Many science teaching models have been devised and published for the students' conceptual change by researchers. However, the science teachers have been confused with so many models to be used in teaching science. Since the models are composed of ambiguous statements, it seems to be difficult for the teachers to understand their characteristics and natures. Therefore, the models were difficult to be adopted in science instructions. In this study, the researcher developed two checklists which were devised especially for the teachers who apply the Cognitive Conflict Process Model (the Procedural Teaching Model using Cognitive Conflict Strategy) in Science Concept Instruction. One is for planning instructions using the model, the other is for examining or analysing them. Each of them consisted of 20 items and 33 items, respectively. Using these checklists, the Cognitive Conflict Process Model can be checked whether it was applied properly in actual instruction or not.
The idea that students must experience cognitive conflict before conceptual change can occur is not new. In light of this idea, many teaching strategies have been applied in educational practices. However, there is not much literature about how students are experiencing cognitive conflict, how this experience affects students learning processes, and how we use that knowledge to improve our science instruction. This study aimed to propose possible answers about these questions. In this paper, we conducted the first question as a first part of our research. To do this, we reviewed related literature and analyzed protocols that were produced in previous studies. As a result, a model of cognitive conflict was developed. This study's findings may lead to further understanding and use of students' cognitive conflict, which has a complex role in science instruction.
과학교육학이라는 학문에서 주장하는 이론은 반드시 수업 현장의 실제와 연결되어야만 비로소 이론은 이론대로 수업 효과는 효과대로 제 기능을 다 할 것이다. 그 대표적인 예가 수업모형 연구이다. 본 연구에서는 과학 개념변화 수업모형 중에서, 오개념 교정에 필요한 인지 갈등 전략을 기본으로 만들어진 개념수업 절차 모형(권재술, 1989)을 현장에 적용해 보았다. 특히 교사 연수에서 효과 검사에 이르기까지 모형의 투입 전후에 일어나는 여러 제반사항들도 함께 기술하여 그로부터 알게 된 여러 문제점과 효율적인 적용 방안을 알아보았다. 수업의 효과면은, 비교반과 실험반의 수업 전 후 개념검사와 태도검사 점수, 그리고 학교교육과정상 실시되는 전형적인 월례고사 개념성취도 점수를 비교해 보았으며, 수업의 적용면은 수업 준비와 적용 과정에서 교사와 학생의 의견을 조사하였다. 그 결과, 학생에게 적절한 갈등 자료인 $R_2$의 준비가 가장 어려웠으며, 교사에게는 허용적인 수업분위기 유도와 발문 전략 활용의 교수 기술이, 학생에게는 발표 및 토론 훈련이 필요함을 확인할 수 있었다.
The aim of this study is to propose the design process suitable for developing the cognitive interface considering system engineering process (SEP) models. Due to the cognitive workload in an operation of HMS, some cognitive interfaces have been developed. It is somehow difficult to use the developed cognitive interface in real working environment since they often showed a conflict to stereotyped interface. So it is necessary to develop the design process suitable for the more operator-specific interface. Various SEP models were reviewed for selecting the suitable design process which might resolve the problem from design-specific interface. The suitable process for designing cognitive interface was proposed considering currently usable SEP models. The findings from the study may be helpful for systematic approach to designing cognitive interface in digitalized environment. The proposed design process would be applied for easily employing the cognitive interface in digitalized working environment such as main control room in nuclear power plant.
다양한 개념변화이론이 존재하는 만큼 학습자들의 개념변화과정을 기술하기 위해 각각의 개념변화 이론에 열거된 분석대상이 다르다. 본 연구에서는 이러한 여러 가지 개념변화이론의 옳고 그름을 논의하지 않는다. 다만, 교실에서 일어나는 개념변화를 학습이라고 할 때 학습 과정을 설명하고 시사점을 얻기 위해서 기존의 이론을 고찰하여 정교화 시킬 필요성이 요구되었다. 본 연구에서는 학습이란 과제와 같은 주어진 맥락에 반응하여 학습자들이 갖고 있던 신념이 활성화되면서 새로운 개념구조를 구성하는 과정임을 이론적 고찰을 통해 이끌어내었다. 틀이론과 특정이론을 바탕으로 구성되는 정신모형에 대한 이론, 정보처리 이론에 바탕으로 둔 정신모형이론과 인지적 영역과 정의적 요인들을 통합한 정신모형 이론을 개략적으로 살피고 교실 수업에서 학습자가 구성하는 개념구조의 틀을 제안하였다. 또한 이것을 바탕으로 인지갈등을 새롭게 해석할 수 있는 개념구조적 갈등 모형을 제안하였다. 앞으로 이것을 이용하여 교실 수업에서 학습자들이 효과적으로 과학적 개념구조를 획득할 수 있는 방안들과 인지갈등을 포함한 개념변화에 대한 시사점을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.
Media industry is attempting various types of strategic innovation in the content and organization as they enter transition period. However, previous research has casually treated the organizational culture from the management and realized that cognitive/cultural differences between the specific departments yield conflicts. This means the researchers explored less on the decision-making process with the conflict between sub-groups and constituent in the organization. Our study reviewed the most positive method to achieve the innovation outcome through the conflict management within the organization based on the behavioral theory of the firm and applied computer simulation model for analysis to construct the quantitative scenario and infer the result. Conflict always found while media organization experiences innovation within the groups. However, in the long term, securing the independence through the certain state of 'anarchy' which possibly lead consensus implies significance rather to comprise collegiate system for unilateral control. In specific, this study explored the issues in 'conflict management' that has been evaded in media organization research through NK simulation model.
인지갈등 과정모형에 근거하면 불안요인은 개념변화 학습을 위한 갈등상황에서 학생들의 반응 행동에 이중적(긍정적 부정적) 영향을 미칠 수 있다. 그러나 인지갈등 해소를 위하여 단계적 실험을 수행할 때, 어떤 불안유형이 긍정적인 또는 부정적인 유형인지 보고한 연구는 거의 없는 실정이다. 이 연구에서는 작용과 반작용 개념과 관련된 단계적 실험을 수행한 학생들이 불안유형에 따라 설명가설을 제안하는 특성이 어떻게 나타나는 가를 알아보았다. 연구결과, 논리적 오개념 확신형, 변안추가 시도형, 합리적 수정형의 학생들은 단계적 실험 이후 물리적 본성에 가까운 가설을 제안 할 수 있었다. 반면 다섯 가지 유형 (예측결과 양립형, 타인 의존형, 과거경험 융합형, 자신감 부족형, 과거경험 충돌형 등)의 학생들은 임시적 보조가설이나 학생의 직관과 실험 관찰에 근거한 단편적 설명가설을 제안하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 불일치 상황을 이용하는 개념변화 학습에서 단계적 실험을 이용할 경우, 이들 다섯 가지 유형의 학생들은 불안유형에 근거한 교사와의 적극적인 상호작용이 필요함을 제안하고, 인지갈등 해소를 위하여 단계적 실험을 사용할 때 교사가 보다 주의해야 할 학생들의 반응 특성을 제시하였다.
본 연구의 목적은 중학생에게 과학사 자료를 활용한 인지 갈등 수업을 하였을 때 나타나는 ‘우주관’에 대한 개념 변화의 인지적 과정을 살펴보는 것이다. 연구 대상은 인지수준이 각각 상, 중, 하인 중학교 2학년 학생 남녀 4명을 표집 하였다. 매 차시별 수업 후 형성된 학생의 ‘우주관’ 개념에 대해 면담과 탐구 활동지 분석을 실시하였으며, 사전$\cdot$사후 개념 검사로 개념 변화 정도를 알아보았다. 연구결과 4명의 학생들이 가지고 있는 천문학적 선개념은 차이가 있었고 천체의 운동과 관련된 오개념도 다양하였다. 형식적 조작기와 전이단계 있는 학생은 과학사를 이용한 수업을 통하여 천동설에서 지동설로 개념 변화가 이루어졌다. 그에 비하여 구체적 조작기에 해당하는 학생의 선개념은 전반적으로 비과학적이거나 무개념 상태였으며, 인지 갈등을 일으킬 만한 현상을 제시하여도 개념 변화를 일으키지 못하는 등 과정에 어려움을 보였다. 이 단계의 학생에게는 새로운 자료를 제시하고 이를 설명하게 하는 인지 갈등 과정을 통하여 천동설에서 지동설로의 개념 변화를 일으켰다. 수업 처치 후 학생들의 개념 검사지의 성취도가 $10\%$ 이상 높아졌다. 이는 과학사 자료를 이용한 학습 지도가 과학적 개념 변화에 있어 효과적이라고 할 수 있다.
본 연구에서는 사고실험을 이용한 개념변화 수업모델에 따라 면담을 통해 학생의 실제 사고과정을 밝힘으로서, 개념변화과정에서의 주요 특징들을 알아낼 수 있었다. 이미 언급한 바와 같이 갈등인식이 원래의 의도와는 달리 쉽지 않다는 것을 알 수 있었고, 나아가 갈등을 인식하지 않은 것으로 나타났음에도 불구하고 새로운 설명이론의 제시만으로 개념변화가 된 경우가 많아 이에 대한 앞으로의 연구가 흥미로울 것으로 생각된다. 또한, 일단 개념이 변화된 경우에는 비록 이론과 실제 현상과의 불일치를 설명하기 어려워했지만, 간단한 시범과 지도로 쉽게 해결될 수 있었다.
본 연구에서는 계절 변화에 관련된 개념 유형을 분석하고, 관련 개념들에 관한 토의에 의해 인지갈등을 해소하는 방법을 강조한 발생학습 전략의 적용 효과를 알아보고자 하였다. 계절변화 관련 지구과학 개념 유형은 100가지 였으며, 그 중에서 66가지는 오개념을 포함한 비과학적 개념 유형이었다. 계절변화에 관련된 개념 평가도구는 R&D과정과 2번의 현장검증을 거쳐 개발되었다. 실험집단에는 지구과학개념 유형과 인지갈등을 반영한 4단계의 발생학습 전략을 적용하였다. 한편 통제집단에는 전통적인 교수 학습 전략을 적용하였다. 유의수준 .05에서 공변량분석을 실시한 결과 두 집단 간에는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 계절변화와 관련된 오개념을 지구과학적 개념으로 변화시키는 데 발생학습전략이 하나의 가능한 대안이 될 수 있음을 의미하는 것으로 볼 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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