View : 70 Download: 0

중학교 과학3 '물질의 특성' 단원의 내용 인지 요구도 수준 분석

Title
중학교 과학3 '물질의 특성' 단원의 내용 인지 요구도 수준 분석
Other Titles
An Analysis of Cognitive Demands Levels for Contents about the Unit of 'The Characteristics of Matter'in Science Text Books of 3rd grade in Middle School
Authors
이윤영
Issue Date
2013
Department/Major
교육대학원 화학교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
강순희
Abstract
본 연구의 목적은 학생들의 인지 발달 수준과 교과 내용의 인지 요구도 수준이 불일치할 때, 효율적인 학습이 어렵다는 피아제의 이론을 근거로 하여 2007 개정 과학과 교육 과정의 중학교 3학년 ‘물질의 특성’ 단원의 내용 인지 요구도 수준과 국내의 중학교 3학년 학생들의 인지 수준을 비교·분석해 보고자 함이다. 본 연구의 분석 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 피아제의 발달 단계에 따르면 중학교 3학년 학생들은 형식적 조작기에 도달했어야 한다. 그러나 GALT 축소본을 사용한 연구를 문헌 조사한 결과, 모집단 별로 차이가 있지만 최소 27.4%에서 최대 44%의 학생만이 형식적 조작기에 도달하였다. 둘째, 주요 개념 별로 영국의 CSMS Project Team의 CAT분류틀을 사용하여 본래 개념과 교과서의 내용 인지 요구도 수준을 분석한 결과는 다음과 같다. ‘크기 성질 및 세기 성질’은 후기 구체적 조작(2B) 수준의 개념이다. 중학교 3학년 교과서에서는 대체로 본문 내용과 탐구 활동 모두 최고 수준으로 구체적 조작기 수준(2A/2B)을 요구하는 내용이 지배적이었으나 물체의 부피를 측정하는 내용은 물체를 액체에 담가 밀어낸 액체의 부피로부터 구한다는 것을 이해해야 하므로 보존 논리의 초기 형식적 조작(3A) 수준이 요구된다. 다음으로 ‘밀도’ 개념은 초기 형식적 조작(3A) 수준이나 교과서에서는 본문 내용은 최고 수준으로 초기 형식적 조작(3A) 수준, 탐구 활동은 후기 형식적 조작(3B) 수준을 요구한다. 이 개념을 이해하기 위해서는 비례 논리, 변인 통제 논리 등의 사고가 필요하며 탐구 활동이 후기 형식적 조작(3B) 수준을 요구하는 이유는 밀도 계산이 포함되기 때문이다. ‘끓는점과 어는점 및 녹는점’은 초기 형식적 조작(3A) 수준인 개념이다. 교과서에서 역시 본문 내용과 탐구 활동 모두 최고 인지 요구도 수준으로 초기 형식적 조작(3A) 수준을 요구하였다. 상태 변화와 관련된 사고와 물질의 가열·냉각곡선을 이해하는 등의 인지 수준은 초기 형식적 조작(3A) 수준에 대응하기 때문이다. ‘용해도’의 경우 앞선 연구들에서 학생들과 교사들 모두 어려움을 느끼는 개념으로 보고되었다. ‘용해도’는 초기 형식적 조작(3A) 수준인 개념이지만 교과서에서 본문 내용은 최고 수준으로 초기 형식적 조작(3A) 수준, 탐구 활동은 후기 형식적 조작(3B) 수준을 요구하였다. 용해 현상을 이해하고 용해도 곡선을 해석하기 위해서는 비례 논리와 그래프 해석 기술 등이 필요하며, 용해 현상을 입자로 표현 한 경우 모델을 사용하여 비유한 것이므로 비유 대상과 실제 물질을 대응시키는 능력도 필요하다. 또한 탐구 활동에서는 용해도 곡선을 이용하여 용해도를 계산하는 과정이 포함되므로 후기 형식적 조작기(3B)를 나타내어 구체적 조작기에 있는 학생들과 과도기에 머무르는 학생들이 이해에 곤란함을 느낄 수 있다. 마지막으로 ‘혼합물의 분리’는 초기 형식적 조작(3A) 수준인 개념이고 교과서에서도 대체로 동일한 수준을 요구하였다. 물질이 물리적 변화인 섞이는 과정을 거쳐 혼합물을 형성하여도 그 성질은 보존되기 때문에 분리가 가능하다는 사고를 하기 위해 보존 논리의 초기 형식적 조작(3A) 수준이 요구된다. 셋째, 2007 개정 과학과 교육 과정을 따르는 본 연구와 제 7차 과학과 교육 과정을 따르는 선행 연구와의 비교 결과, ‘물질의 특성’ 단원은 교육 과정이 바뀌는 과정에서 내용 수준이 크게 변하지 않았다. 하지만 제 7차 과학과 교육 과정에서 중학교 2학년, 2007 개정 과학과 교육 과정에서 3학년에서 학습하므로 2007 과학과 개정 교육 과정을 따르는 학습자들의 이해 정도가 더 높을 것이며, 교과 내용과 인지 수준의 불일치가 원인이 되어 과학에 흥미를 느끼지 못하는 학생도 적을 것이다. 위와 같은 결과를 종합하여 얻은 결론은 다음과 같다. 중학교 3학년의 ‘물질의 특성’ 단원은 대체로 초기 형식적 조작(3A) 수준으로 서술되었고, 이는 대체로 교과서의 서술 방식의 차이보다는 개념 자체의 특수성이 원인이 된 인지 수준이다. 일부 중학교 3학년 학생들은 형식적 조작기에 미치지 못해 이를 이해하기 어려울 수 있다. 그러나 교과서를 쉽게 서술하기 보다는 이들의 인지 수준을 높이는 데에 노력을 기울여야 하며, 학습자의 인지 수준과 교과 내용의 인지 수준이 반드시 일치해야만 학습이 일어나는 것은 아니므로 이해에 어려움을 겪는 학생들의 경우 효과적인 교수-학습 모형이나 비유, 다양한 실례 등을 활용하면 도움이 될 것이다. 본 연구는 교사가 학생들이 ‘물질의 특성’ 단원의 어떤 부분을 어려워하며, 그 내용을 이해하는 데 필요한 사고와 논리의 종류는 어떤 것이 있음을 파악하여 최종적으로 교수-학습에 도움이 되는 자료로 사용될 수 있음에 의의가 있다.;Based on J. Piaget's theory that effective learning has difficulty when cognitive development level of students and cognitive demand level of contents are in discord with each other, this study intends to compare ·analyze the cognitive level of domestic middle school students in 3rd grade and cognitive demand level of contents in the ‘Characteristics of Matter' Unit, 3rd grade of middle school in the 2007 revised science curriculum. As the result of analysis, findings of this study are as follows. First, though there's a difference in the cognitive development levels of middle school 3rd graders by population, it shows that students to a minimum 27.4% and to a maximum 44% reached the formal operational stage, with 31.0- 48.8% students at the transitional stage and 20.7% - 39.1% students at the concrete operational stage. According to the developmental stage of Piaget, 15-year-students of middle school 3rd graders should reach the formal operational stage but failed actually. Second, the results of analyzing cognitive demand level of original concepts and contents, using CAT by main concept, are as follows. As for concepts of extensive & intensive properties, as both the text contents and inquiry activities demand the concrete operational (2A/2B) stage, as the top level. However, as for the concept to measure volume of a matter, it demands the early formal operational(3A) stage of the conservation logic, or understanding the principle that measures its volume from the volume of a liquid pushed out through soaking a matter. In this case, the original concepts of 'intensive & extensive properties' are required the late concrete operational(2B) stage. Next, as for the concept of density, the original concept is required the early formal operational(3A) stage, but in textbook the text is at the early formal operational stage(3A) while inquiry activities at the late formal operational stage(3B). To understand such a concept, ideas like proportional or variables control logics are required. The original concepts of 'boiling, feezing and melting points' are the early formal operational(3A) stage. As for boiling, freezing and melting points in textbook, in both the text and inquiry activities, the top cognitive demand level is the early formal operational stage(3A). The cognitive level of understanding heating·freezing curves with change of state corresponds to the early formal operational stage. Therefore, in this contents, some students at the concrete operational and transitional stages may have difficulty in understanding. In case of the solubility concept, precedent studies report it's the concept both students and teachers have difficulty. The original concept of 'solubility' is required the early formal operational(3A) stage. In order to understand and interpret solution and a solubility curve, proportional logic and graph interpretation skills are required. Also, in case of expressing the solution phenomenon as a particle, as comparison was done using a model, it's necessary to develop an ability to correspond a comparative object to the real matter. In addition, as solubility inquiry activities contain a process to calculate solubility using a solubility curve, as the late formal operational stage(3B), so the students who at the transition stage and concrete stage may have problems. Finally, as for 'mixture separation', the original concept is required the early formal operational stage(3A) and the textbook explanation was provided on how to separate mixtures using prior learning. As inquiry related to the real life, it raised interest of students. As for mixture separation, preservation logic is required for idea that it's possible to separate matters because their properties are preserved though mixture is formed through mixing of the physical change, requiring the early formal operational (3A) stage. Third, as the result of comparing the present study under 2007 revised science curriculum and precedent studies under the 7th science curriculum, the unit of 'Characteristics' of Matter shows no great change over amendment of the curriculum. However, middle school 2nd graders learn it in the 7th compared with 3rd graders in 2007 revised science curriculum, so the latter learners are expected to have a higher understanding. Furthermore, as the degree of discord between cognitive development level of students under 2007 amendment and cognitive demand level of contents is lower than students of prior curriculum, it's regarded that there are fewer students recognizing science difficult as an uninteresting subject resulting from discord. The conclusion of analysis are as follows. Finding of this study is that cognitive demand level of 'Characteristics of Matter' is the early formal operational stage(3A). However, as such a cognitive level results from speciality of the concept itself rather than difference of the descriptive methods of the textbook, it's necessary to make efforts for improving students' cognitive level rather than describing a textbook easily. Also, learning is possible when cognitive level of a learner and that of contents are in discord with each other. So, it's thought that sufficiently efficient instruction is possible if an instructor uses an effective instruction-learning model, explanation and figurative expressions. In the instruction of the unit of ‘Characteristics of Matter', enabling teachers to understand where students feel difficulty, what kind of ideas and logics are required for understanding such contents, this study has significance in that it may be used as data helpful for instruction-learning.
Fulltext
Show the fulltext
Appears in Collections:
교육대학원 > 화학교육전공 > Theses_Master
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
Export
RIS (EndNote)
XLS (Excel)
XML


qrcode

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

BROWSE