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변칙 사례에 대한 과학 영재 학생들의 반응에서 드러난 인식론적 프레이밍과 소집단 논변활동 탐색
Exploring Small Group Argumentation and Epistemological Framing of Gifted Science Students as Revealed by the Analysis of Their Responses to Anomalous Data 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.35 no.3, 2015년, pp.419 - 429  

이은주 (진남여자중학교) ,  윤선미 (서울대학교) ,  김희백 (서울대학교)

초록
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이 연구에서는 과학적 논변활동에서 드러나는 학생들의 인식론적 프레이밍을 확인하고, 소집단 구성원들의 프레이밍 사이의 상호작용이 논변활동에 어떠한 영향을 미치는지를 탐구하였다. 21명의 과학영재 학생들이 세 명 혹은 네 명이 한 집단을 이루어 연구에 참여하였고 학생들이 광합성 속도에 대한 탐구 데이터를 해석하는 논의 과정이 분석되었다. 학생들의 활동은 소집단별로 녹화되었고 학생들의 담화 전사본과 행동이 분석 자료로 활용되었다. 탐구 과정에서 변칙 사례에 반응하는 학생들의 발화 및 행동을 분석하여 그들의 인식론적 프레이밍을 확인하였고 주장에 대한 정당화의 근거와 소집단 논변활동 수준이 분석되었다. 연구 결과, 학생들은 탐구에 대해 '현상 이해'와 '교실 게임'이라는 두 가지 방식의 프레이밍을 보였다. 구성원들이 '현상 이해'의 프레이밍을 보인 경우에는 다른 구성원들에게 데이터의 신뢰성과 타당성 점검을 통해 변칙 사례의 원인을 정당화할 것을 요구하였으며, 이는 높은 수준의 논변활동으로 나타났다. 반대로 구성원들이 '교실 게임'에 해당하는 프레이밍을 보인 경우에는 변칙 사례를 설명할 필요성을 인식하지 않았고, 단순한 경험적 근거만 고려함으로써 낮은 수준의 논변활동을 보였다. 논의 전반에 걸쳐 구성원들의 프레이밍이 일치하지 않는 경우에는 집단 내의 감정적 갈등이 유발되어 깊은 논의가 이루어지지 않았다. 한편, 이러한 논의 과정에서 학생들의 프레이밍 전환이 관찰되었는데, 여기에는 집단의 리더가 큰 영향을 끼친 것으로 나타났다. 본 연구는 과학 교실에서 과학적 논변에 요구되는 생산적인 프레이밍 형성을 위한 기초 정보를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we explored students' epistemological framing during scientific argumentation and how interactions among group members influenced group argumentation. Twenty-one gifted science students divided into groups of three or four participated in this study. Students' discussions related to d...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 활동에 대한 학생들의 인식론적 프레이밍을 동정하고, 소집단 구성원들 사이의 프레이밍 상호작용이 소집단 논변활동 수준에 어떻게 영향을 주는지를 탐구하고자 하였다. 그 결과, 소집단 구성원들의 프레이밍이 일치하는지와 불일치 하는지에 따라 논변활동이 다르게 진행되었음이 관찰되었고 각 소집단에 따라 그 과정을 심도 있게 기술하고 이에 대한 교육적 의미를 논하고자 한다.
  • 탐구 활동하는 동안 학생들이 자신의 주장을 정당화하고, 소집단에서 활발한 논의가 일어나도록 개념적, 인지적, 인식적, 사회적 측면에서 지원이 필요하다(Jung & Kim, 2010). 따라서 본 연구에서는 광합성 이론 수업과 탐구 활동 중 관련 자료를 제공함으로써 개념적 발판을 마련해주었다. 또한 학생들에게 반성적, 비판적 사고의 기회를 제공하는 인지적 지원이 필요한데, 이는 단순히 교과서에 있는 지식을 회상하는 것으로는 해결할 수 없고, 다양한 근거가 제시될 수 있는 탐구 과제를 제공함으로써 이루어졌다.
  • 따라서 본 연구에서는 논변활동 과정에서 나타나는 학생들의 인식론적 프레이밍을 동정하고, 소집단에서 구성원들의 프레이밍이 논변 활동에 어떤 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다. 효과적인 논변활동이 일어나기 위한 전략으로 강조되어온 반박이 출현할 수 있는 맥락 (Erduran, Simon, & Osborne, 2004; Kuhn, 1991)을 조성하기 위해, 변칙 사례가 나타나는 개방적 탐구 환경을 마련하였고, 이를 통해 인지 갈등과 대립 상황이 일어날 수 있도록(Baird, 1986; Dreyfus, Jungwirth, & Eliovitch, 1990) 의도하였다.
  • 또한 형식적인 과학 용어보다는 일상생활의 언어를 사용하여 현상을 이해하려는 노력을 보이게 된다. 따라서 본 연구에서는 이들의 연구와 맥을 같이 하여 소집단 논변활동 녹화 자료를 주요 자료로 하여 학생들의 발화 및 행동을 분석함으로써 학생들이 지닌 인식론적 프레이밍을 탐색하고 확인하였다. 특히, 탐구 결과로 예상과 다른 변칙 사례가 나타났을 때 활동에 대한 학생들의 인식론적 프레이밍이 표면적으로 드러났는데, 프레이밍 분석은 학생들의 지식 사용과 평가, 개념과 자연 현상 사이의 연결 측면에서 학생들의 담화에서 주로 드러난 프레이밍을 확인함으로써 이루어졌다.
  • 따라서 본 연구에서는 광합성 이론 수업과 탐구 활동 중 관련 자료를 제공함으로써 개념적 발판을 마련해주었다. 또한 학생들에게 반성적, 비판적 사고의 기회를 제공하는 인지적 지원이 필요한데, 이는 단순히 교과서에 있는 지식을 회상하는 것으로는 해결할 수 없고, 다양한 근거가 제시될 수 있는 탐구 과제를 제공함으로써 이루어졌다. 그리고 개인의 논변을 구성하고, 이를 바탕으로 소집단 논의를 진행하여 구성원간의 이견을 확인할 수 있도록 하고 논쟁과 설득의 경험을 제공하였다.
  • 본 연구에서는 소집단 구성원들 사이의 프레이밍의 일치 여부에 따라 어떠한 논변활동이 일어나는지 심도 있게 이해하고자 하였다. 이를 위해 학생들의 인식론적 프레이밍, 논변활동 수준의 분석과 함께 주장을 정당화하는 방식 및 근거를 분석하여, 이들이 논변활동에 어떻게 기여하는지를 해석하였다.
  • 본 연구에서는 소집단 구성원들의 프레이밍 사이의 상호작용 과정을 분석하였고, 이것이 논변활동에 어떠한 영향을 미치는 지를 규명하고자 했다. 그룹 내에서 생산적인 프레이밍이 형성되었을 때 구성원들은 변칙 사례가 나타난 원인에 대한 폭넓은 고려를 하였으며, 가시적, 인과적 정당화를 거치면서 비판적인 논변활동을 할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 활동에 대한 학생들의 인식론적 프레이밍을 동정하고, 소집단 구성원들 사이의 프레이밍 상호작용이 소집단 논변활동 수준에 어떻게 영향을 주는지를 탐구하고자 하였다. 그 결과, 소집단 구성원들의 프레이밍이 일치하는지와 불일치 하는지에 따라 논변활동이 다르게 진행되었음이 관찰되었고 각 소집단에 따라 그 과정을 심도 있게 기술하고 이에 대한 교육적 의미를 논하고자 한다.
  • 이러한 다혜의 발화들은 ‘교실 게임’에서 ‘현상 이해’로 전환된 프레이밍을 보여주며, 이는 소집단의 논변활동이 생산적으로 유지되는데 역할을 한 것으로 보인다. 이 소집단의 구성원들은 원인 탐색에 함께 참여하여 탐구 과정을 점검하는 인식적 실행을 보였으며, 이와 같은 인식적 실행 과정에서 3가지 원인(필터별 거리 차이, 투과율 차이, 광원의 색)으로 변칙 사례를 설명하고자 하였다(Table 4). 이들이 보인 정당화 빈도는 11개로, 15개를 보인 소집단 1보다는 낮았지만 다른 소집단에 비해서는 높은 편에 속한다.
  • 나머지 4개의 소집단에서는 구성원들 사이의 프레이밍이 처음에는 일치되지 않은 것으로 나타났고, 소집단 활동을 통해 한 구성원의 프레이밍이 전환되어 결과적으로 소집단의 프레이밍이 일치되거나, 논변 활동 과정에서 구성원들의 프레이밍이 유동적으로 전환되거나, 토론의 마지막까지 프레이밍이 충돌되고 유지되는 것이 관찰되었다. 이번 절에서는 이러한 프레이밍의 전환과 유지가 논변활동에 어떻게 영향을 주었는지를 기술하겠다.
  • 이는 학생들로 하여금 과학 문화에 입문하도록 하는 것이며, 이를 위해서는 학생들이 자신의 학습 활동을 생산적으로 프레이밍을 하도록 안내할 필요가 있다(Hutchison & Hammer, 2010). 이에 따라 본 연구에서는 소집단 논변활동 과정에서 학생들이 활동에 대해 어떤 프레이밍을 가지고 있는지를 분석하고, 구성원들이 지닌 프레이밍 간의 상호작용이 논변활동에 어떤 영향을 주는 지를 조사하였다. 변칙 사례에 대해 학생들이 보인 행동과 발화를 분석했을 때 학생들은 탐구 활동을 ‘현상 이해’ 또는 ‘교실 게임’으로 프레이밍 하고 있음을 확인할 수 있었다.
  • 이 소집단은 다른 소집단에 비해 주장을 정당화하려는 빈도가 가장 많았고(18회), 변칙 사례를 유발한 원인으로 가장 다양한 종류(4가지)를 고려했다는 것을 볼 수 있다(Table 4). 즉, 학생들은 광원과 각 필터들 사이의 거리가 달랐고, 필터의 빛 투과율이 달랐으며, 노란색 필터를 통과한 빛은 단일 파장이 아닌 합성된 색이며, 광원이 백색광이 아닐 가능성과 같이 다양한 원인들을 탐색하며 현상을 설명하려고 하였다. 또한 다른 소집단과 마찬가지로 현상을 유발한 근원을 주장하게 된 근거로 가시적인 경험을 가장 먼저 제시했으며 빈도도 가장 높았다.
  • 학생들은 어떤 파장의 빛에서 광합성률이 높을 지 예상하고, 실험을 설계하여 수행한 후 결과에 대해 논의하였다. 학생들은 대체로 빨강과 파랑에서 광합성률이 가장 높을 것이라는 예측을 하였지만, 실제 실험에서는 노란색의 젤라틴 필터에서 광합성이 가장 활발하였고, 이러한 변칙 사례는 학생들로 하여금 인지 갈등을 유발함으로써 활발한 논의가 이루어지도록 연구자들이 의도한 것이었다.
  • 교사는 학생들에게 시금치로 만든 잎 디스크(원반형), 4가지 색(빨강, 파랑, 초록, 노랑)의 젤라틴 필터, 할로겐 광원 등을 제공하였고, 시금치 잎 디스크가 떠오르는 시간을 측정하여 광합성률을 측정할 수 있음을 안내하였다. 학생들은 어떤 파장의 빛에서 광합성률이 높을 지 예상하고, 실험을 설계하여 수행한 후 결과에 대해 논의하였다. 학생들은 대체로 빨강과 파랑에서 광합성률이 가장 높을 것이라는 예측을 하였지만, 실제 실험에서는 노란색의 젤라틴 필터에서 광합성이 가장 활발하였고, 이러한 변칙 사례는 학생들로 하여금 인지 갈등을 유발함으로써 활발한 논의가 이루어지도록 연구자들이 의도한 것이었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
논변활동 수준 소집단의 논변활동 수준을 분석하기 위해 무엇을 분석 단위로 사용하였나? 논변활동 수준 소집단의 논변활동 수준을 분석하기 위해 의미 형성을 포함하는 일련의 발화들로 구성된 소집단의 담화를 분석 단위로 사용하였다. 소집단 논변의 수준은 Toulmin(1958)의 분석틀을 이용하였으며, 주장(claim), 자료(data), 보장(warrant), 보강(backing), 반박 (rebuttal), 한정어(qualifier)와 같은 논변 요소들이 다양하게 포함되어 있을수록 논변의 수준이 높다고 해석하였다.
활동에 대한 프레이밍 방식의 예는? 활동에 대한 프레이밍 방식은 개인의 인지 방식에 영향을 주며, 그들의 목표와 행동 방식을 결정한다. 예를 들어, 활동을 ‘교실 게임’으로 프레이밍 한 학생들은 활동을 하면서 정답을 찾고, 정확한 과학 용어를 사용하는 것에 초점을 맞추며, ‘현상이해’로 프레이밍 한 학생들은 일상적이면서도 흔한 용어를 사용하여 현상을 설명한다(Hutchison & Hammer, 2010). 또는 학생들이 활동을‘아이디어 교환’이라고 프레이밍 한다면, ‘듣고, 말하는 것’으로 목표를 설정할 것이지만, ‘수업’으로 프레이밍 한다면 ‘교사로부터 점수를 얻는 것’으로 목표를 세우게 된다(Berland & Hammer, 2012). 따라서 학생들이 과학 수업에 대해서 갖는 기대는 논변활동을 조력할 수도 있지만 저해할 수도 있다. 학생들로 하여금 과학 문화에 입문하도록 돕기 위해서는 그들이 하고 있는 것을 형식적인 답을 생산하는 ‘교실 게임’ 중의 하나로 프레이밍하기 보다는, ‘자연 현상을 이해하기’ 와 같이 생산적으로 프레이밍 하도록 이끌어야 한다(Hutchison & Hammer, 2010). 그러나 수업을 한다는 것은 의도된 학문적, 비학문적 내용이나 기술의 습득과 필연적으로 관련되는 것은 아니며, 지역 교육 커뮤니티가 지닌 가치와 문화적 의미들의 세트를 전달하는 것과 관련되어 있다(Bloome, Puro, & Theodorou, 1989).
프레임이란? 최근에 학생들의 인식론을 이해하는 유용한 틀로 인식론적 프레임(epistemological frame)이 대두되고 있다(Elby & Hammer, 2010). 프레임(frame)은 인류학, 사회학, 언어학, 인지 과학에서 비롯된 개념으로, ‘여기에서 일어나고 있는 일이 무엇인가’에 대한 무언의 인식이며 (Goffman, 1974), 프레이밍(framing)은 ‘상호 작용에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 참여자 정의’ 또는 ‘그가 참여하고 있는 활동에 대한 이해’이다(Tannen, 1993). 활동에 대한 프레이밍 방식은 개인의 인지 방식에 영향을 주며, 그들의 목표와 행동 방식을 결정한다.
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