생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타나는 과정요소와 특성 분석 = (The) analysis of the process elements and the characteristics

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of the research was to analyze the characteristics and the process elements which appeared during the process of designing experiment for biologists and science-gifted students. The Participants were four biologists and thirty-two science-gifted students who conducted the task of DCT (Diet Cola Test) made by Fowler(1990). The researcher collected research materials appeared in their designing experiment activities and developed the analyzing frameworks. The results shows that (a) the researcher figured out the process elements could constructed in fifteen elements such as confirming questions, arrange materials, consideration for experimental subjects, searching variables, eliminating variables, selecting variables, planning operation of variables, planning control environmental variables, planning control biological variables, planning the methods of observation and assessment, planning the methods of collecting data, planning the interpretation of data, planning the repetition of experiments, planning the repetition of assessment, safety regulations as well. The biologists concentrated in the particular process elements related with variables, since the science-gifted students concerned the performance whole process elements themselves without deeper consideration, (b) the characteristics of biologists and science-gifted students in the process of designing experiment were as follows; 1) biologists and students showed the process elements which include the domain specific process skills as well, 2) biologists accurately conducted the designing experiments processes with repetition of specific process, since students designed experiments conventionally, and 3) biologists possessed the domain specific skills and know-how about their experiments, but students did not. The results show that the programs of designing experiment activity should be constructed with the process elements which were concentrated by biologists, should provide feedbacks to design experiment more accurately, and should be developed with concern of the process skills and know-hows of biologists.

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타나는 과정요소와 특성을 분석한 것이다. 연구 대상으로 동물행동생태를 전공한 생물학자 4명과 과학영재 생물반 학생 32명을 선정하였고, 연구를 위해 주어진 과제는 Fowler(1990)의 DCT이다. 그들의 실험설계활동과 관련된 모든 자료를 수집하였고, 이 자료를 분석하기 위한 분석틀을 개발하였다.
분석 결과, 첫째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 과정요소는 문제 확인, 준비물 열거, 실험대상에 대한 고려, 변인 탐색, 변인 소거, 변인 선택, 변인 조작 방법 계획, 환경적 변인 통제 계획, 생물적 변인 통제 계획, 관찰·측정 방법 계획, 자료 수집 계획, 자료 해석 계획, 실험의 반복 계획, 측정의 반복 계획, 안전 수칙으로 총 15가지가 있다. 생물학자는 특정한 과정요소에 집중하는 반면, 과학영재는 정형화된 과정요소를 나타냈다. 둘째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 특성을 종합하면 다음과 같다: 1) 생물학자와 과학영재 모두 영역특수적인 과정기술이 포함된 과정요소를 나타냈다. 2) 생물학자는 특정한 과정을 반복적으로 점검하면서 정교하게 실험을 설계하는 반면, 과학영재는 피상적으로 실험을 설계한다. 3) 생물학자는 영역특수적인 기술과 노하우를 가지고 있으나, 과학영재는 그렇지 않다.
이러한 결과는 과학영재의 실험설계활동 교육 프로그램은 생물학자들이 집중하는 과정요소를 중심으로 구성하고, 정교한 실험 설계를 할 수 있도록 피드백을 제공하고, 생물학자의 과정기술이나 노하우를 학습할 수 있는 형태로 개발되어야 함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구 문제 = 3
• 3. 용어의 정의 = 3
• 4. 연구의 제한점 = 4
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• 1. 과학영재교육 = 5
• 2. 전문가 이론 = 9
• 3. 실험 설계 = 10
• 4. 선행 연구 고찰 = 18
• Ⅲ. 연구 방법 = 20
• 1. 연구 절차 = 20
• 2. 연구 대상 = 20
• 3. 과제 선정 = 21
• 4. 자료 수집 = 22
• 5. 자료 분석 = 22
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 33
• 1. 생물학자와 과학영재의 실험설계활동의 과정요소 = 33
• 2. 생물학자와 과학영재의 실험설계활동의 특성 = 40
• Ⅴ. 결론 및 교육적 함의 = 60
• 1. 결론 = 60
• 2. 교육적 함의 = 61
• 참고문헌 = 62
• ABSTRACT = 68
• 부록 = 70