중학교 과학영재들의 초파리 유전 실험 결과 해석 과정에서 나타난 협력적 설명모형 구성 과정 이해

Abstract

과학 탐구에서 모형 구성은 인식론적으로 중요한 역할을 한다. 과학 연구에서 과학자들은 모형을 사용하여 자연 현상에 대한 지식을 구성하고, 과학 학습에서 학습자들은 모형을 사용하여 과학 지식을 구성하면서 과학에 대하여 학습할 수 있다. 본 연구에서는 초파리의 유전 실험을 수행하고 그 결과를 해석하는 상황에서 학생들이 구성하는 모형과 모형구성과정을 이해하고 이로부터 학생들을 도울 수 있는 교수 전략에 대한 시사점을 제공하고자 하였다. 서울특별시 소재 대학부설 과학영재교육원의 교육 과정 중에서 중학교 3학년 학생이 초파리의 유전 현상에 대해 설명하는 자유 탐구 활동을 조사하였다. 연구 대상은 두 개의 소집단으로 편성된 여섯 명의 중학생이었다. 남학생 3명으로 구성된 소집단과 여학생 3명으로 구성된 소집단의 학생들이 초파리 교배 실험 자료를 설명하기 위해 논의하는 담화와 각 소집단의 논의 내용을 상대 소집단과 공유하는 담화를 녹음•녹화한 후 전사하였다. 전사한 자료는 학생들이 구성하는 모형의 특성, 모형을 평가하고 수정하는 모형구성 과정에 초점을 두고 분석하였다. 연구 결과, 학생들이 구성하는 모형으로 낮은 수준의 단편적인 설명모형과 높은 수준의 체계적인 설명모형이 나타났다. 낮은 수준의 단편적인 설명모형은 명제 형태의 설명모형, 유전자에만 초점을 두는 설명모형, 염색체에만 초점을 두는 설명모형이 나타났다. 명제 형태의 설명모형은 특정 비율(예, 3:1)과 특정 유전 개념(분리의 법칙)을 연결하는 명제에 근거하는 설명모형이다. 유전자에만 초점을 두는 단편적인 설명모형은 염색체에 대한 고려 없이 유전자의 관점에서만 초파리 교배 자료를 설명하려고 하는 설명모형이고, 염색체에만 초점을 두는 단편적인 설명모형은 유전자에 대한 고려 없이 염색체의 관점에서만 초파리 교배 자료를 설명하려고 하는 설명모형이다. 반면 높은 수준의 설명모형은 유전자와 염색체를 고려하는 체계적인 설명모형이다. 이 설명모형을 가진 소집단은 염색체 위에 위치하는 유전자를 고려하여 교배 결과를 예상하고 교배 자료와 비교하였다. 높은 수준의 설명모형을 가진 소집단의 인식론적 수준도 높았다. 낮은 수준의 설명모형을 가진 소집단은 단편적인 설명모형에서 요구하는 단편적인 자료에 초점을 두었고 설명모형에 대한 정당화는 나타나지 않았다. 반면 높은 수준의 설명모형을 가진 소집단은 설명모형으로 예상할 수 있는 다양한 증거를 자료에서 찾으려고 하였고 설명모형에서 얻은 예상과 자료를 비교하면서 설명모형을 정당화하였다. 본 연구의 결과는 유전 학습에 대한 중학생들이 가지는 설명모형과 모형구성에 대한 정보를 제공하는데 의의가 있다.