International Journal of Science Education, Volume 29, Issue 5 February 2007

1.

Effects of Model-based Teaching on Pre-service Physics Teachers' Conceptions of the Moon, Moon Phases, and Other Lunar Phenomena.

예비물리교사들의 달, 달의 위상 및 그 밖의 달 현상 개념에 대한 모형기반 수업의 효과

By: Ogan-Bekiroglu, Feral.

International Journal of Science Education, 4/1/2007, Vol. 29 Issue 5, p555-593

The purpose of this study was twofold. First, it was aimed to identify Turkish pre-service physics teachers' knowledge and understanding of the Moon, Moon phases, and other lunar phenomena. Second, the effects of model-based teaching on pre-service teachers' conceptions were examined. Conceptions were proposed as mental models in this study. Four different questionnaires including 22 generative, explanation, and factual questions were used through the study. The pre-service physics teachers' mental models generated in response to lunar phenomena might be representations of their naïve knowledge as a result of their causal observations and experiences with the world, and their misconceptions as a result of inconsistencies between their naïve knowledge and scientific knowledge. Therefore, the pre-service teachers' mental models were categorized based on the work by Chi and Roscoe. Some of the pre-service teachers' mental models shifted from flawed or incomplete mental models to correct mental models of the Moon and lunar phenomena with the facilitation of model-based teaching. The conclusions of the study carry implications for curriculum developers and teacher education.

이 연구의 목적은 두 가지이다. 첫째는 터키 예비물리교사의 달, 달의 위상 및 그 밖의 달 현상에 관한 지식과 이해를 밝히는 것이고, 둘째는 예비교사의 개념에 모형기반 수업이 미치는 영향을 조사하는 것이다. 이 연구에서 개념이해는 정신모형으로 제안되었다. 이 연구에는 22개의 발생적, 설명적, 사실적 문항들을 포함한 4가지 다른 설문지가 사용되었다.  달현상에 대한 응답을 통해 생성된 예비물리교사의 정신모형은 세상에 대한 인과적 관찰과 경험의 결과로서 소박한 개념(또는 선개념; naive concpet), 그리고 그 선개념과 과학적 지식 사이의 불일치로서의 오개념에 대한 표현이라고 할 수 있다. 따라서, 예비교사의 정신모형은 Chi와 Roscoe의 연구결과에 의거하여 범주화되었다. 예비교사의 정신모형 중 일부는 모형기반 수업을 통하여 달과 달 현상에 대해서 잘못되고 불완전한 모형에서 올바른 정신모형으로 변환되었다. 연구의 결론은 교육과정 개발자나 교사교육에 시사점을 준다.

2. Fourth-grade Elementary Students' Conceptions of Standards-based Lunar Concepts.

초등 4학년 학생들의 (미국과학교육)표준에 준한 달 개념에 대한 이해

By: Trundle, Kathy Cabe; Atwood, Ronald K.; Christopher, John E..

International Journal of Science Education, 4/1/2007, Vol. 29 Issue 5, p595-616

Fourth-grade students' knowledge of observable moon phases and patterns of change, as well as conceptual understanding of the cause of moon phases, was investigated before and after special instruction. Pretest and post-test data for 48 students were used to address the research question related to observable moon phases and patterns of change. Interviews were conducted with 10 students on a post-only basis to provide data on understanding the cause of moon phases. The researchers used the constant comparative method to analyse data. Pretest results indicate these students had not met the expectations expressed in the U.S. Science Education Standards for lunar concepts. Post-test results reveal a very positive performance on observable moon phases and patterns of change, as well as the cause of moon phases. Interpretation and implications of these findings are provided.

4학년 학생들의 관찰가능한 달 위상과 변화 양상에 대한 지식, 뿐만아니라 달 위상변화의 원인에 대한 개념적 이해를 특정 수업 전후에 조사하였다. 48명의 학생을 대상으로 예비조사와 사후 조사 자료를 이용하여 관찰가능한 달 위상과 변화 양상과 관련한 연구 문제를 진술하였다. 달의 위상 원인에 대한 이해를 조사하기 위하여 사후에 10명의 학생을 면담하였다. 연구자들은 자료를 분석하기 위해 고정된 비교방법을 이용했다. 사전조사 결과, 학생들이 달 개념에 대한 미국 과학교육표준에 비해 기대치에 도달하지 못하는 것으로 드러났다. 사후조사 결과는 관찰가능한 달 위상과 변화 양상, 그리고 달 위상의 원인에 대해서도 매우 긍정적으로 수행했다는 것을 드러냈다. 이러한 연구결과의 해석과 시사점을 논의하였다.

3. Historical Controversy as an Educational Tool: Evaluating elements of a teaching-learning sequence conducted with the text "Dialogue on the Ways that Vision Operates".

교육적 도구로서의 역사적 논쟁: “어떻게 보게 되는가에 대한 논쟁” 지문을 활용한 교수학습 순서의 요소 평가하기

By: de Hosson, Cécile; Kaminski, Wanda.

International Journal of Science Education, 4/1/2007, Vol. 29 Issue 5, p617-642

This paper describes the development, use, and analysis, of an educational tool inspired by the history of the optical mechanism of vision. We investigated 12-year-old students' reasoning about vision. Most of them explain it as the result of something coming either from the object or from the eye. Moreover, some of them think that light penetrates the eye only when they are dazzled. Such ideas can be found in the ancient and medieval history of science. In particular, the Ancients disagreed about the direction of vision until Alhazen opened the way to a consensus, arguing in the 11th century that light could be a stimulus for the eye. Our tool, a short drama entitled "Dialogue on the Ways that Vision Operates", refers to those historical elements, especially to the controversy over the direction of vision and Alhazen's ideas about light. This text was integrated in a teaching-learning sequence and experimented with six pairs of students aged 12-13. The analysis of this teaching-learning sequence shows that the learning process can take advantage of the opportunity offered to the students to identify themselves with the scientists portrayed in the drama.

이 연구는 시각의 광학적 기작에 대한 역사에서 영감을 얻은 한 교육적 도구의 개발, 사용, 분석에 대하여 기술하는 것이다. 우리는 12세 학생들의 시각에 대한 추리를 조사하였다. 대부분의 학생들은 시각을 물체나 눈으로부터 무언가가 나오는 것의 결과로서 설명하였다. 더욱이, 어떤 학생들은 눈이 부시는 것을 빛이 눈을 관통한다고 생각하였다. 그러한 생각은 고대와 중세 과학의 역사에서도 찾을 수 있다. 특히, 고대인들은 시각의 방향에 대해서 Alhazen이 합의점에 도달하는 길, 즉 11세기에 빛이 눈에 대한 자극이 될 수 있다는 논쟁을 열기 전까지는 일치한 견해가 없었다. 우리의 도구는 “어떻게 보게 되는가에 대한 논쟁”이라는 제목의 간단한 연극으로서, 역사적 요소를 언급하고 있으며, 특히 시각의 방향에 대한 논쟁과 빛에 대한 Alhazen의 생각을 담고 있다. 이 지문은 교수학습 순서 속에 통합되었고 6쌍의 12-13세 학생들에게 실험 적용되었다. 이 교수학습 순서의 분석 결과 이러한 학습과정이 학생들에게 연극에서 묘사된 과학자들과 자기 자신을 비교하는 기회를 주는 이점을 가져올 수 있다는 것을 알게 되었다.

4. Classification of Chemical Substances using Particulate Representations of Matter: An analysis of student thinking.

물질의 입자적 표상을 이용한 화학 물질의 분류: 학생 사고의 분석

By: Stains, Marilyne; Talanquer, Vicente.

International Journal of Science Education, 4/1/2007, Vol. 29 Issue 5, p643-661

대학 학부과정 화학 수강생을 대상으로 화학 물질을 원소, 화합물, 혼합물 등으로 분류할 때 사용하는 사고 유형을 조사하기 위하여 혼합-방법 설계(mixed-method research design)를 적용하였다. 이 연구의 목적은 학생들이 분류 체계를 수립하는지, 서로 다른 물질들을 비슷한 집단으로 묶을 때 특정 사고 과정이 나타나는지 살펴보는 것이다. 이 연구에서 학생들은 화학 물질을 원소, 혼합물, 화합물로 분류하기 위해 구조적이고 화학적으로 혼합하는 특징을 보였다. 많은 학생들이 개념들 사이의 강한 연관(원자-원소, 분자-화합물)이나 개념 분화가 덜 되어서(화합물-혼합물)로부터 오류가 나타났다. 개념사이의 강한 연관성은 초보 학생들로 하여금 물질들을 분별할 때 사용할 수 있는 관련 특징을 적게 인식하도록 했고, 두 개념을 변별하지 못하는 것은 분류 작업을 하는 동안 관련 없는 특징에 너무 집중하도록 했다. 분류 과제에 대한 학생들의 응답을 여러 수준의 화학 전문가들과 비교한 결과 이러한 초보 수준의 사고 유형은 훈련에 의해 약화되기 보다는 오히려 강화될 수 있음을 시사하였다.

We applied a mixed-method research design to investigate the patterns of reasoning used by novice undergraduate chemistry students to classify chemical substances as elements, compounds, or mixtures based on their particulate representations. We were interested in the identification of the representational features that students use to build a classification system, and in the characterization of the thinking processes that they follow to group substances in different classes. Students in our study used structural and chemical composition features to classify chemical substances into elements, compounds, and mixtures. Many of the students' classification errors resulted from strong mental associations between concepts (e.g., atom-element, molecule-compound) or from lack of conceptual differentiation (e.g., compound-mixture). Strong concept associations led novice students to reduce the number of relevant features used to differentiate between substances, while the inability to discriminate between two concepts (conceptual undifferentiation) led them to pay too much attention to irrelevant features during the classification tasks. Comparisons of the responses to classification tasks of students with different levels of expertise in chemistry indicate that some of these naïve patterns of reasoning may be strengthened by, rather than weakened by, training in the discipline.

5. An Exploration of Attitudes towards Modern Biotechnology: A study among Dutch secondary school students.

현대의 바이오테크놀로지에 대한 태도의 탐색: 네덜란드 중등학생 대상의 연구

By: Klop, Tanja; Severiens, Sabine.

International Journal of Science Education, 4/1/2007, Vol. 29 Issue 5, p663-679

현대의 바이오테크놀로지는 사회에 지대한 영향을 미칠 것이며, 대중들에게는 정보에 근거한 의사결정이나 바이오테놀로지에 대한 비판적 태도가 요구된다. 이 연구는 중등 교육에서 이러한 태도를 탐색하기 위한 것이다. 이를 위해 태도에 대한 일반적인 3자 이론(the general tripartite theory of attitudes)에 따라 질문지를 구성하였다. 총 574명의 중등학교 학생들이 설문에 답하였다. 주성분 분석(principal component analyses)에 기초하여 구별되고 독립적인 인지적, 정의적, 행동적 요인 일부가 발견되었으며, 이는 바이오테크놀로지에 대한 태도가 다성분 개념임을 보여준다. 이 요인들에 대한 군집분석 결과, 네 개의 대표적인 학생 집단을 확인하였다. 네 군집은 각각 “확신있는 지원자(22%)”, “불확실함(42%)”, “염려스런 회의론자(18%)”, “나와는 관련없음(17%)”이다. 이러한 결과는 중등학교 학생들 사이에 현대의 바이오테크놀로지에 대한 다양한 평가가 존재함을 보여준다. 교육적 조정에 대한 제안을 제시하였다.

Modern biotechnology will have a large impact on society and requires informed decision-making and critical attitudes toward biotechnology among the public. This study aims to explore these attitudes in secondary education. For this purpose, a questionnaire was constructed according to the general tripartite theory of attitudes. A total of 574 Dutch secondary school students completed the questionnaire. Based on principal component analyses, several distinct and independent cognitive, affective, and behavioural factors were found, demonstrating that attitudes towards biotechnology are a multi-component concept. In a cluster analysis on these factors, we found four interpretable clusters representing different groups of students. The four groups are labelled "confident supporter" (22%), "not sure" (42%), "concerned sceptic" (18%), and "not for me" (17%). These results indicate that there is a diverse appraisal of modern biotechnology among secondary school students. Suggestions for educational interventions are made.