Analysis on Hypothesis-generating Ability of Elementary School Gifted Students in Science and Its Correlation with Meta-cognition

The study aimed to investigate elementary school gifted students' hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses and to analyze the correlation between hypothesis-generating ability and meta-cognition. Nineteen students enrolled in a science gifted education center affiliated with a university in 2013 were selected as research subjects. An instrument of open ended items about hypothesis generating was developed and administered to students, and their meta-cognition as well as their preferred science teaching method were examined. Hypotheses generated by students were classified into two categories: scientific and non-scientific hypotheses, and then a closer analysis was conducted on characteristics of non-scientific hypotheses. It was found that 47% (18 out of 38 hypotheses) was scientific ones showing that elementary school gifted students in science in this study presented low level of ability in generating hypothesis. It was also found that non-scientific hypotheses frequently showed characteristics of uncertain in causality or impossible to verify relationships. Furthermore, differences in hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses were appeared in conditions whether inquiry questions and variable identification process were given or not. Students showed high abilities in hypothesis generating and variable identifying when inquiry questions and variable identification process were given. Compared to previous research results, students in the study showed high level of meta-cognition and tendency of utilizing monitoring strategy more than planning and regulating. In ill-structured conditions that students themselves find inquiry questions and identify variables, a significant (p<.05) correlation appeared between hypothesis generating ability and meta-cognition and a high level of correlation between planning and regulating strategies. It was also found that differences existed in hypothesis-generating ability and preferred science teaching methods between students with high level and those with low level of meta-cognition; and students with low level of meta cognition showed difficulties in generating hypothesis and identifying variables.

초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지와의 관계 분석

본 연구는 초등과학영재의 가설설정 능력과 가설설정에서 나타나는 특성을 탐색하고 메타인지와의 관계를 분석하는 데 목적을 두었다. 본 연구의 연구대상은 2013학년도 광역시 소재 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 19명으로 선정하였으며, 가설설정 서술형 검사지, 메타인지 검사지, 과학수업방법 선호도 조사지를 활용하여 자료를 수집하였다. 가설설정 검사지의 서술형 응답자료는 가설의 내용이 과학지식에 기반하고 논리적으로 설정한 과학적 가설인지 또는 비과학적 가설인지로 분류하였으며, 비과학적 가설의 특성을 분석하였다. 연구결과, 초등과학영재들이 제시한 가설에서 과학적 가설은 47%(38개 가운데 18개)로 나타나 낮은 수준이었다. 특히 비과학적 가설은 53%로 인과관계가 분명하게 드러나지 않거나, 검증 불가능한 가설을 제시하는 특성이 가장 빈번하게 나타났다. 또한 가설설정 능력 및 가설의 특성은 탐구문제와 변인을 추출하는 과정을 제시하는지 여부에 따라 차이가 나타났다. 탐구문제와 변인추출과정이 제시된 경우에 더 높은 가설설정 능력을 보여주었다. 메타인지는 선행연구의 연구대상인 과학영재보다 높은 수준으로 나타났으며, 계획, 점검, 조절 가운데 점검 전략을 가장 빈번하게 사용하였다. 탐구문제를 스스로 제시하고 변인을 스스로 추출해야 하는 비구조화된 상황에서는, 가설설정 능력과 메타인지의 하위요소 조절 사이에 유의미한(p<.05) 상관이 있었으며, 메타인지의 계획과 조절 사이에도 높은 상관을 보였다. 메타인지의 조절 수준이 높은 학생들과 낮은 학생들의 가설설정 능력과 선호하는 과학수업방법에서도 차이나 나타났으며, 메타인지의 조절 수준이 낮은 학생의 경우는 가설을 스스로 설정하고 변인을 스스로 추출하는데 어려움을 겪는 것으로 나타났다.