A Study on Classroom Interactions by Student's Cognitive Level in the Performance of Controlling Variable Tasks

In this study, the verbal interactions occurred during the CASE(Cognitive Acceleration through Science Education) activities in the middle school science class has been analyzed regarding with students cognitive level. The subjects were 24 students of 6 groups in a middle school in Korea. Verbal interactions within group discussions during CASE activities were audio-taped, transcribed, and analyzed. Also, classroom observation and interview with students were carried out. The results showed that the student with higher cognitive level tended to be a group leader. They had strong influences on the group discussions in each step of problem solving. Also, the higher cognitive level students were more active in metacognitive discussion and more often used scientific terms. When their group met difficulties in each stage of problem solving, such as perception of problem and designing experiment, the higher cognitive level students suggested some ideas to help their peers and gave them an explanation of how they worked. Low cognitive level students had difficulties in perception and solving the problem as compared with high cognitive students. It was common during activities for the low cognitive level students to fail to identify variables and to distinguish between dependent variables and independent variables. They failed to hold a number of variables at once. However, the metacognitive questions from their peers or teacher were helpful for them to construct the concept of controlling variables. If there is no student who has a high level of thinking in a group, it was necessary to intervene for teacher. A well judged questions from teacher created the cognitive conflict which causes the students to reconstruct their strategy for problem solving and reinforce the control of variables reasoning pattern. From the above results, it is concluded that students' cognitive levels are much related to the verbal interaction patterns. This suggests that teacher should consider individual student's cognitive level in organizing groups and intervene to facilitate the environment for metacognitive interaction.

변인통제 문제해결 활동에서 학생들의 인지수준에 따른 상호작용 분석

이 연구의 목적은 CASE 활동 중 변인통제 문제해결 활동에서 나타나는 학생들의 인지수준에 따른 학생-학생, 교사-학생 사이의 상호작용을 분석하고, 이를 바탕으로 학습자의 인지수준에 따라 교수학습과정에서의 상호작용을 바람직한 방향으로 촉진할 수 있는 방법을 모색하는 데 있다. 변인통제 문제해결 활동에서 상호작용이 어떻게 일어나는가를 분석하기 위하여 학생들의 활동을 관찰, 녹음하였고 이를 전사하여 분석하였으며, 학생들을 대상으로 면담을 실시하였다. 토론의 모든 과정을 주도하는 것은 주로 조 내에서 상대적으로 인지수준이 높은 학생들이었다. 인지수준이 높은 학생이 토론을 주도하지 못하는 조의 경우는 문제인식과 해결이 원활하게 이루어지지 않았다. 또한 학생들은 문제를 인식할 때 문제가 제시되는 상황에 크게 의존하였다. 인지수준이 낮은 학생들은 인지수준이 높은 학생에 비하여 문제를 인식하고 해결하는데 어려움을 겪었다. 인지수준이 낮은 학생들은 특히 문제상황에서 변인을 잘 찾아내지 못하였고, 원인변인과 결과변인을 잘 구분하지 못하였으며, 동시에 고려할 수 있는 변인의 수가 적어 변인통제를 잘 하지 못하였다. 이들은 또한 자신보다 능력이 뛰어난 동료나 교사와의 상호작용을 통하여 문제를 인식하고 해결하였고, 반면에 인지수준이 높은 학생들은 스스로 또는 자신과 마찬가지로 인지수준이 높은 학생과의 상호작용을 통하여 문제를 인식하고 해결하였다. 조 안에 인지수준이 높은 학생이 토론을 주도하고 있을 경우에는 조원들 사이의 상호작용만으로도 문제를 해결 할 수 있기 때문에 교사의 도움을 크게 필요로 하지 않았다. 그러나 조 안에 인지수준이 높은 학생이 없거나 토론을 주도하지 못하는 경우에는 교사의 개입이 있어야 올바른 문제인식과 문제해결이 이루어 졌다. 위의 결과는 CASE와 같이 학생-학생, 교사-학생 상호작용이 중요한 부분을 차지하는 소규모 집단 토론학습에서, 인지수준이 다양한 모든 학생들이 적극적으로 학습에 참여하도록 하기 위해서는 인지수준이 높은 학생이 조 내에서 토론을 이끌도록 조를 구성하고, 인지수준이 낮은 학생들도 적극적인 사고활동을 할 수 있도록 조 구성원들 사이에서 메타인지적 질문이 오고가는 분위기를 조성하기 위한 교사의 적극적인 개입이 필요함을 시사한다.