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 Data원문보기
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.
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.
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...
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 data interpretation concerning the rate of photosynthesis were analyzed. Students' activities were videotaped in groups so the discourse could be transcribed and students' behavioral cues analyzed. Students' epistemological framing has been identified through analysis of their speech and behavioral responses to the anomalous data from the inquiry process. Subsequently, their sources of warrant and group argumentation levels were explored. We found out that group members framed the inquiry in two ways: "understanding phenomena" and "classroom game." Group members whose framing was "understanding phenomena" required other members to justify the anomalous data by examining its validity and reliability, which conclusively demonstrated a high level of argumentation. On the other hand, when group members used "classroom game" to frame their argumentation, they did not recognize the necessity of explaining the anomalous data; rather, these students used simple empirical justification to explain the data, reflecting a low level of argumentation. When students using different epistemological framing disagreed over interpretations of anomalous data throughout the discussion, clashes ensued that resulted in emotional conflict and a lack of discussion. Students' framing shifts were observed during the discussion on which group leaders seemed to have a huge influence. This study lays the foundation for future work on establishing productive framing to prompt scientific argumentation in science classrooms.
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 data interpretation concerning the rate of photosynthesis were analyzed. Students' activities were videotaped in groups so the discourse could be transcribed and students' behavioral cues analyzed. Students' epistemological framing has been identified through analysis of their speech and behavioral responses to the anomalous data from the inquiry process. Subsequently, their sources of warrant and group argumentation levels were explored. We found out that group members framed the inquiry in two ways: "understanding phenomena" and "classroom game." Group members whose framing was "understanding phenomena" required other members to justify the anomalous data by examining its validity and reliability, which conclusively demonstrated a high level of argumentation. On the other hand, when group members used "classroom game" to frame their argumentation, they did not recognize the necessity of explaining the anomalous data; rather, these students used simple empirical justification to explain the data, reflecting a low level of argumentation. When students using different epistemological framing disagreed over interpretations of anomalous data throughout the discussion, clashes ensued that resulted in emotional conflict and a lack of discussion. Students' framing shifts were observed during the discussion on which group leaders seemed to have a huge influence. This study lays the foundation for future work on establishing productive framing to prompt scientific argumentation in science classrooms.
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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.
제안 방법
구성원 간에 프레이밍이 일치하지 않았지만 한 학생의 프레이밍이 ‘현상 이해’로 전환된 소집단 6의 경우도 마찬가지로 탐구 과정을 점검하면서 다양한 원인을 탐색하고 인과 관계에 기반을 둔 정당화를 하였다.
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. 인식적 지원은 과학이 증거 기반의 추론 과정임을 알도록 하는 것인데, 이를 위해 가상의 문제 상황(어떤 기업이 제품 개발을 위해 과학자인 여러분에게 도움을 요청 했다.
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.
이 소집단에서는 이미 탐구를 실행하는 동안 구성원들 사이의 갈등 상황이 반복되어 나타났고, 변칙 사례를 해석하는 단계에서는 갈등이 더욱 명확하게 나타났다. 변칙 사례가 나타나자 순영은 노란색에서 광합성률이 가장 높은 것을 이상하게 여기고 그 이유를 탐색해볼 것을 제안한다(Table 8). 영륜 또한 자신들의 실험이 실패가 아니며 예측과 다를 뿐이라고 하며 변칙 사례로 나타난 결과를 인정하고 있었다.
소집단 5는 소집단 활동 동안 구성원의 인식론적 프레이밍이 완전히 전환된 두 소집단(소집단 2, 6)과는 다소 다른 양상을 보였다. 실험 결과 노란색 필터의 잎 디스크가 가장 먼저 떠오르자, 윤미와 현신은 노란색 필터를 광원으로부터 멀리 이동시키며 실험 과정을 조작하려고 하였다(Table 7). 그러나 이 행동은 리더인 한나에 의해 바로 제지되 었고(28행), 한나는 구성원들에게 변칙사례가 나타나게 된 이유를 생각해보기를 제안하였다.
실험 결과에서 예상과 달리 노란색 필터의 잎 디스크가 가장 먼저 떠올랐을 때 경임이는 “실험이 망했다”며 결과를 조작할 것을 지시하였고(Table 5), 지원이도 이에 찬성하여 원하는 결과가 잘 나오도록 실험 과정을 변경하였다(16~19행).
소집단 구성원들의 프레이밍이 ‘현상 이해’로 일치된 소집단 1에서는 빛나의 설명 요구가 나머지 구성원들로 하여금 현상의 원인을 밝히고 그에 대해 정당화할 필요성을 갖도록 자극하였고, 이와 더불어 논의의 촉매제 역할을 하였다. 이들은 정당화 과정에서 실험 결과 해석의 전제조건을 고려(필터 통과 후 빛의 양이 같아야 함)하고, 할로겐 광원의 개념이나 특징과 같은 다양한 보강(B)들을 기반으로 논변을 구성하였으며, 투과율이 같다는 전제 하에 결론을 도출함으로써 한정 요소(Q)까지 제시하였다. 이 과정에서 현상에 대한 잠정적 설명과 인과적 근원까지 아이디어가 확장되었고, CDWBRQ이라는 높은 수준의 논변활동이 일어나게 되었다.
따라서 활동을 ‘현상 이해’로 프레이밍한 빛나의 설명 요구(29행)는 구성원들에게 현상을 정당화할 필요성을 자극하였고, 빨간색에서 광합성 속도가 가장 빨랐다는 주장(C)에 대해, 관찰 결과가 자료(D)로 활용되고, 투과율의 차이(W)로 이 현상을 설명하려는 노력이 이어졌다. 이러한 주장을 지지하기 위해 학생들은 실험 결과를 비교하려면 필터 내의 빛의 양이 같아야 한다(B)는 전제 조건을 고려하였고, 현재 실험은 필터를 통과한 후의 빛의 양이 다르기 때문에 필터를 통과하기 전에 빛의 양을 같게 해준 것이 의미가 없다는 통제 변인을 고려하였다. 또한 논의는 투과율 개념에 대한 반박(R)과 투과율을 똑같이 만들어준다면(Q) 실험결과가 예상과 일치할 것이라는 주장(C)으로 이어졌다(31~38행).
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.
탐구는 ‘빛의 파장에 따른 광합성률’이라는 주제의 생물 · 물리 융합형 과제로 구성되었으며, 소집단별로 가설 설정에서 결론 도출까지의 과정을 학생들이 직접 수행하였다.
2~3차시에 이루어진 학생들의 탐구활동은 소집단별로 녹화· 녹음되었으며 이는 전사되어 연구의 주된 분석 자료로 사용되었다. 학생들은 촬영장비가 갖춰진 연구 상황을 크게 의식하지 않았지만, 최대한 자연스러운 학습상황을 살펴보기 위해 카메라는 시야를 가리지 않도록 소집단 옆쪽에 배치하고 녹음기는 책상의 모퉁이에 놓아두었다. 학생들은 자연스러운 분위기에서 소집단 논의를 이어갔으며 장난을 치거나 농담을 하는 일상적인 모습도 보여주어 녹음과 녹화에 대한 거부감이 적었던 것으로 생각된다.
따라서 앞으로 어떤 과학적 논변활동 맥락에서 학생들의 인식론적 프레이밍이 생산적으로 전환되는지, 그리고 생산적 프레이밍을 어떻게 유지할 수 있는 지에 대한 더 깊은 연구가 이루어질 필요가 있다. 학생들의 인식론적 프레이밍에 초점을 두고 변칙 사례에 대한 문제 해결 과정을 분석한 본 연구에서는 소집단 내에서의 프레이밍의 전환에 리더가 큰 영향을 준 것으로 해석하였지만, 변칙 사례를 해결하는 과정에는 여러 요소들이 복잡하게 상호작용할 것이며, 소집단 구성원들이 합의에 이르는 과정에는 리더 뿐 아니라 구성원들의 특성, 의사소통 방식, 교사의 영향 등 다양한 요인들이 작용할 것이다. 추후 이러한 요인들의 관계를 밝히는 연구들이 이루어진다면 생산적인 논변활동을 위한 교육 환경 마련에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다.
학생들이 활동을 ‘현상 이해’로 프레이밍하면서 소집단 논변활동의 수준이 어떻게 나타났는지는 변칙 사례의 유발 원인에 대한 정당화의 빈도와 근원의 측면과 연결을 지어 분석하였다.
대상 데이터
학생들은 자연스러운 분위기에서 소집단 논의를 이어갔으며 장난을 치거나 농담을 하는 일상적인 모습도 보여주어 녹음과 녹화에 대한 거부감이 적었던 것으로 생각된다. 6개의 소집단 중 실험결과를 얻지 못한 1개의 소집단을 제외한 5개의 소집단 논변활동이 분석에 이용되 었다. 학생들이 작성한 개별 활동지, 소집단 활동지, 수업 이후에 이루어진 몇 몇 학생들의 반구조화 된 인터뷰 자료 및 수업관찰 노트와 같은 다양한 분석 자료들을 통해 해석의 타당성을 높이려고 노력하였다.
본 연구에서는 서울시 소재의 대학 부설 영재 교육원 생물 분과에 소속되어 있는 중학교 2학년 21명(남학생 13명, 여학생 8명)이 참여하였다. 이 대학 부설 영재 교육원은 학교장의 추천을 받은 서울 소재 중학교 재학생 중 지필검사와 면접을 통해 학생을 선발하며, 중학교 2학년 교육과정은 총 116시간으로 과학 이론 강의와 관련 실험으로 구성된다.
이론/모형
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. 많은 학자들이 담화 분석에서 TAP(Toulmin´s Argumentation Pattern)를 이용할 때 각 요소들을 정확하게 구분하기 어렵다는 문제점을 지적하였으므로(JiménezAleixandre, Rodriguez, & Duschl, 2000; Kelly, Druker, & Chen, 1998), 2 인의 과학 교육 전문가가 각자 코딩을 한 후에 일치하지 않는 부분에 대해서는 합의를 통해 일치시킴으로써 분석의 신뢰도를 높였다.
주장을 정당화할 때의 근거 학생들의 정당화 관점을 분석하기 위해 주장을 정당화하는 방법을 분석한 Sandoval & Millwood(2008)의 분석틀을 사용하였다.
성능/효과
마지막으로 보색의 개념이 추가로 포함되어 주장이 보강(B)되었다. 결과적으로 세 명의 협력적인 담화를 통해 이 소집단에서는 주장(C), 자료(D), 보장(W) 뿐만 아니라 다양한 개념 고려를 포함한 보강(B), 반박(R)이 모두 나타난 CDWBR 형태의 높은 수준의 논변활동이 나타났다.
이 소집단 구성원 사이의 지식수준 차이는 한나로 하여금 리더로서 권위와 책임감을 갖고 지식 제공자 역할을 수행하도록 하였으며, 이 과정에서 한나는 논의를 통해 현상에 대한 원인을 알아가기보다 자신이 알고 있는 답을 말하고 끝내는 것이 더 쉽게 느껴졌을 수 있다. 결과적으로 이 소집단에서는 변칙 사례의 원인으로 투과율 차이와 광원의 색 두 가지만이 고려되었고, 주장에 대한 정당화 빈도는 4번으로 적게 나타났다(Table 4).
그 결과, 이 소집단에서 정당화 빈도는 7번으로 나타났고(Table 4), 이는 6개 소집단 중에서 중간 정도에 해당한다. 또한 이들은 변칙 사례의 원인으로 ‘거리 차이’와 ‘투과율 차이’라는 두 가지 원인만을 탐색하였으며, 경험에 기반을 둔 정당화만을 나타냈다.
또한 이 소집단은 광합성 속도 차이에 대한 해석에 있어서 다른 집단과는 다르게 단순히 필터의 색과 광원의 색에 초점을 맞추었다. 그 결과로 광원 색과 같은 색인 노란색 필터 아래에서 광합성 속도가 빠르고 광원의 색과 필터의 색이다른 경우에는 광합성 속도가 느리다는 결론을 도출하였으며, 이는 단순한 원인만을 고려한 제한적인 소집단 논변활동이라고 할 수 있다.
반면, ‘교실 게임’으로 프레이밍이 전환된 경우(소집단 2)에는 구성원들이 변칙 사례를 설명할 필요성을 인식하지 못했고, 경험적 근거만 고려하였다. 그 결과로 이 집단은 단순히 필터의 색과 광원 색 사이의 일치도만 고려한 DW형태의 낮은 수준의 논변활동을 보였다. 구성원들의 프레이밍이 유동적으로 전환된 소집단 5의 경우는 변칙 사례를 설명하려는 시도가 이루어지며 CDWBR이라는 높은 수준의 논변활동이 나타나기도 했으나 구성원들이 대체적으로 ‘교실 게임’ 프레이밍을 보이면서 단순한 원인만을 고려한 CD형태의 논변활동이 이루어졌다.
이처럼 소집단 학생들의 프레이밍이 ‘현상 이해’로 일치된 경우에 생산적인 과학학습이 일어날 수 있다. 그러나 우리의 연구에서 소집단 구성원의 프레이밍이 대부분 일치하지 않으며, 맥락에 따라 구성원의 프레이밍이 전환된다는 사례들을 확인하였다. 개인은 그들 주위에 어떤 일이 벌어지고 있는지에 주의를 기울이며, 그것의 적절성을 인지할 때 자신의 프레이밍을 전환한다.
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.
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. 예를 들어, 학생들은 “얘[필터]는 색깔이 너무 어둡잖아”(투과율 차이)와 “필터의 위치 때문이네”(거리 차이)와 같은 가시적인 경험으로 주장을 정당화하였다.
또한, 분석한 5개의 소집단 중에서 한 소집단은 구성원들이 모두 활동을 ‘현상 이해’로 프레이밍 하였고, 나머지 소집단에서는 구성원들의 프레이밍이 일치하지 않는 것이 관찰되었다.
)을 제시하여, 결론을 도출하기 위한 설득적 측면을 강조하였고, 탐구의 전 과정에서 근거를 포함하여 상대를 설득할 수 있도록 강조하였다. 마지막으로 소집단을 구성하여 구성원들 사이의 논의의 기회를 제공하였고, 모두 과학자라는 가정으로 동등하고 서로 존중하는 대화적인 상호작용의 기회를 제공함으로써 사회적 지원을 하였다.
변칙 사례에 대해 학생들이 보인 행동과 발화를 분석했을 때 학생들은 탐구 활동을 ‘현상 이해’ 또는 ‘교실 게임’으로 프레이밍 하고 있음을 확인할 수 있었다.
, 2004; Rosenberg, Hammer, & Phelan, 2006; Russ, Lee, & Sherin, 2012). 본 연구에서도 프레이밍의 전환을 발견할 수 있었고, 비생산적인 프레이밍에서 생산적 프레이밍 으로의 전환뿐만 아니라 그 반대의 경우도 관찰할 수 있었다. 두 소집단(소집단 2, 6)에서 나타난 프레이밍의 전환은 집단 리더의 영향을 크게 받은 것으로 보인다.
이 결과로 과학 수업에 생산적인 프레이밍인 ‘자연 현상 이해’ 프레이밍과 비생산적 프레이밍인 ‘교실 게임’ 프레이밍을 동정하였다.
연구에 참여한 학생들은 3~4명으로 된 6개의 소집단을 구성하였으며 교육 기간의 후반에 연구가 이루어져 구성원들끼리는 친숙한 상황이었다. 학생들은 과학에서 대체로 매우 높은 학업 성취도를 보였으며 과학에 대한 흥미와 학습 동기가 높았다.
학생들은 활발한 소집단 논변활동을 통해 “노란색 필터 아래에서 잎 디스크가 가장 빨리 떠올랐는데(자료), 이것은 빨간색과 초록색 빛이 모두 노란색 필터를 통과해서(보강) 두 빛이 잎에 모두 작용했기 때문에(보장) 광합성이 가장 빨리 일어난 것이다(주장)”라는 논변을 성공적으로 제시할수 있었다.
후속연구
개인은 그들 주위에 어떤 일이 벌어지고 있는지에 주의를 기울이며, 그것의 적절성을 인지할 때 자신의 프레이밍을 전환한다. 따라서 앞으로 어떤 과학적 논변활동 맥락에서 학생들의 인식론적 프레이밍이 생산적으로 전환되는지, 그리고 생산적 프레이밍을 어떻게 유지할 수 있는 지에 대한 더 깊은 연구가 이루어질 필요가 있다. 학생들의 인식론적 프레이밍에 초점을 두고 변칙 사례에 대한 문제 해결 과정을 분석한 본 연구에서는 소집단 내에서의 프레이밍의 전환에 리더가 큰 영향을 준 것으로 해석하였지만, 변칙 사례를 해결하는 과정에는 여러 요소들이 복잡하게 상호작용할 것이며, 소집단 구성원들이 합의에 이르는 과정에는 리더 뿐 아니라 구성원들의 특성, 의사소통 방식, 교사의 영향 등 다양한 요인들이 작용할 것이다.
학생들의 인식론적 프레이밍에 초점을 두고 변칙 사례에 대한 문제 해결 과정을 분석한 본 연구에서는 소집단 내에서의 프레이밍의 전환에 리더가 큰 영향을 준 것으로 해석하였지만, 변칙 사례를 해결하는 과정에는 여러 요소들이 복잡하게 상호작용할 것이며, 소집단 구성원들이 합의에 이르는 과정에는 리더 뿐 아니라 구성원들의 특성, 의사소통 방식, 교사의 영향 등 다양한 요인들이 작용할 것이다. 추후 이러한 요인들의 관계를 밝히는 연구들이 이루어진다면 생산적인 논변활동을 위한 교육 환경 마련에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다.
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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