Journal of The Korean Association For Science Education (한국과학교육학회지)

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Development and Application of the Scientific Inquiry Tasks for Small Group Argumentation

소집단의 논변활동을 위한 과학 탐구 과제의 개발과 적용

  • Received : 2011.03.02
  • Accepted : 2011.07.28
  • Published : 2011.08.30
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Abstract

In this study, we developed tasks including cognitive scaffolding for students to explain scientific phenomena using valid evidences in science classroom and sought to investigate how tasks influence the development of small group scientific argumentation. Heterogeneous small groups in gender and achievement were organized in one classroom and the tasks were applied to the class. Students were asked to write down their own ideas, share individual ideas, and then choose the most plausible opinion in a group. One group was chosen for investigating the effect of tasks on the development of small group argumentation through the analysis of discourse transcripts of the group in 10 lessons, students' semi-structured interview, field note, and students' pre- and post argument tests. The discrepant argument examples were included in the tasks for students to refute an argument presenting evidences. Moreover, comparing opinion within the group and persuading others were included in the tasks to prompt small group argumentation. As a result, students' post-argument test grades were increased than pre-test grades, and they argued involving evidences and reasoning. The high level of arguments has appeared with high ratio of advanced utterances and lengthening of reasoning chain as lessons went on. Students had elaborate claims involving valid evidences and reasoning by reflective and critical thinking while discussing about the tasks. In addition, tasks which could have various warrants based on the data led to students' spontaneous participation. Therefore, this study has significance in understanding the context of developing small group argumentation, providing information about teaching and learning context prompting students to construct arguments in science inquiry lessons in middle school.

본 연구에서는 과학 수업에서 학생들이 과학 현상을 근거 있게 설명하고 주장할 수 있도록 인지적 발판이 포함된 과제를 개발하였고, 과제가 소집단 논변 발달에 미치는 영향을 알아보았다. 이를 위해 한 학급에서 이질적인 소집단을 구성한 후, 개발된 과제를 수업중에 활용하였다. 소집단 논변활동에서 학생들은 먼저 각자의 의견을 적고, 서로의 의견을 공유한 후 가장 그럴듯한 의견을 선택하였다. 학생들의 사전 사후 논변 검사지와 논의가 활발하게 일어난 한 소집단의 담화 전사본, 학생들의 반 구조화된 인터뷰, 수업관찰 노트를 통해 과제가 소집단 논변에 미치는 영향을 분석하였다. 개발된 과제는 모순된 논변 예시를 포함하여 학생들이 증거를 가지고 반박할 수 있도록 하였으며, 친구의 생각과 비교하고 설득하는 활동을 통해 소집단 논변이 활발히 이루어지도록 하였다. 그 결과 학생들의 논변 검사 점수가 향상되었으며, 증거와 추론이 포함된 주장을 하였다. 또한 과제를 진행함에 따라 학생들의 논변은 높은 향상 발화의 빈도와 긴 추론 고리의 특성을 보이면서 그 수준이 높아졌다. 학생들은 과제를 수행하면서 제시된 예시 의견에 대해 반성적, 비판적으로 사고하여 타당한 증거와 추론이 포함된 정교한 주장을 하였으며, 자료를 바탕으로 다양한 근거를 제시할 수 있는 과제는 학생들로 하여금 자발적으로 의견을 제시하도록 하여 다양한 참여로 이끌었다. 본 연구는 발달된 소집단 논변 활동의 맥락에 대한 이해와 일반 중학교 과학 탐구수업에서 학생들의 논변 활동을 조력하는 교수 학습 상황에 대한 정보를 제공하였다는 점에서 의의가 있다.

Keywords

References

  1. 곽경화, 남정희 (2009). 과학적 논의과정 활동을 통한 학생들의 논의과정 변화 및 논의상황에 따른 논의과정 특성. 한국과학교육학회지, 29(4), 400-413.
  2. 교육인적자원부 (2007). 2007년 개정 과학과 교육과정.
  3. 김희경 (2003). 중학생의 동료간 논변활동을 강조한 개방적 물리 탐구: 조건, 특징, 역할을 중심으로. 서울대학교 박사 학위 논문.
  4. 김희경, 송진웅 (2004). 학생의 논변활동을 강조한 개방적 과학탐구활동 모형의 탐색. 한국과학교육학회지, 24(6), 1216-1234.
  5. 김희정, 조연순 (2001). 초등 학생의 광합성 개념 학습에서 TWA 비유 수업모형의 효과. 한국과학교육학회지, 21(2), 444-458.
  6. 도승이, 김은주 (2007). 협동학습에서 과제와 사회적 요소의 작용: 조원 간 친밀한 소집단을 중심으로. 교육심리연구, 21(4), 1047-1070.
  7. 박지영 (2009). 사회 속 과학 쟁점에 대한 소집단 논변활동의 이해 교육대학교 학생들의 의사소통 분위기를 중심으로. 서울대학교 박사학위 논문.
  8. 배종규 (2007). 인터넷 문제 중심 학습방법을 활용한 비구조화된 구성적 논쟁이 경제이해력과 논변능력에 미치는 효과. 경제교육연구, 14(1), 71-94.
  9. 양일호, 김석민, 조현준 (2007). 초,중등학교 과학 실험수업의 유형 분석. 한국과학교육학회지, 27(3), 235-241.
  10. 양일호, 정진우, 김영신, 김민경, 조현준 (2006). 중등학교 과학 실험 수업에 대한 실험 목적,상호 작용,탐구 과정의 분석. 한국지구과학회지, 27(5), 509-520.
  11. 오진아, 이선경, 김찬종 (2008). 지구과학 MBL 수업의 과학 탐구와 논의적 의사소통에 관한 사례 연구. 한국지구과학회지, 29(2), 189-203.
  12. 이선경 (2006). 소집단 토론에서 발생하는 학생들의 상호작용적 논증 유형 및 특징. 대한화학회지, 50(1), 79-88.
  13. 장신호 (2006). 학생들의 과학적 설명을 강조하는 탐구 지향 교수 활동에 대한 예비 초등 교사들의 인식. 초등과학교육, 25(1), 96-108.
  14. 정혜선, 오은아 (2003). 과학적 증거와 설명에 대한 초등학교 6학년 학생의 이해. 한국과학교육학회지, 23(6), 634-649.
  15. 조현준, 양일호, 이효녕, 송윤미 (2008). 초등과학 영재의 논증활동에서 사용된 증거의 수준 분석. 한국과학교육학회지, 28(5), 495-505.
  16. 최경희, 박종윤, 최병순, 남정희, 최경순, 이기순 (2004). 중학교 과학 수업에서 교사와 학생의 언어적 상호작용 분석. 한국과학교육학회지, 24(6), 1039-1048.
  17. Bell, P., & Linn, M. C. (2000). Scientific arguments as learning artifacts: designing for learning from the web with KIE. International Journal of Science Education, 22(8), 797-817. https://doi.org/10.1080/095006900412284
  18. Berland, L. K., & Reiser, B. J. (2009). Making sense of argumentation and explanation. Science Education, 93(1), 26-55. https://doi.org/10.1002/sce.20286
  19. Cho, K. L., & Jonassen, D. H. (2002). The effects of argumentation scaffolds on argumentation and problem solving. Educational Technology Research and Development, 50(3), 5-22. https://doi.org/10.1007/BF02505022
  20. Driver, R., Newton, P., & Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms. Science Education, 84(3), 287-312. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-237X(200005)84:3<287::AID-SCE1>3.0.CO;2-A
  21. Duschl, R. A., Ellenbogen, K., & Erduran, S. (1999). Promoting Argumentation in Middle School Science Classrooms: A Project SEPIA Evaluation. Paper presented at the annual meeting of the National Association for Research in Science Teaching, Boston, MA.
  22. Duschl, R. A., & Osborne, J. (2002). Supporting and promoting argumentation discourse in science education. Studies in Science Education, 38(1), 39-72. https://doi.org/10.1080/03057260208560187
  23. Erduran, S., Simon, S., & Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: developments in the application of toulmin's argument pattern for studying science discourse. Science Education, 88(6), 915-933. https://doi.org/10.1002/sce.20012
  24. Hodson, D. (1990). A critical look at practical work in school science. School Science Review, 71(256), 33-40.
  25. Jimenez-Aleixandre, M., Rodriguez, A., & Duschl, R. (2000)." Doing the lesson"or" doing science": argument in high school genetics. Science Education, 84(6), 757-792. https://doi.org/10.1002/1098-237X(200011)84:6<757::AID-SCE5>3.0.CO;2-F
  26. Jimenez-Aleixandre, M., & Erduran, S. (2008). Argumentation in science education: An overview. In S. Erduran & M. Aleixandre (Eds.), Argumentation in science education : perspectives from classroom-based research (pp. 3-28). Dordrecht ; London: Springer.
  27. Kelly, G., Chen, C., & Crawford, T. (1998). Methodological considerations for studying science in the making in educational settings. Research in Science Education, 28(1), 23-49. https://doi.org/10.1007/BF02461640
  28. Kelly, G. J., & Takao, A. (2002). Epistemic levels in argument: an analysis of university oceanography students'use of evidence in writing. Science Education, 86(3), 314-342. https://doi.org/10.1002/sce.10024
  29. Kuhn, D. (1993). Science as argument: Implications for teaching and learning scientific thinking. Science Education, 77(3), 319-337. https://doi.org/10.1002/sce.3730770306
  30. Martin, A. M., & Hand, B. (2009). Factors affecting the implementation of argument in the elementary science classroom. A longitudinal case study. Research in Science Education, 39(1), 17-38. https://doi.org/10.1007/s11165-007-9072-7
  31. McNeill, K., & Krajcik, J. (2007). Middle school students'use of appropriate and inappropriate evidence in writing scientific explanations. In M. Lovett & P. Shah (Eds.), Thinking with data (pp. 233-265). New York ; London: Lawrence Erlbaum Associates.
  32. McNeill, K. L. (2009). Teachers'use of curriculum to support students in writing scientific arguments to explain phenomena. Science Education, 93(2), 233-268. https://doi.org/10.1002/sce.20294
  33. National Research Council. (1996). National Science Education Standards. Washington, DC: National Academic Press.
  34. Newton, P., Driver, R., & Osborne, J. (1999). The place of argumentation in the pedagogy of school science. International Journal of Science Education, 21(5), 553-576. https://doi.org/10.1080/095006999290570
  35. Sandoval, W. (2003). Conceptual and epistemic aspects of students'scientific explanations. The Journal of the Learning Sciences, 12(1), 5-51. https://doi.org/10.1207/S15327809JLS1201_2
  36. Sandoval, W. A., & Millwood, K. A. (2005). The quality of students'use of evidence in written scientific explanations. Cognition & Instruction, 23(1), 23-55. https://doi.org/10.1207/s1532690xci2301_2
  37. Sunal, C. S., Sunal, D. W., & Tirri, K. (2001). Using Evidence in Scientific Reasoning: Exploring Characteristics of Middle School Students'Argumentation. Paper presented at the annual meeting of the American Educational Research Association, Seattle, WA.
  38. Takao, A. Y., & Kelly, G. J. (2003). Assessment of evidence in university students' scientific writing. Science Education, 12(4), 341-363. https://doi.org/10.1023/A:1024450509847
  39. Toulmin, S. (1958). The uses of argument. Cambridge: Cambridge University Press.
  40. Wallace, C. S., Tsoi, M. Y., Calkin, J., & Darley, M. (2003). Learning from inquiry based laboratories in nonmajor biology: an interpretive study of the relationships among inquiry experience, epistemologies, and conceptual growth. Journal of Research in Science Teaching, 40(10), 986-1024. https://doi.org/10.1002/tea.10127
  41. Watson, J., Swain, J., & Mcrobbie, C. (2004). Students'discussions in practical scientific inquiries. International Journal of Science Education, 26(1), 25-45. https://doi.org/10.1080/0950069032000072764

Cited by

  1. 논변, 논의 그리고 논증: 개념의 명료화를 위한 문헌조사 연구 vol.33, pp.6, 2011, https://doi.org/10.14697/jkase.2013.33.6.1119
  2. Social Interaction according to Students’ Approaches to Learning Scienceand Their Levels of Scientific Knowledge during Small-Group Argumentation vol.42, pp.4, 2011, https://doi.org/10.15717/bioedu.2014.42.4.371
  3. Understanding students’ knowledge construction and scientific argumentation according to the level of openness in inquiry and the abstraction level of scientific knowledge vol.43, pp.1, 2011, https://doi.org/10.15717/bioedu.2015.43.1.50
  4. 중등 과학교육에서 소집단을 활용한 교수학습 연구 분석 및 '소집단 연구' 방법론 고찰 vol.45, pp.3, 2011, https://doi.org/10.15717/bioedu.2017.45.3.437
  5. Analysis of Argument Structure presented in Pre-service Biology Teachers’ Writing on Socio-Scientific Issue vol.46, pp.1, 2011, https://doi.org/10.15717/bioedu.2018.46.1.55
  6. 토의·토론을 활용한 과학 실험 수업이 과학학습동기, 과학탐구능력 및 과학 학업성취도에 미치는 효과 vol.37, pp.2, 2018, https://doi.org/10.15267/keses.2018.37.2.110
  7. 지구과학 예비교사가 설계한 수업내용의 논증구조에 나타난 반박 분석 vol.13, pp.3, 2011, https://doi.org/10.15523/jksese.2020.13.3.238