초등학생의 인체에 관한 선개념 유형별 5E 순환학습모형의 효과 = (The) Effects of the 5E learning cycle model by elementary school students' preconception type on the human body

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 인체의 호흡·순환·소화·배설에 관한 선개념 유형과 5E 순환학습모형을 적용한 수업을 통한 개념 변화의 정도와 그 원인을 조사하는데 목적이 있다. 6학년 108명을 대상으로 하였고, 호흡·순환·소화·배설 기관의 4가지 영역을 바탕으로 검사지를 작성하여 사전, 사후, 추수개념 검사 순으로 결과를 분석하였으며, 질문지와 면담법으로 병행하였다.
본 연구에서 조사된 초등학생들의 ‘우리 몸의 생김새’ 단원에 대한 선개념 유형과 원인은 다음과 같다.
첫째, 호흡에 대해 학생들은 숨을 쉬지 않으면 죽는다는 인식이 심어져있어서 ‘단순히 숨을 쉬는 것’이라는 선개념 강했으며, ‘산소를 마시는 것’, ‘이산화탄소를 내쉬는 것’이라는 일반적인 개념도 가지고 있었다.
둘째, 순환에 대해 대부분의 학생들은 심장이 혈액과 관련된 모든 일을 한다는 인식에 의해 ‘심장에서 혈액을 생성, 순환, 정화시킨다.’라고 알고 있었다.
셋째, 소화에 대해서는 ‘영양분이 지나가는 통로가 따로 있다.’, ‘대변은 배설기관을 통해 만들어진 물질이다.’라는 선개념을 가지고 있었다.
넷째, 배설에 대해서는 학생들의 일상 경험에 의해 ‘오줌은 우리가 마신 물이다.’라는 선개념이 많았고, 땀은 ‘체온을 낮춰주기 위해 형성된다.’는 경험을 통해 비교적 많은 아동이 바르게 인식하고 있었다.
5E 순환학습모형을 적용한 수업이 전통적 강의식 수업과 비교해 F=53.94 (p<.001)로 사후, 추수 성적은 유의미한 차이가 나타남으로써, 5E 순환학습모형을 적용한 수업이 개념변화에 효과적이었다. 특히 호흡·순환·소화에서는 과학적 개념으로 변하는 아동의 비율이 높았는데, 우리 생활에 필요한 에너지의 형성과 사용을 이해함으로써 과학적 개념으로 정착되었다. 반면, 배설에서는 실험집단과 비교집단 모두 비과학적 선개념이 쉽게 바뀌지 않았다. 어렸을 때부터 배설이란 ‘더럽다.’라는 인식과 과학학습에서 사용하는 ‘배설’이란 용어 차이로 인해 수업으로도 쉽게 변하지 않았다.
학생들의 선개념별 개념변화 유형을 살펴보면 자신의 선개념을 친구들과 공유하여 수업과 연관지어 현상을 이해하는 학생들은 과학적 개념변화를 보였다. 호흡과 관련된 개념과 항문의 역할에서 바람직한 개념변화 양상이 뚜렷하였다. 그리고 선개념이 믿음으로 강하게 정착되어 있는 아동은 수업 내용과 상관없이 개념변화를 보이지 않았는데, 특히 심장의 역할과 배설과 관련된 개념에서는 개념변화가 거의 일어나지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate types of the elementary school 6th grade students' preconception about the respiration, circulation, digestion and excretion process of human body, and how find out scientific conception from misconceptions through application of the 5E learning cycle model.
The objects of research was selected the students of 108 persons, four classes of the 6th grade of the elementary school. To analyze types of students' conception four topics were classified and this thesis analyzed the result of the researches in the order of pre-conceptive investigation , post-conceptive investigation and follow-up-conceptive investigation. This study was used to qualitative analysis to categorize the types of their answer.
As a result, the types of preconceptions of the elementary school students' were clarified as follow:
Firstly, the preconceptions about respiration are 'respiration is simply breathing' and For the residue are 'respiration take in oxygen', 'respiration breathe out carbon dioxide'
Secondly, the preconceptions about circulation are 'heart is making blood, circulating blood, cleaning up blood'.
Thirdly, the preconceptions about digestion are 'nutrients have their own passageway in our body' and 'stools are made in an excretory organ.'
Fourthly, many respondents seem to have acquired quite correct preconceptions about excretion and perspiration from their daily life experiences, including: 'urine comes from the water we drink' and 'sweat is made to lower our body temperature.'
The classes that adopted 5E Circular Learning Model showed a significant difference (F=53.94; p<.001) and appeared more effective in changing the ways of scientific thinking compared to traditional lecture-style classes. Especially in understanding respiration, circulation and digestion, even more children experienced changes in scientific thinking. By understanding the formation and the use of energy in our daily life, their ways of thinking became more scientific. In case of excretion, however, neither experimental group nor control group could change their unscientific preconception. Their preconception that 'excretion is dirty' seems to have affected their learning about excretion as a scientific term. Such influence could not easily corrected through the classes.
The pattern of change in scientific thinking is also noteworthy. The students who share their preconception with friends and try to understand a certain phenomenon in relation to the class showed clear development in scientific thinking, especially in respiration and the role of anus. The students with strong preconceptions did not show changes in thinking, regardless of the contents of the class. The lack of changes was even more evident in the understanding of the role of heart and excretion.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구 문제 = 2
• 3. 용어의 정의 = 3
• 가. 5E 순환학습모형 (Learning Cycle Model) = 3
• 나. 전통적 강의식 수업 = 3
• 4. 연구의 제한점 = 3
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• 1. 과학 개념의 형성 = 5
• 가. 개념의 본질 = 5
• 나. 학생의 개념 형성 = 6
• 2. 오개념의 형성 원인 = 7
• 3. 개념변화 학습을 위한 모형 = 9
• 가. 과학과 교수.학습 모형의 특성 = 9
• 나. 5E 순환학습 = 10
• 4. 선행 연구 고찰 = 13
• Ⅲ. 연구 방법 = 16
• 1. 연구 절차 = 16
• 2. 연구 대상 및 실험 설계 = 16
• 3. 검사 도구 = 18
• 가. 인체에 관한 개념 검사지 = 18
• 나. 면담 계획서 = 18
• 4. 자료 수집 및 분석 = 19
• 가. 개념검사 자료 수집 = 19
• 나. 면담 자료 수집 = 20
• 다. 자료 분석 = 20
• 5. 5E 순환학습모형을 적용한 수업 지도안 작성과 적용 = 21
• 가. 5E 순환학습모형을 적용한 수업 지도안 작성 = 21
• 나. 수업 처치 = 21
• Ⅳ. 연구결과 및 논의 = 23
• 1. 5E 순환학습모형을 적용한 수업 효과의 정량적 분석 = 23
• 2. 선개념 유형별 개념변화 = 27
• 가. 호흡에 대한 선개념 유형별 개념변화 분석 결과 = 27
• 나. 순환에 대한 선개념 유형별 개념변화 분석 결과 = 44
• 다. 소화에 대한 선개념 유형별 개념변화 분석 결과 = 58
• 라. 배설에 대한 선개념 유형별 개념변화 분석 결과 = 72
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 88
• 1. 결론 = 88
• 2. 제언 = 90
• 참고문헌 = 92
• 영문요약(ABSTRACT) = 95
• 부록 = 98