• 한국과학교육학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.525-540
• /
• 1997

The present study tested the hypothesis that maturation of the prefrontal lobes is a crucial factor determining the performance of scientific reasoning tasks, Functions of the prefrontal lobes, such as activating relevant information, sequential planning and monitoring, and inhibiting irrelevant information, are related thinking patterns with scientific reasoning. Therefore, we inferred the idea that the prefrontal lobes play an important role in scientific reasoning. To test the hypothesis. the present study investigated a prefrontal lobe patient's task solving procedures in scientific reasoning tasks and the correlation and regression analysis between a test of prefrontal lobe function and two scientific reasoning tasks, The perseverative errors in the Wisconsin Card Sorting Test(WCST) was used as a measure of the prefrontal lobe function, The Melinark Type Task and the Classroom Test of Scientific Reasoning were used as measures of scientific reasoning abilities. Ages and Group Embedded Figure Test were also used as measures of two alternative hypotheses, general maturation and field independency respectively. The prefrontal lobe patient showed a crucial deficiency in solving scientific reasoning tasks. In the tasks, the patient could not used the reasoning of If... and... then... therefore pattern. In correlation study, the perseveration errors of the WCST showed a significantly negative correlation with two scientific reasoning tasks. Multiple regression study also showed that the perseveration errors measured as a function of the prefrontal lobes have more contribution to scientific reasoning ability than contributions of alternative hypotheses. Therefore, the present study supported the hypothesis that prefrontal lobes play a crucial role in scientific reasoning ability, What function of the prefrontal lobes do play crucial role in scientific reasoning? The present study provided an explanation for the question, which inhibiting ability of the prefrontal lobes is responsible for the scientific reasoning ability, in a part at least. That is, perseverative tendency in task-solving procedures causes a deficiency of an ability to inhibit the wrong information to solve a task. The present study provided a possibility of neuropsychological approach in science education research. The present study also showed an importance of the prefrontal lobe development in the performance of scientific reasoning task.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.309-318
• /
• 2003

Scientific reasoning is one of the main concerns in current science education. This study have tried to answer on the question whether Korean science education has the potential to help improve of students' ability to think scientifically. Therefore, the present study investigated the relationship between reasoning patterns evident in science textbook and science examination items, and students' scientific reasoning skills across grades in Korea. 1975 subjects (1022 females and 953 males) were administered in the Lawson's Test of Scientific Reasoning skills. Forty seven science textbooks and 240 assessment instrument were analyzed by several scientific reasoning keys. Scientific reasoning patterns were adopted from Lawson's classification which characterized the patterns as the empirical-inductive and the hypothetical-deductive. This study found that reasoning patterns evident in textbook analyses and assessment instrumental items do not evidentce the potential to stimulate the development of students' reasoning skill. In order to improve the students' abilities to think and achieve, higher levels of reasoning must be included in the science textbook and examination. Further, some of scientific reasoning processes, such as generating hypotheses, designing experiments, and logical prediction, were not found in science textbooks and test items in Korean secondary schools. This study also discussed the educational implication of these results and further studies about to develop student's reasoning ability.

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

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
• /
• 제31권2호
• /
• pp.227-242
• /
• 2012

This research explores the scientific reasoning of pre-service elementary teachers in experimental design. The article focuses on pre-service teachers' responses to the questions in the worksheets which involve making their knowledge claims on extinguishing of a burning candle in a closed container, evaluating anomalous data, and designing experiment to test their ideas. Their responses are interpreted in terms of categories developed by Tytler and Peterson(2003, 2004). The interrelationship between conceptual knowledge and scientific reasoning is explored using the data. It is argued that coordination of ideas and evidence must be emphasized in the scientific investigations rather than fair test.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제34권4호
• /
• pp.375-383
• /
• 2014

이 연구는 대중매체에서 보고되는 과학 관련 정보에 관한 중학생들의 평가 양상을 가설-연역적 추론의 측면에서 분석하여 과학적 소양 함양을 위한 과학 교육에 시사점을 얻고자 하였다. 중학생 66명을 대상으로 정보평가 능력 검사지를 사용한 지필 검사와 개인 면담을 통해 자료를 수집하였다. 정보평가능력 검사지는 6개의 주제에 관해 각 주제별 질문을 가설-연역적 추론 과정에 따라 제시하였다. 가설-연역적 추론 과정에 따라 정보에서 설명하는 내용이 예측하는 것을 확인하고, 실측한 자료를 식별하여, 정보에서 설명하는 내용의 타당성을 판단하는 각 단계에 나타난 학생들의 응답 유형과 가설-연역적 추론 과정에 따라 정보를 평가하는지 여부 및 정보의 타당성 판단에 사용하는 근거에 대한 신념을 조사 분석하였다. 연구결과 정보평가 과정에서 중학생들은 주어진 정보와 개인의 사전 경험 및 지식의 조합에 따른 여러가지 유형을 보였고, 가설-연역적 추론 과정에 따라 정보를 평가한 사례는 적게 나타났다. 가설-연역적 추론을 한 학생의 경우 정보 판단에서 과학적 증거를 우선하는 경향을 보인 반면 가설-연역적 추론을 하지 않은 학생은 개인적 경험을 우선하는 경향을 보였다. 연구 결과는 과학적 소양을 위한 과학 수업 및 교육과정에 시사점을 제공하며 추후 연구에서 자료의 타당성에 관한 판단을 포함한 학생들의 평가 능력 측정 및 가설-연역적 추론 외 다른 형태의 추론 능력 역시 측정할 필요성을 제시한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.226-233
• /
• 2004

이 연구의 목적은 뇌 신경세포 활동의 비동기화 정도는 두피에서 측정된 뇌파의 전극전위간의 상관계수와 관련이 있을 것이라는 가설을 검증하고 그 가설을 이용하여 과학적인 사고과정에서 나타나는 뇌파의 특성을 기술하는 것이다. 초등학교 6학년과 중학교 1, 2학년을 대상으로 실험 설계, 인지갈등, 연계, 초인지등의 4단계의 과학적인 사고과정으로 이루어진 구슬굴리기 과제를 수행하는 과정에서 나타나는 뇌파와 안정상태의 뇌파를 19개의 두피전극에서 측정하였다. 연구결과, 전극전위간 상관계수가 작아질수록 뇌 신경세포의 비동기화 정도가 커졌으며, 안정상태에 비해 과학적인 사고과정에서 전전두엽과 전두엽의 전극전위간 상관계수가 감소하였다. 또한, 과학적인 사고과정에서 전전두엽과 전두엽의 뇌세포가 가장 많이 활성화되었다. 뇌파를 이용한 과학적 사고과정의 연구에서 뇌파의 주파수 특성뿐만 아니라 전극전위간 상관계수를 분석함으로써 좀 더 의미있는 결과를 얻을 수 있다고 생각한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.427-441
• /
• 1998

청소년들의 과학적 추론이나 과학개념 변화에 영향을 미치는 변인들에 대한 교육학적 또는 심리학적 접근에서 수행 된 연구들은 많지만, 아직 두뇌기능의 성숙적 측면에서 이들 변인에 대한 접근은 국내외적으로 거의 이루어지질 않았다. 이 연구는 청소년들의 과학객 추론 능력과 개념획득 능력이 그들의 전두엽연합령(prefrontal lobes)의 인지적 기능, 예를 들면 설계기능(planning function) 또는 억제기능(inhibiting function)의 성숙에 의해서 주로 매개된다는 가설을 테스트하였다. 이 가설을 테스트하기 위하여 한국의 중등학생들의 과학척 추론 능력, 수업을 통한 개념 변화 능력, 추론능력과 개념변화에 영향을 미치는 것으로 알려져 온 탈잠입능력과 작동기억용량, 그리고 설계능력과 억제능력을 조사하여 그들 사이의 상관성과 회귀계수를 알아보았다. 이 연구의 결과는 전두엽연합령의 셜계능력과 억제능력이 과학적 추론 및 개념변화와 통계적으로 유의하게 관련되어 있음을 보여주었을 뿐만아니라, 더 나아가 과학적 추론과 개념변화에 이미 유의미한 인지변인으로 지지되어온 탈잡입능력과 작동기억용량보다 높은 지수로 관련되어 있음을 보여주었다. 이 연구는 또한 전두엽연합령의 인지적 기능들이 크게 활성과정(representing process)과 억제과정 (inhibiting process)으로 수행되어짐올 보여주었고, 이들 두 인지과정은 과학적 추론과 개념변화과정은 물론 다른 인지활동에도 적용되어질 수 있음을 본 연구는 제시하고 있다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.503-516
• /
• 1998

본 연구는 형식적 조작기의 초기에 형성되며, 형식적 사고와 과학적 추론의 기초가 되는 비례 논리의 형성에 미치는 학습자 요인과 비례 논리 향상을 위한 프로그램의 적용효과를 분석하는데 그 목적이 있다. 비례 논리 형성에 미치는 요인 분석을 위하여 형식적 사고기의 초기에 해당하는 중학교 1, 2, 3학년 학생 790명을 대상으로 하였다. 표집된 학생들에게 과학적 사고력 검사, WCST, 설계기능검사, 정신용량 검사, 인지양식 검사, 뇌기능 분화 검사, 동시적/연속적 처리 검사, 과학적 추론 검사를 실시하였다. 한편, 비례논리 향상을 위한 프로그램의 적용을 위해서 비례논리가 형성되지 않은 학생 133명에게 처치하여 그 효과를 분석하였다. 본 연구의 결과 학습자의 연령, 과학적 추론 능력, 정신용량, 동시적/연속적 정보처리 점수가 높을수록 비례논리 형성 정도가 높았다. 반면에 보속적 오류가 적을수록 비례논리 형성 정도가 높았다. 비례논리 형성에 높은 예언력을 가지고 있는 대표적인 변인으로는 과학적 추론, 정보처리, 보속적 오류, 연령의 학습자 요인이다. 형식적 사고기의 연령에 있는 학생 중 비례논리가 형성되지 않은 학생을 위해서 비례 논리 형성을 위한 프로그램이 효과가 있는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 바탕으로 논리적 사고 형성에 미치는 요인에 대한 분석과 비례논리의 형성이 기타의 논리 형성과 과학 교과목의 성취도에 미치는 영향에 대한 연구가 계속되기를 기대한다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.459-466
• /
• 2012

This study aimed to investigate the characteristics of pre-service elementary teachers' understanding about scientific inquiry in terms of designing exploration and reasoning that is used to formulate explanations based on evidence. The research context was an open inquiry with using the Science Writing Heuristic (SWH) template in which participant students were not provided with inquiry questions. As data, lab. 39 pre-service elementary teachers participated in this study while taking their science methods course. Analyses of the reports were framed by the cognitive processes of inquiry (Chinn and Malhotra, 2002) and each report was coded and analyzed by the framework of inquiry (Tytler and Peterson, 2004). Results showed that groups' works that utilized the SWH template encouraged the participants to interact each other about scientific inquiry. They came up with more relevant and testable questions for their scientific inquiry. It implicates that children will be able to have chances of testing their own questions more properly by using the SWH template in science classes just as the participants did in this study. The use of the SWH template would help pre-service teachers to teach appropriately how to test inquiry questions to their students in the future. Discussion was made to figure out the characteristics or Korean pre-service elementary teachers' understanding about scientific inquiry.

• Journal of Oral Medicine and Pain
• /
• 제30권1호
• /
• pp.35-44
• /
• 2005

본 예비연구는 강의중심학습 (LBL) 방식 과 문제중심학습 (PBL) 방식이 기초의학 지식의 이해력의 향상에 미치는 영향을 사후-사전 검사의 변화량의 차이의 비교를 통해서 그리고 과학적 추론을 동반한 반 구조화된 문제해결의 질에 미치는 영향을 사후 검사의 차이의 비교를 통해서 평가하는 것이 목적이다. 이 반 구조화된 문제는 다섯 개- 샘플 크기, 원인과 결과의 연구설계, 위험요인 구성, 데이터의 통계 분석, 결과 해석- 의 요소를 포함하고 있다. 본 실험은 2004년 이 주에 걸쳐 서울대학교 치과대학 100명의 학부 학생들을 대상으로 실시되었다. 상이한 두 학습들이 실시되기 전 과 후에 감염방지와 예방에 관한 48개의 사지 혹은 오지 선다형의 문제가 학생들에게 주어졌다. 또 두 학습이 종결된 후에 역학관련 반 구조화된 문제를 해결하도록 하는 과제를 통하여 문제해결의 능력에 미치는 두 학습 방식의 영향을 분석하였다. 사전-사후 테스트의 결과 기초의학 지식의 이해 향상 정도는 두 그룹 간의 유 의미한 차이를 보이지 않았다. 반면, 반 구조화된 문제해결의 질은 문제중심학습 방식이 유 의미하게 높았으며 (p=.029), 특히 문제 해결 과정에서 나타난 인과성 연구설계 (p=.000)와 결과 해석(p=.001)에 관한 과학적 추론의 점수가 유 의미하게 우수하였다. 결론적으로 동일한 시간 동안 문제중심학습 방식은 강의중심학습 방식에 비해 하위 기초지식의 이해를 위한 학습 환경에서 불리하지 않았을 뿐만 아니라 상위 인지 활동인 문제해결 과정에서 과학적 추론을 개발하는데 공헌 하였다.