김서연, 맹승호(2024). Apt-AIR 기본틀로 본 초등학생의 과학적 모델링 수업에서 지식 구성의 인지과정 실행 양상 논문의 시사점

초등학생의 과학적 모델링에서 나타나는 인식론적 인지과정의 특징: Apt-AIR 기본틀 분석

과학 교육에서 모델링 활동은 학생들이 자연 현상을 이해하고 설명하는 중요한 과정입니다. 이 연구는 초등학교 3학년 과학 수업에서 '강 주변의 모습을 알아볼까요?' 단원을 통해 학생들의 과학적 모델링 과정에서 나타나는 인식론적 인지과정의 특징을 분석했습니다.

 

연구 방법

• 이 연구는 Ambitious Science Teaching(AST) 교수법을 적용하여 29명의 초등학생을 대상으로 7차시 수업을 진행했습니다. 수업은 다음과 같이 구성되었습니다:
• 초기모델 구성
  • - 학생들이 강의 상류와 하류의 모습 차이에 대한 초기 설명 제시 탐구 활동
  • - 흙 언덕 침식 실험과 얼음 설탕 풍화 실험을 통한 증거 수집 모둠별 모델 구성
  • - 수집한 증거를 바탕으로 설명모델 개발 모델 공유 및 최종모델 완성
  • - 피드백을 통한 모델 수정 및 정교화 수업
• 활동은 Apt-AIR 기본틀(지식구성 목표/가치, 성취 준거, 신뢰할 만한 과정)에 근거하여 분석되었습니다.

주요 연구 결과

• 모델링 수준의 발전: 학생들은 초기에 단순 묘사 수준의 모델에서 시작하여 점차 인과관계를 포함한 더 정교한 설명모델을 구성할 수 있었습니다.
• 인식론적 인지과정의 특징: Apt-AIR 기본틀 분석 결과, 학생들은 지식구성에 관한 목표와 가치, 성취 준거, 신뢰할 만한 과정에 대한 인지적 참여 측면에서는 적절한 수행을 보였습니다.
• 한계점: 학생들은 지식구성 활동을 적절하게 변형하는 능력이 부족했으며, 특히 신뢰할 만한 과정에 관한 메타인지적 이해와 적용이 제한적이었습니다.
• 사회적 상호작용: 모둠 활동에서 학생들은 협력적으로 지식을 구성하고 평가하는 사회적 과정에 적극적으로 참여했습니다.

교육적 시사점

이 연구는 초등학생들이 모델링 활동을 통해 과학적 개념을 구성할 때, 단순한 활동 참여를 넘어 인식론적 측면에 대한 메타인지적 이해가 필요함을 시사합니다. 교사들은 모델링 과정의 의미와 방법에 대한 명시적 안내를 통해 학생들의 과학적 사고력을 향상시킬 수 있을 것입니다. 모델링 활동은 과학 교육에서 중요한 역할을 하며, 학생들의 인식론적 인지과정 발달을 위한 효과적인 교수 전략 개발에 더 많은 연구가 필요합니다.

 

참고문헌: 김서연, 맹승호. (2024). Apt-AIR 기본틀로 본 초등학생의 과학적 모델링 수업에서 지식구성의 인지과정 실행 양상. 한국과학교육학회지, 44(4), 325-341.