Analysis of the Refinement of Shared Mental Model in Science-Gifted Students' Collaborative Problem Solving Process

To understand the synergy of collaboration and to apply this understanding to education, an analysis of how a team solves a problem and the sharing of their mental models is needed. This paper analyzed two things qualitatively to find out the source of synergy in a collaborative problem-solving process. First, the sharing contents in team mental model and second, the process of sharing the team mental model. Ten gifted middle school students collaborated to solve an ill-defined problem called sunshine through foliage problem. The gifted students shared the following results after the collaboration: First, scientific concept prior to common idea or the idea that all group members have before the discussions; second, unique individual ideas of group members; and third, created ideas that were not originally in the personal mental model. With created ideas, the team model becomes more than the sum of individuals. According to the results of process analysis, in the process of sharing mental model, the students proposed and shared the most important variable first. This result implied that the analysis of the order of sharing ideas is important as much as finding shared ideas. Also, the result shows that through their collaboration, the gifted students' shared mental model became more refined and expanded as compared to their individual prior mental models. It is recommended that these results can be used to measure shared mental model and develop collaborative learning models for students.

과학영재의 협업적 문제해결과정에서 나타난 공유된 정신모형의 정교화 양상 분석

협업으로 문제를 해결할 때 집단 구성원들은 정신모형을 공유함으로써 시너지 효과를 창출한다. 협업의 시너지 효과를 이해하고 이를 교육에 적용하기 위해서는, 집단이 어떻게 문제를 해결해나가는지를 분석할 필요가 있다. 이 연구에서는 정신모형 공유에서 나타나는 시너지 효과의 원천을 알아보기 위하여 10명의 과학영재들을 대상으로 빈약하게 정의된 문제를 주고 어떤 요소가 집단의 정신모형에 공유되는지, 또 이것이 어떤 과정을 거쳐 공유되어 가는지를 구체적으로 알아보았다. 연구결과, 집단의 정신모형에 공유되는 요소는 첫째, 초기 공통 아이디어 중 가장 과학적인 개념을 공유하였다. 논의 전 이미 가지고 있던 공통 아이디어에 포함된 개념에서 선개념과 과학적 개념이 동시에 나타날 때, 학생들은 논의를 거쳐 과학적인 개념을 선택하여 공유하였다. 둘째, 집단 구성원들이 각각 가지고 있던 개별 아이디어를 공유하였다. 논의 과정에서 구성원들은 변인에 대한 개별 아이디어를 제안하였고 집단 구성원들이 동의하면 이는 집단의 정신모형에 공유되었다. 셋째, 협업 전 정신모형에 포함되어 있지 않던 새로운 아이디어를 창조하여 공유하였다. 건설적 갈등 상황에서 자신의 정당성 주장의 근거 마련을 위해 개별 아이디어 조합, 기존 아이디어의 재생산 등과 같은 방법으로 창조된 아이디어를 생성하고 공유하였다. 창조된 아이디어는 개인의 정신모형에 포함되어 있지 않던 것으로, 집단 정신모형 공유에서 나타나는 시너지의 근원이라고 할 수 있다. 다음으로 집단 정신모형이 공유되는 과정을 살펴보면, 문제해결에 가장 중요한 변인부터 제안하고 공유하는 것을 알 수 있었다. 이는 집단의 정신모형에 무엇이 공유되었는가를 분석하는 것만큼 어떤 순서로 공유되었는가를 아는 것도 중요하다는 점을 시사한다. 논의 후 학생들의 최종응답을 분석해보면, 공유된 정신모형이 초기의 개인별 정신모형에 비해 포괄적이면서 정교화 되었으며 각 개인의 정신모형도 확장되었음을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 공유된 정신모형의 측정과 협력 학습모형 개발에 사용될 수 있을 것이다.