행성 궤도의 모양에 관한 중학교 영재 학생들의 증거 기반 추론 = Middle School Gifted Students’ Evidence-Based Reasoning about the Shape of a Planet’s Orbit

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate the characteristics of evidence-based reasoning practiced by middle school gifted students. Data were collected through an online task in which middle school students in gifted education institutes of a university located in the metropolitan area, Korea, performed inquiry about the shape of a planet’s orbit.
The students were given data of Mercury’s greatest elongations and asked to draw the planet’s orbit with the data. Each of the students was also asked to provide his or her hypothesis of Mercury’s orbit before the drawing and to reason about the orbit again using his or her own drawing as evidence. The content analysis of the students’ reports revealed 5 different types of judgement about the shape of Mercury’s orbit, 4 types of reasoning about the hypothesis and evidence, and the characteristics of evidence-based reasoning within the judgement types. Based upon the analysis results, the importance of proper interpretations of evidence in evidence-based reasoning, the core role of the theory-evidence coordination, and the usefulness of working with multiple hypotheses were discussed. In addition, implications for earth science education were suggested.

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 중학교 영재 학생들이 수행한 증거 기반 추론의 특징을 조사하는 것이었다. 연구를 위한 자료는 수도권에 위치한 한 대학교의 영재 교육원에서 중학교 영재 학생들이 비대면 방식으로 진행한 탐구 과제를 통해 수집되었다. 학생들에게 수성의 최대 이각을 관측한 자료를 제공하고 이 자료를 이용하여 수성의 공전 궤도를 작도하게하였다. 또, 작도 전에 수성의 궤도에 대한 자신의 가설을 진술하게 하였으며 작도 결과를 증거로 삼아 수성 궤도의 모양을 추론하게 하였다. 학생들이 제출한 보고서의 내용을 분석하여 수성의 공전 궤도 모양에 관한 판단 유형을 5가지로분류하고 가설 및 증거에 관한 추론 유형을 4가지로 분류한 후, 판단 유형에 따른 증거 기반 추론의 특징을 정리하였다.
분석 결과를 토대로, 증거 기반 추론에서는 증거에 대한 적절한 해석이 중요하고, 이론과 증거의 조화가 핵심적인 역할을 하며, 복수의 가설을 상정하는 것이 유리할 수 있음을 논의하였고, 지구과학 교육을 위한 시사점을 제안하였다.

참고문헌 (Reference)

1 하민수, "합리적 문제해결을 저해하는 인지편향과 과학교육을 통한 탈인지편향 방법 탐색" 한국과학교육학회 36 (36): 935-946, 2016

2 오필석, "지구과학의 탐구 방법으로서 ‘복수 작업가설의 방법’의특징에 관한 탐색적 연구" 한국지구과학회 39 (39): 501-515, 2018

3 오필석, "대안적 인지 이론으로서 ‘자원 기반 관점’에 대한 이론적 고찰과 시험 적용" 한국과학교육학회 35 (35): 971-984, 2015

4 신세인, "과학적 사고의 걸림돌 동기기반추론 -과학기술 분야 학문후속세대들의 사례를 중심으로-" 한국과학교육학회 38 (38): 635-647, 2018

5 오필석, "과학 교육에서 기능 중심의 과학 탐구에 대한 비판적 고찰" 한국과학교육학회 40 (40): 141-150, 2020

6 Koslowski, B., "Theory and evidence: The development of scientific reasoning" The Massachusetts Institute of Technology Press 298-, 1996

7 The Ministry of Education, "The general guideline of elementary and secondary school curriculum"

8 Brown, N. J. S., "The evidence-based reasoning framework : Assessing scientific reasoning" 15 : 123-141, 2010

9 Ibrahlm, B., "Scientific reasoning: Theory evidence coordination in physics-based and non-physics-based tasks" 20 (20): 93-105, 2016

10 Zeineddin, A., "Scientific reasoning and epistemological commitments : Coordination of theory and evidence among college science students" 47 : 1064-1093, 2010

11 The Ministry of Education, "Science curriculum"

12 Manz, E., "Rethinking the classroom science investigation" 57 (57): 1148-1174, 2020

13 NGSS Lead States, "Next Generation Science Standards: For states, by states" The National Academies Press 532-, 2013

14 Park, J., "Middle school student’s evidence evaluation about light and shadow" 13 (13): 135-145, 1993

15 Optiz, A., "Measuring scientific reasoning: A review of test instruments" 23 (23): 78-101, 2017

16 Chinn, C. A., "Children’s responses to anomalous scientific data: How is conceptual change impeded?" 94 (94): 327-343, 2002

17 Kuhn, D., "Blackwell handbook of childhood cognitive development" Blackwell Publishing Company 371-393, 2004

18 Perkins, D. N., "Are cognitive skills context-bound?" 18 (18): 16-25, 1989

19 Park, J., "Analysis of students’ responses to contradictory results obtained by simple observation or controlling variables" 28 (28): 365-376, 1998

20 Park, J. Kim, I., "Analysis of students’ processes of confirmation and falsification of their prior ideas about electrostatics" 23 (23): 1219-1236, 2001

21 Chinn, C. A., "An empirical test of a taxonomy of responses to anomalous data in science" 35 (35): 623-654, 1998

22 Shin, M. -K., "A study of college students’ geometric conceptions posed in a earth science activity context" 1 (1): 117-123, 2007

23 Jimenez-Aleixandre, M. P., ""Doing the lesson"or"Doing science" : Argument in high school genetics" 84 : 757-792, 2000