"과학문화교육"

2007-03-25 (Vol 4, No 3)

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국제적 과학교육학술논문 요약과 외국 과학교육 및 국제화

International Journal of Science Education, 29(2). Feb 2007

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29 Issue 2

1. 14-16세의 과학조사 평가하기: 변칙 결과 다루기
Evaluating Science Investigations at Ages 14–16: Dealing with anomalous results.

Toplis, Rob

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29 Issue 2, p127-150

이 연구는 학생들이 과학조사활동을 평가할 때 어떻게 변칙 자료들을 다루는지를 탐색하기 위하여 서로 다른 3개 학교에서 구성된 14세부터 16세까지 6개 소집단의 학생들을 대상으로 2년간의 활동을 살펴보았다. 변칙 자료들에 대한 학생들의 이해, 식별, 행동에 대한 주요 질문을 답하기 위해 학생들을 관찰하고 면담하였으며 지필 보고를 분석하였다. 연구 결과는 개념적 지식으로부터의 기대들; 도구에 대한 접근, 시간, 그리고 학교 과학에서의 평가 제약들; 인지적 및 인식론적 체계와 같은 용어들을 통해 탐색되고 논의되었다. 결론적으로, 학생들은 변칙 결과들을 표나 가장 적합한 그래프로부터 식별해낼 수 있었으나 과학적 접근 대신 일상생활 또는 “기술적” 체계를 사용할 때는 그것들에 대한 실제적 행동을 취하지 않았다. 교실경영과 교수, 평가정책, 그리고 교육과정 모형에 대한 시사점을 제안하였으며, 이를 통해 과학조사활동 교수법에 대한 후속 연구와 개발에 대해 논의하였다.
This research explores how six small groups of 14-year-old to 16-year-old pupils, from three schools, dealt with anomalous results when they evaluated science investigations over a 2-year period. The pupils were observed, interviewed, and their written reports analysed to answer the main questions about their understanding, identification, and actions taken about anomalous results. The findings are explored and discussed in terms of expectations from conceptual knowledge; access to apparatus, time, and assessment constraints in school science; and the cognitive and epistemological frameworks used. Conclusions are that pupils can identify anomalous results from patterns in tables or graph lines of best fit but take little practical action about them as they use everyday or “engineering” frameworks instead of authentic scientific approaches. The implications for management and teaching, for assessment policy, and the curriculum model adopted are suggested, as are the implications for further research and development in teaching investigative science.
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2. 학생들의 자료 처리에 대한 설명: 학습의 전이에 대한 시사점
Students’ Explanations of their Data Handling: Implications for transfer of learning.

Keiler, Leslie S.

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29, Issue 2, p151-172

이 연구에서는 중등 과학수업에서 학생들의 자료 처리 지식과 기술의 근원을 탐색하였다. 전이가 언제 일어나고 일어나지 않는지, 전이를 촉진하는 조건, 다른 유형의 전이가 교수 학습에 미치는 영향을 기술함으로서 학습의 전이를 실제 학교 상황에서 탐색하였다. 사례연구 방법으로부터 수집된 자료 세트는 13개의 과학 수업 단원의 관찰 및 60명의 학생과 11명의 교사에 대한 한 학기동안의 면담으로 구성되었다. 어디서, 언제, 어떻게 그들이 자료 수집 지식과 기술을 얻는지에 대한 학생의 요구들을 기술하고 분석하여 전이가 일어났는지 혹은 새로운 교수법이 요구되는지를 판별하였다. 연구 결과는 중등 과학수업에서 전이가 일어나며, 학습과 수행에 있어서 긍정적이고 부정적인 결과를 동시에 낸다는 것을 강력하게 주장하고 있다. 그러므로, 교육자들과 연구자들은 이러한 전이에 대한 기대와 시사점에 대해서 다시 생각할 필요가 있다.
The study explored the origins of students’ data handling knowledge and skills employed during secondary Science lessons. Transfer of learning was explored in an authentic school context, describing when transfer does and does not occur, conditions that appear to foster transfer, and impacts of different types of transfer on teaching and learning. The data sets collected through case study methods consisted of 13 units of Science lesson observations and interviews with 60 students and 11 teachers over the course of one academic year. Students’ claims of where, when, and how they acquired data handling knowledge and skills were described and analyzed to determine whether transfer occurred or new teaching was required. The findings strongly suggest that transfer does occur among secondary school classrooms, having both positive and negative outcomes for learning and performance. Thus, educators and researchers need to rethink expectations about and implications of this transfer.
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3. ‘소화’ 주제에 대한 포르투갈 초등 과학교과서 역사적 분석(1920-2005)
Historical Analysis of Portuguese Primary School Textbooks (1920–2005) on the Topic of Digestion.

Carvalho, Graça S., Silva, Rui, Clément, Pierre

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29, Issue 2, p173-193

저자들의 선행연구에서 포르투갈 초등학생과 교사들은 소화 과정을 표현함에 있어 소화 경로의 순서, 혈액 흡수, 그리고 소화기능과 다른 인체 기능과의 관련성 등 3가지 주요 어려움을 가지고 있다는 것을 밝혔다. 이 연구에서는 1920년부터 2005년까지 63권의 포르투갈 교과서에서의 소화 주제를 분석하였다. 일반적으로 소화 과정에 대한(혈액 흡수를 포함하여) 문자 설명은 명료하였으나, 그림에서의 혼동이 연구로 삼은 기간 내내 있었다. 포르투갈 독재정권 시절(1926-1974)의 영향을 증명하기 위해 프랑스 교과서(소화 경로를 보다 명료하게 표현하기 위한 목적으로 같은 시기에 개발된)와의 간단한 비교를 수행하였다. 연구 결과 교과서 상의 부적절한 그림은 소화 기능에 대한 정확한 학습에 중요한 교훈적 장애가 될 수 있다는 것이다.
Our previous studies have shown that Portuguese primary school pupils and teachers have three main difficulties in the representation of the digestion process: the sequence of the digestive tract, blood absorption, and the relationship of the digestive function with other human functions. In this study we analysed the topic of digestion in 63 Portuguese textbooks (1920–2005). In general, the textual explanation of the digestive process (including reference to blood absorption) is clear, but “confusion” in images is persistent throughout the period studied. To demonstrate the influence of the period of the Portuguese dictatorship (1926–1974), a brief comparison with French textbooks (which developed during the same period with the aim of presenting clearer representations of the digestive tract) was carried out. Results suggest that inadequate images in textbooks may be the main
didactic obstacle to accurate learning of the digestive function.
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4. 실험실 실습 투입을 통한 과학의 인지적 도제
Cognitive Apprenticeship in Science through Immersion in Laboratory Practices.

Charney, Jeff; Hmelo-Silver, Cindy E.; Sofer, William; Neigeborn, Lenore; Coletta, Susan; Nemeroff, Martin

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29, Issue 2, p195-213

이 연구는 Rutgars University의 왁스만 학생 장학 프로그램이라는 집중 여름학교에 참여하는 고등학생들을 대상으로 진정한 과학 탐구 환경에 어떻게 반응하는가를 조사하는 것이다. 연구자들은 학생들이 전문가 과학자들과 분자 유전학의 현재 문제들에 대한 연구에 참여하면서 어떻게 도제가 되는지를 조사하였다. 학생들은 이 프로그램의 한 부분인 실험실 활동과 세미나에 동시에 참여하였다. 연구자들은 분자 유전학에 대한 개념 지식에 대한 학습과 그들의 과학의 본성에 대한 신념까지 조사하였다. 학생의 개념적 지식은 증가하였고, 과학의 본성에 대한 신념은 보다 임시적인 관점으로 변화하였다. 연구자들은 학생들의 저널을 통해 학생들의 학습에 대해 정성적으로 조사하였는데, 일부 학생들은 저널을 통해 실험실 활동과 세미나를 통해 제기된 논제들에 대해 보다 정교한 사고방식을 개발하였다. 이러한 방식들은 가설생성하기, 대안적 가설 고려하기, 설명에 있어서 모형과 논리적 논의 수행하기, 생각들을 연결하기, 개념 확장하기, 질문하기 등에 대한 증진된 능력을 포함하였다. 이러한 결과들은 실제 과학 활동에 대한 예비대학생들의 주의깊은 참여가 그들의 이해와 신념에 차이를 만들 수 있다는 점을 주장한다.

This study investigates how high school students respond to an environment of authentic science inquiry while participating in an intensive summer institute, the Waksman Student Scholars Programme at Rutgers University. We examined how students apprenticed with expert scientists in a study of contemporary questions in molecular genetics. Students engaged in both laboratory practices and seminars as part of their experience in this program. We assessed student learning about conceptual knowledge of molecular genetics as well as their beliefs about the nature of science. Student conceptual knowledge increased and their beliefs about the nature of science changed to a more tentative perspective. We examined student learning qualitatively through their journals, which showed that some students were developing more sophisticated ways of thinking about the issues that were raised in their seminars and laboratory research. These ways included an increased ability to generate hypotheses, consider alternative hypotheses, implement models and logical argumentation in explanations, connect ideas, extend concepts, and ask questions. These results suggest that meaningfully engaging pre-college students in the practice of real science can make a difference in their understanding and beliefs.
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5. Giere의 인지적 과학모형 관점에서 본 호흡개념에 대한 고등학교 학생들의 개념적 진화
High-school Students' Conceptual Evolution of the Respiration Concept from the Perspective of Giere's Cognitive Science Model.

Alzate, Oscar E. Tamayo; Puig, Neus Sanmartí

International Journal of Science Education; Feb2007, Vol. 29 Issue 2, p215-248

이 연구는 개념변화가 과학수업에서 어떻게 일어나는가라는 질문에 대해 Giere의 인지적 과학 모형으로부터 대답하고 있다. 이 연구는 21명의 스페인 “Bachillerato” 또는 바르셀로나 공립고등학교의 고등학생(17세)을 대상으로 하였다. 호흡에 대한 학생의 정신적 표현을 조사한 후 이 생각들의 진화에 대해서 연구하였다. 연구 대상을 선정함에 학생의 학문적 수행을 준거로 삼아서, 고급 학문적 수행 1명, 중급 2명, 하급 1명을 선정하였다. 고급 수행과 하급 수행 두 가지 사례에 대해서는 깊이 있는 분석을 실시하였다. 이 두 사례만 선택한 목적은 보다 명확한 대조를 위함이었다. 연구자들은 어떤 학생에게는 다양한 안정적인 그리고 유용한 설명적 모형이 공존함을 알아냈다. 다른 학생들은 설명적 모형대신 분화되지 않은 생각의 집합들을 사용하였다: 그들은 비판적인 그리고 추상적인 능력을 거의 드러내지 못한 학생들이었다. 우리의 연구에서 모형을 활용한 학생들은 보다 정합적이고 응집력있는 설명을 끌어내었고, 이 모형들을 다양한 상황에 따라 보다 정교하게 활용하였다. 우리는 개념적 진화의 점진적 과정을 관찰하였다. 즉, 모형 집단을 구성하는 모형 간의 분화와 더불어 이러한 특정 모형 각각에서의 내적 풍부가 동시에 발생했다. 이러한 관점으로부터 개념적 진화는 다른 설명적 모형에 속한 생각들을 나란히 병렬시킴으로 도달할 수 있는 것이 아니라, 주어진 실재를 설명하려는 시도에서 다른 모형들 간의 유사점과 차이점을 식별함으로서 가능하다.
We address the question “how does conceptual change take place in the science classroom?” from the perspective of Giere's cognitive science model. The research work involved a group of 21 students from the first year of the Spanish “Bachillerato” or upper secondary school (17 year olds) in a public high school in Barcelona. Once the students' mental representations about respiration were known, the study of their evolution started. Academic performance of students was chosen as the criterion to select the subjects: one with high academic performance, two with medium academic performance, and one with low academic performance. The analysis refers to two of the cases that were analyzed in depth: one with high academic performance and the other with low academic performance. The aim of selecting only these two cases was to achieve a better contrast among them. We found that, in some subjects, there was co-existence of various stable and useful explicative models, with reference to different situations. Other students used undifferentiated sets of ideas instead of explicative models; they are students who show little critical and abstractive capacity. In our study, those students who used models drew more coherent and cohesive explanations, and those models were used more specifically according to the various contexts. We observed a gradual process of conceptual evolution, in which, differentiation among the models that constitute the model family, as well as internal enrichment of each of those specific models took place at the same time. From this perspective, conceptual evolution is not reached by the juxtaposition of ideas belonging to different explicative models, but by the identification of similarities and differences among the different models that attempt to explain a given reality.

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임성민, 대구대학교

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