The purpose of this study was to investigate the epistemic process in elementary science classrooms by analyzing classroom discourse as a epistemic practice. Data came from four elementary teachers in the form of video-recordings. A total of 12 elementary science lessons were examined to reveal the discursive modes and sequences in which the teacher and students participated when they constructed and developed scientific knowledge during the lessons. Three representative discursive patterns were found in the elementary science lessons explored: (i) 'Retrieving-Retrieving-${\cdots}$' by which well-established scientific knowledge was retrieved repeatedly, (ii) 'Exploring-Building on the Shared' which allowed introducing new scientific knowledge based on the scientific phenomena explored by the teacher and students together through practical work, and (iii) 'Retrieving-Elaborating/Reformulating/Narrating' or 'Building on the Shared-Elaborating/Reformulating/Narrating' which expanded and strengthened scientific knowledge already learned. These discursive patterns were suggested as discursive-epistemic mechanisms employed frequently in the epistemic process in elementary science lessons and as a basis for defining epistemic cultures of science classrooms.
This study explores the types of epistemic emotions that elementary-school students experience in science classes and the cognitive appraisal factors that affect these emotions. Thirty-two fourth-grade students of an elementary school in Gyeonggi-do, South Korea, participated in 20 science periods and wrote emotional diaries at the end of each class. In addition, the researcher conducted follow-up interviews to investigate the types of cognitive appraisal factors that caused the students to experience specific epistemic emotions that were recorded in their emotional diaries. The emotional diaries and interview data were analyzed using the constant comparative method of qualitative analysis. As a result, it was found that students experienced various positive and negative epistemic emotions. In addition, the cognitive appraisal factors experienced by the students were categorized into curriculum knowledge, experimental materials, experimental content, students, teachers, themselves, and integrated factors. We discussed that students' epistemic emotions are constructed cognitively and socially and that students inevitably experience negative epistemic emotions during science classes.
Lilly, Sarah;Chiu, Jennifer L.;McElhaney, Kevin W.
한국수학교육학회지시리즈D:수학교육연구
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제24권3호
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pp.137-173
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2021
Research and national standards, such as the Next Generation Science Standards (NGSS) in the United States, promote the development and implementation of K-12 interdisciplinary curricula integrating the disciplines of science, technology, engineering, mathematics, and computer science (STEM+CS). However, little research has explored how teachers provide epistemic support in interdisciplinary contexts or the factors that inform teachers' epistemic support in STEM+CS activities. The goal of this paper is to articulate how interdisciplinary instruction complicates epistemic knowledge and resources needed for teachers' instructional decision-making. Toward these ends, this paper builds upon existing models of teachers' instructional decision-making in individual STEM+CS disciplines to highlight specific challenges and opportunities of interdisciplinary approaches on classroom epistemic supports. First, we offer considerations as to how teachers can provide epistemic support for students to engage in disciplinary practices across mathematics, science, engineering, and computer science. We then support these considerations using examples from our studies in elementary classrooms using integrated STEM+CS curriculum materials. We focus on an elementary school context, as elementary teachers necessarily integrate disciplines as part of their teaching practice when enacting NGSS-aligned curricula. Further, we argue that as STEM+CS interdisciplinary curricula in the form of NGSS-aligned, project-based units become more prevalent in elementary settings, careful attention and support needs to be given to help teachers not only engage their students in disciplinary practices across STEM+CS disciplines, but also to understand why and how these disciplinary practices should be used. Implications include recommendations for the design of professional learning experiences and curriculum materials.
이 연구에서는 초등학생들의 소집단 과학 논의 활동에서 나타나는 인식적 고려사항들을 동정하고 이러한 인식적 고려사항들이 논의 상황 속에서 어떻게 서로 관련되는지 탐색하였다. 학생들의 소집단 논의 활동에서 나타난 인식적 고려사항들은 Berland et al.(2016)이 제시한 틀을 사용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등학생들의 소집단 논의 활동에서 인식적 고려사항은 본성, 일반성, 정당화, 청중의 네 가지 측면에서 소집단 별, 차시 별로 다양하게 나타났다. 둘째, 소집단 별 논의 활동에서 나타난 인식적 고려사항들은 서로 상호 작용하며 복합적으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 소집단 논의 수업을 설계하고 평가하는 교사들에게 학생들이 논의 활동에 참여할 때 어떠한 생각을 가지고 참여하고 있으며 이러한 인식적 고려사항들이 학생들의 논의 활동에 어떤 영향을 줄 수 있는지에 대한 이해를 제공할 수 있다. 학생들의 학습접근방식보다는 성적 수준이 학생들이 사용하는 인식적 고려사항에 더 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 인식적 고려사항들은 상호 작용하는 과정에서 논의 상황에 따라 서로 관련이 되므로 인식적 고려사항들이 서로에게 긍정적으로 관련되어 과학 논의 활동이 과학적이고 논리적으로 전개될 수 있도록 소집단내 규범 형성 및 교수 전략을 고려하여야 한다.
미래의 과학자 양성을 목표로, 진정한 과학 탐구의 경험을 강조하고 있는 고등학생들의 R&E 활동에서 점진적으로 주목하고 있는 것은 진정한 탐구 주체로서의 학생의 활동이다. 본 연구에서는 고등학교에서 수행되고 있는 R&E 활동 중에서 특히 학생이 그 주체가 되어 연구의 과정을 결정하고 실행하는 학생 주도의 R&E를 대상으로 연구 수행의 주요 흐름을 파악하고, 각 단계에서 드러나는 학생의 인식적 행위주체성을 탐색하고자 하였다. 이를 위하여 과학영재학교 1학년 학생들이 수행한 교내 R&E 활동에 대하여 18개월에 걸친 질적 사례 연구를 수행하였으며, 연구 참여자와의 반 구조화된 면담 자료, 연구자의 참여관찰 일지, 학생과의 논의 과정에 대한 녹음자료, 학생 산출물 등과 같은 질적 자료를 수집, 근거이론에 기반한 지속적 비교분석법에 따라 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과, 학생 주도의 R&E 활동은 주제 탐색의 단계-연구 설계의 단계-실험활동 수행의 단계-해석 및 고찰의 단계-과학적 의사소통의 단계를 거치는 것으로 드러났으며, 이와 같은 연구의 흐름은 비선형적이며 단계 간 중첩과 회귀가 빈번하게 드러나는 동적인 특징을 지님을 알 수 있었다. 두 번째로, 학생 주도의 R&E 활동에서 학생의 인식적 행위주체성은 R&E 구조와의 지속적인 상호작용을 통해 발현되었다. R&E의 구조에 의한 인식적 행위주체성의 촉발은 연구의 진행에 따라 점차 자발적 발현으로 전환되었으며, 특히 학생의 인식적 신념과 깊은 관련성을 보였다. 또한 인식적 행위주체성의 발현 과정에서 학생들은 스스로를 R&E 활동의 의사결정자로 배치하는 모습을 보였으며, 이는 R&E 활동에 대한 권위의 재분배와도 밀접한 관련성을 드러냈다. 학생 주도의 R&E 활동이 어떠한 흐름을 가지고 이루어지며, 그 가운데 학생들이 어떠한 인식적 행위주체성을 보이는지에 대한 본 연구는 지속적으로 확산되고 있는 고등학생들의 연구 활동 참여에 대한 심층적 이해를 제공함과 동시에, 학생들이 스스로의 탐구 활동에서 진정한 주체로 자리매김 할 수 있도록 지원하고자 하는 많은 교육 연구자들에게 그 방향성 수립을 위한 단초를 제공할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 과학 논변 활동에 참여하는 학생들이 비생산적, 생산적 논변 실행에서 각각 어떠한 인식론적 자원들을 활성화시키는지 탐색하고, 논변 실행 변화에 어떤 맥락이 기여하는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 과학 논변 활동에 참여한 소집단 학생들의 수업 실행과 면담을 녹화 및 녹음하여 전사했으며, 학생 활동지와 연구자의 필드노트를 수집하여 본 연구의 분석 자료로 활용하였다. 분석 결과, 초점 집단은 비생산적 실행에서 전파, 신뢰, 축적 자원을 활성화시키다가 생산적 실행에서 구성, 이해, 축적, 형성, 반박 자원을 활성화시키는 것으로 나타났다. 이러한 인식론적 자원 변화에 따른 실행 변화에 기여한 맥락은 친숙하지 않은 형태의 논변 과제가 제공된 것과 더불어 소집단 내 인식적 권위자의 정서적, 인식적, 개념적 지원이 작용한 것으로 분석되었다. 본 연구는 학습자의 맥락 의존적인 인식론에 따른 실행 변화를 분석하는 연구들에 추가적인 사례 연구로 제공될 수 있으며, 추후 학생들의 진정한 과학 참여를 위해 생산적인 인식론의 형성 및 안정화에 대한 논의에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
본 연구는 소집단 논변활동에서 나타난 학생들의 인식적 실행을 토대로 하여 학생들이 지닌 인식적 고려를 파악하고, 수업 실행 중에 나타난 학생들의 인식적 고려 수준의 변화에 협력적 성찰이 어떻게 영향을 미쳤는지를 탐색하고자 하였다. 이를 위해 중학교 1학년을 대상으로 소집단 논변 활동과 수업 후 소집단 구성원과의 협력적 성찰을 진행하였다. 협력적 성찰을 진행한 소집단 중에 수업 실행으로 부터 인식적 측면의 변화가 명확히 드러나며, 이 변화에 협력적 성찰이 기여한 바가 분명하게 드러난 소집단을 초점집단으로 선정하였다. 논변 활동에서의 소집단 논의 및 협력적 성찰을 녹화, 녹음하였고, 그 전사본과 협력적 성찰시 활용된 체크리스트를 바탕으로 학생들의 인식적 고려를 지식 산물의 본성, 지식 산물 구성의 정당화, 청중에 대한 인식 측면에서 분석하였다. 그리고 인식적 고려와 실행의 변화에 있어 협력적 성찰이 어떻게 역할을 하였는지 분석하였다. 연구결과, 소집단 학생들이 보인 인식적 고려 수준은 제각각 차이가 있었으며, 협력적 성찰이 기여한 변화는 5차시 수업 이후에 나타났다. 학생의 인식적 고려 수준의 변화를 촉진하는 요인은 크게 네 가지로 구분되었다. 첫째, 협력적 성찰에서 연구자가 수업 실행에 대한 성찰을 유도하는 과정에서 구성원을 협력자로 인식하는 기회를 제공했고, 이는 '청중에 대한 인식' 측면에서 인식적 고려 수준의 발달을 지원하였다. 둘째, 협력적 성찰이 기존과는 다른 방식의 동료와의 상호작용이 나타나게 하는 맥락 조성에 기여하였다. 구성원을 협력자로 인식하고 논변을 발전시키는 과정에 참여하도록 유도하는 상호작용이 '정당화' 측면에서 다른 구성원의 인식적 고려 수준 발달을 지원한 것으로 확인되었다. 셋째, 협력적 성찰에서 제공된 체크리스트가 활동에서 기대하는 바를 명시화함으로써 생산적인 인식적 실행을 촉구하였고, 이 또한 학생의 인식적 고려 수준의 발달을 지원하였다. 마지막으로 협력적 성찰에서 연구자가 사용한 발화 패턴을 모방한 학생의 인식적 실행은 학생이 인과적 설명 구성을 할 수 있게 촉진하였고, 이는 '본성' 측면에서 인식적 고려 수준의 발달을 지원하였다. 본 연구는 학생의 인식적 고려 수준을 발달시킬 수 있는 지원 방안을 마련하고, 발달된 인식적 고려를 바탕으로 생산적인 인식적 실행을 촉진하는 데에 기여할 것이다.
학생들이 수학과 과학을 배울 때 개발 및 사용하는 지적 자원의 이론적 모형을 구성하였다. 9,300명의 미국 4학년 학생들의 수학 과학 성취도 평가의 응답을 통계적으로 분석하여 이 이론적 모델을 검증하였다. 그 결과는 이론적 모형이 타당함을 보여주며, 4학년 학생들의 과학 학습에서 인식적 실천은 수학 학습에서 인식적 실천의 발달에 영향을 준다.
The result of this study suggests that students' perception of service value is related to functional value with regard to need and satisfaction, epistemic value, image, emotional value, functional value with regard to price and quality, and social value. Specifically female students give less importance to epistemic value than their male counterparts. Students in the 2nd grade gave less favorable scores to the functional value with regard to need and satisfaction, epistemic value, image, emotional value and functional value with regard to price and quality than students in the 1st grade. Students in the night class gave less scores to epistemic value and functional value with regard to price and quality than students in the day class. It is confirmed that the difference between groups by the period in school is in functional value with regard to need and satisfaction, image, emotional value, and functional value with regard to price and quality. And it is also revealed that these results are similar to the results of analysis by the grade. In conclusion college operators should not overemphasize that the department of Hotel culinary arts occupies the leading position of the culinary academic world in Korea and the firms of food service industry positively evaluate the department of Hotel culinary arts, and in order to cope with the rapidly changing environment of the culinary education consistent investment constant changes and of efforts should not be stopped. On one hand the teaching staff of the department of Hotel culinary arts should reconsider their original role, and need behavior and practice to fill their deficiency with steady efforts in terms of students' perceived service value. In addition the students of the department of Hotel culinary arts should not be shackled by the past tradition, should not take a pessimistic view of the present situation, should not take an optimistic view of the future, and should always cultivate their ability to provide for the future.
A technique for reliability-based design optimization(RBDO) is developed based on the Bayesian approach, which can deal with the epistemic uncertainty arising due to the limited number of data. Until recently, the conventional RBDO was implemented mostly by assuming the uncertainty as aleatory which means the statistical properties are completely known. In practice, however, this is not the case due to the insufficient data for estimating the statistical information, which makes the existing RBDO methods less useful. In this study, a Bayesian reliability is introduced to take account of the epistemic uncertainty, which is defined as the lower confidence bound of the probability distribution of the original reliability. In this case, the Bayesian reliability requires double loop of the conventional reliability analyses, which can be computationally expensive. Kriging based dimension reduction method(KDRM), which is a new efficient tool for the reliability analysis, is employed to this end. The proposed method is illustrated using a couple of numerical examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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