여 연구문제에 답하기 위하여 한국어 기반 대용량 언어 분석 프로그램인 KrKwic2) 을 활용하였다.
중학교 과학영재들의 과학지식(사실, 가설, 이론, 법칙)과 과학적인 것에 대한 의미를 어떻게 인식하고 있는지 알아보기 위하여 언어 네트워크 분석법을 활용하여 이들의 정신모형을 시각화해 보았다. 이 연구를 통해 알 수 있는 결론은 다음과 같다.
중학교 과학영재들이 과학의 본성 영역중 과학지식들(사실, 가설, 이론, 법칙)에 대한 내용과 과학적인 것의 의미를 어떻게 인식하고 있는지 알아보기 위하여 개방형의 검사지를 구성하였다. 검사지는 연구자들에 의해 제시된 개방형 문항(예를 들어, 과학에서 사용되는 ‘가설’ 이라는 용어의 의미를 설명해 주세요)에 대해 학생들이 자유롭게 자신들의 설명을 제시하는 방식으로 제작되었다.
대상 데이터
남부권 소재 종합대학교 부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학영재 110명(남 79명, 여31명)이 연구에 참여해 주었다. 대상 학생들은 해당 지역 중학교 학생들로서 추천, 창의적 문제해결력 검사, 면접의 3단계 과정으로 구성된 선발과정을 거쳐 과학영재교육원 프로그램에 참가하게 된 학생들이다.
남부권 소재 종합대학교 부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학영재 110명(남 79명, 여31명)이 연구에 참여해 주었다. 대상 학생들은 해당 지역 중학교 학생들로서 추천, 창의적 문제해결력 검사, 면접의 3단계 과정으로 구성된 선발과정을 거쳐 과학영재교육원 프로그램에 참가하게 된 학생들이다.
연구 목적 달성을 위해 개방형 검사지에서 얻은 응답들을 언어 네트워크 분석법을 통해 분석하였다. 연구 참여자들의 총 110명의 대학부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학 영재들이 연구에 참여하였으며 이들의 응답에 의해 5가지의 언어 네트워크를 얻었다. 네트워크 분석결과 이들이 인식하고 있는 사실은 증명여부와 실제성 문제, 가설은 잠정성과 불확실성, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 통념, 법칙은 절대성과 권위를 상징하는 언어들, 과학적인 것은 사실근거, 증명 가능 여부, 정확하고 논리적인 이론체계 동반을 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있었다.
데이터처리
이를 위해 수집된 데이터는 정성적 조사 및 정량적 조사를 활용하여 분석되었다. 응답자들이 자유롭게 기입한 개방형의 조사 데이터를 분석하여 연구문제에 답하기 위하여 한국어 기반 대용량 언어 분석 프로그램인 KrKwic2) 을 활용하였다. 전처리를 마친 텍스트 자료에 대해 KrKwic 프로그램을 이용하여 단어출현의 빈도를 점검하였다.
응답자들이 자유롭게 기입한 개방형의 조사 데이터를 분석하여 연구문제에 답하기 위하여 한국어 기반 대용량 언어 분석 프로그램인 KrKwic2) 을 활용하였다. 전처리를 마친 텍스트 자료에 대해 KrKwic 프로그램을 이용하여 단어출현의 빈도를 점검하였다. 이 연구에서는 출현빈도 상위 20위에 드는 단어들을 핵심어로 선정하여 이후의 항목별 언어 네트워크 분석에 활용하였다.
성능/효과
KrKwic 프로그램을 사용해 중학교 과학영재들이 응답한 설문지 원문을 분석한 결과 각 과학지식 유형별로 사용된 단어들의 리스트는 사실 142개, 가설 173개, 이론 184개, 법칙 161개, 과학적 192개였으며, 이들을 분석해 본 결과 과학지식의 유형별로 4개의 언어 네트워크로 나타낼 수 있었다. 언어 네트워크의 유의미한 분석을 위하여 KrKwic 언어분석 결과에서 이들 가운데 각 분석 영역별로 5회 이상 출현하는 핵심어이자 상위 20위 내에 소속된 것들에 대해서만 핵심어들 사이의 네트워크 텍스트 분석을 실시하였다(최영출, 박수정, 2011).
각 과학지식별로 공유 없이 고유하게 형성한 언어 클러스터를 살펴보면 첫째, 사실에 대해서는 ‘참’, ‘실제’, ‘발생’, ‘진실’, ‘검증’, ‘관찰’이 하나의 독립된 언어 클러스터를 형성되었으며, 둘째, 가설에 대해서는 ‘불확실’, ‘설정’, ‘실험전’, ‘결론’, ‘추측’, ‘가정’, ‘임의’, ‘예측’, ‘예상’이 또 하나의 독립된 언어 클러스터를 형성하였으며, 셋째, 이론에 대해서는 ‘정리’, ‘ 글’, ‘ 내용’, ‘연구’가 또 하나의 독립된 언어 클러스터를 형성하였고, 넷째, 법칙에 대해서는 ‘법’, ‘적용’, ‘공식’, ‘규칙’, ‘상황’이 별도의 언어 클러스터를 이루고 있었으며, 마지막으로 과학적인 것의 의미에 대해서는 ‘방법’, ‘관련’, ‘근거’, ‘입증’, ‘인정’, ‘체계’, ‘가능’이 독립적인 언어 클러스터를 보여주고 있음을 확인할 수 있다(그림 8).
이를 통해 영재학생들의 과학지식 및 과학적인 것을 어떤 의미로 생각하는지 그들의 과학관을 점검해 보았다. 그 결과 연구에 참여한 110명의 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 이는 현대 구성주의에 의한 가치-상대주의 과학관이라는 과학교육목표와 비교해볼 때 심각한 결과라 판단된다.
연구 참여자들의 총 110명의 대학부설 과학영재교육원 소속 중학교 과학 영재들이 연구에 참여하였으며 이들의 응답에 의해 5가지의 언어 네트워크를 얻었다. 네트워크 분석결과 이들이 인식하고 있는 사실은 증명여부와 실제성 문제, 가설은 잠정성과 불확실성, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 통념, 법칙은 절대성과 권위를 상징하는 언어들, 과학적인 것은 사실근거, 증명 가능 여부, 정확하고 논리적인 이론체계 동반을 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있었다. 통합네트워크 분석결과, 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다.
넷째, 법칙을 표상함에 있어서는 항상 절대성과 권위를 상징하는 언어 네트워크가 의미 있게 매개되어 있음을 알 수 있었다. 이는 법칙을 과학지식의 최상위 발전단계로 여기고 있음을 의미하며 법칙이 ‘많은 실험을 토해 증명된 이론’이라는 통념으로 인식되어있다는 것으로 볼 수 있다.
다섯째, 마지막으로 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 어떤 현상에 대해 과학적이라고 여기는 주요한 근거로 명백한 사실을 얻을 수 있어야 하고, 증명 가능하며, 정확하고 논리적인 이론체계를 동반해야 하는 것으로 인식하고 있음을 네트워크 연결구조를 통해 파악할 수 있었다.
둘째, 가설에 대해서는 잠정성과 불확실성을 중심으로 개념형성을 하고 있으며 실험전에 생성하는 과학자의 지극히 개인적인 견해로 차후에 이론으로 발전한다는 일반적 통념을 견지하고 있었다. 아울러 예측에 대한 연결 형성을 통해 예상과 인과적 의문에 대한 잠정적 설명으로서의 가설을 혼동하고 있음을 확인할 수 있었다.
첫째, 중학교 과학영재들은 사실에 대해 인식함에 있어 증명여부와 실제성 문제를 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있으며, 과학적 관찰과 사실지식을 연관하여 표상하는 것에는 미숙하였다. 또한 과학지식 생성과정에서 나타나는 하나의 지식체계로서 인식하기 보다는 자연현상 그대로를 연상하기 때문에 다른 과학지식들과는 독립적으로 표상하는 것으로 나타났다.
따라서 앞으로의 과학 영재교육에 있어서는 단지 심화된 속진형 심화학습이나 흥미로운 첨단과학 관련 콘텐츠들 혹은 창의력 배양과 관련되는 내용들을 활용하는 것도 좋지만 영재들이 장차 그들 스스로 과학탐구를 체험해 나가는데 있어 평생 활용하는 기본 문법과도 같은 인식의 틀인 과학의 본성 측면을 더욱 강화하여 초기에 보충 교육해 줄 필요가 있다. 또한 이 연구에서 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자가 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 기존의 방법들 보다 용이한 것을 확인해 볼 수 있었다. 앞으로 과학의 본성 및 과학철학 관점 전반과 기타 교과 필수 개념들과 관련된 인식 네트워크의 접점형성, 개인별 차이, 일반아와 영재의 네트워크적 차이, 종단적 네트워크 통합변화, 특정 교수-학습 처치에 따른 학생 개인의 인식 네트워크 변화 등을 다각적으로 알아볼 필요가 있다.
빈도 뿐 아니라 네트워크 중심성분석 결과도 유사하게 나타났는데, 중심성면에서 살펴보면, 실험, 결과, 사실, 생각, 이론, 자신, 실험전, 가정이 연결정도 중심성 20 이상으로 비교적 강한 영향력을 행사하고 있으며, 아울러 결과, 사실, 이론, 증명이 매개 중심성 2 이상으로 학생들이 가설에 대해 표상할 때 다른 개념들을 서로 연결해주는 중요한 연결고리 역할을 해주고 있다. 즉, 중학교 과학영재들이 가설에 대해 생각할 때 실험전에 과학자 개인이 생성하는 지극히 개인적인 설명이라는 인식을 갖고 있는 것으로 판단되며, 결과, 사실, 이론, 증명 등의 매개성이 높은 이유는 비록 중간적 지식의 한 종류(권용주 등, 2011)이기는 하지만 가설을 하나의 독립된 과학지식으로 간주하기 보다는 불완전하고 반드시 증명을 통해 이론으로 나아가야하는 미숙한 전단계의 지식유형으로 여기고 있는 것으로 볼 수 있다.
셋째, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 형태로 인식의 틀을 형성하고 있었으며 이것은 과학지식의 유형들 간에 위계가 존재한다는 선형적 발전구조 형의 통념과 일치하였다. 이론 역시 가설에서처럼 과학자의 지극히 개인적인 ‘학설’일 뿐이라는 표상구조를 나타내고 있었다.
둘째, 가설에 대해서는 잠정성과 불확실성을 중심으로 개념형성을 하고 있으며 실험전에 생성하는 과학자의 지극히 개인적인 견해로 차후에 이론으로 발전한다는 일반적 통념을 견지하고 있었다. 아울러 예측에 대한 연결 형성을 통해 예상과 인과적 의문에 대한 잠정적 설명으로서의 가설을 혼동하고 있음을 확인할 수 있었다.
11)을 나타내었다. 즉, 네트워크의 구조적 측면에서 노드간의 연결된 링크가 이상적인 기대 링크비율에 비해 실제의 네트워크는 많이 부족한 연결이 이루어지고 있으며 아울러 몇몇 노드로 쏠림현상이 벌어지고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 연구에 참여한 중학교 과학영재들의 ‘과학적’인 것에 대한 언어 네트워크가 유기적으로 활성화 되어있지 못하다는 것을 의미하며, 구조적인 측면에서 이에 대한 인식의 정도도 높지 않은 것을 의미한다.
첫째, 중학교 과학영재들은 사실에 대해 인식함에 있어 증명여부와 실제성 문제를 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있으며, 과학적 관찰과 사실지식을 연관하여 표상하는 것에는 미숙하였다. 또한 과학지식 생성과정에서 나타나는 하나의 지식체계로서 인식하기 보다는 자연현상 그대로를 연상하기 때문에 다른 과학지식들과는 독립적으로 표상하는 것으로 나타났다.
최종적으로 선정된 각 항목별 20개의 핵심단어들을 통해 단어들 간의 ‘단어×단어’ 공출현 매트릭스가 만들어졌다.
통합 네트워크 분석을 실시한 결과 ‘사실’ , ‘가설’ , ‘이론’ , ‘법칙’ , ‘과학적’은 각각 연결성이 우수한 5개의 노드로 네트워크의 축을 형성하였으며 의미에 따라 5개의 덩이를 형성하는 클러스터 분리 양상을 보이고 있다.
네트워크 분석결과 이들이 인식하고 있는 사실은 증명여부와 실제성 문제, 가설은 잠정성과 불확실성, 이론은 실험에 의해 증명된 가설이라는 통념, 법칙은 절대성과 권위를 상징하는 언어들, 과학적인 것은 사실근거, 증명 가능 여부, 정확하고 논리적인 이론체계 동반을 가장 중요한 인식의 핵으로 하고 있었다. 통합네트워크 분석결과, 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 이 연구에 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자의 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 유용할 것으로 기대된다.
후속연구
이때, 세부 의미집단은 공통성, 유사성이라는 특징을 가지므로 한 하위 네트워크에 속해 있는 노드들은 공통된 특성을 가지고 있는 것으로 볼 수 있다. 그러므로 활용된 단어를 통한 의미 네트워크 분석에 있어서 하위 네트워크를 구성하고 있는 노드는 하나의 주제와 관련된 노드들의 집합으로 볼 수 있으므로 이를 기준으로 하나의 세부 의미집단의 개념구조 해석이 가능할 것이다.
또한 이 연구에서 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자가 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 기존의 방법들 보다 용이한 것을 확인해 볼 수 있었다. 앞으로 과학의 본성 및 과학철학 관점 전반과 기타 교과 필수 개념들과 관련된 인식 네트워크의 접점형성, 개인별 차이, 일반아와 영재의 네트워크적 차이, 종단적 네트워크 통합변화, 특정 교수-학습 처치에 따른 학생 개인의 인식 네트워크 변화 등을 다각적으로 알아볼 필요가 있다.
통합네트워크 분석결과, 연구에 참여한 중학교 과학영재들은 절대주의적이고 논리-실증주의적인 과학관을 형성하고 있는 것을 알 수 있었다. 이 연구에 활용된 언어 네트워크 분석법은 학습자의 보이지 않는 특정 내용을 어떤 방식으로 인식하여 개념구조를 형성하고 있는지 시각화하고, 학습자 개개인 및 지식별 통합적 정신모형을 구축하는데 유용할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
구성주의적 교수법에서 강조하는 것은?
구성주의적 교수법에서는 수업을 계획하기 이전에 학생들의 사전 지식이나 사전 개념 구조를 확인하는 것을 중요한 단계로 강조한다(Hammer, 1996). 과학의 본성에 관한 수업을 계획하는데 있어서도 학생들의 과학의 본성에 관한 지식이나 선개념을 확인해야될 것이다.
과학의 본성에 대한 학생들의 개념을 조사하는 연구는 언제 누구에 의해 시작되었는가?
과학의 본성에 대한 학생들의 개념을 조사하는 연구는 1945년 Wilson에 의해 시작된 바 있으며 (Lederman, 2007), 이후 많은 연구자들에 의해 다양한 도구와 방법으로 학생과 교사의 과학의 본성에 대한 개념구조를 알아내려는 연구가 줄을 이었으며, 이제는 하나의 분명한 연구 분야로 자리매김하고 있다 (소원주, 1998; 나지연, 송진웅, 2010). 과학의 본성에 대한 바른 인식을 함양하고자 다양한 교수-학습 방법이 구상되고 발표되고 있으나(Abd-El-Khalick & Akerson, 2004; 박종원, 김두현, 2008; 박은이, 홍훈기, 2010; 장명덕 등, 2002) 수업전략의 개발보 다도 더욱 중요한 것은 학생이나 교사 스스로 어떤 과학 철학적 관점을 견지하고 있는지를 확인할 수 있는 명확한 개념 생태적 구조의 진단일 것이다.
Atkinson 과 Shiffrin(1968)의 연결 네트워크 모형에서 보는 인간의 기억구조는 어떻게 저장되며, 이와 관련해 무엇이 중요하다고 여겨지는가?
이러한 이론에 바탕을 둔 Atkinson 과 Shiffrin(1968)의 연결 네트워크 모형은 인간의 기억구조가 어떻게 구성되어있고 이것이 어떤 과정을 거쳐서 저장되고 인출되는가에 대한 설명을 제공하는 대표적 이론 중 하나이다. 그들의 모형에 따르면 인간의 기억구조는 관련 개념끼리 일종의 네트워크를 통해 연결된 상태로 저장되어 있으며, 따라서 이러한 기억정 보들의 인출시에는 네트워크 적인 연쇄 활성이 중요하 다고 역설하였다. 이는 과학교육에서도 학습자의 개념 형성에 대한 오랜 연구를 통해 강조되어 왔으며 (diSessa, 2008; Hammer, 1996), 현대 인지신경 과학 (cognitive neuroscience)에서도 점화 이론(priming theory) 등을 통해 실험적으로 여러 차례 확인된 바 있다(Dehaen et al.
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