The Influences of Inquiry Learning-Based Analogical Experiments on Experimental Design Processes of Science-Gifted Students

비유 실험을 활용한 탐구학습이 과학영재의 실험설계 과정에 미치는 영향

In this study, we developed analogical experimental activities to foster scientific creativity in inquiry learning and applied them to 7th grade science-gifted students. The influences of inquiry learning-based analogical experiments were investigated with respect to the experimental design processes. We classified the patterns of experimental design processes by creative thinking processes and analyzed performance levels by the elements of experimental design processes. The students' experimental design processes were categorized into three kinds of patterns such as reinitiated motion, backward-divergent motion and stationary motion. Those belonging to the reinitiated motion performed precise experimental design from new perspectives by identifying the mapping in depth and considering the elements of experimental design processes. In the case of the backward-divergent motion, they shifted their positions to new directions, but the concreteness of experimental design was insufficient due to the lack of mapping or considering the elements. In the type of stationary motion, maintaining their previous positions, they showed less performance of experimental design without considering the elements sufficiently. Educational implication of these findings are discussed.

이 연구에서는 탐구학습에서 과학적 창의성을 계발하기 위해 활용할 수 있는 비유 실험 활동을 개발, 적용하여 비유 실험을 활용한 탐구학습이 중학교 1학년 과학영재 학생들의 실험설계 과정에 미치는 영향을 조사하였다. 과학영재 학생들의 실험설계 과정을 창의적 사고과정의 유형에 따라 분류하고 각 유형에 따른 특징 및 실험설계 과정요소별 수행수준을 분석하였다. 비유 실험을 활용한 실험설계 과정의 유형은 확장이동형, 후진-확산이동형, 제자리이동형의 세 가지 유형이 나타났다. 확장이동형은 대응 관계를 심층적으로 파악함으로써 새로운 관점에서 전반적으로 모든 과정요소를 고려하며 정교한 실험설계를 수행하였다. 후진-확산이동형은 비유 실험을 활용해 새로운 방향으로 관점을 전환하지만 대응의 수준이나 과정요소에 대한 고려에 미흡한 부분이 있어 실험설계의 구체성이 다소 부족한 것으로 나타났다. 제자리이동형은 기존의 관점을 새로운 문제 상황에 그대로 적용하고 필요한 과정요소를 고르게 고려하지 못하며 적절한 실험설계를 수행하지 못하는 것으로 나타났다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.