과학적 논의과정 활용 수업의 형태와 논의 상황에 따른 논의과정의 특성 및 효과 = (The) characteristics of the argumentation in different approaches and contexts

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 과학적 논의과정 활용 수업을 실시하여 그 효과를 알아보고, 수업의 형태와 논의 상황에 따른 학생들의 논의의 질과 논의과정의 특성을 알아봄으로써 보다 효율적인 논의과정 교수·학습 전략에 대한 제언을 얻고자 하였다.
이를 위해 남녀공학 중학교 1학년 5개 반(164명)중에서 4개 반(130명)의 실험 집단과 1개 반(34명)의 비교집단을 임의로 선정하였으며, 실험집단 중 2개 반(64명)은 탐구적 과학 쓰기를 통한 논의과정 활용 수업(AA-SWH: Argumentation Approach based on Science Writing Heuristic)을 실시하고, 나머지 2개 반(66명)은 논의과정 요소의 사용을 통한 논의과정 활용 수업(AA-UAC: Argumentation Approach based on Using Argumentation Components)이 실시되었다. 실험집단 학생들의 5단위 10차시의 논의과정은 모두 녹음, 전사되었다.
논의과정 활용 수업의 효과는 실험집단과 비교집단의 과학적 사고력(SRTⅡ), 국가수준 학업 성취도 평가, Summary Writing Task, Argumentation Task를 실시하여 SPSS12 one-way ANCOVA로 분석하였다. 논의의 질과 논의과정의 특성 분석은 논의과정 분석틀로 분석하였다.
연구결과는 (a) 과학적 논의과정 활용 수업은 학생들의 과학적 사고력(SRTⅡ), 학생들의 학습목표 인식(Big Idea), 과학개념 이해, 논의의 질 향상에 효과가 있었다. (b) 과학적 논의과정 활용 수업의 형태에 따라 그 효과를 비교한 결과는 논의과정 요소의 사용을 통한 논의과정 활용 수업(AA-UAC)이 탐구적 과학 쓰기를 통한 논의과정 활용 수업(AA-SWH)에 비해 과학개념 이해, 논의과정 요소의 사용 등의 Summary Writing Task의 항목에서 유의미한 효과가 있었다. 이에 비해 AA-SWH는 Summary Writing Task의 글쓰기 능력의 항목에서 AA-UAC에 비해 유의미한 향상을 보였다.
또 과학적 논의과정 활용 수업의 형태에 따라 각각의 논의과정의 특성을 비교한 결과는 과학적 논의과정 활용 수업의 단계별 실행과정에서 논의과정 구조(A), 논의과정 타당도(B), 논의과정 요소의 사용(C)의 항목에서 AA-UAC가 AA-SWH에 비해 더 많은 향상을 보였다. (c) 논의 상황에 따른 논의과정의 특성은 논의 상황에 따라 다르게 나타났다. 일반과학적 상황과 사회과학적 상황은 논의과정 구조(A)와 전체 논의과정 요소(C1)에 있어서 향상을 보였으며, 탐구과학적 상황은 논의과정 타당도(B)에서 향상을 보였다.
이러한 결과로부터 과학적 논의과정 활용 수업은 학생들의 과학 학습과 논의의 질 향상에 도움이 되며, 논의과정 요소를 명시적으로 가르치는 것이 더 효과적 이라는 것을 알 수 있다. 또, 과학적 논의과정 활용 수업은 그 목적에 따라 논의 상황을 다르게 하여 적용할 필요가 있으며, 논의과정의 타당도를 높임으로써 학생들의 논의의 질을 전체적으로 향상시키기 위해서는 과학 수업에서 교과 내용과 관련된 논의과정 활용 수업이 실시되어야 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate the effects of the argumentation approach in science lessons and to compare students' argumentation in different argumentation approaches(AA-SWH/AA-UAC) and in different argumentation contexts(general scientific/socioscientific/heuristic scientific).
164(5 classes) students attending a co-ed middle school were selected for this study and were assigned to the 130-students(4 classes) experimental group and the 34-students(1 class) comparative group. The Argumentation Approach based on Science Writing Heuristic(AA-SWH) was applied to the 64 students(2 classes) in the first experimental group and the Argumentation Approach based on Using Argumentation Components(AA-UAC) was applied to the 66 students(2 classes) in the second experimental group. Data was collected from 5 lessons by video and audio-recording eight groups of four students engaging in argumentation.
The effects of argumentation approach were analyzed by the SPSS 12 one-way ANCOVA using the scientific thinking(SRTⅡ), the national academic achievement test, the summary writing task and the argumentation task. The quality and characteristics of students' argumentations were analyzed using the argumentation assessment framework.
The findings showed that: (a) The argumentation approach in science lessons was effective in developing the students' scientific thinking(SRTⅡ), the big idea, the scientific understanding, and the quality of students' argumentations. (b) AA-UAC was more effective in the scientific understanding and frequency of argumentation component in the summary writing task compared with AA-SWH. On the other hand, the ability of writing was improved in AA-SWH compared with AA-UAC. The results of the characteristics of students' argumentations in two different argumentation approaches were that AA-UAC showed improvements in all items of the argumentation assessment framework such as structure of argumentation(A), the validity of argumentation(B), and elements of argumentation(C) compared with AA-SWH. (c) The characteristics of students' argumentations also changed depending on the argumentation context. The general scientific and socioscientific context showed improvements in the structure of argumentation(A) and the frequency of whole argumentation components(C1), and the heuristic scientific context showed improvements in the validity of argumentation(B).
The results showed that the argumentation approach in science lessons was effective in science learning and improving quality of argument, and the explicit teaching of argumentation components was more effective. In the argumentation approach, argument contexts should be different according to the purpose of the lesson and the argumentation approach involving the content of science curriculum should be applied in science lessons to improve the whole quality of students' arguments through the development of the validity of argumentation(B).

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 1
• 2. 연구 문제 7
• 3. 용어 정의 8
• Ⅱ. 이론적 배경 10
• 1. 논의 10
• 가. 논의와 논의과정 10
• 나. Toulmin의 논의구조 16
• 다. 논의과정 요소 17
• 2. 논의와 사고의 발달 23
• 가. 비판적 사고 23
• 나. 논의와 비판적 사고 27
• 3. 논의와 과학의 본성 31
• 4. 선행 연구 34
• 가. 과학의 본성에 기초한 논의 34
• 나. 사고의 과정으로서의 논의 35
• 다. 논의를 과학수업에 적용하기 위한 노력 37
• 라. 글쓰기가 결합된 논의 38
• 마. 논의와 관련한 국내 선행 연구 42
• Ⅲ. 연구 방법 및 내용 47
• 1. 연구 방법 47
• 가. 연구 절차 47
• 나. 연구 과정 47
• 2. 과학적 논의과정 활용 수업의 교수․학습 전략 52
• 가. 탐구적 과학 쓰기를 통한 논의과정 활용 수업 53
• 나. 논의과정 요소의 사용을 통한 논의과정 활용 수업 59
• 3. 교수․학습 프로그램 개발 및 논의주제 선정 65
• 가. 과학적 논의과정 활용 수업 교수․학습 프로그램 65
• 나. 논의주제 선정 71
• 4. 검사도구 73
• 가. 과학적 사고력 검사(SRTⅡ) 73
• 나. 학업성취도 평가 74
• 다. Summary Writing Task 74
• 라. Argumentation Task 80
• 마. 논의과정 분석틀 82
• Ⅳ. 연구 결과 분석 및 해석 90
• 1. 과학적 논의과정 활용 수업의 효과 90
• 가. 과학적 사고력(SRTⅡ)의 향상에 미치는 효과 90
• 나. 학업성취도에 미치는 효과 92
• 다. Summary Writing에 미치는 효과 94
• 라. 논의의 질에 미치는 효과 103
• 2. 과학적 논의과정 활용 수업의 형태에 따른 논의과정의 특성 116
• 가. 논의과정 구조(A) 116
• 나. 논의과정 타당도(B) 119
• 다. 논의과정 요소의 사용(C) 124
• 3. 논의 상황에 따른 논의과정의 특성 140
• 가. 논의과정 구조(A) 141
• 나. 논의과정 타당도(B) 145
• 다. 논의과정 요소의 사용(C) 160
• Ⅴ. 요약 및 결 론 172
• Ⅶ. 제언 184
• 참 고 문 헌 186
• ABSTRACT 199
• 부 록 202