"과학문화교육"

2005-05-25 (Vol 2, No 5)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

인지갈등의 불안 유형과 귀인 특성에 따른 개념변화 특성

[국문요약]
과학학습에서 인지갈등이 과학개념변화에 중요한 필요 조건이라고 보고한 연구는 많다. 그러나 어떤 갈등유형이 개념학습을 촉진시키거나 방해하는가를 구체적으로 탐구한 연구는 찾아보기 힘들다. 또한, 인지갈등을 높은 수준으로 경험한 학생이 학습 이후 이해한 과학 개념을 시간이 지난 뒤에 다시 비과학적 개념으로 회귀시키는 이유를 학생과의 구체적인 면담을 통해서 알아본 연구도 거의 없는 실정이다. 그러므로 이 연구에서는 시간의 흐름을 기준으로 다음과 같은 두 가지 연구 문제를 탐구하였다.
첫째, 자신의 생각과 다른 불일치 상황을 보고 인지갈등을 높게 일으킨 학생이 인지갈등 유발 단계에서 경험할 수 있는 문제점을 인지갈등의 불안 유형에 초점을 맞추어 알아보았다.
둘째, 높은 인지갈등을 경험한 학생이 개념 학습 이후 이해한 과학 개념을 시간이 지난 후에도 잘 유지하거나 못하는 원인을 학생 면담을 통해서 알아보고 그 귀인을 동기 심리학적 관점에서 분석하였다. 그리고 이 두 가지 연구 결과를 근거로 인지갈등의 불안유형과 귀인의 동기 심리학적 특성에 근거한 인지갈등전략 개발의 시사점을 제안하였다.

이러한 연구 목적을 위해서 질적 연구 방법을 이용하여 교원 양성 대학에서 기초역학을 수강하는 11명의 연구 참여 학생의 면담 자료, 비디오 녹화자료, 문서자료, 관찰기록 등을 분석하였다. 먼저 기초역학을 수업하는 기간 중 인지갈등을 일으키기 위해 세 가지 시범실험(종이·책 낙하 과제, 구멍난 물컵 던지기 과제, 선풍기·수레 과제 등)을 사례제시면담을 통해서 제시하였다. 면담 과정에서 학생의 사전 예측이 시범실험 결과와 다른 경우에는 인지갈등 검사도구와 면담을 이용하여 갈등 정도를 측정하였다. 이 과정에서 인지갈등 수준이 높은 학생(인지갈등 요인 중 '인식', '흥미', '재평가' 요인이 높으면서 과제에 따라 '불안' 요인이 높거나 낮은 학생)을 참여자로 불안 유형을 조사하였다. 또한 면담에서 제시한 인지갈등 과제를 뉴턴의 운동 방정식을 이용하여 해결하지 못하는 학생은 스스로 해결할 수 있을 때까지 연구자와 면담 학습을 수행하였다.
그 후, 2주 후에 이 세 가지 과제에 관해서 1차 평가와 면담을 하였고, 다시 3주 후 평가에서 2차 평가와 면담을 한 후 각 평가 결과에서 과학개념을 잘 이해한 원인과 이해하지 못한 원인(귀인) 면담을 수행하였다. 그리고 이 귀인을 동기 심리학적(학습동기, 학습전략, 학습의지전략 등) 관점에서 분석하였다.


이 연구를 통해서 다음과 같은 결과를 발견하였다.

첫째, 인지갈등 요인 중 '인식', '흥미', '재평가' 요인에 높게 반응하는 학생이 다음 네 가지 불안 유형을 보일 때는 높은 불안을 경험하였다. 이 네 가지 유형은 인지갈등 과제의 사전 예측 단계에서 예상되는 결과를 자신의 논리적 오개념으로 설명하며 크게 확신하는 유형('논리적 오개념 확신형'), 불일치 상황을 보고도 변인을 추가하여 자신의 생각을 주장하는 유형('변인 추가 시도형'), 불일치 상황을 설명할 자신감이 없는 유형('자신감 부족형'), 갈등 상황에서 과거경험과 충돌하는 유형('과거경험 충돌형') 등이다.
반면, 이 학생들이 다음과 같은 네 가지 불안 유형을 보일 때는 낮은 불안을 경험하였다. 이 네 가지 불안 유형은 불일치 상황에 대한 사전 예측 결과가 양립되어 있는 유형('예측 결과 양립형'), 갈등 상황을 보고 합리적 수정을 바로 하는 유형('합리적 수정형'), 실험 결과를 인정하고 교사에 의존해서 해결하면 된다는 타인 의존적 유형('타인 의존형'), 불일치 상황을 책에서 읽은 기억이나 수업 시간에 배웠던 과거경험과 융합시켜 합리화시키는 유형('과거경험 융합형') 등이다.
여덟 가지 인지갈등의 불안 유형 중, '논리적 오개념 확신형'과 '합리적 수정형'은 개념 변화 학습을 촉진시키는 유형으로 나타났으며, 다른 여섯 가지 유형은 인지갈등 전략을 적용할 때 좀 더 구체적인 학습 처치 방법이 필요한 유형으로 확인되었다. 그러므로 이러한 결과는 인지갈등 유발 단계에서 불안 유형의 특징에 따라 그 유형에 적합한 개념변화 전략이 적용되어야 함을 시사한다.

둘째, 높은 인지갈등을 경험한 학생을 대상으로 두 번의 개념변화 평가에 관한 귀인을 면담한 후, 그 귀인을 동기 심리학적 관점에서 분석한 결과는 다음과 같다. 면담 학습 이후 두 번의 평가에서 세 가지 과제를 모두 과학적 개념으로 해결한 학생('과학개념 지속형')은 물리 학습에 대한 적극적인 내재적 동기를 갖고 있었으며, 학습 활동에서 학습전략과 학습의지전략을 평가 독립적으로 이용하고 있었다.
반면, 두 번의 평가에서 세 가지 과제를 모두 비과학적 개념으로 이해하고 있던 학생은('오개념 회귀형') 두 가지 유형으로 구분할 수 있었다. 첫 번째 유형은 학습에 흥미는 높았으나 학습전략을 관리하고 유지시키는 학습의지전략을 적용하지 못하는 경우였고, 두 번째 유형은 수업 초기부터 물리 학습에 대한 동기가 없었기 때문에 학습의지가 처음부터 부족한 경우였다.
또한, 세 가지 과제 중 한 가지 과제를 일차 평가에서 과학적 개념으로 해결하지 못한 학생('오개념 회귀·과학개념 발전형'과 '오개념 혼합형')은 학습동기 요인 중 평가 의존적 외재적 동기를 갖고 있었다. 이 학생들은 과제에 대한 목표지향과 동기 특성에 따라 학습전략을 불규칙적으로 활용하였기 때문에 개념을 이해하여 지속시키는 정도가 인지갈등 과제에 따라 다르게 나타났다.
그러므로 불일치 상황에서 인지갈등 수준을 높게 경험한 후 면담 학습을 하였어도 내재적 동기를 갖고 안정된 노력 활동을 통해서 학습전략과 학습의지전략을 사용하지 않으면 개념 이해의 지속성과 맥락 일반성을 성취하기 어렵다는 사실을 확인하였다.

이러한 두 가지 연구 결과를 토대로 인지갈등 수업전략을 적용할 때, 인지갈등 상황에서 불안 유형 특성에 따른 학습 처치의 중요성을 제안하였으며, 학생의 인지갈등 경험 이후 갈등이 건설적으로 관리되기 위해서는 물리 교과에 대한 사전 학습동기와 학습전략 및 학습의지전략의 관리의 중요성을 발견하였다.


핵심어: 인지갈등, 갈등의 불안 유형, 귀인 특성

한국교원대학교 2002년 졸업

지도 선생님: 권재술 선생님

첨부
김연수박사논문.pdf

김연수
오하이오 주립대학, 물리학과, 물리교육 연구그룹

과학문화교육연구소