"과학문화교육"

2007-09-25 (Vol 4, No 9)

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국제적 과학교육학술논문 요약과 외국 과학교육 및 국제화

Journal of Research in Science Teaching , 44(7) September 2007)

Teacher and school characteristics and their influence on curriculum implementation (p 883-907)

교사와 학교의 특성이 교육과정 수행에 미치는 영향

Gillian H. Roehrig, Rebecca A. Kruse, Anne Kern

Reform-based curriculum materials have been suggested as a mechanism to make inquiry-based instruction more prevalent in secondary science classrooms, specifically when accompanied by comprehensive professional development (Loucks-Horsley, Hewson, Love, & Stiles, [1998]; Powell & Anderson, [2002]). This research examines the implementation of a reform-based high school chemistry curriculum in a large, urban school district. We explicitly consider the role of the teachers' knowledge and beliefs in their implementation of the reform-based chemistry curriculum, as well as school level factors. Qualitative and quantitative data were collected in the form of beliefs interviews and classroom observations from 27 high school chemistry teachers. Analysis of the data revealed that implementation of the curriculum was strongly influenced by the teachers' beliefs about teaching and learning, and the presence of a supportive network at their school sites.

개혁 기반(Reform-based) 교육과정 자료들은 중등과학 교실에서 더욱 두드러진 탐구 중심 수업을 만드는 기재(mechanism)로 제안되어 왔으며, 그것은 특히 포괄적인 전문성 개발이 동반될 때 그렇다. 이 연구는 도시에 있는 규모가 큰 교육구에서 개혁 기반 고등학교 화학 교육과정의 수행을 조사하는 것이다. 우리는 개혁 기반 화학 교육과정의 수행에서 학교수준의 요소들뿐만 아니라 교사의 지식과 신념의 역할을 명백하게 고찰하였다. 27명의 고등학교 화학 교사들로부터 신념에 대한 면담과 교실 관찰의 방법을 통해 정량적이고 정성적인 데이터를 수집하였다. 데이터의 분석 결과 교육과정의 수행이 교수·학습에 대한 교사의 신념과 학교 사이트에서 지원 네트워크의 존재에 강하게 영향을 받는다는 것이 나타났다.
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Student affect and conceptual understanding in learning chemistry (p 908-937)

화학 학습에서 학생의 정서와 개념 이해

Martina Nieswandt

This study explores the relationship between affective and cognitive variables in grade 9 chemistry students (n = 73). In particular, it explores how students' situational interest, their attitudes toward chemistry, and their chemistry-specific self-concept influence their understanding of chemistry concepts over the course of a school year. All affective variables were assessed at two time points: at the middle of the first semester of grade 9, and at the end of the second semester of grade 9, and then related to students' postinstructional understanding of chemical concepts. Results reveal that none of the affective variables measured at the earliest time point have a significant direct effect on postinstructional conceptual understanding. Looking at the different affective variables as intermediary constructs, however, reveals a pattern in which self-concept and situational interest measured at the middle of grade 9 contribute to self-concept measured at the end of grade 9, which in turn, has a positive, significant effect on students' postinstructional conceptual understanding. These results reveal the importance of a strong and positive self-concept, the feeling of doing well in the chemistry class, for developing a meaningful understanding of scientific concepts.

이 연구는 화학을 수강하는 9학년 학생 73명을 대상으로 정서적인 변수와 인지적인 변수 사이의 관련을 탐색하는 것이다. 특히, 학생들의 상황적 관심, 화학에 대한 태도, 화학-특성적 자아개념이 학교과정을 통해서 화학 개념을 이해하는데 어떻게 영향을 미치는지 탐색하였다. 모든 정서적인 변인들은 두 시기(9학년 1학기 중간과 9학년 2학기 말)에 평가되었고 학생들의 수업 후(post-instructional) 화학 개념 이해와 관련 지워졌다. 결과는 첫 번째 평가 시기에 측정된 정서적인 변인 중 어떠한 것도 수업 후 개념 이해에 의미 있는 직접적인 영향을 미치지 않았다. 그러나 다른 정서적인 변인들을 중간 구조물로 보면, 9학년 중간에 측정된 자아개념과 상황적 관심이 9학년 말에 측정된 자아개념에 기여하고 있는 패턴이 나타나고 있고, 이것은 수업 후 학생들의 개념 이해에 긍정적이고 의미 있는 효과를 보인다는 것을 말한다. 이러한 결과들은 과학적 개념의 의미 있는 이해를 신장시키기 위해서 강하고 긍정적인 자아 개념, 화학 수업에서 잘 하고 있다는 감정이 중요하다는 것을 나타낸다고 할 수 있다.
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Reasoning across ontologically distinct levels: Students' understandings of molecular genetics (p 938-959)

존재론적으로 구별된 수준들을 가로지르는 사고: 분자 유전학에 대한 학생의 이해

Ravit Golan Duncan, Brian J. Reiser

In this article we apply a novel analytical framework to explore students' difficulties in understanding molecular genetics - a domain that is particularly challenging to learn. Our analytical framework posits that reasoning in molecular genetics entails mapping across ontologically distinct levels - an information level containing the genetic information, and a physical level containing hierarchically organized biophysical entities such as proteins, cells, tissues, etc. This mapping requires an understanding of what the genetic information specifies, and how the physical entities in the system mediate the effects of this information. We therefore examined, through interview and written assessments, 10th grade students' understandings of molecular genetics phenomena to uncover the conceptual obstacles involved in reasoning across these ontologically distinct levels. We found that students' described the genetic instructions as containing information about both the structure and function of biological entities across multiple organization levels; a view that is far less constrained than the scientific understandings of the genetic information. In addition, students were often unaware of the different functions of proteins, their relationship to genes, and the role proteins have in mediating the effects of the genetic information. Students' ideas about genes and proteins hindered their ability to reason across the ontologically distinct levels of genetic phenomena, and to provide causal mechanistic explanations of how the genetic information brings about effects of a physical nature.

이 연구에서 우리는 새로운 분석틀을 학생들의 분자 유전학(학습에 있어서 특히 도전적인 영역) 이해에 있어 어려움을 탐색하는데 적용하였다. 우리의 분석틀은 분자 유전학에서 사고가 존재론적으로 구별되는 수준들(정보 수준은 유전적 정보를 포함하고, 물질 수준은 계층적으로 조직된 생물물리학적 존재-단백질, 세포, 조직, 등등-를 포함)을 가로지르는 연결(mapping)을 남긴다는 것을 가정한다. 이 연결은 유전적 정보가 상세히 기술하는 것의 이해, 계에서 물질적 존재가 정보의 결과를 어떻게 전달하는지의 이해를 요구한다. 따라서 우리는 존재론적으로 구별되는 수준들을 가로지르는 사고에서 나타나는 개념적 장애를 밝히기 위해 면담과 서술 평가를 통해서 10학년 학생들의 분자 유전학적 현상에 대한 이해를 조사하였다. 우리는 학생들이 유전학 수업을 복합 조직 수준들을 가로지르는 생물학적 존재들의 구조와 기능 모두에 대한 정보를 포함하고 있는 것으로 기술하는 것을 발견했는데, 이 관점은 유전학 정보에 대한 과학적 이해보다 훨씬 덜 구속된 것이다. 그리고 학생들은 단백질의 다른 기능, 단백질과 유전자의 관련성, 유전정보의 결과를 전달하는 단백질의 역할을 잘 알지 못했다. 유전자와 단백질에 대한 학생들의 생각은 유전 현상의 존재론적으로 구별되는 수준들을 가로지르는 사고 능력을 방해하고, 유전 정보가 물질계에 어떻게 효과를 일으키는지에 대한 인과적 작용에 대한 설명 능력을 방해했다.
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Effects of active-learning experiences on achievement, attitudes, and behaviors in high school biology (p 960-979)

고등학교 생물학에서 능동적인 학습 경험이 성취도, 태도, 행동에 미치는 효과

Roman Taraban, Cathy Box, Russell Myers, Robin Pollard, Craig W. Bowen

Active-learning labs for two topics in high school biology were developed through the collaboration of high school teachers and university faculty and staff and were administered to 408 high school students in six classrooms. The content of instruction and testing was guided by State of Texas science objectives. Detailed teacher records describing daily classroom activities were used to operationalize two types of instruction: active learning, which used the labs; and traditional, which used the teaching resources ordinarily available to the teacher. Teacher records indicated that they used less independent work and fewer worksheets, and more collaborative and lab-based activities, with active-learning labs compared to traditional instruction. In-class test data show that students gained significantly more content knowledge and knowledge of process skills using the labs compared to traditional instruction. Questionnaire data revealed that students perceived greater learning gains after completing the labs compared to covering the same content through traditional methods. An independent questionnaire administered to a larger sample of teachers who used the lab-based curriculum indicated that they perceived changing their behaviors as intended by the student-centered principles of the labs. The major implication of this study is that active-learning-based laboratory units designed and developed collaboratively by high school teachers and university faculty, and then used by high school teachers in their classrooms, can lead to increased use of student-centered instructional practices as well as enhanced content knowledge and process learning for students.

고등학교 생물학에서 두 가지 주제에 대한 능동적-학습 실험이 고등학교 교사들, 대학 교수와 스태프의 협력으로 개발되었고 6학급 408명의 고등학교 학생들에게 실시되었다. 수업의 내용과 테스트는 텍사스 주의 과학 목표를 중심으로 구성되었다. 매일의 교실 활동들을 묘사하는 상세한 교사 기록물은 수업의 두 가지 유형(실험을 사용한 능동적인 학습; 통상적으로 교사에게 유용한 교수 자료를 사용한 전통적인 학습)으로 조직화하는데 사용되었다. 능동적 학습 실험반에 대한 교사 기록물은 그들이 전통적 수업 집단에 비해 상대적으로 낮은 독립성을 가지고 일을 했으며 적은 수의 활동지를 사용했으며, 더 협력적이고 실험에 기초한 활동들을 했음을 보여주었다. 수업 중 검사 데이터는 학생들이 전통적인 수업과 비교해 볼 때 실험을 이용하여 내용 지식과 과정 기술의 지식을 더 의미 있게 얻었다는 것을 보여주었다. 질문지법 데이터는 학생들이 동일한 내용에 대해서 전통적 방법과 비교하여 실험을 수행한 이후에 더 많은 학습 결과물을 이해하는 것으로 나타났다. 독립 질문지법을 더 규모가 큰 교사(실험에서 의도한 학생중심 원리대로 자신의 행동 변화를 인지하고 언급된 실험에 기초한 교육과정을 사용한) 집단에 실시하였다. 이 연구에서 얻어진 주된 시사점은 고등학교 교사들과 대학 교수들이 협력적으로 설계하고 개발한 능동적-학습에 기초한 실험 단원들이 학생들의 내용 지식과 과정 학습의 증가를 가져왔을 뿐만 아니라 학생중심 교수법 실행의 증가로 나타날 수 있다는 것이다.
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Gender ratios in high school science departments: The effect of percent female faculty on multiple dimensions of students' science identities (p 980-1009)

고등학교 과학부에서의 성 비율 : 여교사들의 비율이 학생들의 다차원적 과학 정체성에 미치는 영향

Shannon Gilmartin, Nida Denson, Erika Li, Alyssa Bryant, Pamela Aschbacher

To examine how school characteristics are tied to science and engineering views and aspirations of students who are underrepresented in science and engineering fields, this mixed-methods study explores relationships between aspects of students' science identities, and the representation of women among high school science teachers. Quantitative analyses tested the hypothesis that percent female faculty would have a positive effect on girls' science interests, and perceptions in particular, given the potentially greater availability of women role models. Findings indicate that percent female science faculty does not have an effect on a range of science measures for both male and female students, including the ways in which they understand scientific practice, their science self-concept, and their interest in science-related college majors. As qualitative data demonstrate, this could reflect practical constraints at schools where female faculty are concentrated and narrow perceptions of science teachers and real science.

학교 특성들이 과학과 공학 관점에 어떻게 연결되는지 그리고 과학과 공학 영역에서 잘 드러나지 않는 학생들의 열망과 어떻게 관련되는지를 조사하기 위해, 이 연구에서는 혼합 연구방법을 사용하여 학생들의 과학 정체성에 대한 측면과 고등학교 과학 교사 중 여교사들의 표현 사이의 관련성을 탐색하였다. 정량적 분석을 통해 여교사들의 비율이 여학생들의 과학 흥미와 인식에 긍정적인 영향을 미칠 것이라는 가설을 검증하였다. 발견 사실은 여성 과학 교사들의 비율이 남학생과 여학생의 과학적 실행을 이해하는 방법, 과학에 대한 자아 개념, 과학과 관련된 대학 전공에 대한 관심을 포함한 과학 평가 영역에 영향을 미치지 않았다는 것이다. 정성적인 데이터에 따르면 이것은 여교사들이 집중된 학교에서 실제적인 구속을 초래할 수 있고 과학교사들과 실제 과학에 대한 폭 좁은 인식을 초래할 수 있음을 보여준다.

첨부
JRST요약44권7호(September 2007).hwp

번역: 김원숙. 김영민
부산대학교 물리교육과

과학문화교육연구소