논문 구두 발표 : D. 과학수업과 모델, 윤리 ; D-03 : 과학윤리교육 프로그램 개발을 위한 도덕성 발달이론 탐색
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2014
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Korean
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학술저널
수록면
47-47(1쪽)
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이 연구의 목적은 과학적 문제 상황에서 설명과 예측의 생성 및 정교화, 평가를 위한 심상 시뮬레이션의 역할과 사용된 전략을 알아봄으로써 멘탈 모델링 교육에 대한 시사점을 주는데 있다. 이를 위해 멘탈 모델링 과정을 분석할 수 있는 멘탈 시뮬레이션 분석틀을 개발하였으며, 공기 이동을 주제로 멘탈 모델링의 사고과정을 유발할 수 있는 what if 상황의 사고실험 과제를 개발하였다. 개발된 분석틀과 과제는 과학교육 및 추론 전문가에게 내용타당도를 확인받았다. 초등 예비교사 10명을 대상으로 사고발성, 외적표상의 생성, 회상적 인터뷰, 묘사적 몸짓 등의 자료를 수집하였으며, 이 중 설명과 예측을 생성하고 정교화 시킨 참여자들의 사례를 심층적으로 분석 하였다. 연구결과, <생성 및 정교화> 단계에서 심상 시뮬레이션은 예측을 생성하고, 메커니즘 요소를 발견하는데 기여하였다. 특히 심상 시뮬레이션 실행의 하위 요소 중 공간변환 실행이 관련 개념에 대한 심상을 조작하고 변환하여 새로운 심상 발견에 중요한 역할을 하고 있었다. 특히, 공간변환 실행에서 최소최대화, 대체, 확대, 제거, 분할, 차원강화, 차원감소 등의 시뮬레이션 강화 전략 사용이 심상의 효과를 강화하였으며, 참여자들은 외적으로 심상을 시각화하여 조작함으로써 설명과 예측을 만드는 것을 도왔다. <평가> 단계에서 심상 시뮬레이션은 설명과 예측의 수리적 정확성을 확인 하고, 정당화하는데 기여하였다. 맥락적 사고실험(what if) 상황에서 참여자들은 수리적 정확성을 확인하기 위해 자연스럽게 수학적 사고실험을 구성하였다. 설명과 예측의 정당화 사례는 메커니즘, 관계, 속성 수준의 정당화 사례를 확인하였다. 참여자들은 메커니즘 수준의 정당화보다 관계나 속성 수준의 정당화를 사용하였다. 관계나 속성 수준에서 설명과 예측을 정당화하기 위해 지각적 경험 상황의 표상과 작동심상 실행이 중요한 역할을 하고 있었으며, 메커니즘 수준의 정당화를 위해서는 지각적 경험 상황에 대한 공간변환 실행이 요구되었다. 이처럼 공간변환의 사고는 불확실한 자연 현상에 대한 설명과 예측을 만드는 멘탈 모델링의 핵심적인 사고 과정이며, 과학 교육에서 중요하게 다루어져야 할 것이다. 또한 과학교육에서 표상에 대한 효과적인 시뮬레이션 전략이 무엇인지 연구되어야 하며, 현상과 개념을 설명하기 위해 사용되는 외적 표상은 대체, 확대, 분할, 첨가, 차원강화, 차원감소 등의 효과적인 전략이 반영 되어 사용되어야 할 것이다.
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