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Investigating the Effects of Teaching Based on an Analysis of High School Students' Knowledge State of Concepts Associated with Astronomical Observation

고등학교 천체관측 관련 개념의 지식상태 분석에 따른 교수-학습 효과

  • Received : 2011.08.16
  • Accepted : 2011.12.20
  • Published : 2011.12.31

Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of teaching based on analysis of a hierarchy of the concepts associated with astronomical observation as well as each learner's status of knowledge through analytical methods of the knowledge state. A test instrument was developed to measure high school students' concepts associated with astronomical observation before instruction. The learners' psychological hierarchy associated with astronomical observation that the participants possessed showed the order of 'motion of the earth${\rightarrow}$coordinate system${\rightarrow}$astronomical observation (mechanism of the telescope${\rightarrow}$installation of the telescope${\rightarrow}$observation through the telescope)', and so was the hierarchy of teaching (70.6%). The learners' knowledge state that is supposed to be similar each other in the ability of observing celestial bodies was different even through they scored the same on the concept test. There were cases with the knowledge state well-structured and not well-structured, which suggests that differentiated instruction with appropriate teaching-learning prescriptions be prepared. An analysis of the knowledge state can play the role of both preparing individualized learning prescriptions and formative evaluation. In the unit dealing with astronomical observation of Earth ScienceI, teaching according to the psychological hierarchy of learners rather than the order in which the textbook syllabi were presented scored significantly higher (p<0.05) on the level of concept achievements. This result suggests that the teacher can help students achieve more efficient in learning by analyzing the learner's knowledge state and reordering the syllabi of the textbook in teaching the concepts associated with astronomical observation.

Keywords

concepts associated with astronomical observation;knowledge state;hierarchy

References

  1. 구자홍, 2000, 고등학생들의 공간능력과 천체운동 개념과의 상관관계. 한국교원대학교 석사학위논문, 87 p.
  2. 김경호, 김영수, 1996, 고등학교 유전 학습에 효과적인 교수 순서와 교수 방법. 한국생물교육학회지, 24, 107-124.
  3. 김범기, 이항로, 김기정, 1996, 천문 개념 성취도와 공간 능력과의 상관관계에 관한 연구. 한국초등과학교육학회지, 15, 315-325.
  4. 김상달, 이용섭, 이상균, 2005, 초등학교 학생들의 공간능력과 천체운동개념 및 과학탐구능력과의 관계. 한국지구과학회지, 26, 461-468.
  5. 김석천, 박상태, 이희복, 정기주, 2007, 지식상태분석법을 이용한 학습 진단평가도구로의 활용성 분석. 한국과학교육학회지, 27, 346-353.
  6. 김승동, 김응환, 김태균, 노영순, 박달원, 변두원, 이덕호, 2002, 지식공간론 입문. 보성, 대전, 148 p.
  7. 김영문, 1993, 고등학생의 지구 및 행성의 운동에 관한 개념. 한국교원대학교 석사학위논문, 73 p.
  8. 김영신, 정완호, 1994, 생명의 연속성 개념에서 학습위계에 따른 수업효과에 관한 연구. 한국과학교육학회지, 15, 233-240.
  9. 김희수, 1997, 고등학교 지구과학 '천문학 분야'의 WBI CD-ROM 개발. 한국지구과학회지, 17, 149-165.
  10. 김희수, 서창현, 이항로, 2003, 천문학적 공간개념 수준에 관한 검사도구 개발. 한국지구과학회지, 24, 508-523.
  11. 김희수, 정지영, 2004, 중학교 과학 '달의 운동' 단원의 상호작용형 WBI 개발 및 적용. 한국지구과학회지, 25, 663-673.
  12. 교육부, 1997, 제7차과학과교육과정고시. 88 p.
  13. 교육인적자원부, 2007, 2007개정 과학과교육과정고시. 89 p.
  14. 교육과학기술부, 2009, 2009개정 과학과교육과정고시. 302 p.
  15. 명전옥, 2001, 예비교사들의 지구과학 문제 해결 실패 요인. 한국지구과학회지, 22, 339-349.
  16. 박상태, 변두원, 이희복, 김준태, 육근철, 2005, 지식상태 분석법을 통한 예비교사들의 학년별 물리개념 위계도 분석. 한국과학교육학회지, 25, 746-753.
  17. 변두원, 박달원, 이덕호, 2002, 지식공간론에 기초한 학습경로 탐색 알고리즘 연구. 공주대학교 과학교육연구, 33,175-188.
  18. 변두원, 정인철, 박달원, 노영순, 김승동, 2004, 수학 교육에서 평가결과에 기초한 개별화 학습과정의 위계도. 한국수학교육학회지, 43, 75-85.
  19. 변재성, 정재구, 문병찬, 정진우, 2004, 지구와 달의 운동에 대한 고등학생들의 생각. 한국지구과학회지, 25, 519-531.
  20. 신동희, 박정, 2002, 국제 비교 연구에 나타난 우리나라 학생들의 지구과학 성취도: 성 차이를 중심으로. 한국지구과학회지, 23, 207-220.
  21. 송하영, 김영신, 2010, 지식상태분석법을 이용한 고등학생의 유전관련 개념의 위계 분석. 과학교육연구지, 34, 237-245.
  22. 이양락, 곽영순, 김동영, 2007, 제7차 지구과학 I, II 교육과정 개선 방안 연구. 한국지구과학회지, 27, 328-336.
  23. 임청환, 1992, 서열화 이론을 이용한 논리적 사고력의 위계 분석. 한국지구과학회지, 13, 290-303.
  24. 임청환, 2003, 초등교사의 과학 교과교육학 지식의 발달이 과학 교수 실제와 교수 효능감에 미치는 영향. 한국지구과학회지, 24, 258-272.
  25. 임청환, 김학목, 1994, 대기압과 달의 운동에 관한 중학생들의 개념 분석. 한국지구과학회지, 15, 157-169.
  26. 윤마병, 2010, 지식공간론을 활용한 천문학 개념의 위계 분석. 공주대학교 대학원 박사학위논문, 105 p.
  27. 윤마병, 김희수, 2010, 지식공간론에 기초한 천문학적 공간 개념의 위계 분석. 한국지구과학회지, 31, 259-266.
  28. 정경화, 2000, 천문현상 개념에 대한 초등학생들의 심리적 위계에 따른 교수효과. 한국교원대학교 석사학위 논문, 85 p.
  29. 정남식, 1996, 소집단 역할놀이와 토의를 통한 고등학생들의 지구와 달의 운동 개념변화. 한국교원대학교 박사학위논문, 285 p.
  30. 정완호, 차희영, 강석본, 1993, 고등학교 학생들의 생리학적 오개념. 한국생물교육학회지, 21, 35-53.
  31. 정진우, 박진홍, 1997, 지구과학 개념에 대한 중학교 학생들의 심리적 위계에 따른 교수 효과. 한국지구과학회지, 18, 138-145.
  32. 정진우, 조선형, 임청환, 1996, 과학개념의 위계적 분석 및 그 적용을 통한 교수 효과와 과학교육과정 계열성의 타당화 평가 연구. 한국과학교육학회지, 16, 1-12.
  33. 차영, 권재술, 2004, 제7차과학과 고등학교 교육과정의 개정 내용 및 문제점(제6차 과학과 교육과정과 비교 중심으로). 청람과학교육논총, 14, 14-31.
  34. 채동현, 2000, 천체관측을 통한 학습이 천문성취도와 천문 교수효능에 대한 신념, 과학적 태도에 미치는 효과. 한국초등과학교육학회지, 18, 79-101.
  35. 최호순, 1999, 중학생들의 공간능력과 천체운동 개념 및 과학탐구능력과의 관계. 한국교원대학교 대학원 석사학위논문, 55 p.
  36. Airasian, P.W. and Bart, W.M., 1975, Validating a priori instructional hierarchies. Journal of Educational Measurement, 12, 163-173. https://doi.org/10.1111/j.1745-3984.1975.tb01018.x
  37. Albert, D., Falmagne, J.C., and Doignon, J.P., 1995, Knowledge Structures. Lawrence Erlbaum, NY, USA, 256 p.
  38. Albert, D. and Lukas, J., 1999, Knowledge Spaces: Theories, Empirical Research, and Applications. Lawrence Erlbaum, NY, USA, 240 p.
  39. Ashton, P.T., 1984, Teacher efficacy: A motivational paradigm for effective teacher education. Journal of Teacher Education, 35, 28-32.
  40. Ashton, P.T. and Webb, R.B., 1986, Making a difference: Teacher's sense of efficacy and student achievement. Longman, NY, USA, 225 p.
  41. Bandura, A., 1997, Self-efficacy: The exercise of control. W.H. Freeman, NY, USA, 604 p.
  42. Bart, W.M., 1976, Some results of ordering theory for Guttman scaling. Educational and Psychological Measurement, 36, 41-148.
  43. Bart, W.M. and Krus, D., 1973, An ordering-theoretic method to determine hierarchies among items. Educational and Psychological Measurement, 33, 281-300.
  44. Baxter, J., 1989, Children's understanding of familiar astronomical events. International Journal of Science Education, 11, 502-513. https://doi.org/10.1080/0950069890110503
  45. Bergan, J.R., 1980, The Structural analysis of behavior: An alternative to the learning-hierarchies model. Review of Educational Research, 50, 625-646. https://doi.org/10.3102/00346543050004625
  46. Bisard, W.J., Aron, R.H., Francek, M.A., and Nelson, B.D., 1994, Assessing selected physical science and earth science misconceptions of middle school through university preservice teachers. Journal of College Science Teaching, 24, 38-42.
  47. Brookover, W., Schweitzer, J., Schneider, J., Beady, C., Flood, P., and Wisenbaker, J., 1978, Elementary school social climate and school achievement. American Educational Research Journal, 15, 301-318. https://doi.org/10.3102/00028312015002301
  48. Chalson, W.S., 1999, Domains of teacher knowledge. In Gess-Newsome, J. and Lederman, N.G. (eds.), Examining Pedagogical Content knowledge. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, 133-144.
  49. Childs, A. and NcNicholl, J., 2007, Investigating the relationship between subject content knowledge and pedagogical practice through the analysis of classroom discourse. International Journal of Science Education, 29, 1629-1653. https://doi.org/10.1080/09500690601180817
  50. Del Grande, J., 1990, Spatial sense. The Arithmetic Teacher, 37, 14-20.
  51. Doignon, J.P. and Falmagne, J.C., 1998, Knowledge Spaces. Springer-verlag, USA, 300 p.
  52. Gibson, S. and Dembo, M., 1984, Teacher efficacy: A construct validation. Journal of Educational Psychology, 76, 569-582. https://doi.org/10.1037/0022-0663.76.4.569
  53. Griffiths, A.K. and Grant, B.C., 1985, High school student understanding of food webs: Identification of a learning hierarchy and related misconceptions. Journal of Research in Science Teaching, 22, 421-436. https://doi.org/10.1002/tea.3660220505
  54. Finegold, M. and Pundark, D., 1991, A study of change in student's Conceptual frameworks in astronomy. Studies in Evaluation, 17, 151-166.
  55. John, B.L. and Lynch, P.P., 1987, Children's conceptions of the Earth, Sun, and Moon. International Journal of Science Education, 9, 43-53. https://doi.org/10.1080/0950069870090106
  56. Lightman, A.P., Miller, J.D., and Leadbeater, B.J., 1987, Contemporary cosmological beliefs. Proceedings of the second international seminar: Misconceptions and educational strategies in science and mathematics, Cornell University, NY, USA, 309-321.
  57. Linn, M.C. and Peterson, A.C., 1985, Emergence and characterization of sex differences in spatial ability: A meta-analysis. Child Development, 56, 1479-1498. https://doi.org/10.2307/1130467
  58. McGee, M.C., 1979, Human spatial abilities: Psychometric studies and environmental, genetic, hormonal and neurological influence. Psychological Bulletin, 86, 889-918. https://doi.org/10.1037/0033-2909.86.5.889
  59. Noddings, N., 2006, Philosophy of education (Second Edition). Westview Press, CO, USA, 288 p.
  60. NRC(National Research Council), 1996, National science education standards. National Academic Press, Wasington DC, USA, 262 p.
  61. Nussbaum, J. and Novak, J.D., 1976, An assessment of children's concepts of the earth utilizing structured interviews. Science Education, 60, 35-550.
  62. Pallrand, G.J. and Fred, S., 1984, Spatial ability and achievement in introductory physics. Journal of Research in Science Teaching, 21, 507-516. https://doi.org/10.1002/tea.3660210508
  63. Philips, W.C., 1991, Earth Science misconceptions. The Science Teacher, 58, 21-23.
  64. Ross, J.A., 1992, Teacher efficacy and the effect of coaching on student achievement. Canadian Journal of Education, 17, 51-65. https://doi.org/10.2307/1495395
  65. Siedal, N.W. and McKeen, R.L., 1974, More on the use of student generated learning hierarchies. Improving Human Performance, 3, 71-80.
  66. Smith, W.S. and Schroeder, C.K., 1979, Instruction of fourth grade girls and boys on spatial visualization. Science Education, 63. 61-66. https://doi.org/10.1002/sce.3730630110
  67. Tracy, D.M., 1990, Toy-playing behavior, sex-role orientation, spatial ability, and science achievement. Journal of Research in Science Teaching, 27, 637-649. https://doi.org/10.1002/tea.3660270704
  68. Wilson, M., 1985, Measuring stages of growth: A psychometric model of hierarchical development. Australian Council Educational Research (ACER), Occasional Paper 19, 83 p.
  69. Wood, W.J., 1998, Epistemology: Becoming Intellectually Virtuous. Inter Varsity Press, UK, 216 p.

Cited by

  1. Knowledge State Analysis of Ionic Equation for Middle School Students vol.59, pp.6, 2015, https://doi.org/10.5012/jkcs.2015.59.6.499