중학교 2학년 과학영재들의 자유탐구 활동에서 나타난 과학적 추론 능력 분석

Analysis of the Scientific Reasoning Ability of Science-Gifted 2nd Middle School Students in Open-Inquiry Activities

이 연구의 목적은 자유탐구 활동에서 나타난 중학교 2학년 과학 영재 학생들의 과학적 추론 능력을 알아보는 것이다. 과학영재들이 과학자가 지식을 얻는 과정과 유사한 자유탐구 활동을 실시할 때 어떠한 과학적 추론과정을 거쳐 탐구하고 있으며 과학적 추론 능력이 어느 정도인지를 확인하고 분석하는 것은, 학생 지도에 있어서 교육적 시사점을 줄 수 있다. 이를 위하여 정선희 등(2011)이 번역한 Dolan과 Grady(2010)의 CSRI Matrix를 이용하여 추론 복잡성을 분석하였으며, 추론 복잡성이 높을수록 과학자가 지식을 얻는 과학적 추론 과정과 비슷하다. 연구 결과, 자유탐구의 과정별로 추론 복잡성 단계는 다양하게 분포하였다. 특히 의문 생성 과정과 연구 의문과 자료 연결 과정은 5개 팀이 모두 비교적 높은 추론 복잡성 단계를 나타낸 반면, 예비가설 생성과정 변인 선택 실험의 한계나 결점 고려 등은 비교적 낮은 단계를 나타내었다. 그리고 의사소통 및 연구 결과 방어는 가장 다양한 추론 복잡성 단계 분포를 나타내었다.

The purpose of this study was to analyze the scientific reasoning ability during open-inquiry activities of science-gifted 2nd middle school students. Open-inquiry activity is similar to process of scientists' science knowledge generation. Identifying and analyzing the scientific reasoning process and the scientific reasoning ability during open-inquiry activities of science-gifted students, will be able to provide implications for future research. CSRI Matrix(Dolan & Grady, 2010) was used to analyze the complexity of the scientific reasoning ability. The higher degree of complexity of the scientific reasoning is similar to process of scientists' science knowledge generation. The results showed that each process of the open-inquiry activities were distributed by various steps of complexity of the scientific reasoning. Particularly, 'The generating questions' and 'Connecting data to the research question' were 'most complex' step in all teams. On the other side, 'Posing preliminary hypotheses', 'Selecting dependent and independent variables', 'Considering the limitations or flaws of their experiments' were low steps in most teams. And 'Communicating and defending findings' was distributed by most various steps of complexity of the scientific reasoning.