예상하지 못한 현상에 관한 과학적 정보 제공이 고등학생들의 탐구문제 설정에 미치는 영향 = Effects of Providing Scientific Information on an Unexpected Phenomenon on High School Students’ Setting Inquiry Problems

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we investigated the characteristics of inquiry problems set by high school students who observed an ‘unexpected phenomenon’ and identified the effects of providing scientific information on setting inquiry problems. The subjects of this study were 126 eleventh grade students in Seoul that were randomly assigned to group A (N=66) and group B (N=60). In the study, watching a video of about 45 seconds of the unexpected phenomenon repeatedly for 20 minutes, all the students freely wrote inquiry problems that they wanted to carry out in their handouts. At this time, it is characterized that only the handout of group B additionally included scientific information on the unexpected phenomenon. As a result of the study, students, regardless of group, set more ‘curiosity-oriented inquiry problems (i.e., focusing on inquiries they want to do rather than revealing what might be the cause of the phenomenon)’ rather than going into a ‘cause-oriented inquiry problem solving (i.e., revealing the cause of the phenomenon).’ Among the curiosity-oriented inquiry problems, most of them were ‘new-result inquiry problems (i.e., investigating what new results will occur by simply manipulating experimental situations).’ It was also found that students who were provided with the scientific information tended to set significantly more inquiry problems using the provided information than those who were not (χ2(1)=8.996, p< .01), nevertheless the students with the scientific information did not set significantly more cause-oriented inquiry problems (χ2(1)=1.376, p >.05). The findings have been discussed from the four perspectives (i.e., lack of provided information, lack of opportunities to internalize the provided information, personal curiosity-seeking, and intuitive thinking), and implications for inquiry problem setting were suggested.

참고문헌 (Reference)

1 정대홍, "화학교과 실험교육 연구의 최근 사례 리뷰 및 현장교육 활용 방안 제안" 한국현장과학교육학회 12 (12): 399-416, 2018

2 박종원, "학생의 과학적 탐구문제의 제안과정과 특성 분석" 한국물리학회 50 (50): 203-211, 2005

3 이선경, "프로젝트 기반 과학 활동 과정에서 나타나는 학생 탐구의 특징: 증거-이론-방법의 조정과 도구 사용의 솜씨를 중심으로" 한국과학교육학회 35 (35): 599-608, 2015

4 신현화, "초등학교 과학과 자유탐구 활동에서 교사와 학생이 겪는 어려움 분석" 한국초등과학교육학회 29 (29): 262-276, 2010

5 임성만, "초등 예비교사들이 자유 탐구 활동 중에 겪은 어려움 조사" 한국과학교육학회 30 (30): 291-303, 2010

6 정주혜, "초등 과학영재와 일반학생의 과학 탐구 문제 발견 과정 분석" 교육과학연구소 44 (44): 123-145, 2013

7 정우경, "중학교 학생들의 자유탐구활동 중 주제선정단계에서 나타난 어려움 조사" 한국과학교육학회 31 (31): 1199-1213, 2011

8 김영민, "잘 알려진 창의적 과학자들의 과학적 문제 발견 패턴 분석" 한국과학교육학회 33 (33): 1285-1299, 2013

9 고인석, "올바른 과학적 설명이란 어떤 것인가: 선우환 교수의 ？확률적 설명 모형이 설명의 기준을제시할 수 있는가?？에 대한 토론" 한국철학회 70 : 259-280, 2002

10 조성민, "예비 과학교사의 탐구지도 경험에 관한 사례연구: 탐구의 인식과 실천 사이의 딜레마 해소를 중심으로" 한국과학교육학회 35 (35): 573-584, 2015

11 정찬미, "야외 지질 답사 교육에서 나타난 귀추적 탐구 수행 특성 변화" 한국지구과학회 41 (41): 531-554, 2020

12 홍성욱, "실험실과 창의성 : 책임자와 실험실 문화의 역할을 중심으로" 한국과학기술학회 10 (10): 27-71, 2010

13 천명기, "소집단 자유 탐구에서 과학적 탐구 문제 발견 과정의 특징 분석" 한국과학교육학회 38 (38): 865-874, 2018

14 강유진, "비구조화된 문제 상황에서 이공계 대학생들의 문제발견 과정 및 문제발견에 영향을 미치는 요인" 한국과학교육학회 32 (32): 570-585, 2012

15 김서경, "대학생 멘토링을 활용한 과제 연구 수업에 대한 고등학생과 대학생 멘토의 인식" 한국현장과학교육학회 13 (13): 45-62, 2019

16 류시경, "낮게 구조화된 과학적 문제 상황에서 고등학생들의 문제발견 활동 분석" 한국과학교육학회 26 (26): 765-774, 2006

17 박지선, "나는 왜 그렇게 대처하였는가?: 초등 과학실험 수업 중 발생한 불일치 상황에서의 교사의 대처" 한국초등과학교육학회 35 (35): 277-287, 2016

18 류시경, "구조화 정도가 다른 탐구 상황에서 과학영재들이 생성한 과학탐구문제 비교 분석" 한국과학교육학회 28 (28): 860-869, 2008

19 박종원, "과학적 가설 검증을 위한 학생들의 실험 설계 내용 분석" 한국과학교육학회 23 (23): 200-213, 2003

20 류시경, "과학영재들의 과학탐구문제발견 활동의 유형 및 특징 분석" 사범대학부속중등교육연구소 57 (57): 59-83, 2009

21 조대기, "과학영재 고등학생의 과학분야 문제발견과정 분석: 근거이론을 중심으로" 한국교육인류학회 18 (18): 97-129, 2015

22 양일호, "과학고 학생의 자유 탐구 활동 중 가설 생성과 연구 설계 과정에 대한 사례 연구" 사범대학부속중등교육연구소 56 (56): 283-331, 2008

23 Miyake, N., "To ask a question, one must know enough to know what is not known" 18 (18): 357-364, 1979

24 Kahneman, D., "Thinking, fast and slow" Farrar, Straus and Giroux 2011

25 Kuhn, T. S., "The structure of scientific revolutions" The University of Chicago Press 1962

26 Einstein, A., "The evolution of physics" Cambridge University Press 1971

27 Park, J. H., "The effect of free inquiry activities on the science process skills and scientific attitudes of elementary school students" 20 (20): 271-280, 2001

28 Lim, M., "The application of unexpected phenomena to the problem-solving type inquiry program: A case study on mixing water and ethanol" Seoul National University 2015

29 Scardamalia, M., "Text-based and knowledge based questioning by children" 9 (9): 177-199, 1992

30 Cohen, J., "Statistical power analysis for the behavioral sciences" Lawrence Erlbaum Associates 1988

31 Klein, G., "Seeing what others don’t : The remarkable ways we gain insights" Public Affairs 2013

32 McNeill, K. L., "Science as inquiry in the secondary setting" NSTA Press 121-134, 2008

33 강성주, "R&E 프로그램에 대한 과학영재고등학생들의 인식 연구" 한국과학교육학회 29 (29): 626-638, 2009

34 Hanson, N. R., "Patterns of discovery" Cambridge University Press 1961

35 Krajcik, J., "Inquiry in project-based science classrooms:Initial attempts by middle school students" 7 (7): 313-350, 1998

36 Dunbar, K., "How scientists think in the real world : Implications for science education" 21 (21): 49-58, 2000

37 Oh, P. S., "How can teachers help students formulate scientific hypotheses? Some strategies found in abductive inquiry activities of Earth Science" 32 (32): 541-560, 2010

38 Ausubel, D. P., "Educational psychology: A cognitive view" Holt, Rinehart and Winston 1978

39 IlHo Yang, "Development of the Scientific Inquiry Process ased on Scientists' Practical Work" 한국과학교육학회 27 (27): 724-742, 2007

40 Song, J., "Developing performance expectations, school implementation strategies, evaluation indicators of the Korean Science Education Standards (KSES) for the next generation" KOFAC 2019

41 Berlyne, D. E., "Curiosity and exploration" 153 (153): 25-33, 1966

42 Park, J. S., "Criteria for the program development for science gifted children extracted from a science camp activity" 19 (19): 329-339, 1999

43 Simonton, D. K., "Creativity in science: Chance, logic, genius, and zeitgeist" Cambridge University Press 2004

44 Berlyne, D. E., "Conflict, arousal, and curiosity" McGraw-Hill 1960

45 Park, J., "Analysis of students’ processes of generating scientific explanatory hypothesis : Focused on the definition and the characteristics of scientific hypothesis" 20 (20): 667-679, 2000

46 Park, J., "Analysis of students’ processes of generating scientific explanatory hypothesis : Focused on the analysis of university students’responses" 21 (21): 609-621, 2001

47 Kwon, Y. J., "An explorative analysis of hypothesis-generation by pre-service science teachers" 20 (20): 29-42, 2000

48 Park, J., "An analysis of the actual processes of physicists’ research and the implications for teaching scientific inquiry in school" 39 (39): 111-129, 2009

49 Park, K. S., "Action research on open inquiry instruction of the science-gifted: Focusing on students’ difficulties and pedagogy of teacher" Seoul National University 2019

50 Ministry of Education(MOE), "2015 revised science curriculum 2015-74 [issue 9]" 2015