표층 해수 수온 그래프의 유형에 따른 중학생들의 그래프 읽기 과정 탐색 = A Study on Middle School Students' Graph Reading According to Types of Sea Surface Temperature Graphs

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 중학생들이 한반도 주변 표층 수온 그래프를 해석하는 과정에서 그들의 인지 처리 특성을 실증적으로 밝히고, 그 결과를 중학교 교사들에게 제공하여 그들이 표층 수온 그래프에 대한 교수학습을 설계할 때 도움을 주는 것이다. 이를 위해 두 집단의 중학생들에게 서로 다른 유형의 해수 표층 온도 그래프를 제시하였 다. 하나는 등수온선과 색상을 함께 사용한 등치선 기반 그래프(contoured graph)이고, 다른 하나는 색상만을 사용 한 색상 기반 그래프(colored graph)이다. 이후 학생들에게 두 수준의 과제를 수행하도록 요구하였다. 그들이 과제 를 수행하는 동안 이동형 시선 추적기(Tobii Pro Glasses 2)를 활용하여 시선 데이터와 언어 데이터를 수집하였다. 수집된 데이터는 Tobii의 시선 추적 소프트웨어와 UCINET 6 for Windows를 사용하여 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 등수온선(DC) 집단은 정답에 가깝거나 정확한 응답을 보인 반면, 연속채색(CG) 집단은 정답보다 높은 값으로 응답하거나 범위 형태의 응답을 하는 경향을 보였다. 둘째, 범례 영역은 DC 집단에게 보조적인 정보원으로 기능한 반면, CG 집단에게는 수온값을 정량화하기 위한 필수적인 정보원으로 기능하였다. 셋째, DC 집단은 과제 를 수행하는 동안 오른쪽 데이터 영역을 중심축으로 하여 두 데이터 영역 사이를 주로 시선 이동하였으며, CG 집단은 범례 영역을 중심축으로 하여 데이터 영역과 범례 영역 사이를 주로 시선을 이동하였다. 즉, 해수 표층 온도 그래프에서 등치선은 논리적이고 정량적인 분석을 위한 매개체로 기능한 반면, 색상은 유사성을 기반으로 한 직관적 판단의 매개체로 기능하였다. DC 집단은 등치선 기반 그래프에서 데이터 영역을 중심으로 과제를 수행 한 반면, CG 집단은 색상 기반 그래프에서 범례 영역에 더 의존하였다. 또한 CG 집단은 DC 집단에 비해 데이터 영역과 범례 영역 사이를 반복적으로 시선을 이동해야 했으며, 그 결과 시각적 주의가 더 분산되고 정보 처리의 효율성이 낮았다. 과학교육에서는 학습자의 인지 수준과 과제의 목적에 부합하도록 시각화를 설계하는 것이 중요 하다. 이러한 맥락에서 본 연구는 과학교사가 시각 자료를 구성하는 데 유용한 시사점을 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to empirically investigate the cognitive processing characteristics of middle school students as they interpret sea surface temperature (SST) graphs around the Korean Peninsula, and to assist middle school teachers in designing instructional activities on SST graphs by providing them with the findings of this study. To this end, two groups of middle school students were presented with different types of sea surface temperature graphs: a contoured graph using isotherms and color, and a colored graph using only color. The students were then asked to perform tasks at two levels. During task performance, eye tracking and verbal data were collected using a mobile eye tracker(Tobii Pro Glasses 2). The collected data were analyzed using Tobii's eye tracking software and UCINET 6 for Windows. The results are as follows. First, the discrete contour (DC) group responded with answers close to or exactly correct, whereas the continuous gradient (CG) group showed a tendency to respond with higher-than-correct answers or range-based answers. Second, the legend area functioned as a supplementary source of information for the DC group, but as an essential source for the CG group to quantify temperature values. Third, the DC group primarily shifted their gaze between the two data areas with the right data area as a central axis, whereas the CG group mainly shifted their gaze between the data area and the legend area, using the legend as a central axis. The contour lines in the SST graphs functioned as a medium for logical and quantitative analysis, while color functioned as a medium for intuitive judgment based on similarity. The DC group performed tasks centered on the data areas in contour-based graphs, whereas CG group relied more on the legend area in color-based graphs. Compared to the DC group, the CG group had to repeatedly shift their gaze between the data and legend areas, resulting in more dispersed visual attention and less efficient information processing. In science education, it is crucial to design visualizations that align with learners' cognitive levels and the objectives of the task. In this context, this study provides useful implications for teachers in constructing visual materials.