Journal of The Korean Association For Science Education (한국과학교육학회지)

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An Analysis of the Mental Models of Middle School Students with Different Learning Style on Plate Tectonics

학습 양식이 다른 중학생들의 판구조론에 관한 정신모형 분석

  • Received : 2011.03.26
  • Accepted : 2011.06.24
  • Published : 2011.08.30
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Abstract

The purpose of this study was to identify middle school students' mental models on plate tectonics and to compare the mental models of verbal-learning-style students with those of visual-learning-style students. 94 student participants in 9th grade were requested to draw and explain three topics; generation of magma, the formation of the mountain range and the interior of the Earth. The criterions for analyzing the mental models are derived from the data of the drawing task. The research results were as follows: The mental models on the generation of magma were classified as 'unstable model,' 'partial casual model,' 'causal model,' and 'conceptual model.' On the other hand, the mental models on the interior of the Earth were classified as 'static unstable model,' 'dynamic unstable model,' and 'conceptual model.' Students holding 'unstable model' were unable to relate the plate collision and the magma generation. They showed a variety of alternative conceptions of study areas, such as 'magma is generated from the core' and 'the mountain is formed by rising of the plates themselves.' Also, visual-learning-style students showed higher proportion of conceptual models and lower proportion of unstable mental models than verbal-learning-style students on three topics. The findings revealed that the students tend to have different concepts on the plate tectonics depending on their learning style.

본 연구의 목적은 중학생을 대상으로 판구조론 관련 개념에 대한 정신모형의 유형을 밝히고 학습양식에 따라 정신모형이 어떻게 다른지 조사하는 것이다. 중학교 3학년 94명을 대상으로 판구조론의 주요 개념인 판의 위치와 마그마 생성, 산맥의 생성, 지구의 내부 등 세 가지 주제에 대한 그리기 과제를 개발하여 실시하였다. 그리기 과제의 결과를 3명의 평가자가 분석하여 각 과제의 정신모형 유형과 유형별 준거를 설정하였다. 설정된 준거에 근거하여 전체 연구대상 학생들의 그리기 과제 결과를 정신모형 유형별로 분류하고 분석하였으며, 학습양식이 다른 학생들의 정신모형 빈도를 비교하였다. 정신모형의 유형은 각 주제의 특성에 따라 불안정 모형, 인과모형, 개념적 모형 또는 정적 불안정 모형, 동적 불안정 모형, 개념적 모형 등으로 분류되었다. 정신모형을 조사한 결과 나타난 불안정 모형에는 마그마가 핵이나 맨틀에서 생성된다는 대안개념과 판이 충돌하면서 판 자체의 표면부만 상승하여 산맥이 형성된다는 제한적인 사고등이 포함되어 있었다. 학습양식이 다른 학생들의 정신모형 유형별 비율을 비교한 결과, 세 가지 주제 모두 시각적 학습양식을 가진 학습자가 언어적 학습양식을 가진 학습자보다 개념적 모형의 비율이 높게 나타났고, 불안정 모형의 비율은 낮게 나타났다. 이로써 학습자의 학습양식에 따라 판구조론에 관한 정신모형에 차이가 있음이 확인되었으며, 학습양식을 고려한 교수전략 개발을 위한 근거자료가 된다.

Keywords

References

  1. 박수경(2009). 판의 경계에 대한 고등학생들의 정신모형 분석. 한국지구과학회지, 30(1), 111-126.
  2. 박숙희(2006). 한자로 된 지구과학 용어에 대한 중학생의 이해 수준 분석. 한국교원대학교 교육대학원 석사학위논문.
  3. 박지연, 이경호(2004). 과학개념변화 연구에서 학생의 개념에 대한 이해: 오개념에서 정신모형까지. 한국과학교육학회지, 24(5), 621-637.
  4. 정경진, 정구송, 문병찬, 정진우(2007). 판구조론에 관한 고등학교 1학년 학생들의 오개념. 한국지구과학회지, 28(7), 762-774.
  5. 정구송(2007). 지구 내부에 대한 고등학교 학생들의 정신모형 탐색. 한국지구과학회지, 28(6), 643-652.
  6. Beilfuss, M. (2004). Exploring conceptual understanding of ground-water through student's interviews and drawings. Paper presented at the National Association for Research in Science Teaching Annual Conference, Vancouver, British Columbia.
  7. Franco, C. & Colinvaux, D. (2000). Grasping mental models. In J. Gilbert and C. Boulter(Eds.), Developing Models in Science Education, (pp. 93-118). Boston; Kluwer Academic Publishers.
  8. Gilbert, J. & Watts, M. (1983). The concepts, misconcepts and alternative conceptions: Changing perspectives in science education. Studies in Science Education, 10, 61-98. https://doi.org/10.1080/03057268308559905
  9. Gobert, J. D. (2000). A typology of causal models for plate tectonics: Inferential power and barriers to understanding. International Journal of Science Education, 22, 937-977. https://doi.org/10.1080/095006900416857
  10. Gobert, J. (2005). The effects of different learning tasks on model-building in plate tectonics: Diagramming versus explaining. Journal of Geoscience Education, 53, 444-455.
  11. Johnson-Laird, P. N.(1983). Mental Models: Towards a cognitive science of language, inference and consciousness. Cambridge: Cambridge University Press.
  12. Katharyn, E. & Ketter, N. (1999). Using analogies to teach plate tectonics concepts. Journal of Geoscience Education, 47(5), 449- 454.
  13. Kolb, D. A. (1995). Experimental Learning: Experiences as the source of learning and development. Englewood Cliffe, NJ: Prentice- Hall, Inc.
  14. Libarkin, J. C., Anderson, S., Dahl, J., Beilfuss, M., & Boone, W. (2005). Qualitative analysis of college students' ideas about the earth: Interviews and open-ended questionnaires. Journal of Geoscience Education. 53, 17-26.
  15. Mayer, R. E. (2004). Personalized messages that promote science learning in virtual environments. Journal of Educational Psychology, 96, 165-173.
  16. Samarapungavan, A., Vosniadou, S., & Brewer, W. F. (1996). Mental models of the Earth, Sun, and Moon: Indian children's cosmologies. Cognitive Development, 11, 491- 521. https://doi.org/10.1016/S0885-2014(96)90015-5
  17. Schumeck, R. R. (1998). An introduction to strategies and style of learning. N.Y.: Plenum Press, 101-129.
  18. Sibley, D. (2005). Visual abilities and misconceptions about plate tectonics. Journal of Geoscience Education, 53, 471-477.
  19. Vosniadou, S.(1999). Conceptual change research; State of the art and future direction. In W. Schnotz, S. Vosniadou, and M. Carretero(Eds.), New perspectives on conceptual change, (pp. 3-13). NY. Pergamon,