• 한국과학교육학회지
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• 제41권3호
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• pp.203-220
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• 2021

이 연구는 과학적 논증 담화에 대한 자동 채점의 성능 개선 방향을 탐색하였으며, 자동 채점 모델을 활용하여 논증 담화의 양상과 패턴을 분석하였다. 이를 위해 과학적 논증 수업에서 발생한 학생 발화를 대상으로 논증 수준을 평가하는 자동 채점을 수행하였다. 이 자동 채점의 데이터셋은 4가지 단위의 논증 피처와 논증 수준 평가틀로 구성되었다. 특히, 자동 채점에 논증 패턴을 반영하기 위하여 논증 클러스터와 n-gram을 활용하였다. 자동 채점 모델은 3가지의 지도 학습 기법으로 구성되었으며, 그 결과 총 33개의 자동 채점 모델이 구성되었다. 자동 채점의 결과, 최대 85.37%, 평균 77.59%의 채점 정확도를 얻었다. 이 과정에서 논증 담화의 패턴이 자동 채점의 성능을 개선하는 주요한 피처임을 확인하였다. 또한, 의사결정 나무와 랜덤 포레스트의 모델을 통하여 과학적 논증 수준에 따른 논증의 양상과 패턴을 분석하였다. 이를 통하여 주장, 자료와 함께 정당화가 체계적으로 구성된 과학적 논증과 자료에 대한 활발한 상호작용이 이루어진 과학적 논증이 논증 수준의 발달을 이끈다는 점 등을 확인하였다. 이와 같은 자동 채점 모델의 해석은 논증 패턴을 분석하는 새로운 연구 방법을 제언하는 것이다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제14권2호
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• pp.123-135
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• 2021

본 연구에서는 예비 지구과학 교사를 대상으로 논증구조를 활용한 수업설계 과정을 적용하고 그 과정에서 예비교사들이 작성한 교수학습지도안에 나타난 논증 수준을 분석하였다. 연구 결과, 예비교사들이 최종 교수학습지도안에서는 1차 교수학습지도안보다 더 많은 논증요소를 반영함으로써 논리적으로 짜임새를 갖춘 수업을 설계하였다. 또한, 교과서나 교육과정에 모든 논증요소들이 명시적으로 제시되지 않은 수업주제의 경우 예비교사들이 일부 요소를 교수학습지도안에 반영하지 못하였다. 연구 결과로부터 도출한 결론 및 시사점은 다음과 같다. 먼저, 수업설계에 논증구조를 활용함으로써 예비 지구과학 교사들이 작성한 교수학습지도안의 논증 수준이 높아졌으므로, 논리적인 과학수업 설계를 위한 도구로 논증구조를 활용할 필요가 있다. 다음으로, 예비 과학교사가 작성한 교수학습지 도안의 논증 수준은 교과서 및 교육과정에 제시된 논증요소를 벗어나지 못하므로, 논증구조를 활용한 과학수업 설계를 위해 예비 과학교사의 교육과정 재구성 역량을 함양할 필요가 있다. 또한, 예비 지구과학 교사의 논증에 대한 이해뿐 아니라 수업 전문성을 향상시킬 수 있도록 실제 교수활동의 맥락에서 논증구조를 활용하는 예비교사 교육 프로그램을 개발하고 적용할 필요가 있다.

• 과학교육연구지
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• 제33권1호
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• pp.1-11
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• 2009

이 연구의 목적은 학생특성에 따른 소집단 구성이 집단 내 논증과정의 수준에 주는 영향이 어떠한지를 알아보는 것이다. 이를 위해 대전시 소재 고등학교 11학년을 대상으로 자아개념과 과학적 태도 검사를 실시하였으며, 검사 결과를 바탕으로 연구에 참여할 12명을 선정한 후, 이들을 이질집단과 동질집단으로 구성하였다. 집단에 주어진 과제를 수행하면서 실험결과에 대한 해석 과정에서 나타나는 학생들의 논증과정을 VCR 자료로 촬영한 후 전사하였다. 전사된 자료는 Mitchell(2001)의 분류틀에 의해 분석되었으며, 그 결과는 다음과 같다. 소그룹 중 자아개념과 과학적 태도 특성이 모두 높은 집단이 나머지 집단보다 논증의 수준이 높았다. 따라서 수업 중 학생들의 논증활동을 증진시키기 위해 자아개념과 과학적 태도가 낮은 학생들이 논증활동에 적극적으로 참여할 수 있도록 적절한 발문 유도와 활동이 제시될 필요가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제31권1호
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• pp.106-117
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• 2010

이 연구의 목적은 학생들의 논증을 인식론적 (사고과정) 및 심리학적 (사고유형) 관점에서 탐색하여 어떠한 사고과정 및 유형으로 교사가 학생들의 논증 형성 능력을 향상시키는지 알아보는 것이다. 35년의 교사경력을 지니고 있는 교사 및 그의 26명 학생의 과학수업 60시간을 관찰하고, 전사하였으며, 전사한 학생들의 논증이 어떻게 표현되는지를 두 개의 도구, 즉 인식론적 및 심리학적 관점으로 분석하였다. 이 연구 참여자인 교사는 학생들의 논증의 질을 향상 시키기 위하여 특별한 목적으로 개발한 명시적인 교수법 "주장-근거 교수법"을 수업 시간에 활용하였다. 논증을 두 개의 다른 관점으로 분석해 본 결과, "보기" 또는 "예"를 이용한 사고과정에서는 "정교성" 사고유형이 가장 빈번하게 사용되었다. 모든 탐구의 시작인 가설을 세우기 위해 학생들은 "귀납" 사고과정으로 "일반화" 사고유형을 통해 탐구의 시작단계인 본인들의 "주장"을 형성하였다. 좀 더 높은 수준의 논증은 다른 지식이나 경험을 통한 개념의 "일관성" 사고 과정을 통해 교사의 도움에 힘입어 학생들이 "설명"을 형성하였다. 이러한 높은 수준의 논증 기회에서 확인된 교사의 역할은 학생들이 스스로 논증을 형성할 수 잇도록 도와주는 조력자, 그리고 학생들의 논증을 평가하는 것이 아닌 좀더 학생들의 사고과정을 확장시켜 주는 정교자 (elaborator), 그리고 학생들의 논증 수준이 높아질 수 있도록 논증을 추적하여 발전시켜주는 멘토로 확인되었다. 논증 본성에 대한 이해를 바탕으로 교사들은 학생들이 과학의 참 의미를 이해 할 수 있도록, 논증 기회를 제공하는 명시적인 교수전략을 개발하는 것이 필수적이라 할 수 있겠다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권5호
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• pp.495-505
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• 2008

이 연구의 목적은 초등 과학영재들의 논증활동에서 활용되는 증거들의 전개 양상과 수준을 Perella's Hierarchy of Evidence를 바탕으로 분석하는 것이다. 연구를 위하여 K대학 부설 과학영재교육원 초등과학 영재반 (5학년 5명, 6학년 10명) 15명을 연구 대상으로 선정하였으며 논증과제를 2주전 미리 부여한 뒤, 논증과제에 대한 찬성 또는 반대의 입장을 학생들이 각자 자유롭게 선택하여 총 2시간 동안 논증활동을 하였다. 연구자는 논증과정을 관찰하고 촬영, 녹음한 뒤 전 과정을 전사하여 분석하였다. 전사한 자료를 발화순서에 따라 Protocol Number를 부여한 뒤, 찬성팀과 반대팀이 논증활동을 전개하는 흐름을 파악하고 그 과정에서 나타나는 특징을 살펴보았다. 그리고 주장이나 반론, 답변 등에 사용되는 증거를 Perella's Hierarchy of Evidence 에 따라 Level 1부터 Level 6까지 등급화하여 각 수준별 빈도수를 구하였다. 이 연구 결과를 통하여 초등 과학영재들은 전체적으로 주장-반론-재반론의 순서가 반복되는 논증활동을 하며 사용된 50%이상의 증거가 Level 1과 Level 2였으며 Level 4 이상의 높은 수준의 증거는 20% 내외인 것을 알 수 있었다. 초등과학영재들은 논증과제에 대한 찬성, 반대 입장에 관계없이 통계 자료나 연구결과와 같이 신뢰할 수 있는 객관적 증거들을 사용하기 보다는 개인의 생각이나 경험, 타인의 경험, 개인의 추측 등 출처와 진위 여부를 확인할 수 없는 낮은 수준의 증거를 사용하여 약한 논증을 하고 있었다. 반면에, 상대방의 주장에 따르는 증거가 신뢰할 수 없거나 납득하기에 부족할 때에는 증거가 부족함을 지적하면서 상대방의 주장을 반박하는 상반되는 모습을 보이기도 하였다. 그리고 상대방이 상황이나 용어에 대한 인식이 부족하여 질문을 하거나 구체적 설명 또는 주장에 따르는 증거 제시를 요청할 경우, 답변을 하기도 하지만 답변이 어렵거나 증거가 부족하면 요청을 무시하고 새로운 화제로 급전환하였다. 또한 논증활동 중에 상대방이 자신의 주장에 대해 실험 연구 결과와 같은 높은 수준의 증거를 제시하며 반론할 경우, 수용하거나 재반론하기 보다는 자신의 주장을 반복하여 진술하거나 갑자기 다른 주장으로 돌려 회피하려 하였으며 논증활동 중에 주장의 일치에 도달하지 못하고 계속적으로 대립될 경우, 수 초간 침묵이 흐르다가 의견이 합의되지 않은 채 다른 화제로 전환하는 경향이 있었다. 이러한 연구 결과로부터 초등 과학영재들이 보다 높은 수준의 증거를 사용하여 강한 논증을 할 수 있도록 논증과정을 활용한 교수 프로그램 및 교사 인식 재고를 위한 교사 교육 프로그램을 개발할 필요가 있다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권3호
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• pp.446-459
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• 2024

본 연구의 목적은 초등학생들의 과학 논증 능력 발달과 학습 과정을 살펴보는 데 있다. 이를 위하여 6학년 학생들을 대상으로 과학 교육과정과 연계한 SSI 논증 교육 프로그램을 10개월 동안 적용하였다. 이 과정에서 학생의 논증 글 분석 및 표현 능력을 파악하기 위해 형식 측면과 내용 측면의 채점 기준을 개발하여 활용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 논증 글 분석 능력은 주제에 따라 영향을 받긴 했지만 학습이 진행되면서 형식 측면과 내용 측면 모두 향상되었다. 둘째, 논증 글 표현 능력 중 형식 측면에서는 이유만을 드는 경우가 가장 많았으나, 이유에 대한 근거를 추가하고 더 나아가 반박까지 활용하는 경우도 늘어났다. 셋째, 논증 글 표현 능력 중 내용 측면에서는 모든 논증 요소의 활용 수준이 점차 높아졌으나, 반론 인식과 반박 수준의 향상은 상대적으로 더디게 이루어졌다. 연구 결과를 종합하면, 논증 학습 경험이 누적됨에 따라 학생들의 논증 글 분석 및 표현 능력은 향상되었다. 장기간 동안 SSI 논증 교육 프로그램의 적용과 더불어 교사의 피드백 등 적절한 학습 지원이 있다면 초등학생들도 논증 능력의 발달이 가능하다는 점을 시사한다. 연구 결과를 바탕으로, 과학 교육과정과 연계된 SSI 자료 개발과 SSI 논증 글쓰기의 교육과정 반영을 제언한다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제17권3호
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• pp.423-446
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• 2015

본 연구의 목적은 고등학교 확률 수업의 '몬티홀 문제' 과제 맥락에서 나타난 논증과 정의 특징을 알아보는 것이다. 고등학교 2학년 상 수준 한 학급의 학생을 대상으로 교사와 학생 사이의 논증과정에 관한 수업담화를 Toulmin의 논증패턴을 이용하여 분석한 결과, 논증 중심의 담화 공동체로 만들기 위한 과제 맥락과 학생들이 질문하고 반박할 수 있는 안전한 교실 문화의 중요성이 밝혀졌다. 또한 복잡한 문제를 함께 해결해 나가는 논증과정을 통해 학생들은 수업에 더 몰입하게 되었으며, 실제적인 경험적 맥락은 개념의 이해를 풍부하게 해 주었다. 그러나 논증과정에서 나타난 추론은 통계적 추론이 아니라 대부분 확률 문제 풀이 위주의 수학적 추론이 나타났다. 이러한 연구 결과는 맥락에 따라 결과를 해석하는 과정에서 학생들의 통계적 추론이 일어남을 교사가 이해할 필요가 있고, 과제 맥락과 질문을 통해 학생들이 논증과정에 적극적으로 참여하도록 해야 한다는 확률 통계 수업에 대한 시사점을 제공할 수 있다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.411-429
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• 2015

본 연구에서는 기하 문제해결에서 GSP의 활용이 수준별로 학생들에게 어떤 영향을 끼치는지에 대해 알아보았고, 특히 논증기하와 해석기하의 연결성에 어떤 영향을 주었는지에 관하여 살펴보았다. 구체적으로 살펴보면 상 수준의 학생은 기하 문제를 해결하기 위해 바로 형식적인 대수적 식을 사용하는 것을 선호하였고, 중 하 수준의 학생의 경우에는 GSP의 도움을 받아 대수식을 찾고자 하는 노력을 보였다. 특히 하수준의 경우에는 문제해결에는 실패하였지만 GSP의 도움을 받아 문제를 이해할 수 있는 경우가 많았다. 논증기하와 해석기하의 연결성과 관련하여 GSP의 역동적인 환경은 형식화된 해석기하적 표현의 의미를 한 눈에 파악할 수 있도록 도움을 주었고, 해석기하적 접근 방식을 사용한 풀이를 전개한 후 문제해결의 반성 단계에서 그 결과의 의미를 시각화하여 전체적으로 이해할 수 있도록 도움을 줄 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권5호
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• pp.919-929
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• 2015

본 연구에서는 지질구조에 대한 모델링기반 학습 프로그램을 개발하고 모델링기반 학습에서 나타나는 논증패턴과 학생들의 정신모형 수준과의 관계를 밝히고자 하였다. 고등학교 2학년 126명을 대상으로 대륙이동설, 해령, 변환단층, 단층의 특징에 대하여 4회의 모델링기반 학습을 실시하였다. 연구대상 중에서 2개 학급은 실험집단으로 모델링기반 학습을 실시하였고 나머지 2개 학급은 비교집단으로 교사중심 설명식 수업을 실시하였다. 모델링기반 학습 후 실험집단과 비교집단의 사후 성취도와 학생들의 정신모형 분포를 정량적으로 비교하였다. 실험집단 중 5개 조의 논증활동을 녹음 전사한 자료에 대하여 본 연구에서 설정한 분석틀을 근거로 정성적으로 분석하였다. 본 연구의 분석틀은 TAP의 5가지 요소와 학생들의 대안개념이 포함되는 요소 5가지 등 총 10가지의 코딩 요소로 구성하였다. 정신모형 유형을 조사한 결과, 실험집단에서 단면 인과모형과 입체형 모형의 비율이 높게 나타난 반면, 비교집단에서는 2차원 모형과 단면 단순모형의 비중이 높게 나타났다. 논증유형을 분석한 결과, 주장의 빈도가 높을수록 논증활동이 성공적으로 이루어졌고 정신모형의 수준이 높게 나타났다. 반박이 제기된 경우, 만든 모형을 다시 관찰하여 자료를 수정하고, 이에 따라 주장을 다시 전개하였다. 이로써 모델링기반 학습에서 모형이 학생들의 논증 과정에 긍정적으로 작용함을 확인할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권6호
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• pp.739-751
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• 2010

이 연구는 예비교사들이 과학탐구에 대한 비판적 토론을 분석하는 것에 초점을 두고 있다. 약 3개월 동안 24명의 예비교사들은 7개의 그룹으로 나뉘어 개방적 탐구를 수행하였고, 이후 10회의 비판적 토론을 실시하였다. 모든 토론과정은 녹화하여 전사하여 분석되었다. 툴민의 논증분석틀과 인지적 논증분석틀을 이용하여 예비교사들의 탐구토론에 나타난 논증의 특징을 살펴보았다. 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 의미단위별 논증요소 분석에서 주장, 정당한 이유, 자료, 반박, 지원의 순서로 많이 제시되었다. 둘째, 대화 단위별 논증 구조에서 CW, CD, CDW, CWR, CR의 순서로 많이 제시되었다. 셋째, 비판적 탐구토론에서는 다른 토론활동보다 반론의 비율이 많이 제시되었다. 넷째, 두 번째 논증활동이 첫 번째 논증활동보다 질적 수준이 향상되었다.