"과학문화교육"

2007-10-25 (Vol 4, No 10)

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국제적 과학교육학술논문 요약과 외국 과학교육 및 국제화

Journal of Research in Science Teaching, 44(8), Oct 2007

A mixed methods analysis of the effects of an integrative geobiological study of petrified wood in introductory college geology classrooms (p 1011-1035)
대학 지질학 기초과정에서 ‘돌이 된 나무’에 대한 통합 과학적인 지질-생물학적 학습 효과에 대한 분석

Renee M. Clary, James H. Wandersee

Abstract
Mixed methods research conducted across three semesters in introductory college geology classes (n = 187, 190, 138) attempted to ascertain whether integrated study of petrified wood could serve as a portal to improved student geobiological understanding of fossilization, geologic time, and evolution. The Petrified Wood SurveyTM was administered as a preinstructional and postinstructional assessment in control and experimental classes; the experimental class received integrated petrified wood instruction. Paired t tests of differences in students' pre- and postinstructional scores for control and experimental groups revealed significance ( = 0.05, effect size = 0.79, confidence interval 0.56-1.01). The students with integrative study showed greater knowledge gains about petrified wood's abundance, properties, nature, location, and geologic time. However, understanding of fossilization geochemistry remained problematic for both groups.

‘돌이 된 나무’에 대한 통합 과학적 학습이 화석화 작용, 지질시대, 진화에 대한 학생들의 지질생물학적 이해를 개선하는데 도움이 되는지를 알아보기 위해서, 대학 기초과정에 있는 지질학과 학생들 (n=187, 190,138)에게 3학기 동안 연구가 수행되었다. ‘돌이 된 나무’ 관련 학습 효과 조사 도구가 사전수업과 사후수업 평가로서 통제집단과 실험집단에 주어졌고 실험집단은 ‘돌이 된 나무’에 대해 통합 과학적 수업을 받았다. 통제집단과 실험집단에 대해서 사전-사후 수업 점수에서의 차이를 보기 위해서 대응표본 t 검정을 한 결과 유의미하게 나타났다. ( = 0.05, effect size = 0.79, confidence interval 0.56-1.01) 통합 과학적 학습에 참여한 학생들은 화석화된 나무의 풍부함, 특성, 속성, 분포, 지질시대에 대해서 더 많은 지식을 얻었음을 보였다. 그러나 두 그룹 모두에서 화석화 작용에 대한 지질-화학적 이해는 불확실한 것으로 남아있었다.
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The relationship of freshmen's physics achievement and their related affective characteristics (p 1036-1056)
대학 신입생의 물리 성취도와 그들의 정의적인 특성과의 관련성

Almer (Abak) Gungor, Ali Erylmaz, Turgut Fakoglu

Abstract
The purpose of this study was to determine the best-fitting structural equation model between the freshmen's physics achievement and selected affective characteristics related to physics. These characteristics are students' situational interest in physics, personal interest in physics, aspiring extra activities related to physics, importance of physics, importance of electricity, physics course anxiety, physics test anxiety, physics achievement motivation, student motivation in physics, self-efficacy in physics, self-concept in physics, and locus of control. The researchers developed the affective characteristics questionnaire that consisted of 12 subdimensions, and has 53 items related to these subdimensions. The questionnaire was applied to 890 freshmen physics students at the universities in Ankara. Two models were tested: a unidimensional model and a multidimensional model. However, a third model, which is more similar to the multidimensional model, exhibited the best fit for the freshmen. Moreover, the results revealed that achievement motivation was the most influential affective characteristic on physics achievement. On the other hand, motivation in physics had a negative influence on physics achievement in the model, and the influence of the students' attitudes towards physics was not statistically significant. Thus, one should especially pay attention to the students' achievement motivation in physics if the aim is to increase students' physics achievement.

이 연구의 목적은 대학 신입생의 물리 성취도와 선택된 정의적인 특성들 사이의 가장 적절한 구조 방정식 모델을 결정하기 위한 것이다. 이러한 특성들은 학생들의 물리의 상황적 흥미, 물리에 대한 개인적인 흥미, 물리와 관련된 특별 활동들에 대한 흥미, 물리의 중요성, 전기학의 중요성, 물리 과목에 대한 불안감, 물리 평가에 대한 불안감, 물리학 성취동기, 물리 학습 동기, 물리에서의 자아 효능감, 물리에서의 자아 개념, 통제의 위치 등이다. 연구자는 12개의 하위영역과 53 문항으로 구성된 정의적 특성들에 대한 질문지를 개발했다. 이 질문지를 Ankara에 있는 대학 890명의 물리학과 신입생에게 적용하였다. 두 모델(단일차원 모델과 다차원 모델)이 테스트되었다. 그러나 다차원 모델에 가까운 세 번째 모델이 신입생에게 가장 적합한 것으로 나타났다. 더욱이 물리학 성취동기가 물리 성취도에 가장 영향력 있는 정의적 특성이라는 결과가 나왔다. 이에 반해서, 물리 학습 동기는 물리 성취도에 부정적인 영향을 미쳤고 물리에 대한 태도의 영향은 통계적으로 유의미하지 않았다. 따라서, 학생들의 물리 성취도 증가가 목적이라면 학생들의 물리학 성취동기에 특별히 관심을 기울여야 한다.
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The development and application of affective assessment in an upper-level cell biology course (p 1057-1087)
상위 수준의 세포 생물학 과정에서 정의적 평가의 개발과 적용

Elizabeth Kitchen, Suzanne Reeve, John D. Bell, Richard R. Sudweeks, William S. Bradshaw

Abstract
This study exemplifies how faculty members can develop instruments to assess affective responses of students to the specific features of the courses they teach. Means for assessing three types of affective responses are demonstrated: (a) student attitudes towards courses with differing instructional objectives and methodologies, (b) student self-efficacy (confidence) in completing tasks common to practicing experts, and (c) interests in subject-specific topics and associated intellectual skills. The iterative processes used in refining the instruments and performing the statistical analyses of their effectiveness are detailed. An analysis of data obtained using these instruments is also included. Positive attitudes towards courses emphasizing analytical thinking increased significantly over the course of a 14-week semester, as did the measures of self-efficacy. Despite the rigorous analytical nature of the course experience, the initial strong interest in cell biology topics and higher order thinking skills remained unchanged. There were no significant differences based on gender in any of the affective measures. We discuss the apparent dichotomy, revealed in these assessments, between students' idealistic, academic attitudes towards the course's effectiveness and their opinions of its effects on them personally. We conclude by reporting how insights garnered both from these formal assessments and from anecdotal communications have prompted experimental modifications in the design and conduct of the course.

이 연구는 교사들이 가르치는 과목의 세부적인 특징에 대한 학생들의 정의적 반응을 평가하기 위해서 그들이 도구를 어떻게 개발할 수 있는지를 예시적으로 보여준다. 학생들의 정의적 반응을 평가하기 위한 세 가지 형태의 방법이 제시되었다: (a) 서로 다른 수업 목표와 방법을 가진 과목들에 대한 학생들의 태도, (b) 공통 과제를 수행하는데 있어서 학생들의 자아-효능감, (c) 과목-특정적 주제에 대한 흥미 및 그와 연관된 지적 기능들.
도구를 정교화하기 위해 지루한 반복 과정들이 사용되었고 그들의 효과성에 대한 통계적인 분석이 상세히 수행되었다. 이러한 도구들을 사용하여 얻은 데이터의 분석 또한 포함되었다. 분석적인 사고를 강조하는 과목들에 대한 긍정적인 태도가 한 학기 14주 동안 유의미하게 증가했다. 과목 경험에 대한 엄격한 분석적 본성에도 불구하고, 세포 생물학 주제에 대한 처음의 강한 흥미와 고차원 사고 기능은 변화되지 않았다. 정의적인 측정의 어디에서도 성에 따른 유의미한 차이는 없었다. 평가에서는 학생들의 과목의 효과성에 대한 이상적이고 학문적인 태도와 그들에게 미친 과목 효과에 관한 학생 개인적인 의견 사이에 뚜렷한 양분성을 보였으며, 우리는 이에 대해 논의했다. 우리는 이러한 형식적인 평가와 일화의 커뮤니케이션으로부터 모아진 통찰이 과목을 계획하고 실행하는 데 있어 실험적 수정이 어떻게 구현되었는지를 보고하면서 결론을 맺는다.
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Nonscience majors learning science: A theoretical model of motivation (p 1088-1107)
과학 비전공자들의 과학 학습: 동기에 대한 이론적 모델

Shawn M. Glynn, Gita Taasoobshirazi, Peggy Brickman

Abstract
A theoretical model of nonscience majors' motivation to learn science was tested by surveying 369 students in a large-enrollment college science course that satisfies a core curriculum requirement. Based on a social-cognitive framework, motivation to learn science was conceptualized as having both cognitive and affective influences that foster science achievement. Structural equation modeling was used to examine the hypothesized relationships among the variables. The students' motivation, as measured by the Science Motivation Questionnaire (SMQ), had a strong direct influence on their achievement, as measured by their science grade point average. The students' motivation was influenced by their belief in the relevance of science to their careers. This belief was slightly stronger in women than men. Essays by the students and interviews with them provided insight into their motivation. The model suggests that instructors should strategically connect science concepts to the careers of nonscience majors through such means as case studies to increase motivation and achievement.

과학 비전공자들의 과학 학습 동기에 대한 이론적 모델은 핵심 교육과정 필수로 부과되는 과학 과목을 배우는 과학 비전공자 학생 369명을 대상으로 조사함으로서 검정되었다. 사회-인지적 틀에 기초하여, 과학 학습 동기를, 과학 성취도를 증진시키는 인지적 영향과 정의적 영향 모두를 가지는 것으로 개념화하였다. 구조 방정식 모델링이 변수들 사이의 가정된 관련성을 조사하기 위해서 사용되었다. 과학 동기 질문지(SMQ)에 의해서 측정된 학생들의 동기는 그들의 성취도에 강하게 직접적으로 영향을 미쳤다. 학생들의 동기는 과학이 그들의 직업에 관련된다는 신념에 의해 영향을 받았다. 학생들이 쓴 에세이와 인터뷰는 그들의 동기에 대한 통찰을 제공하였다. 그 모델은 수업자가 전략적으로 과학 개념을 과학 비전공자들의 직업에 연관시켜야 한다고 제안한다.
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Students' cognitive focus during a chemistry laboratory exercise: Effects of a computer-simulated prelab (p 1108-1133)
화학 실험 경험 과정에서의 학생들의 인지적 초점 : 컴퓨터 시뮬레이션 사전 실험의 효과

T. Mikael Winberg, C. Anders R. Berg

Abstract
To enhance the learning outcomes achieved by students, learners undertook a computer-simulated activity based on an acid-base titration prior to a university-level chemistry laboratory activity. Students were categorized with respect to their attitudes toward learning. During the laboratory exercise, questions that students asked their assistant teachers were used as indicators of cognitive focus. During the interviews, students' frequency and level of spontaneous use of chemical knowledge served as an indicator of knowledge usability. Results suggest that the simulation influenced students toward posing more theoretical questions during their laboratory work and, regardless of attitudes, exhibiting a more complex, correct use of chemistry knowledge in their interviews. A more relativistic student attitude toward learning was positively correlated with interview performance in both the control and treatment groups.

학생들의 학습 결과를 향상시키기 위해서, 학습자는 대학 수준의 화학 실험 활동에 앞서 산-염기 적정에 기초한 컴퓨터 시뮬레이션 활동을 수행했다. 학생들은 학습에 대한 태도의 관점에서 분류되었다. 실험활동 동안에, 학생들이 조교에게 한 질문들이 인지적 초점의 지시자로 사용되었다. 면담 동안에 사용한, 학생들의 화학 지식의 자발적인 사용의 빈도수와 수준은 지식 유용성의 지시자로 사용되었다. 연구 결과는 시뮬레이션이 학생들에게 더 많은 이론적 질문을 제기하고, 면담에서 화학지식의 더 복합적이고 올바른 사용을 나타내는 쪽으로 영향을 주었다고 제안된다. 학습에 대한 상대론적 학생 태도는 통제그룹과 실험그룹 모두에서 면담 수행과 긍정적 상관관계를 보였다.
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Coordination of theory and evidence: Effect of epistemological theories on students' laboratory practice (p 1134-1159)
이론과 증거의 조화 : 학생들의 실험 활동에 대한 인식론 이론들의 효과

Rachel Havdala, Guy Ashkenazi

Abstract
Students' views about science were correlated with their approaches to lab practice. Three distinct cases are discussed in detail: empiricist-oriented, rationalist-oriented, and constructivist-oriented students. A coherent epistemological theory was constructed for each case, by considering the different degrees of certainty and confidence each student attributed to theoretical versus experimental knowledge in science. These theories could explain the difference between the students' methods of preparation for the lab session and their approaches to writing the lab report. It was shown that overconfidence in one type of knowledge led to oversimplification of the relation between theory and evidence. Findings suggest that epistemological theories play a crucial role in determining whether and how students coordinate theory and empirical evidence in their lab practice. Inspecting and correcting students' lab reports in accordance with these findings can offer an easy way to identify students' epistemological theories and to provide appropriate feedback.

과학에 대한 학생들의 관점은 그들의 실험 활동 방법과 연관된다. 경험주의자-지향의 학생들, 합리주의자-지향의 학생들, 구성주의자-지향의 학생들, 이렇게 구분되는 세 가지 경우들이 자세히 논의되었다.
각각의 경우에 부합하는 인식론적 이론은 각 학생들이 과학에서 이론적 지식과 실험적 지식에 있어 어느 쪽에 확실성과 신뢰성을 더 보이는가를 고려함으로서 분류하였다. 이러한 이론들은 학생들이 실험 세션을 준비하는 방법과 실험 보고서를 쓰는 방법 사이의 차이를 설명할 것이다. 지식의 한 가지 형태에 대한 과도한 신뢰는 이론과 증거 사이의 관련에 대해서 과도한 단순화로 이끈다는 것을 보여준다. 이 연구에서 발견한 사실들로부터 인식론적 이론이 실험활동에서 이론과 경험적 증거를 학생들이 조정하는지 어떤지 그리고 어떻게 조정하는지를 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 제안한다. 이러한 발견 사실들에 따라 학생 실험보고서를 검토하고 수정해 주는 것은 학생들의 인식론적 생각들을 확인하고 적절한 피드백을 제공하는 쉬운 방법일 수 있다.
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Analysis of verbal interactions during an extended, open-inquiry general chemistry laboratory investigation (p 1160-1186)
확장된, 개방적 탐구의 일반 화학 실험 조사에서 언어적 상호작용 분석

Rebecca A. Krystyniak, Henry W. Heikkinen

Abstract
This study explores effects of participation by second-semester college general chemistry students in an extended, open-inquiry laboratory investigation. Verbal interactions among a student lab team and with their instructor over three open-inquiry laboratory sessions and two non-inquiry sessions were recorded, transcribed, and analyzed. Coding categories were developed using the constant comparison method. Findings indicate that, during open-inquiry activities, the student team interacted less often, sought less instructor guidance, and talked less about chemistry concepts than during their non-inquiry activities. Evidence suggests that the students employed science process skills and engaged in higher-order thinking during both types of laboratory activities. Implications for including open-inquiry experiences in general chemistry laboratory programs on student understanding of science as inquiry are discussed.

이 연구는 2학기 대학 일반화학 학생들이 확장되고 개방된 탐구 실험 활동에 참여한 효과를 탐색한 것이다. 학생 실험팀 내에서의 언어적 상호작용과 세 번의 개방 탐구 실험 세션과 두 번의 비탐구 세션 동안 그들의 수업자와의 언어적 상호작용이 녹음되고, 전사되고 분석되었다. 일정한 비교 방법을 사용하여 부호와 영역들을 개발하였다. 발견 사실은 다음과 같다. 개방적 탐구 활동 동안에, 학생들은 비탐구 활동 때보다 상호작용이 적었고 수업자의 안내를 더 적게 요구했으며, 화학 개념에 대해서 말하는 것도 더 적었다. 또한 두 가지 형태의 실험 활동 모두에서 과학 과정 기술들과 더 높은 차원의 사고를 했다는 증거들을 얻었다. 학생들이 탐구로서의 과학을 이해하는 일반 화학 실험 프로그램에서 개방적 탐구 경험을 포함하기 위한 시사점이 논의되었다.
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Understanding the science experiences of successful women of color: Science identity as an analytic lens (p 1187-1218)
성공한 비-백인 여성들의 과학 경험 이해하기 : 분석적 렌즈로서의 과학 정체성

Heidi B. Carlone, Angela Johnson

Abstract
In this study, we develop a model of science identity to make sense of the science experiences of 15 successful women of color over the course of their undergraduate and graduate studies in science and into science-related careers. In our view, science identity accounts both for how women make meaning of science experiences and how society structures possible meanings. Primary data included ethnographic interviews during students' undergraduate careers, follow-up interviews 6 years later, and ongoing member-checking. Our results highlight the importance of recognition by others for women in the three science identity trajectories: research scientist; altruistic scientist; and disrupted scientist. The women with research scientist identities were passionate about science and recognized themselves and were recognized by science faculty as science people. The women with altruistic scientist identities regarded science as a vehicle for altruism and created innovative meanings of science, recognition by others, and woman of color in science. The women with disrupted scientist identities sought, but did not often receive, recognition by meaningful scientific others. Although they were ultimately successful, their trajectories were more difficult because, in part, their bids for recognition were disrupted by the interaction with gendered, ethnic, and racial factors. This study clarifies theoretical conceptions of science identity, promotes a rethinking of recruitment and retention efforts, and illuminates various ways women of color experience, make meaning of, and negotiate the culture of science.
이 연구에서 우리는 대학에서 과학을 전공하고 졸업 후 과학 연구를 하였으며, 과학과 관련된 직업을 가진 15명의 성공한 비-백인 여성들의 과학 경험을 이해하기 위해서 과학 정체성 모델을 개발하였다. 우리의 관점에서, 과학 정체성은 여성들이 과학 경험의 의미를 어떻게 생각하는지, 사회가 가능한 의미를 어떻게 조직화하는지에 대한 것들을 설명한다. 1차 데이터는 학부과정에서 인종학적 면담 결과, 그 후 6년 간의 면담 결과, 현재 상황 점검 등이다. 우리의 결과는 세 가지의 과학 정체성 영역에 해당하는 연구 과학자, 이타주의 과학자, 붕괴된 과학자 등에서 여성들에 대한 다른 사람들의 인식의 중요성을 강조한다. 연구 과학자 정체성을 가진 여성들은 과학에 대한 열의를 가지고 있으며 스스로를 인정하며 교수단으로부터 과학일원으로 인정을 받았다. 이타주의 과학자 정체성을 가진 여성들은 과학을 이타주의를 위한 매개체로 간주했고 과학의 혁신적인 의미를 창조했다. 붕괴된 과학자 정체성을 가진 여성들은 의미있는 과학적인 것들에 의한 인식을 구했으나 종종 그러한 인식을 받아들이지 않았다. 그들이 궁극적으로 성공했다하더라도, 그들의 궤적은 더 어려웠다. 왜냐하면, 인정을 위한 그들의 노력이 성, 인종, 민족적 요소를 가진 상호작용에 의해서 붕괴되었기 때문이다. 이 연구는 과학 정체성의 이론적 개념을 분명히 하고, 신규 모집과 보존 노력에 대한 재사고를 증진하고 비-백인 여성의 경험을 다양하게 하는 방법을 설명하고, 과학의 문화를 조정하는 것이다.
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An analysis of the processes of change in two science teachers educators' thinking (p 1219-1245)
두 명의 과학교사 교육자의 사고에서의 변화 과정 분석

Hava Greensfeld, Ilana Elkad-Lehman

Abstract
This study examined the processes of change in thinking as a means of learning about the professional development of two science teacher educators. A qualitative methodology was used. The main research tool was a semistructured in-depth interview. The primary data analyzed came from two science teacher educators, selected from a broader set of seven. Findings emphasize the importance of questions regarding the knowledge possessed by teacher educators and of the questions regarding the role of science teacher educators. That is, the knowledge of an expert science teacher educator was more than a list of givens; it was personal and context-bound. This study contributes new insight into the processes of teacher educators' professional development and change in their thinking.

이 연구에서는 두 명의 과학교사 교육자의 전문성 개발에 대한 학습 방법으로서의 사고에 있어 변화의 과정을 조사했다. 질적인 연구방법이 사용되었다. 주요 연구 도구는 반구조화된 심층면담법이였다. 기초 데이터는 두 명의 과학교사 교육자로부터 얻어졌으며, 이들은 좀더 넓은 범위의 7명 중에서 선정되었다. 발견 사실은 교사교육자가 가지고 있는 지식에 관한 질문의 중요성과 과학교사 교육자의 역할에 관한 질문의 중요성을 강조한다. 즉, 전문적인 과학 교사 교육자의 지식은 주어진 리스트보다 더 많았다; 그것은 개인적이고 상황 구속적이었다. 이 연구 결과는 교사교육자의 전문성 개발의 과정에 대한 새로운 통찰과 그들 사고의 변화에 대한 통찰에 기여할 것이다.

김원숙, 김영민
부산대학교 물리교육과

과학문화교육연구소