• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제28권2호
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• pp.154-160
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• 2009

Correlational reasoning is used to analyze results from an experiment and create meaningful relationships among variables. Although there were many recognition development studies, not a single study found the optimal period for the development of logical thinking. Therefore, the purpose of this study is to find the optimal period for students whose logic for variable controlling and correlational reasoning are poor. This study made a logic program treatment subject for students between the 4th and 8th grade whose recognition in reasoning has not been developed in general in order to find the optimal period for their development. The variable-controlling reasoning was performed the program of voice survey and sugared-water melting in subsection survey and sugared-water melting in subsection. And, the correlation reasoning was performed the program of rat's size and tail color, treatment, and effect. As a result of research, students, who were not formed variable controlling and correlational reasoning, could be known to be enhanced through learning, but to fail to be formed the qualitative change like the cognitive development. In other words, the optimal period couldn't be found that is grown the formation of students, who are not formed the variable controlling and correlational reasoning, through learning. It is expected that this research can contribute to the improvement of students' cognitive level and there would be more active researches in different fields to improve the cognitive level.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권4호
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• pp.587-599
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• 2011

이 연구에서는 '생각하는 과학' 활동을 경험한 중학생들이 이를 경험하지 못한 통제집단과 비교하여 변인 통제 전략의 적용과 변인의 효과를 추론하는 능력에 대해 분석하였다. 연구 결과 변인 통제 전략 유형은 조작변인의 인식과 변인 통제의 여부에 따라 변인 통제전략 성공형, 변인 통제전략 미완성형, 부분통제형, 통제 불가능형, 변인 통제전략 실패형으로 구분하였다. 실험집단이 통제집단에 비해 변인 통제 전략을 보다 정화하고 효과적으로 사용하였다. 직관적으로 알 수 있는 변인의 효과 추론 능력을 분석한 결과 가역적 사고가 가능한지의 여부와 변인의 효과를 추론할 수 있는지에 따라 변인효과 추론 가능형, 변인효과 추론 불가능형, 가역적 사고 불가능형으로 구분하여 유형화하였다. 실험집단 학생들이 변인효과 추론 가능형에서 통제집단보다 두 배 이상 많았다. 보상논리 조작을 포함하는 가역적 사고가 가능한 학생들은 형식적 조작기 이상의 학생들에게서 가능하였다. 직관적으로 얻기 힘든 변인의 효과를 추론하는 능력은 두 집단 모두 형식적 조작기 후기에 도달한 인지 수준의 비율과 비슷하였으며, 추론에 성공한 학생들의 비율은 실험집단이 통제집단 학생들 보다 1.5배 정도 더 많았다. 따라서 변인 통제능력과 변인을 추론하는 능력을 향상시키기 위해서는 '생각하는 과학' 활동 프로그램이 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

• 대한화학회지
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• 제58권6호
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• pp.667-680
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• 2014

본 연구의 목적은 과학 수업 시간에 비례, 보존, 변인 통제, 확률, 상관, 조합 논리 활동을 강화한 탐구 교수 전략을 개발하고 이를 적용함으로써 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위해서 논리적 사고력 강화 모형인 MCP(M: 동기 유발단계, C: 갈등 유발 단계, P: 문제 해결 단계)모형을 개발하였으며 이를 탐구 과정에 적용하여 논리적 사고력을 강화한 탐구 교수 모형을 개발하였다. 이 후 중학교 1학년 과학 교과서 내용에 있는 논리 사고 요소를 추출한 후에 이 논리 사고 요소들을 MCP 모형으로 변형하여 중학교 1학년용 탐구 과학 교수 전략들을 개발하였다. 대부분 구체적 조작 수준이거나 과도기 수준인 중학교 1학년 학생들을 대상으로 개발한 교수 전략을 2011년 5월부터 12월까지 60차시 동안 실시한 후 이 교수 전략이 논리적 사고력에 미치는 효과를 알아보았다. 그 결과 논리적 사고력은 유의미하게 향상되는 것으로 나타났다(p<.05). 특히 보존 논리, 변인 통제 논리, 조합 논리가 유의미하게 신장된 것으로 나타난 반면 비례 논리, 확률 논리, 상관 논리는 유의미한 향상이 없었다(p<.05). 이러한 교수 전략에 따른 논리적 사고력은 학생들의 인지 수준의 영향을 받고 있지 않은 것으로 나타났다(p<.05).

• 한국과학교육학회지
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• 제31권1호
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• pp.32-47
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• 2011

본 연구에서는 학생들의 변인 통제 논리력과 변인 통제 활동을 분석하고자 하였다. 이를 위해 먼저 변인 통제 능력에 대한 구체적인 채점 기준을 개발하였다. 이어서, 중학교 2학년에 재학 중인 30명의 학생을 대상으로 학생들의 변인 통제 유형을 알아보았다. '계단 빨리 왕복하기'전략을 설계하도록 하는 과제를 부여한 후 얻어진 학생들의 응답 내용을 바탕으로 변인 통제 유형을 분석하였다. 변인 통제의 필요성 인식 여부, 불필요 변인의 배제 여부, 통제 변인의 설계 여부, 조작 변인과 종속 변인의 설계 여부의 네 가지 측면에 따라 유형A~유형F의 여섯 가지 유형으로 분류하였다. 그리고 Lawson의 과학적 사고 수준 검사 문항 중 변인 통제 논리에 해당하는 4개 문항에 대한 답변을 본 연구에서 개발한 채점 기준으로 채점하여 변인 통제 논리력을 측정하였다. Lawson이 개발한 과학적 사고 검사지로 측정한 점수와 변인 통제 논리력 점수의 상관 계수는 .67로 과학적 사고력와 변인 통제 논리력의 상관은 높은 것으로 나타났다(p<.01). 이는 본 연구에서 개발한 채점 기준이 학생들의 변인 통제 능력을 객관적으로 평가할 수 있다고 판단할 수 있으며, 또한 학생들의 과학적 사고력을 측정하는데 이용할 수 있음을 의미하는 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권2호
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• pp.111-121
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• 2005

이 연구에서는 초등학교 6학년을 대상으로 변인통제 능력이 요구되는 문제해결 과정에서 실험설계와 증거제시의 특성 및 어려움을 분석하였다. 연구 결과 변인통제 문제 해결 과정에서의 실험설계 유형은 원인 변인과 통제 변인의 통제나 변화 여부에 따라 통제변인변화형, 원인변인통제형, 완전변인통제형, 불완전변인통제형, 모든변인변화형으로 구분되었으며, 실험설계 과정에서 선행신념에 포함된 원인 변인값을 포함시키려는 경향이 강하게 나타났다. 결론에 대한 증거제시 사례를 분석한 결과 원인변인의 변화 여부, 통제변인 통제 여부, 실험결과와 결론의 일치 여부에 따라 완전변인통제형, 원인변인통제형, 원인변인변화형으로 구분되었으며, 원인변인통제형이 가장 빈도가 높았다. 실험설계에 비해서 증거제시에서의 변인통제 정도는 훨씬 낮았는데, 이는 선행신념에 포함된 원인 변인값에 집착한 증거제시, 증거 실험에서의 실험 결과와 선행 신념의 불일치, 다중변인과제에 대한 잘못된 선입견 때문인 것으로 나타났다. 따라서, 선행신념을 극복할 수 있고, 탐구 과정 요소의 특성이 반영된 다양한 변인통제 발달 프로그램이 개발되어야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.571-585
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• 2002

형식적인 사고를 가능하게 하는 논리적 사고력의 형성 가능성에 대한 기초적인 연구 활동의 하나로, '생각하는 과학' 프로그램에 있는 변인통제 활동의 학습효과를 조사하였다. 초등학교 5학년 306명의 학생들이 연구에 참가하였으며, 같은 분량의 사간에 실험반에서는 교육과정에 따른 과학 교과 수업과 변인통제 활동을 병행하였고, 통제반에서는 과학교과 수업만을 수행하였다. 연구 초기에 논리적 사고력 검사와 변인통제 검사를 이용하여 사전 상태를 비교하고, 한 학기 동안 변인통제 활동 6개를 12차시에 걸쳐 진행하면서, 처치별, 성별, 인지수준별 학습효과를 알아보았다. 처치활동은 초등학교 5학년 학생들의 변인통제능력 신장에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 변인통제능력의 하위요소별로 분석한 결과, 특별히 실험조건 통제, 변인측정과 결과변인 학습에 매우 효과적인 것으로 나타났고, 원인변인 학습효과도 다소 있는 것으로 나타났다. 남 여학생들의 사전 변인통제능력을 비교한 결과 여학생들이 월등히 높은 점수를 보였다. 변인통제 학습 후 남 여학생들 모두에게 거의 같은 정도로 우수한 학습효과가 나타났으며, 통제반에서 차이가 더 벌어진 반면, 실험반에서는 그 격차가 좁혀졌다. 학생들의 인지수준에 따란 변인통제 학습효과를 분석한 결과, 모든 인지수준에서 실험반 학생들의 변인 통제능력이 상당히 향상되었다. 특히 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들의 변인통제능력은 크게 향상되었다. 변인판별 능력은 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들이 거의 같은 정도의 우수한 발전을 보여주었으며, 실험설계 능력은 모든 수준에서 상당히 향상되었다. '생각하는 과학'의 변인통제 활동과 같은 형태의 학습내용을 현행 학교 과학교육에 적극적으로 도입해볼 필요가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권2호
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• pp.154-165
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• 2002

The purpose of this study was to examine the effects of metastrategic exercise on a scientific reasoning strategy to control variables, and investigate the developmental patterns in the strategy usage within a given period. Two groups composed of 90 fifth grade students engaged in a scientific reasoning task over six daily sessions. Additionally, one group engaged in metastrategic exercise on fictional students' strategies of controlling variables on the task, while the other spent equivalent time on an unrelated task. Based upon results of the study, the following conclusions can be drawn. First, the metacognitive exercise on the strategy to control variables has positive and long-standing effects on the strategy performance at the reasoning task. The exercise also takes effect of near-transfer. Taking into consideration only about sixty minutes of metastrategic practice, the results provide the validity of the activity in order to develop children's reasoning strategies. Second, in a scientific reasoning task, each child seems to go through one out of two developmental patterns in their usage of reasoning strategies: gradual change or fundamental change. Considering the ratio of pattern of fundamental change between the two groups, it is clear that the metacognitive exercise influences the developmental pattern of strategy usage.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.117-127
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• 1999

최근의 보고에 따르면 우리 나라 학생들은 학년이 높아질수록 과학적 수준은 반대로 떨어지는 경향을 보이고 있지만 고등학교 이후 집단의 과학적 추론능력에 대한 연구는 체계적으로 이루어지지 않고 있다. 특히 가설검정능력과 관련된 과학적 추론은 가장 고등한 인지기능의 하나로 여겨지고 있고, 또 창의적이고 비판적인 사고에 매우 중요하다고 보고되어 왔다. 따라서 본 연구는 우리나라 대학생들의 과학적 추론 능력을 조사하고, 이를 미국 대학생들의 과학적 추론 능력과 비교하여 분석하였다. 아울러 본 연구는 가설 검정능력이 과학적 추론능력의 다른 하위요소에 비해 고등한 추론기능이라는 가설도 검정하였다. 고등학교 이후의 과학적 추론에 대한 경향을 조사하기 위하여 본 연구는 한국의 대학생 774명과 미국의 대학생 568명에게 과학적 추론 검사를 실시하여서 비교 분석하였고, 이 자료를 토대로 가설검정능력이 과학적 추론의 다른 하위요소에 비해 고등한 추론이라는 가설도 검정하였다. 본 연구에 사용된 과학적 추론 검사는 보존논리, 비례논리, 변인통제, 확률논리, 상관논리, 그리고 가설검정기능에 관련된 127개의 과제로 구성되어 있다. 본 연구의 결과는 한국 대학생들이 비례 및 확률논리를 평가하는 과제에 대해서는 미국 학생들보다 월등하게 높은 접수를 기록하였고, 보존이나 변인통제, 그리고 상관논리를 평가하는 과제에 대해서는 반대의 경향을 나타내었다. 또한 가설검정 능력을 평가하는 문항에서는 양국 모두 다른 과학적 추론 과제에 비해서 뚜렷하게 낮은 점수를 보여주었다. 본 연구는 이들 결과에 대해서 본 연구의 목적과 관련해서 논의하였고 이의 교육적 적용에 대해서도 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권1호
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• pp.110-121
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• 2002

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.