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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10016839&local_id=10018714
과학 학습에서 학생들의 외적 표상 연계와 통합 과정에 기초한 교수-학습 전략 개발 및 멀티미디어 학습과 활동지 학습 환경에서의 적용
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number B00603
Year(selected) 2007 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2009년 05월 13일
Year type 결과보고
Year(final report) 2009년
Research Summary
  • Korean
  • 이 연구에서는 학생들이 과학 교과서에 제시된 외적 표상들을 연계하는 과정에서 범하는 오류 유형을 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사하였다(Part Ⅰ-1). 연구 결과, ‘불충한 연결’, ‘부적절한 연결’, ‘무분별한 연결’, ‘불가능한 연결’, ‘연결 불이행’의 5가지 연계 오류 유형이 나타났다. 그리고 다중 표상을 활용한 보일과 샤를의 법칙 개념 학습에서 유발되는 학생들의 연계 오류의 원인을 탐색하였다(Part Ⅱ-2). 연구 결과를 토대로 연계 오류의 원인을 여섯 가지로 제시하였다.
    Part Ⅰ,Ⅱ의 결과에 기초하여 다중 표상을 활용한 화학 개념 학습에서 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발하여 그 효과를 학생들의 장독립성­장의존성에 따라 조사하였다(Part Ⅲ-3). 연구 결과, 개념 이해도 검사 및 학습 동기 검사의 학습 동기 전체와 하위 영역 중 ‘주의집중’ 영역에서 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았으며, 처치 집단 학생들의 대부분이 새로운 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.
    그리고 이를 멀티미디어 학습 환경에서 적용할 수 있도록 교수-학습 자료를 개발하였다(Part Ⅲ-4).
  • English
  • We investigated errors in the processes of connecting external representations in science textbooks by students’ field independence-dependence(Part Ⅰ-1). From analysis, five types of connecting errors were identified: Insufficient connection, misconnection, rash connection, impossible connection, and failing to connect. And We explored the causes of students' connecting errors induced in learning the Boyle’s law and the Charles’s law with multiple external representations(Part Ⅱ-2). From analysis, the six causes of connecting errors were suggested.
    On the basis of the results of Part Ⅰ,Ⅱ we investigated the effects of the prescribed instructional strategy for reducing students’ connecting errors in learning chemistry concepts with multiple external representations by students’ field independence-dependence(Part Ⅲ-3). Results revealed that the students in the treatment group scored significantly higher than those in the control group in a conception test and learning motivation test, especially in ‘attention’ of the test. Most students in the treatment group perceived the instruction positively in cognitive and motivational aspects.
    And we developed the teaching/learning materials applying in multimedia-learning environment(Part Ⅲ-4).
Research result report
  • Abstract
  • 이 연구에서는 다중 표상을 활용한 과학 학습에서 학생들이 외적 표상들을 연계ㆍ통합하는 과정의 오류 유형과 원인을 분석하고, 그 결과에 기초하여 과학 학습에 효과적인 교수-학습 전략을 활동지 학습 환경에서 활용할 수 있도록 개발하여 그 교수 효과를 조사하고, 멀티미디어 학습 환경에서도 활용할 수 있도록 교수-학습 자료를 개발하였다.
    1) PartⅠ에서는 학생들이 과학 학습에서 제시된 시각적 정보와 언어적 정보를 연계하는 과정에서 범하는 오류의 유형을 분석하였다. 연구 결과, ‘불충한 연결’, ‘부적절한 연결’, ‘무분별한 연결’, ‘불가능한 연결’, ‘연결 불이행’의 5가지 연계 오류 유형이 나타났다.
    2) Part Ⅱ에서는 학생들이 많이 범하는 연계 오류 유형을 대상으로 그 발생 원인을 질적 연구를 통해 심층적으로 조사하였다. 연구 결과를 토대로 연계 오류의 원인을 여섯 가지로 제시하였다.
    3) Part Ⅲ에서는 Part Ⅰ, Ⅱ의 연구 결과에 기초하여 연계 오류를 효과적으로 예방할 수 있는 과학 교수-학습 전략을 활동지 학습 환경에서 개발하고, 그 교수 효과를 조사하였다. 연구 결과, 개념 이해도 검사 및 학습 동기 검사의 학습 동기 전체와 하위 영역 중 ‘주의집중’ 영역에서 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았으며, 처치 집단 학생들의 대부분이 새로운 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다. 또한, 멀티미디어 학습 환경에서 활용할 수 있는 교수-학습 자료를 개발하였다.
  • Research result and Utilization method
  • 이 연구에서는 화학 개념에 대한 다중 표상 학습에서 유발되는 외적 표상들 간의 연계 오류의 유형을 다중 표상 학습 이론에 기초하여 체계적으로 조사하였다. 또한, 장독립성-장의존성에 따라 연계 오류 유형별 발생 빈도가 다른지도 조사하였다(Part Ⅰ). 연구 결과, 물질의 입자성이 강조된 글과 그림을 연계하는 과정에서 ‘불충한 연결’, ‘부적절한 연결’, ‘무분별한 연결’, ‘불가능한 연결’, ‘연결 불이행’의 5가지 연계 오류 유형이 나타났다. 이 중에서도 ‘부적절한 연결’, ‘무분별한 연결’, ‘연결 불이행’이 학생들의 장독립성-장의존성에 관계없이 가장 많이 나타났다.
    또한, 연계 오류를 지닌 학생들이 다양한 외적 표상들을 해석 및 연계하는 과정을 질적 연구 방법을 통해 심층적으로 조사함으로써 연계 오류의 원인을 탐색하고자 하였다(Part Ⅱ). 연구 결과, 그 연계 오류의 원인을 여섯 가지 주장으로 제시할 수 있었다.
    Part Ⅲ 에서는 다중 표상을 활용한 화학 학습에서 외적 표상들의 잘못된 사용을 예방하고 학생들의 연계 오류를 줄일 수 있는 방안을 모색하기 위한 노력의 일환으로, 학생들의 연계 오류 감소를 위한 처방적인 교수 전략을 개발했다. 그리고 그 교수 효과를 개념 이해도, 학습 동기, 수업에 대한 인식 측면에서 조사했다. 또한, 학생들의 장독립성­장의존성이 새로운 교수 전략의 효과에 미치는 영향도 조사했다. 연구 결과, 새로운 교수 전략이 장독립성­장의존성에 관계없이 학생들의 화학 개념 이해 향상 및 학습 동기 유발에 효과적인 것으로 나타났다. 수업에 대한 인식 검사 결과에서도 장독립성­장의존성에 관계없이 처치 집단 학생들의 대부분이 이 교수 전략에 대해 인지적, 동기적 측면에서 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다. 또한, 멀티미디어를 활용한 과학 수업에서 학생들의 연계 오류를 효과적으로 예방할 수 있는 과학 교수-학습 자료를 개발하였다.
    이러한 연구 결과는 다음과 같이 활용할 수 있다.

    1. 다음 교육 과정의 과학 교재(예: 교과서, 지도서 등) 개발 방향과 학교 현장에서의 효과적인 다중 표상 활용 방법에 대한 구체적인 지침을 객관적인 자료에 기초하여 제시할 수 있다.

    2. 학생들의 사고 과정을 이해하고, 기존 오개념 관련 연구의 깊이와 폭을 확장시키는데 도움을 줄 수 있다. 즉, 본 연구를 통해 지금까지 자세히 알려지지 않았던 학생들의 외적 표상 연계 사고 과정이나 다중 표상 학습을 통한 과학 개념 형성 과정을 통합적이고 심층적으로 밝힐 수 있다. 또한, 과학 개념 학습에서의 오개념 발생의 원인 및 과정, 하나의 오개념에서 다른 오개념으로의 이동 과정, 개념 변화 과정을 추적할 수 있으므로, 기존 오개념 관련 연구 결과 해석의 깊이와 폭을 확대시킬 수 있다. 본 연구에서 제시하는 외적 표상 연계 오류 유형의 분석틀을 통해 선행 연구에서 다중 표상을 활용한 과학 학습이 효과적이지 않았던 원인 및 향후 학습 효과를 좀 더 이론에 기초하여 분석할 수도 있을 것이다. 연계 오류를 다양한 과학 개념별로 조사하여 DB를 구축하는 데에도 도움을 줄 수 있을 것이다.
    3. 학생들이 다중 표상을 활용한 과학 학습에 능동적으로 참여할 수 있는 환경을 조성할 수 있다. 기존의 다중 표상을 활용한 과학 학습은 학생들의 연계 및 통합 과정 수준에 기초한 것이 아니므로, 학습의 주체가 되어야 할 학생들이 과학 학습에서 소외되거나 이러한 수업을 어려워 할 수 있다. 따라서 학생들의 연계 및 통합 과정에 기초하여 개발한 본 연구의 교수 전략은 다중 표상을 활용한 과학 학습에 대한 학생들의 거부감 및 어려움을 감소시켜 학생들이 과학 학습에 보다 능동적으로 참여할 수 있도록 해줄 것이다.

    4. 예비 과학교사 및 과학교사의 전문성을 함양시킬 수 있다. 본 연구에서 개발한 효과적인 다중 표상 학습 전략이나 교수-학습 자료를 예비 과학교사 및 과학교사에게 제공함으로써 그들의 전문성을 함양시킬 수 있을 것이다. 예를 들어, 학생들의 연계 및 통합 과정을 조사하여 개발한 본 연구의 전략은 실제 교육 현장에서 교사들이 과학 수업을 준비하거나 학생들의 과학 개념 이해 정도를 측정하는데 실질적인 도움을 줄 수 있을 것이다.
  • Index terms
  • 다중 표상 학습, 연계 오류, 컴퓨터 보조 수업, 활동지 학습, 과학교육
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