"과학문화교육"

2005-12-25 (Vol 2, No 12)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

인지갈등에 의한 중학생의 과학 개념변화에서 학습자특성의 영향

박사학위 논문요약

과학교육에서 개념학습이 차지하는 비중만큼이나 개념변화에서 인지갈등의 역할은 크다. 그러나 과학교육 연구에서 인지갈등을 유발하는 방법이 과연 얼마나 효과적인지 다수의 인원으로 검증한 연구는 거의 없고 학생에 따라 인지갈등과 개념변화의 정도가 다른 원인에 대한 연구도 찾아보기 어렵다. 즉, 같은 갈등 상황을 접하여도 학생에 따라, 또는 개념의 유형에 따라 인지갈등 정도와 개념변화 정도는 다르게 나타날 뿐 아니라 인지갈등의 정도에 따라 개념변화의 차이가 나타나는 현상에 대한 해석이나 증거가 부족하였다. 따라서 본 연구는 이러한 의문을 해결하여 인지갈등을 올바로 이해하고, 앞으로의 개념변화 학습에 보다 효과적으로 활용하고자 인지갈등과 개념변화에 미치는 학습자특성의 영향을 조사하고, 아울러 인지갈등의 정도에 따른 개념변화의 차이를 학습자특성을 중심으로 알아보았다.

먼저, 과학 개념학습과 인지갈등 관련 문헌의 고찰과 과학교육 전문가 대상의 설문 조사를 통하여 대표적인 학습 변인인 학습자특성들을 추출해내었다. 선정된 6가지 학습자특성은 지능, 인지수준, 성적, 인지양식, 성격, 과학에 관련된 태도이다. 이 특성들은 선행 연구에서 사용된 표준화 검사도구들을 이용하여 직접 조사하였고, 연구 대상은 지역과 수준을 고려하여 5개교 20학급 중학교 1학년 학생 777명으로 하였다. 또한, 문헌 조사와 예비 조사를 통하여 학생들이 오개념을 많이 가지고 있어서 인지갈등을 잘 일으킬 수 있는 기초 과학개념을 선정하고, 학생들의 오개념에 불일치하는 현상을 시범 실험을 준비하고 이와 관련된 올바른 과학개념을 설명할 수 있는 간단한 설명 자료도 제작하였다. 연구 대상 개념은 병렬 연결에서 전구의 밝기를 묻는 전기 개념 하나와 용수철 저울을 이용한 작용-반작용, 쇠구슬과 종이 뭉치의 자유낙하 등 역학 분야 둘, 총 세 개념이다. 인지갈등에 의한 개념변화를 위한 처치에 들어가서 먼저, 사전개념을 조사하고 불일치 상황을 보여주어 갈등을 유발한 후 학생들에게 유발된 인지갈등의 정도를 검사하였다. 그리고 준비된 자료로 간단한 개념 도입과 설명을 하고 1주일 후와 2개월 후에 사후개념을 검사하여 개념변화를 조사하였다.

이러한 과정을 통하여 알아낸 인지갈등과 개념변화, 학습자특성의 관계는 다음과 같았다. 첫째, 학생들은 불일치 상황을 보면 인지갈등을 일으켰으며, 성격 특성 중 사려성과 동조성이 높고, 과학에 관련된 태도가 좋을수록 갈등이 더 많이 일어났다. 둘째, 학생들은 자신의 오개념에 불일치한 현상을 봄으로써 갈등 상황을 접한 후에 옳은 과학개념으로 변화하였으며, 지능과 인지수준이 높고 평소 과학 성적이 좋은 학생들이 더 개념변화가 잘 되었다. 셋째, 인지갈등의 정도에 따른 개념변화를 분석해 본 결과, 갈등을 많이 일으킨 집단의 개념변화율이 갈등이 적은 집단보다 높았으며, 개념의 종류에 따라서는 갈등이 잘 일어났던 개념의 경우 그 효과가 더욱 뚜렷하였다. 따라서 과학개념 학습에서 인지갈등 유발을 통한 방법은 매우 유용하고 효과적인 전략이 될 수 있다. 그러나, 학습자특성에 따라 갈등 정도와 개념변화 여부가 다르게 나타난다는 본 연구 결과를 볼 때, 효과적인 개념변화를 위해서는 학생들의 개념과 수준을 잘 파악하여 학습자특성에 따라 구체적인 계획과 준비가 된 갈등 전략을 사용하여야 한다. 아울러 보다 많은 갈등이 일어나도록 일상 상황에 가까운 상황과 재료로 흥미로운 갈등 상황을 학생들에게 제공하고, 유발된 갈등의 해소에 있어서는 보다 구체적이고 쉬운 설명이나 수업 전개를 해야 할 것이다.
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권 난 주
한국교원대학교 대학원 중등과학교육 전공
2000.2
지도교수 권 재 술

첨부
95912002A_권난주.hwp


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