Abstract
The study aimed to analyze middle school students construction of physics inquiry problems for open inquiry from the viewpoint of variable isolation and clarification, and investigate students' difficulties during the processes of variable isolation and clarification to get implications for teaching and learning strategies for small group open inquiry activities which have been included in the 2007 national curriculum. The participants were 4 students who had attended an outreach program for the science gifted run by a university institution located in Seoul area. They performed an open inquiry on egg drop for 13 lessons for 30 hours. Level descriptions for variable isolation and clarification have been developed and applied to analyze students' inquiry problems and variables included by the problems. Students iterated inquiry processed 5 times and the inquiry problem showed progress gradually. Dependent variables have been isolated ahead and the levels of variable isolation and clarification showed higher than the independent variables. Many kinds of independent variables isolated extensively and the independent variables and control variables have been mingled. One of the reasons why students had some difficulties in isolation of independent variables could be the absence of theoretical models. The realities of school lab could restrict the variable isolation and clarification as well as topic selections. Some sensory or extensive variables such as broken eggs and drop height seem to be salient to be focused on as core variables. Lack of background knowledges could be one of the reasons for students' difficulties in variable clarification, such as theoretical definitions and operational definitions. As a result of lacking background knowledges, students could not construct theoretical models even though they could isolate and clarify variables as scientific lexical definitions. Some perceptions of inquiry as trial and error or reckless establishment of causal relations between variables could be accounted as one reason.
본 연구는 2007년 개정 교육과정에서 도입된 자유탐구활동의 지도방안에 대한 시사점을 얻기 위하여 중학생의 소집단 자유탐구 활동 중 물리 영역 탐구문제 구성과정을 변인의 추출 및 명료화의 관점에서 분석하였으며, 변인의 명료화가 진행되는 단계에서 학생의 어려움을 조사하였다. 본 연구의 참여 학생은 서울 소재 대학 영재원 과학반 소속 중학생 4명이며 '계란낙하'라는 하나의 주제를 가지고 13차시, 30시간동안 자유탐구활동을 진행하였다. 학생들의 탐구문제 구성에서 나타난 변인의 추출 및 명료화 과정을 분석하기 위하여 선행연구를 토대로 변인 추출의 수준 및 변인의 명료화 수준에 대한 분석틀을 제안하였다. 학생들은 과학적 탐구의 과정을 반복적이고 점진적으로 수행하면서 탐구문제를 5차례 변경하였다. 종속변인이 독립변인보다 먼전 추출되었으며 변인 추출의 수준 및 명료화의 수준도 높게 나타났다. 학생들은 여러 종류의 독립변인들을 외연적 수준에서 추출하는 것으로 나타났는데, 이는 학생들은 이론적 설명 모형의 부재로 중요한 독립변인을 추출하는 것을 어려워하며 그 때문에 독립변인과 통제변인을 구분하지 못하는 현상도 함께 나타나는 것으로 해석할 수 있다. 학생들은 탐구주제의 선택 뿐 만 아니라 종속변인과 독립변인의 추출 및 정의하는데 현실적 여건에 의해 제약을 받는 것으로 나타났다. 또한 학생들은 종속변인이나 독립변인을 추출하는데 있어서 모두 감각적인 현상이나 외연적 특성인 깨지는 것, 높이 등이 부각되는 것으로 판단되었다. 종속변인의 이론적 정의나 조작적 정의를 하는데 있어서 해당 지식이 부족하여 어려움을 겪었으며, 그 결과 해당하는 변인의 과학 사전적 정의를 이해해도 해당 탐구상황에 적용하여 설명모형을 만들어내지는 못하였는데, 이는 이후 독립변인 및 통제 변인을 추출하는데 영향을 준 것으로 판단된다. 이론적 설명모형의 부재는 학생들의 이론적 배경에 대한 이해의 부족에서도 비롯되지만, 과학적 탐구가 시행착오적인 해보기나 무작정적인 변인사이의 관계 설정하기가 아닌 이론에 근거한 실증적 활동이라는 인식이 부족한 것에 기인한다고 판단할 수 있다.
