정교화와 유사성 정렬이 과학개념학습에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 유추에 의한 과학 개념의 학습이 어떠한 조건에서 좀더 효율적으로 이루어지는가를 검토하여 유추에 의한 개념학습에 관여하는 인지기제와 유추의 효과를 촉진시키는 방법을 알고자 실시되었다. 유추과정은 (1) 표적 영역의 정보를 약호화하는 단계, (2) 표적 영역의 정보와 유사한 소스 영역의 정보를 인출하는 단계, (3) 두 영역 정보의 요소를 사상(mapping)하는 단계, 그리고 (4) 인과 도식의 유도(schema induction) 단계를 통하여 이뤄지는 것으로 알려져 있다. 김새로나와 이영애 (2001), 이영애와 정현옥(2002) 의 연구는 사상단계에 중점을 두고 유추의 효과를 살펴보았으나, 본 연구의 두 실험은 유추의 첫 번째 단계인 약호화 단계를 중심으로 유추 학습의 효과를 알아보고자 하였다. 실험 1은 과학개념의 진술문을 참여자들에게 제시할 때 두 조건으로 나누어 학습시켰다. 한 조건은 유추조건으로서 과학개념을 유추진술문의 형식으로 제시하였고, 정교화 조건은 과학개념의 진술문을 학습할 때 한 진술문마다 두가지 질문을 함께 제시하였다. 이 때, 두 가지의 질문은 규칙적인 기준으로 구성되었는데, 두 질문 중 하나는 과학개념에 대한 단순한 사실을 묻는, 즉 명제에 대한 기본 문제를 제시하여 사실을 처음 접하고 부호화할 때 참여자들로 하여금 내용을 정교화하도록 유도하였고, 두 번째 질문은 과학개념의 소스영역에 대한 추론문제를 제시하여 개념에 포함된 역동적인 관계를 스스로 생각해보게끔 유도하였다. 이 두 조건의 학습을 검사문제의 해결에서 평가하였다. 평가는 기본 문제와 추론 문제 두 가지로 진행하였다. 한 개념당 총 4 개의 질문이 주어졌다. 그 중 2문제는 학습한 내용에 대한 구체적 사실을 묻고 나머지 2문제는 추론 문제였다. 검사 문제는 실험 1과 2가 동일하였다. 연구 결과, 정교화조건이 유추문 조건보다 기본문제와 추론문제, 모두에서 더 나은 수행을 보였다. 실험 2는 유추 진술문을 접하였을 때 유사성을 비교, 평정하게 하여 소스 영역과 표적 영역의 구조유사성을 비교하고 정렬시키도록 하였다. 유사성에 관한 선행 연구 (Markman & Genter, 1993)는 그림들간의 유사성을 판단할 때 유사성을 평정하도록 요구하면 그림들간의 속성 유사성(예, 색깔, 크기)뿐만 아니라 구조 관계 유사성도 잘 찾아낸다고 보고하였다. 실험 2에서는 과학개념에 대한 진술문을 자극으로 하여 과학개념에서도 이러한 평정 효과를 볼 수 있는가를 살펴보았다. 실험 2는 실험 1의 유추문 조건, 정교화조건과 함께 유사성을 평정시킨 조건, 그리고 통제조건으로 그럴 듯함을 평정하는 조건을 조작하였다. 연구 결과, 유사성 평정조건이 그럴 듯함 평정조건보다 더 나은 수행을 보였다. 본 연구의 실험 1과 실험 2는 사람들이 낯선 정보를 처음 접하고 낯익은 정보를 바탕으로 이해하고자 할 때 소스영역과 표적 영역간의 관계를 사상하고, 추론하게 하는 과정을 촉진시키는 여러 방법의 효과를 알아보고자 하였다. 유추에 의한 개념학습에 있어서도 정교화와 평정에 의한 관계구조의 추출이 중요한 과정적 요인임이 본 실험 결과로 밝혀졌다. ;Two experiments of this research have been performed to verify what condition encourage the analogical concept learning and to verify what is the important cognitive mechanism in analogy and what is the point that must be considered to learn new concepts by analogy. The use of analogy involves several steps. Often a problem solver will select a source analog by retrieving information about it from memory(selection), map the source to the target and thereby generate inferences about the target (mapping), evaluate and adapt these inferences to take account of unique aspects of the target (evaluation) and finally learn something more general from the success or failure of the analogy(learning). Kim Sae Ro Na(1998) and Jung Hyun Ok(2000) investigated the effect of analogies in learning and comprehensing scientific concepts focusing on the mapping stage. However, this study investigates the effect of analogies in learning and comprehensing scientific concepts focucing on the selecting stage. Experiment 1 was composed of two conditions, analogy condition and elaboration condition. Subjects in analogy condition were given a mapped concepts with source analogs about scientific concepts, and subjects in elaboration condition were given a mapped concepts with source analogs about scientific concepts plus two questions demanding elaborating the statement and inferencing the relations of the statement. And at each level the performance of basic-level question and inferential-level question was examined. This experiment showed the following results. Subjects in elaboration condition performed better than subjects in analogy condition. This result means that elaborating the statement and inferencing the relations of the statement foster the effect of analogy and they can guide subjects the right way in the learning concepts. Experiment 2 proposed that structured representations can be compared via structural alignment, a process derived from models of analogical reasoning. The general prediction of structural alignment is that similarity comparisons lead subjects to attend to the matching relational structure in a pair of items. Therefore, in this experiment, two conditions were added on the first experiment conditions , rating similarity and rating plausibility. Subject in the similarity rating task was given statements about concepts and checked to rate their similarity on a scale from 1 to 7 (1 means high similarity between a source analog and a target analog, and 7 means low similarity between them.) This experiment showed the following results. (1) In basic-level question, two conditions did not show any significant difference. (2) In inferential-level question, subjects in the rating similarity condition performed better than subjects in the rating plausibility condition . This result is consistent with the prediction of the structural- alignment view of similarity. In view of the two experiments, elaborating the statement and inferencing the relations of the source analog could help effectively learn concepts by analogy and we could learn similarity comparisons promote structural alignment. Structural alignment view offers a theoretical basis for examining the calculation of similarity using structured representations. In terms of the analysis of the regression between correct responses in inferential-level question and the rated similarity of each item, analogy is a cognitive mechanism that need large working memory capacity.