Exploring Preservice Teachers' Science PCK and the Role of Argumentation Structure as a Pedagogical Reasoning Tool

교수적 추론 도구로서 논증구조를 활용한 과학과 예비교사들의 가족유사성 PCK 특성 탐색

The purpose of this study is to explore the role and effectiveness of argumentation structure and the developmental characteristics of science PCK with Earth science preservice teachers who used argumentation structure as a pedagogical reasoning tool. Since teachers demonstrate PCK in a series of pedagogical reasoning processes using argumentation structures, we explored the characteristics of future-oriented family resemblance-PCK shown by preservice science teachers using argumentation structures. At the end of the semester, we conducted in-depth interviews with 15 earth science preservice teachers who had experienced lesson design and teaching practice using the argumentation structure. Qualitative analysis including a semantic network analysis was conducted based on the in-depth interview to analyze the characteristics of preservice teachers' family resemblance-PCK. Results include that preservice teachers organized their classes systematically by applying the argumentation structure, and structured classes by differentiating argumentation elements from facts to conclusions. Regarding the characteristics of each component of the argumentation structure, preservice teachers had difficulty finding warrant, rebuttal, and qualifier. The area of PCK most affected by the argumentation structure is the science teaching practice, and preservice teachers emphasized the selection of a instructional model suitable for lesson content, the use of various teaching methods and inquiry activities to persuade lesson content, and developing of data literacy and digital competency. Discussed in the conclusion are the potential and usability of argument structure as a pedagogical reasoning tool, the possibility of developing science inquiry and reasoning competency of secondary school students who experience science classes using argumentation structure, and the need for developing a teacher education protocol using argumentation structure as a pedagogical reasoning tool.

본 연구의 목적은 논증구조를 교수적 추론 도구로 활용한 예비 지구과학 교사들이 말하는 논증구조의 역할과 실효성을 탐구하고, 이 과정에서 예비교사들이 보여주는 PCK 특성을 탐구하려는 것이다. 논증구조를 활용한 수업 계획과 성찰을 체험하는 일련의 교수적 추론과정에서 교사의 PCK가 발휘되므로, 본 연구에 참여한 예비교사들이 보여주는 미래지향적 가족유사성 PCK의 특성을 탐색하였다. 이를 위해 15명의 예비 지구과학 교사들이 참여하여 논증구조를 활용하여 수업설계와 수업시연을 체험하고, 학기말에 수업 체험에 대한 심층면담을 실시하였다. 심층면담을 토대로 질적 분석을 실시함과 동시에 예비교사들의 가족유사성 PCK의 특성을 분석하기 위해 의미연결망 분석을 실시하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 예비교사들은 논증구조를 적용하면서 수업을 조직적으로 계획하고, 사실에서 결론에 이르기까지 관련된 논증요소를 구분함으로써 짜임새 있게 수업을 구성하였다. 논증구조 구성요소별 특징을 살펴보면, 예비교사들은 사실과 결론의 징검다리인 논거, 반박, 한정어 등을 찾아내는 데 어려움을 겪은 것으로 나타났다. 논증구조로 인해 가장 많은 영향을 받은 PCK 영역은 과학수업 실천 부분으로, 수업내용에 적합한 수업모형선정, 과학수업을 통한 데이터 리터러시와 디지털 역량개발 등을 예비교사들은 강조하였다. 연구결과를 토대로 교수적 추론 도구로서 논증구조의 잠재력과 활용 가능성, 논증구조를 활용한 과학수업을 체험한 중등학교 학생들의 과학탐구와 추론 역량 개발의 가능성, 논증구조를 교수적 추론 도구로 활용하는 교사교육 프로토콜 개발의 필요성 등을 결론으로 제언하였다.