과학영재들의 적용실험 설계 과정에서 나타나는 과정요소 및 특징

The Components and the Characteristics Revealed at the Processes of Designing Application Experiments of Science-gifted Students

이 연구에서는 중학교 1학년 과학영재 학생들의 적용실험에 대한 실험 설계 과정에서 나타나는 사고를 발성사고법을 이용해 조사하였고, 각 과정요소별로 과학영재의 수행 정도를 분석하였다. 연구 결과, 과학영재들은 실험을 설계하는 과정에서 '상황설정', '전략결정', '가정설정', '측정계획', '가정의 타당화' 의 과정요소와 관련된 사고를 하는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 과정요소에 대한 과학영재들의 수행 정도는 다소 미흡한 측면이 있는 것으로 나타났다. 특히, 실험 설계 과정에서 문제를 해결하는데 적합한 목표 상황을 구체적으로 설정하거나 자신의 사고에 대해 적절한 준거를 통해 비판적으로 점검하는 능력이 부족한 것으로 드러났다. 이에 추상적이고 이해하기 어려운 문제 상황을 학생들에게 친숙한 구체적인 상황으로 바꾸어 생각하도록 하는 새로운 실험 설계 학습 전략의 가능성을 제안하였다. 본 연구의 결과는 실험 설계 능력과 같은 과학적 사고 기술을 강조함으로서 과학적 창의성을 계발하기 위한 과학영재 교육프로그램 개발에 유용한 시사점을 제공할 수 있을 것이다.

In this study, we investigated the thinking processes of 7th grade science-gifted students in designing application experiments and analyzed their performance levels in the categorized processes. The analyses of the results revealed that they considered 'setting a problem situation,' 'deciding a strategy,' 'identifying the assumptions,' 'defining the measurements,' and 'validating the assumptions' in the processes of designing experiments. However, their performance levels of the categorized processes were found to be rather low. It was especially insufficient in setting the situations concretely appropriated to solve the problems and checking their own thinking critically by proper criteria. Therefore, we suggested a potential learning strategy for designing experiments such as replacing difficult and abstract situations to concrete and familiar situations. These results may offer some implications in developing an education program for science-gifted students to foster creativity by emphasizing scientific thinking skills such as experiment design ability.