Although there are some challenges to a view of science teaming as conceptual change, the view still occupies an important position in science teaming and teaching. Conceptual change theory implies that students' conceptions need to be exchanged for the new science conceptions. This was at the heart of conceptual change theory of Posner et al. (1982). According to this theory, cognitive conflict is known as an important factor in conceptual change even though there is still a controversial on effects on science teaming. This study is intended to interpret the cognitive conflict from cybernetics' perspective and explain difficulties of conceptual change which students have in teaming science and the conditions of conceptual change.
이 연구는 개념변화 맥락을 제공하는 개념생태의 상호작용에 관한 사례 연구이다. 사례 연구를 통해, 개념생태를 구성하는 세 가지 특징(개념, 과거 경험, 설명일관성)의 상호작용적 맥락을 구체적으로 제시하고 그 상호작용적 특정이 개념변화를 어렵게 하는데 공헌하고 있음을 밝힌다. 이 연구의 시사점은 크게 세 가지이다. 첫째, 개념 학습을 목표로 하는 교수(teaching)는 특정 과제에 대하여 학생들의 개념생태 내에 자리잡고 있는 관련된 장소에서 출발해야 한다. 둘째, 학생들의 비일관적인 설명은 개념변화의 단서로 이용될 수 있다. 셋째, 과거 경험은 학습자를 깊이 이해하기 위해 개념생태 연구가 지속적으로 탐구해야할 영역이다.
The purpose of this study was to investigate the relation between the levels of cognitive conflict and students' conceptual change. In this study, 30 Korean high school students were selected from 450 10th graders by examining the pretest results. Two different strategies were used to induce cognitive conflicts in students, an anomalous or conflict situations; demonstrations and logical arguments against students' preconception. After arousing the students' cognitive conflict, the level of cognitive conflict was rated. Pretest, post-test and delayed post-test were administered to check the conceptual change. The tests consisted of 5 items in mechanics and electricity, respectively. Therefore, the demonstration method showed effective conceptual change, more than the logical argument method did. Students changed their conceptions more easily and frequently in the area of mechanics than in electricity. Students who showed higher levels of cognitive conflict indicated more positive conceptual change than those who showed lower conflict levels. 59 cases (56%) out of 105 who experienced high levels of cognitive conflict were changed into scientific conceptions one month later; however only 16 cases (35%) out of 46 who experienced low levels of cognitive conflict changed into scientific conceptions. Students who experienced higher levels of cognitive conflict showed higher rates of conceptual change. It could be concluded that designing instruction to induce cognitive conflict is a useful strategy to promote conceptual change.
본 연구에서는 학생의 개념변화 과정을 연속적인 세련화와 정교화의 과정으로 보았다. 이러한 관점은 학생의 개념변화에 대한 학습심리학적 연구의 재고찰과 물리학 지식의 발달과정에 대한 물리학사적 사례 연구의 분석에 기초하였으며, 구체적으로 세련화와 정교화를 통한 개념변화 과정 사례를 추출할 수 있었다. 본 연구 결과는 실제 학생의 반응을 분석하는데 지침 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 우리나라에서 수행된 지구과학교육 분야의 개념변화 연구 동향을 분석하여 향후 개념변화 연구의 기초 자료로 제공하는 것이다. 우리나라 지구과학 개념변화 연구의 경향성을 논문의 키워드, 발표 연도, 논문 출처, 연구 목적, 연구 대상, 연구 영역, 연구 방법 측면에서 분석하였다. 연구 대상은 우리나라 지구과학교육의 개념변화연구 논문이 처음 발표된 1989년부터 2017년 7월까지, 총 126편의 지구과학교육의 개념변화 논문이었다. 본 연구의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 개념변화 논문은 '개념변화'라는 용어를 '오개념', '선개념' 보다 더 많이 사용하였다. 둘째, 개념변화 논문은 2000년대에 많은 양적인 성장을 이루었다. 셋째, 개념변화는 석사 학위의 연구주제로 많이 이루어지고 있었다. 넷째, 오개념 조사와 그에 따른 교정을 함께 다룬 연구가 많았고, 오개념 조사로는 자유응답 검사법을, 오개념 교정 방법으로는 인지갈등 수업모형과 CAI 교수전략을 주로 활용하였다. 다섯째, 초등학생 대상 연구가 가장 많이 이루어졌다. 여섯째, 개념변화 연구의 지구과학 영역은 천문과 대기의 비중이 높았다. 마지막으로, 연구 초기에는 양적 분석 방법을 많이 사용하였지만, 2010년대에 들어서는 질적 분석 방법을 많이 사용하였다. 향후 개념변화의 연구 과제로 예비 및 현직 교사 대상의 개념변화 연구, 지질 해양 대기 등 다양한 영역으로의 연구 확대, 오개념 형성원인 파악 및 정의적 요인에 관한 연구 등을 제안하였다.
The purpose of this study was to examine the role of cognitive conflict in the conceptual change process. Ninety-seven high school students in Korea participated in this study. Before instruction, we conducted pretests to measure learning motivation and learning strategies. During instruction, we tested the students' preconceptions about Newton's 3rd Law and presented demonstrations. After this, we tested the students' cognitive conflict levels and provided students learning sessions in which we explained the results of the demonstrations. After these learning sessions, we tested the students' state learning motivation and state learning strategy. Posttests and delayed posttests were conducted with individual interviews. The result shows that cognitive conflict has direct/indirect effects on the conceptual change process. However, the effects of cognitive conflict are mediated by other variables in class, such as state learning motivation and state learning strategy. In addition, we found that there was an optimal level of cognitive conflict in the conceptual change process. We discuss the complex role of cognitive conflict in conceptual change, and the educational implications of these findings.
과학학습에서 인지갈등의 긍정적인 혹은 때때로 부정적인 영향에 관한 논의들이 아직까지 진행되고 있다. 그러나 분명한 것은 개념변화이론에 따르면 인지갈등이 개념변화에 중요한 역할을 한다는 것이다. 이 연구의 목적은 개념변화과정에서 인지갈등의 역할을 자세히 살펴보는 것이다. 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 1) 불일치 상황은 인지갈등의 필요조건 혹은 충분조건인가? 2) 인지갈등은 개념변화의 필요조건 혹은 충분조건인가? 이 문제를 해결하기 위하여, 우리는 관련 문헌들 속의 이론과 결과들을 분석하였다. 마무리부분에서는 개념변화과정에서 인지갈등의 복잡한 역할과 앞으로의 연구과제에 대하여 논의 하였다.
This study explored the relationship between argumentation and the conceptual change model in a science teacher's explanations. Ten audiotape recordings (about 9 hours) collected in a high school physics classroom were all transcribed. The transcripts were analyzed using the components of Toulmin's argument framework and two constructs of the conceptual change model: the status of a conception, and the conceptual ecology. This analysis reveals that there are dynamic relationships among Toulmin's argument components, the status of a conception, and the conceptual ecology. The episode extracted from the transcripts shows the science teacher's explanations in the flow of classroom discourse, as directed and guided by her, presenting the intelligibility or plausibility of a conception by using warrants or backings such as examples or anomalies, two components of conceptual ecology.
The concept of 'the lunar and planetary phases' is very difficult to understand and students may have various misconceptions on this concept. A module drawing the lunar and planetary phases was developed with the application of the simplifying conditions method. The effects of instruction using the module drawing the lunar and planetary phases on the conceptual change and the achievement was investigated in the consideration of learners' characteristics (spatial perception ability, science inquiry ability, required pre-requested learning ability). Findings were as follows: 1) This module was effective for learners' conceptual change and achievement, 2) This module had a positive influence for development the learners' characteristics and conceptual change with the middle level of science inquiry ability, the middle and low level of required pre-requisite learning ability, and middle level of the spatial perception ability.
Researches have shown that learning science frequently requires the process of conceptual change. As a result, many of the constructivist teaching and loaming approaches focus on this kind of loaming. In approaches that focus on conceptual change, cognitive conflict strategies play a key role. Students, however, still have much difficulty in loaming science. Theoretically, it underlies Piaget's genetic epistemology in which disequilibration demands an interplay between assimilation and accommodation until equilibrium is restored. Also, radical constructivism has its roots in a variety of disciplines, but has been most profoundly influenced by the theories of lean Piaget as interpreted and extended by Glasersfeld. This study is intended to interpret the conceptual change from radical constructivist perspective and explain difficulties of conceptual change which students have in learning science.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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