본 연구는 밀도 개념 학습에서 학생들의 변칙 사례에 대한 반응을 분석하고, 특성 및 상태 자기 조절 전략과 인지 갈등 및 개념 변화의 관계를 조사하였다. 중학교 2학년 학생 352명을 대상으로 특성 자기 조절 전략 검사, 선개념 검사, 변칙 사례에 대한 반응 검사를 실시하여, 제시한 초기 이론과 일치하는 선개념을 가진 146명을 선택하였다. 학생들이 과학적 원리를 학습한 후 상태 자기 조절 전략 검사와 개념 검사를 실시하였다. 특성 및 상태 자기 조절 전략의 하위 범주 점수들과 인지 갈등 정도는 유의미한 상관이 없었다. 개념 검사 점수는 특성 계획, 특성 노력, 상태 계획, 상태 자기 점검, 상태 노력 점수와 유의미한 상관이 있었다. 상태 노력만이 개념 변화에 대한 유의미한 예언 변인이었다.
본 연구에서는 고등학생들의 천문학적 공간개념 수준을 측정하기 위한 검사도구를 개발하였다. 이 검사도구는 천문학적 공간개념을 이루고 있는 기본적인 하위 요소들 (공간위치, 공간추리, 공간변화)을 평가할 수 있는 평가문항으로 구성되어있다. 개발된 검사도구는 274명의 고등학생들에게 투입되어 검증되었다. 문항 분석결과, 본 검사도구의 내용타당도는 98%였으며, 신뢰도(K-R 20)는 0.84, 정답율 52%, 변별도 지수 0.27로 나타났다. 따라서 이러한 결과는 본 검사도구가 고등학생들의 천문학적 공간개념 수준을 측정할 때 활용 가능함을 의미한다.
국제해사기구(IHO)의 S-58 전자해도 유효성 검사 표준은 전자해도 데이터 셋의 내용과 무결성 검증을 목적으로 개발 되었다. 현재의 유효성 검사 표준은 검사 내용이 서술식으로 구성되어 있어 유효성 검사 소프트웨어 제작 회사 마다 해석이 상이하고 검사 결과를 다르게 표출하는 결과를 초래 하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국제수로기구에서 유효성 카탈로그 개념이 논의되었고, 수로데이터 분야 소프트웨어 개발 회사 중 하나인 CARIS에서는 자체적인 유효성 카탈로그를 적용한 바 있다. 유효성 카탈로그는 유효성 검사 도구에 사용할 수 있도록 S-58 유효성 검사 표준을 XML로 정의한 카탈로그로서, 향후 S-100 표준에도 동일한 개념이 도입될 것으로 전망되고 있다. 본 연구에서는 유효성 카탈로그의 핵심개념과 고려사항에 대해 검토하고, 유효성 검사 기술 연구의 시작으로 유효성 카탈로그 도구를 개발 하였다.
본 연구에서는 학습자의 동기적 특성이 불일치 사례를 이용한 밀도 개념 학습 과정에 미지는 영향을 조사하였다. 두 개의 중학교 1학년 학생 642명이 연구에 참여하였으며, 사전 검사로 실패에 대한 인내, 자아효능감, 과제 목표 지향과 수행 목표 지향 검사를 실시한 뒤, 선개념 검사를 실시하였다. 개념 변화 학습의 주요 단계를 포함한 학습지를 이용하여 밀도 학습에 대한 개별적인 학습을 실시한 뒤, 사후 검사로 주의집중, 노력, 개념 이해도 검사를 실시하였다. 목표 오개념을 지닌 203명의 학생들의 응답을 경로 분석한 결과, 동기적 특성 변인들은 인지 갈등에 영향을 주지 않았다. 그러나 실패에 대한 인내와 과제 목표 지향은 상황 흥미와 주의집중, 노력을 매개로 개념 이해도에 영향을 주었다. 자아효능감은 노력을 매개로 개념 이해도에 영향을 주었다. 수행 목표 지향은 주의집중과 노력을 매개로 개념 이해도에 부적인 영향을 주었다. 인지 갈등은 상황 흥미를 매개로 간접적으로뿐 아니라 직접적으로도 개념 이해도에 영향을 주었다.
이 연구에서는 변칙사례 및 대안가설에 의해 유발된 인지갈등과 불안, 주의집중, 노력이 개념변화에 미치는 영향을 조사하였다. 중학교 1학년 학생 470명을 대상으로 선개념 검사를 실시하여 203명의 오개념을 지닌 학생들을 선발하였다. 변칙사례를 제시한 후, 대안가설 제시 전후에 각각 변칙사례에 대한 반응 검사와 불안검사를 실시하였다. CAI 프로그램으로 밀도 개념학습을 실시하였으며, 사후 검사로 주의집중 검사, 노력 검사, 개념 검사를 실시하였다. 연구 결과, 변칙사례에 의해 유발된 인지갈등(사전 인지갈등)은 대안가설 제시 후 증가하였다. 사전 인지갈등은 변칙사례와 대안가설에 의해 유발된 인지갈등(사후 인지갈등)에만 직접적인 영향을 주었으며, 사후 인지갈등은 개념변화에 직접적으로 긍정적인 영향을 주었다. 변칙사례에 의해 유발된 불안(사전 불안)은 대안가설 제시 후 감소하였다. 사전 불안은 변칙사례와 대안가설에 의해 유발된 불안(사후 불안)에만 직접적인 영향을 주었으며, 사후 불안은 노력을 통해 개념변화에 부정적인 영향을 주었다. 주의집중은 개념변화에 직접적으로 또는 노력을 경유하여 긍정적인 영향을 주었다. 이런 결과는 개념변화 수업에서 변칙사례와 대안가설을 함께 제시하는 전략이 변칙사례만 제시하는 전략보다 인지갈등을 더욱 유발하거나 불안을 감소시켜 학생들이 개념학습 과정에 보다 능동적이고 적극적으로 참여하도록 유도함으로써 개념변화를 촉진할 가능성을 시사한다.
이 연구는 인지갈등전략을 사용한 중학생들의 작용과 반작용에 관한 수업에서 인지갈등 해소 지연에 따른 학생들의 개념변화의 차이를 알아보았다. 인지갈등이 일어나고 있는 동안 학습자는 의식적 무의식적으로 인지갈등을 해소하기 위해 여러 정신 과정과 육체적인 활동이 이루어지리라 생각할 수 있다. 그러나 아직까지 이에 대한 연구는 별로 이루어진 바가 없었다. 이 연구에서는 인지갈등을 유발한 후 어느 정도의 시간이 경과한 다음 인지갈등을 해소하는 것이 개념변화에 효과적인가를 알아보기 위해 연구대상을 즉시해소 집단, 2일지연해소 집단, 7일지연해소 집단으로 나누었다. 세 집단에 대해서 작용과 반작용에 관한 문항으로 사전개념검사와 해소직전개념검사, 사후개념검사, 지연개념검사를 실시하였으며, 설문조사를 통해 지연해소 집단의 학생들이 인지갈등 해소를 지연하는 기간 동안 인지갈등 해소를 위해 어떠한 활동을 하였는지 알아보았다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 즉시해소 집단이 지연해소 집단보다 개념변화 정도가 유의미하게 큰 것으로 나타났다. 즉, 즉시해소 집단이 2일지연해소 집단과 7일지연해소 집단보다 사전개념검사에서 오개념을 가졌던 학생들이 지연개념검사에서 과학적 개념으로 더 많이 바뀌었다. 둘째, 지연해소 집단의 학생들은 인지갈등 해소를 위해 동료와의 상호작용을 통한 방법을 가장 많이 사용하였다. 셋째, 지연해소 집단 내에서 인지갈등 해소를 위해 시간을 소모한 학생이 그렇지 않은 학생보다 개념변화가 유의미하게 큰 것으로 냐타났다. 위의 연구결과를 볼 때, 인지갈등전략을 사용한 중학생의 과학수업에서 인지갈등 해소를 지연시키는 것보다 불일치 상황을 인지하고 있는 상태에서 즉시 해소기키려고 하는 것이 개념변화에 더 효과적임을 알 수 있다.
본 연구에서는 개념 학습에서 학생들의 개념 이해 수준에 적응적인 CAI의 효과를 개념 이해도, 개념 파지, 학습 동기, 컴퓨터 보조 수업에 대한 인식 측면에서 조사하였다. 서울시의 한 남녀 공학중학교 1학년 94명의 학생들을 통제 집단, CAI 집단 적응적 CAI 집단에 임의로 배치하고, 7차시 동안 '분자의 운동'에 대하여 수업을 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과 적응적 CAI 집단의 개념검사 점수 및 학습 동기 검사 점수가 통제 집단의 점수들에 비하여 유의미하게 높았다. 개념 파지검사에서는 적응적 CAI 집단의 점수가 다른 두 집단의 점수에 비하여 유의미하게 높았다. 개념 이해도, 개념 파지, 학습 동기 검사에서 수업 처치와 사전 성취 수준 사이의 상호작용 효과는 없었다. 컴퓨터 보조 수업에 대한 인식에서는 적응적 CAI 집단의 학생들이 CAI 집단의 학생들보다 긍정적인 것으로 나타났다.
이 연구에서는 연소 개념 학습에서 변칙 사례의 역할을 인지적 동기적 측면에서 조사했다. 중학교 2학년 학생 433명을 대상으로 선개념 검사와 변칙 사례에 대한 반응 검사, 상황 흥미 검사를 실시했다. 연소 개념 학습을 실시한 후, 사후 검사로 주의집중, 노력, 개념 이해도 검사를 실시했다. 목표 오개념을 지닌 것으로 판별된 208명의 응답을 분석한 결과, 거부와 배제 반응의 비율은 밀도에 대한 선행연구의 결과와 비교하여 상대적으로 높은 반면, 신념 변화 반응의 비율은 낮은 것으로 나타났다. 경로 분석 결과, 대안 가설 제시 후의 상황 흥미가 직접적으로 또는 주의집중과 노력을 매개로 개념 이해도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 변칙 사례에 의해 유발된 상황 흥미는 대안 가설 제시 후의 인지 갈등에 직접적으로 영향을 미치기도 했다.
본 연구의 목적은 물리 외 교과서의 물리 내용 설명이 학생들의 물리개념 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하는 것이다. 본 연구를 위해 부산에 있는 두 중학교에서 각 39명의 학생들로 구성된 한 학급씩을 선정하였으며, 학생들의 개념 조사를 위해 두 종류의 검사 도구를 개발하였다. 검사 도구는 A는 물리 외 교과서의 물리 내용에 관한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이고, 검사 도구는 B는 똑같은 물리적 현상에 대해 물리 교육 전문가에 의해서 물리학적으로 이해가 가능하도록 다시 진술한 설명을 읽은 후에 학생들의 개념을 조사하기 위한 것이다. 각 학급에 두 검사 도구 모두를 적용시켰다. 이때 공평한 조사를 위해 한 학급에는 검사 도구 A를 적용한 후 검사 도구 B를 적용하였고, 다른 학급에는 검사 도구 B를 적용한 후 검사도구 A를 적용하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 두 학급 모두에서 물리 교육 전문가에 의해서 재진술된 설명에 대한 학생들의 이해도가 물리 외 교과서의 설명에 대한 이해도 보다 더 높게 나타났다(p< .01). 이것은 물리 외 교과서에서의 모호하고 바르지 못한 물리 개념의 설명이 학생들의 오개념을 유발할 가능성이 있으며, 적절치 못한 문장의 표현 및 용어의 선택, 애매한 문장의 문법적인 구조가 물리 개념을 올바르게 이해하는데 방해가 됨을 알 수 있다. 또한 적절치 못한 예와 잘못된 그림을 제시하는 것이 오개념을 형성시킬 가능성이 높다고 볼 수 있다. 그리고 물리 교과서에 사용하는 용어와 물리 외 교과서에서 사용하는 용어가 다른 것이 학생들의 혼동을 야기 시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 학습자의 시각적 학습 선호도에 따른 정화상을 이용한 CAI와 애니메이션을 이용한 CAI의 효과를 학습자의 개념 이해도, 개념 응용력, 학습 동기의 측면에서 비교하였다. 서울시에 소재한 중학교에서 1학년 59명을 대상으로 분자의 운동에 대하여 4차시 동안 수업을 진행하였다. 이원 공변량 분석 결과, 학습자의 시각적 학습 선호도와 관계없이 애니메이션을 이용한 CAI 집단이 정화상을 이용한 CAI 집단 보다 개념 검사 점수가 유의미하게 높았다. 그러나 개념 응용력 검사와 학습 동기 검사 결과는 두 집단 간에 차이가 없었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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