Pre-Service Teachers' Understandings on Earth Science Concept needed for an Integrated Approach: Exploring Mental Models about Eclipse Phenomena by Analyzing Phenomenological Primitives and Facets

This study explored pre-service teachers' mental models about eclipse phenomena to investigate their understandings on the earth science concept needed f3r an integrated approach. We conducted in-depth interviews with two different contexts on 30 secondary and 36 primary pre-service teachers participants, and analyzed phenomenological primitives (p-prims) and facets of causal explanations about eclipses. Based on this study, we identified four different levels of mental models about eclipses. Four mental models were categorized as (1) Screening model, (2) Orbital plane model, (3) Hybrid model, and (4) Shadow cast model. Screening model is a flawed mental model, orbital plane model is an incomplete correct mental model, and shadow cast model is a scientifically correct mental model. Hybrid model, composite of two or more mental models, use multiple mental models simultaneously. Orbital plane model was the most widespread mental model in secondary pre-service teachers group, whereas screening model was used frequently in primary group. It was found that the level of mental model could be determined by the level of facet and p-prims. We confirmed context sensitivity of the mental models and perceived the necessity of integrated approaches to promote progression of mental models. Implications of our findings for enhancing pre-service science teachers' topic-specific pedagogical content knowledge (PCK) associated with eclipse phenomena are also discussed here.

통합적 접근이 필요한 지구과학 개념에 대한 예비 교사의 이해: 현상론적 초안과 국면 분석을 통한 식 현상에 대한 정신모형 탐색

본 연구에서는 통합교과적 접근이 필요한 지구과학 개념에 대한 예비 교사들의 이해를 알아보기 위하여 식 현상에 대한 예비 교사들의 정신 모형을 탐색하였다. 본 연구에는 30명의 중등 예비 지구과학 교사와 36명의 초등 예비교사들이 참여하였다. 정신 모형의 분석을 위해서 서로 다른 맥락의 질문지에 대한 예비 교사들의 응답 및 질문지를 토대로 한 심층 면담 과정에서 나타난 현상론적 초안과 전략적 국면을 분석하였다. 연구 결과, 식 현상에 대해 예비 교사들은 4개의 서로 다른 수준의 정신 모형을 가진 것으로 분석되었다: (1) 차폐 모형, (2) 공전궤도면 모형, (3) 혼성모형, 그리고 (4) 그림자 모형, 차폐 모형은 결함이 있는 모형이며, 공전궤도면 모형은 불완전한 모형, 그림자 모형은 과학적으로 옳은 모형이다. 혼성 모형은 두 개 이상의 정신 모형을 동시에 사용한다. 중등 예비 교사의 경우는 공전궤도면 모형이 40%로 가장 우세한 반면, 초등 예비 교사의 경우는 차폐 모형이 67%로 가장 많았다. 국면의 수준이 정신모형의 수준을 결정하며, 국면의 수준은 현상론적 초안에 의해 결정되는 것으로 분석되었다. 이 연구를 통해 정신 모형의 상황 의존성을 확인하였으며, 식 현상에 대한 낮은 수준의 정신 모형들이 개념적 모형으로 바뀌기 위해서는 광학과 기하학이 통합된 새로운 접근이 필요함을 알 수 있었다. 또한 정신 모형의 규명을 통한 예비 과학 교사의 주제 특정적 교과교육학 지식의 향상 가능성을 시사하였다.