"과학문화교육"

2008-01-25 (Vol 5, No 1)

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국제적 과학교육학술논문 요약과 외국 과학교육 및 국제화

Journal of Research in Sscience Teaching, (January, 2008)

-----------------------------------------------------------Thematic continuities: Talking and thinking about adaptation in a socially complex classroom (p 1-30)
주제의 연속성 : 사회적 복합 교실에서의 “적응”에 대한 담화와 생각

Doris Ash

Abstract
In this study I rely on sociocultural views of learning and teaching to describe how fifth-sixth-grade students in a Fostering a Community of Learners (FCL) classroom gradually adopted scientific ideas and language in a socially complex classroom. Students practiced talking science together, using everyday, scientific, and hybrid discourses as they studied endangered species. Students' overarching content themes, or thematic continuities, acted as generative scaffolds for developing complex lines of inquiry, leading ultimately to the appropriation of aspects of the biological principle of adaptation. Thematic continuities provided an organizing framework for thinking and talking about previously disconnected science facts, and set the stage for the adaptationist stance. Mixed method data analyses relied on written assessments, in-depth guided clinical interviews, video and audiotaping of small and large group participant structures, in-class student work, and ethnographic notes. Data analysis included two discrete levels, the macro (whole and half class) and the intermediate (case study of one small group) to capture both holistic and detailed aspects of dialogue.

이 연구에서는 교수 · 학습에 대한 사회문화적인 관점으로, FCL(a Fostering a Community of Learners) 소속 5-6학년 학생들이 사회적 복합 교실에서 과학 개념과 용어를 어떻게 점차적으로 받아들였는지를 기술하였다. 멸종위기 종들을 배우면서, 학생들은 함께 과학을 말하고, 일상적이고, 과학적이며, 혼합적인(hybrid)의 담화를 나누는 것을 실행하였다. 학생들 사이의 주제의 만족함, 혹은 주제의 연속성은 탐구의 복잡한 과정을 발달시키는데 생성력 있는 뼈대가 되었으며, 궁극적으로 적응의 생물학적 원리의 관점을 가지도록 이끌었다. 주제의 연속성은 이전의 비연속적인 과학적 사실들에 대한 담화와 생각에 대한 틀을 조직하도록 제안했고, 받아들일 수 있는 자세를 갖도록 만들었다. 연구 방법은 복합 연구 방법으로서 서면 평가, 안내된 심층 면담, 소집단과 대집단 참여자 구조에서의 녹화와 녹음, 학급에서의 학생 활동, 인종학적인 노트 등이 사용되었다. 데이터 분석은 대화의 전체적인 관점과 세부적인 관점 모두를 알아내기 위해서 구별되는 두 가지의 수준- 대집단 수준(전체와 절반의 학급)과 중간 수준(하나의 소그룹 사례 연구)-으로 수행하였다.
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Science achievement of English language learners in urban elementary schools: Results of a first-year professional development intervention (p 31-52)
도시 초등학교에서 영어를 사용하는 학습자의 과학 성취도: 전문성 개발 자료 투입 처음 1년간의 결과

Okhee Lee, Jaime Maerten-Rivera, Randall D. Penfield, Kathryn LeRoy, Walter G. Secada

Abstract
This study is part of a 5-year professional development intervention aimed at improving science and literacy achievement of English language learners (or ELL students) in urban elementary schools within an environment increasingly driven by high-stakes testing and accountability. Specifically, the study examined science achievement at the end of the first-year implementation of the professional development intervention that consisted of curriculum units and teacher workshops. The study involved 1,134 third-grade students at seven treatment schools and 966 third-grade students at eight comparison schools. The results led to three main findings. First, treatment students displayed a statistically significant increase in science achievement. Second, there was no statistically significant difference in achievement gains between students at English to Speakers of Other Language (ESOL) levels 1 to 4 and students who had exited from ESOL or never been in ESOL. Similarly, there was no significant difference in achievement gains between students who had been retained on the basis of statewide reading test scores and students who had never been retained. Third, treatment students showed a higher score on a statewide mathematics test, particularly on the measurement strand emphasized in the intervention, than comparison students. The results indicate that through our professional development intervention, ELL students and others in the intervention learned to think and reason scientifically while also performing well on high-stakes testing.

이 연구는 비중 있는 테스트와 그에 따른 책무성 요구 경향이 증가하고 있는 도시 초등학교에서 영어를 사용하는 학습자(혹은 ELL 학생들)들의 과학과 읽고 쓰는 능력의 성취도 향상에 목적을 둔 5년간의 전문성 개발 자료 투입의 일부이다. 특별히, 이 연구는 교육과정 단원들과 교사 워크숍으로 구성된 전문성 개발 투입의 수행 첫 1년 말기에 과학 성취도를 검사하는 것이다. 이 연구에는 7개의 실험 학교 1,134명의 3학년 학생들과 8개의 비교 학교 966명의 3학년 학생들이 포함되었다. 연구 결과, 3가지의 중요한 발견점이 있었다. 첫 번째, 실험 학생들은 과학 성취도에서 통계적으로 유의미한 증가를 보였다. 두 번째, 성취도 점수에서 ESOL(다른 언어를 사용하는 학습자의 영어) 1-4 수준의 학생들과 ESOL을 벗어난 학생이나 ESOL에 결코 있어본 적이 없는 학생들 사이에서 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 유사하게, 주 전체의 읽기 테스트에서 유급된 적이 있었던 학생들과 한 번도 유급된 적이 없는 학생들 사이에서도 성취도 점수에서 유의미한 차이가 없었다. 세 번째, 실험 학생들은 주 전체의 수학 테스트에서 특별히 투입자료에서 강조된 측정요소에서 비교 학생들보다 더 높은 점수를 보였다. 그 결과는 우리의 전문성 개발 투입을 통해서 ELL학생들뿐만 아니라 그 외 학생들도 과학적으로 생각하고 추론하는 것을 배웠을 뿐만 아니라 역시 비중있는 테스트를 잘 수행했다는 것을 보여주었다.
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Scientific explanations: Characterizing and evaluating the effects of teachers' instructional practices on student learning (p 53-78)
과학적 설명들 : 학생 학습에서 교사의 교수적 실습의 효과를 특징짓고 평가하기

Katherine L. McNeill, Joseph Krajcik

Abstract
Teacher practices are essential for supporting students in scientific inquiry practices, such as the construction of scientific explanations. In this study, we examine what instructional practices teachers engage in when they introduce scientific explanation and whether these practices influence students' ability to construct scientific explanations during a middle school chemistry unit. Thirteen teachers enacted a project-based chemistry unit, How can I make new stuff from old stuff?, with 1197 seventh grade students. We videotaped each teacher's enactment of the focal lesson on scientific explanation and then coded the videotape for four different instructional practices: modeling scientific explanation, making the rationale of scientific explanation explicit, defining scientific explanation, and connecting scientific explanation to everyday explanation. Our results suggest that when teachers introduce scientific explanation, they vary in the practices they engage in as well as the quality of their use of these practices. We also found that teachers' use of instructional practices can influence student learning of scientific explanation and that the effect of these instructional practices depends on the context in terms of what other instructional practices the teacher uses.

교사 실습은 과학 탐구 수업(예를 들면, 과학적 설명과 같은)에서 학생들을 지원하기 위해서 필수적이다. 이 연구에서는, 교사들이 과학적 설명을 도입할 때, 어떤 교수적인 실습들을 도입하였는지, 그리고 이러한 실습들이 중학교 화학 단원을 배우는 동안에 과학적 설명을 구성하는 학생들의 능력에 영향을 주었는지를 검사하였다. 13명의 교사들이 1197명의 7학년 학생들을 데리고 프로젝트에 기초한 화학 단원- 오래된 재료를 가지고 어떻게 새로운 재료를 만들 수 있는가? -을 가르쳤다. 우리는 각 교사들의 과학적 설명에 초점을 둔 수업을 녹화하였고, 서로 다른 4 가지의 교수적인 실습들을 가지고 녹화 자료를 부호화하였다 : 과학적 설명을 모형화하기, 과학적 설명 후에 이론적 설명하기, 과학적 설명을 정의하기, 과학적 설명과 일상적 설명을 관련짓기.
연구 결과 우리는 교사들이 과학적 설명을 도입할 때, 실습들을 사용하는 질뿐만 아니라 도입하는 실습들을 다양화한다는 것을 제안한다. 우리는 교사들의 교수적인 실습들의 사용이 학생들의 과학적 설명에 대한 학습에 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 교수적인 실습들의 효과는 교사들이 사용하는 다른 교수적인 실습들의 상황에 의존한다는 것을 발견하였다.
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Contextualizing instruction: Leveraging students' prior knowledge and experiences to foster understanding of middle school science (p 79-100)
수업을 맥락화하기 : 학생들의 선지식과 선경험을 중학교 과학 이해를 증진하는데 도입하기

Ann E. Rivet, Joseph S. Krajcik

Abstract
Contextualizing science instruction involves utilizing students' prior knowledge and everyday experiences as a catalyst for understanding challenging science concepts. This study of two middle school science classrooms examined how students utilized the contextualizing aspects of project-based instruction and its relationship to their science learning. Observations of focus students' participation during instruction were described in terms of a contextualizing score for their use of the project features to support their learning. Pre/posttests were administered and students' final artifacts were collected and evaluated. The results of these assessments were compared with students' contextualizing scores, demonstrating a strong positive correlation between them. These findings provide evidence to support claims of contextualizing instruction as a means to facilitate student learning, and point toward future consideration of this instructional method in broader research studies and the design of science learning environments.

과학 수업을 맥락화하는 것은 학생들의 선지식과 일상 경험을 도전적인 과학 개념들을 이해하기 위한 촉매로서 활용하는 것을 포함한다. 두 개의 중학교 과학 교실에 대한 이번 연구에서는 학생들이 프로젝트-기반 수업을 맥락화하는 관점들을 어떻게 활용하고 과학 학습에 어떻게 관련짓는지 조사하였다. 수업하는 동안 연구 대상 학생들의 참여에 대한 관찰을 통해 학생들의 학습을 지원하기 위한 프로젝트 특성들의 사용에 대한 맥락화하는 점수의 항으로 기술하였다. 사전/사후 검사가 실시되었고 학생들의 마지막 결과물들이 수집되었고 평가되었다. 이러한 평가의 결과는 학생들의 맥락화하는 점수와 비교되었고 그들 사이에 강한 긍정적인 관련성을 나타내었다. 이러한 발견점은 학생들의 학습을 촉진하기 위한 방법으로 수업을 맥락화하는 것이 효과가 있음을 나타내었으며 더 폭넓은 조사 연구를 통해서 수업 방법과 과학 학습 환경의 설계에 고려해야 함을 시사하고 있다.
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Arguing to learn and learning to argue: Case studies of how students' argumentation relates to their scientific knowledge (p 101-131)
학습을 위해 논쟁하기와 논쟁하는 방법 학습하기 : 학생들의 논쟁하기가 그들의 과학적 지식에 어떻게 관련되는지에 대한 사례연구

Claudia von Aufschnaiter, Sibel Erduran, Jonathan Osborne, Shirley Simon

Abstract
In this study we investigated junior high school students' processes of argumentation and cognitive development in science and socioscientific lessons. Detailed studies of the relationship between argumentation and the development of scientific knowledge are rare. Using video and audio documents of small group and classroom discussions, the quality and frequency of students' argumentation was analyzed using a schema based on the work of Toulmin ([1958]). In parallel, students' development and use of scientific knowledge was also investigated, drawing on a schema for determining the content and level of abstraction of students' meaning-making. These two complementary analyses enabled an exploration of their impact on each other. The microanalysis of student discourse showed that: (a) when engaging in argumentation students draw on their prior experiences and knowledge; (b) such activity enables students to consolidate their existing knowledge and elaborate their science understanding at relatively high levels of abstraction. The results also suggest that students can acquire a higher quality of argumentation that consists of well-grounded knowledge with a relatively low level of abstraction. The findings further suggest that the main indicator of whether or not a high quality of argument is likely to be attained is students' familiarity and understanding of the content of the task. The major implication of this work for developing argumentation in the classroom is the need to consider the nature and extent of students' content-specific experiences and knowledge prior to asking them to engage in argumentation.

이 연구에서 우리는 과학과 사회과학적 수업에서 중학교 학생들의 논쟁의 과정과 인지 개발을 조사하였다. 논쟁과 과학적 지식의 개발 사이의 관련성에 대한 상세한 연구는 드물다. 소그룹의 교실 토의에 대한 비디오와 오디오 자료들을 사용하여, 학생들의 논쟁의 질과 빈도를 Toulmin ([1958])의 연구에 기초한 스키마를 사용하여 분석하였다. 병행하여, 학생들의 과학적 지식의 개발과 사용도 조사하여 학생들이 만든 의미의 내용과 수준을 결정하기 위해서 스키마를 사용하였다. 이러한 두 가지의 보완적인 분석은 서로에게 미친 영향을 설명 가능하게 하였다. 학생 담화의 미시적 분석은 다음과 같다 : (a) 논쟁에 참가하고 있을 때 학생들은 선경험과 선지식을 사용하였다 ; (b) 그러한 활동은 학생들이 그들의 현존하는 지식을 강화하도록 하였으며 비교적 추상도가 높은 과학을 이해하도록 만들었다. 연구 결과는 또한 학생들이 추상도가 비교적 낮은 수준의 근거가 확실한 지식으로 구성된 논쟁에서 보다 더 높은 질을 얻을 수 있다는 것을 제안한다. 발견점은 높은 수준의 논쟁이 될 것인지 아닌지의 주요한 지시자가 학생들의 과제 내용의 친숙함과 이해라는 것을 또한 제안하고 있다. 교실에서 논쟁을 발전시키기 위한 이 연구의 주요한 시사점은 그들에게 논쟁에 참가하기를 요구하기 이전에 학생들의 내용-특정적인 경험과 지식의 본성과 범위를 고려하는 것이 필요하다는 것이다.
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A longitudinal study of junior high school students' conceptions of the structure of materials (p 132-152)
중학생들의 물질의 구조 개념에 대한 종단적 연구

Hannah Margel, Bat-Sheva Eylon, Zahava Scherz

Abstract
This longitudinal study investigated the progression in junior high school (JHS) students' conceptions of the structure of matter while studying a new instructional approach dealing with Materials. In particular, we studied the progression of students' learning along two dimensions: (a) the conceptual model; and (b) the context of application. Students were asked to draw the structure of several materials and to write their explanations about the structure of these materials in questionnaires administered five times during a 3-year period. Results indicate students' progression in their microscopic conceptualization of materials. Toward the end of the instruction about 85% of the students used a microscopic model in their representations, and 36% were able to give a molecular model. About 83% of the students retained a microscopic model. Different profiles of JHS students' progression in the conception of the structure of matter were identified. The study suggests that a long-term development of the particulate model requires: (a) constructing a solid foundation of knowledge about microscopic structure of materials; and (b) a spiral instruction.

이 종단적 연구는 중학교(JHS)에서 새로운 수업 방법으로 물질에 대해서 배우는 동안 물질의 구조에 대한 학생 개념의 발달을 조사하였다. 특별히, 우리는 두 가지 차원으로 학생 학습의 진보를 연구했다 : (a) 개념 모델과 (b) 적용의 상황. 학생들에게 질문지를 주고 몇 가지 물질의 구조를 그리도록 하였으며 그러한 물질들의 구조에 대해서 설명을 쓰도록 요청했다. 이러한 질문지는 3년 동안 5번 제공되었다. 연구 결과는 물질에 대한 미시적 개념화에서 학생들의 진보가 나타났음을 보여준다. 수업의 마지막에서 학생들의 약 85%가 그들의 보고서에서 미시적 모델을 사용했고 36%는 분자 모델을 사용했다. 학생들의 약 83%는 미시적 모델을 유지하였다. 물질 구조의 개념에서 JHS 학생들의 진보의 다른 측면들도 확인되었다. 이 연구는 특별한 모델에 대한 장기간에 걸친 발전은 다음을 요구한다는 것을 제안하고 있다 : (a) 물질의 미시적 구조에 대한 지식의 기초를 확고하게 만들기 ; 그리고 (b) 나선형 수업.

김원숙, 김영민
부산대학교 물리교육과

과학문화교육연구소