Exploring student agency during the shift to collaborative contributors in small-group argumentation activity in middle school science classrooms

Abstract

In science education, scientific argumentation has been highlighted as a core epistemic practice of the scientific community. To support students positioning in the center of knowledge development in argumentation activities, it has been asserted that students need to shift from the perception that teachers alone possess scientific knowledge. Based on the notion that students perceptions dynamically shift in a context-sensitive manner, previous studies with a framing perspective have explored the contexts that facilitate students productive framing, that is, students framing of classroom activity, wherein they are expected to and allowed to participate as contributors in the construction of knowledge. However, we still lack an understanding not only of how students frame themselves as contributors in the construction of knowledge but also of how they acknowledge one another as collaborative contributors during this shift in framing. This study aimed to explore this aspect based on students interactions in argumentation activities and focused on student agency as a main feature facilitating the negotiation of group members framing of their positions in argumentation activities in science classrooms. Specifically, I first conducted a theoretical investigation on student agency to develop a framework for the analysis of student agency that facilitates a shift in group members shared framing. Then, based on this theoretical investigation, two case studies were conducted. The first case focused on a small group of students who acknowledged one another as collaborative contributors in the development of a communal argument through group discussion. This case demonstrated how student agency plays an essential role in facilitating a shift in students shared framing of their positions as collaborative contributors. The second case study explored a small group of students with a marginalized student. This study identified the marginalized students various attempts to be accepted as a contributor by the other students, facilitating the negotiation of the framing of argumentation activities. The findings of these studies can contribute to our understanding of the role of student agency in the construction of a collaborative learning community in science classrooms. In the theoretical investigation of student agency, I explored which aspects of student agency have been studied previously and the ways in which agent practices in learning communities have been investigated. The results of the investigation revealed five aspects of agency related to students actions in a learning community: epistemic agency, transformative agency, educated action in science, disciplinary agency, and material agency. I also delineated the three approaches by which the previous research has examined the practices of students as agents who construct learning communities. These approaches are as follows: (a) describing agency as a whole across the entire learning community, (b) describing the influence of a focused students agency, and (c) describing interactions between agents. Based on these analyses, I developed an approach to discuss student agency in terms of the students capability to facilitate the negotiation of framing and the way in which students negotiated the framing of the argumentation activity in subsequent discussion. Based on this theoretical investigation of student agency, two case studies were conducted. In both cases, the argumentation activities were designed to facilitate the students framing of the argumentation activity as a process of collaborative knowledge construction and implemented in science classrooms. In the first case study, I focused on the group that clearly showed a shift toward productive framing, that is, students engagement in discussion for the development of a communal argument. Then, I investigated how the students negotiated the personal framings of their positions and how this negotiation of framing was facilitated in the group. The analysis showed that the focus groups interactions were initially focused on the student with higher epistemic authority. One student facilitated changes in this interaction pattern. She was able to initiate the changes by forming a zone of interaction separate from the student with higher epistemic authority. She facilitated the negotiation of framing, and the students shifted to framing one another as collaborative contributors through their interactions. Later, in the collective zone of interaction with all group members, the students began to justify their claims with their own ideas, sharing positional framing of themselves and one another as collaborative contributors. These findings suggest that the context that has been discussed as facilitating students active participation can be more precisely described as facilitating the beginning of students negotiation of positional framings. Students shared framing of themselves and each other as collaborative contributors manifested after the negotiation of their personal positional framings that was facilitated by a students agency. In the second case study, I focused on a group with a student who was marginalized in the group and was not accepted by the other students in group discussion. I identified the discursive moves that reflected this students agency in his attempts to position himself as a collaborative contributor in small-group argumentation activities. Then, I explored how the structure of the group activity was negotiated in the subsequent discussion. Finally, I discussed how argumentation activity in a science classroom affected students negotiation of the activity structure. The students agentic discursive practices were categorized as presenting reasoning based on cognitive resources, presenting the epistemological framing of the argumentation activity, or presenting a reflection on previous epistemic practices. The students negotiation of group activities in the subsequent discursive interactions varied with their varying positional framings of the marginalized student and power relations. The discussions subsequent to his discursive moves revealed that the other students perceived that he did not possess a valid epistemological understanding or valid cognitive resources that could contribute to the process of constructing communal knowledge claims. The contexts in which his ideas were addressed in group discussions were characterized by three features. The first was the rebuttal of an idea presented by the marginalized student followed by the acknowledgment of its validity. The second was the acknowledgment shown after the marginalized students justification of the validity of his ideas. In another context, when he asked other students to supplement his understanding with the elaboration of their own ideas—presenting his thoughts as modifiable—he was accepted in the discussion with the other students. Most of the time, the marginalized students practices and the reasoning he provided were acknowledged when he justified his ideas by stating that they were consistent with scientific concepts or with the epistemic practices of scientific argumentation. Through this process, the students tried to position themselves as authors of knowledge while reflecting on the dialogical features of scientific argumentation. Based on the findings in these three sub-studies, this dissertation describes that student agency facilitates group members framing of their positions as collaborative contributors to knowledge development in small-group argumentation activities in science classrooms. Based on the previous literature that has explored instructional supports that can facilitate student framing shifts, this study suggests that it is not only the instructional supports that facilitate the framing shift; student agency also plays an important role in students shaping of their discussion into dialogical argumentation. The implication of this study is based on its illustration of student agency in students shifts to positioning themselves as collaborative contributors, which provides information for understanding and supporting the construction of a collaborative learning community in the context of argumentation activity in science classrooms.

과학적 논변활동은 과학자 공동체가 지식을 구성하는 과정의 사회적 측면이 반영된 활동으로서 과학 교육에서 조명 받고 있다. 그리고 과학 교실 속 논변활동에서 학생들이 지식 구성의 주체로 자리할 수 있도록 지원하기 위해서는 논변활동의 도입과 더불어 교사만이 과학적 지식을 지닌다는 인식으로부터 벗어나도록 지원해줄 필요가 있음이 주장되고 있다. 이러한 주장 하에 선행 문헌에서는 학생들의 생산적 프레이밍을 촉진할 수 있는 교수학습 맥락이 탐색되어왔다. 즉, 학생들이 과학 교실 속 논변활동을 그들이 지식 구성의 기여자로서 참여할 것으로 기대되며 그러한 권한이 주어진 활동이라고 프레이밍할 수 있도록 촉진하는 교수학습 맥락이 탐색되어 왔다. 하지만 이러한 맥락에서 학생들이 어떻게 자신뿐만 아니라 서로를 지식 구성의 기여자로 인정하게 되는지에 관해서는 잘 논의되지 않았다. 본 연구는 학생들이 과학 교실 속 논변활동에서 협력적 기여자로 자리해가는 과정을 촉진하는 중요한 요인으로서 학생의 행위주체성에 주목하였다. 이를 보이고자 다음과 같은 연구들이 이루어졌다. 먼저 프레이밍의 전환 과정에서 학생의 행위주체성을 포착할 수 있는 접근 방법을 고안하고자, 학생의 행위주체성에 관한 이론적 고찰 연구를 진행하였다. 그 다음 이 연구에서 고안한 접근 방법을 바탕으로 두 사례 연구가 진행되었다. 첫 번째 사례 연구에서는 학생들이 서로를 협력적 기여자로 프레이밍하게 된 소집단에 주목하였으며, 이러한 프레이밍 전환이 일어난 그들의 논의 과정을 탐색했다. 연구 결과에서는 학생의 행위주체성이 이러한 프레이밍의 조율과 전환 과정을 촉진한 주요 요인임을 보여주었다. 두 번째 사례 연구에서는 프레이밍의 조율을 촉진하는 행위주체의 담화 실행과 그에 이은 학생들의 논의에서 어떻게 프레이밍이 조율되는지 탐색하고자 하였다. 이에 학생들 간의 프레이밍 차이와 조율 과정이 명료히 드러나는 사례를 탐색하고자 다른 학생들과의 상호작용에서 소외된 학생의 사례에 주목하였다. 분석 결과는 과학 교실 속 논변활동에서 협력적 학습 공동체의 형성에 학생의 행위주체성이 어떠한 역할을 하는지에 관하여 깊이 있게 보여주었다. 구체적으로 학생의 행위주체성에 관한 이론적 고찰에서는 선행 문헌에서 행위주체성의 어떠한 측면을 다루었으며 학습 공동체를 구성하는 행위주체로서 학생들의 실행을 어떻게 탐색해왔는지 검토하였다. 분석 결과는 선행 문헌에서 행위주체성이 인식적 행위주체성, 변화적 행위주체성, 실천적 행위주체성, 학문의 행위주체성, 물질의 행위주체성으로 크게 다섯 가지 측면에서 논의되었다는 점을 보였다. 그리고 학습 공동체를 구성하는 행위주체로서의 학생들의 실행을 분석하는 방법은 학습 공동체 전반의 행위주체성에 주목한 경우, 초점을 맞춘 한 학생이 공동체의 활동 구조에 미치는 영향에 주목한 경우, 여러 학생들 사이의 상호작용에 주목한 경우로 구분되었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로, 소집단 학생들의 프레이밍 전환을 촉진하는 학생의 행위주체성에 대한 접근 방법을 고안하였다. 고안된 틀을 바탕으로 두 사례 연구가 이루어졌다. 두 연구에서 모두 학생이 협력적으로 지식을 구성하는 과정으로서 논변 활동을 프레이밍할 수 있도록 설계된 논변 활동이 도입된 중학교 과학 교실을 탐색했다. 첫 번째 사례 연구에서는 학생들이 서로를 협력적 기여자로 프레이밍하게 되었음이 담화로부터 명확히 드러나는 소집단에 주목했다. 그리고 이 소집단의 학생들이 어떻게 그들의 위치에 관한 프레이밍을 조율해갔으며, 이 조율 과정은 어떻게 촉진되었는지 탐색했다. 초반에 이 소집단의 상호작용은 학생들이 모두 상호작용에 참여하고 있었으나 그 상호작용은 인식적 권위가 높은 학생에게 집중된 양상을 띠고 있었다. 한 학생이 인식적 권위가 높은 학생으로부터 벗어난 상호작용 영역을 형성하면서 이 상호작용 양상이 변화하기 시작했다. 이 학생은 학생들이 서로를 협력적 기여자로 프레이밍하게 되는 조율 과정을 촉진하였고, 이는 소집단 구성원 모두가 추론을 정교화해가며 공동의 지식 형성에 기여하는 논의로의 전환으로 이어졌다. 이러한 분석 결과는 선행 문헌에서 학생들의 생산적 프레이밍을 촉진하였다고 논한 맥락이 더 정확히는 학생들이 프레이밍 조율하는 과정을 촉발한 맥락인 것임을 보였다. 그리고 학생의 행위주체성이 소집단 학생들이 구성원들을 협력적 기여자로 프레이밍하도록 촉진하는 과정에 중요한 역할을 함을 보였다. 두 번째 사례 연구에서는 다른 학생들에게 기여자로 인정받지 못하고 소외된 학생이 있는 소집단에 주목했다. 그리고 이 소외된 학생이 소집단 논변활동에의 협력적 기여자로 자리하고자 시도하면서 나타난 행위주체로서의 발화 유형을 드러내었다. 또한 각 유형의 발화에 뒤이은 학생들의 상호작용에서 소집단 활동의 구조가 어떻게 조율되었는지 탐색했다. 논의에서는 과학 교실 속 논변활동이라는 맥락이 학생들이 활동 구조를 조율해가는 과정에 어떠한 영향을 미쳤는지 다루었다. 소외된 학생의 발화 유형은 추론의 제시, 인식론적 프레이밍의 제시, 이전 인식적 실행에 대한 검토 의견 제시로 구분되었다. 각 유형의 발화 뒤에 이어진 학생들의 논의는 소외된 학생에 대한 학생들의 프레이밍과 권력 관계에 따라 다양하게 나타났다. 대부분의 경우, 이 논의는 소외된 학생이 소집단의 공동 지식 구성 과정에 기여할 수 있는 인식론적 프레이밍이나 자원을 가지지 못했다고 여기는 다른 학생들의 인식을 드러내었다. 하지만 소외된 학생의 의견이 논의에서 다뤄지는 경우도 있었다. 이는 크게 세 가지 양상으로 나타났다. 첫 번째는 그의 의견에 대한 반박이 먼저 선행된 후에 논의가 이루어지는 경우였다. 두 번째는 그가 자신의 의견이 타당함을 교사의 안내나 과학적 논변활동의 특성을 기반으로 정당화한 경우였다. 세 번째는 그가 다른 학생들에게 그의 의견을 보충시켜주길 요청한 경우로, 이때 그의 의견이 다른 학생들에 의해 수정될 수 있는 여지를 보였다. 소외된 학생의 실행과 추론은 과학적 개념과 일치하거나 과학적 논변활동의 특성을 반영한다고 정당화될 때 그 타당성을 인정받는 모습을 보였다. 이 과정에서 학생들은 지식 구성자로서 위치하면서도 과학적 논변활동의 대화적 측면이 반영된 활동 구조를 형성해가는 양상을 보였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 본 연구는 과학 교실 속 소집단 논변 활동에서 학생의 행위주체성이 학생들이 서로를 협력적 기여자로 프레임하는 과정에 학생의 행위주체성이 중요한 역할을 함을 보이고, 학생들이 어떻게 그와 같이 자리해가는지 탐색하였다. 이로부터 학생들이 대화적 논변활동에 참여하도록 촉진하기 위해서는 학생들의 프레이밍 전환을 촉진하는 교수 맥락을 조성하는 것에서 나아가 서로를 협력적 기여자로 여기는 프레이밍을 공유하고자 하는 학생의 행위주체성 발휘를 지원하는 것이 중요함을 알 수 있다. 본 연구는 학생들의 협력적인 학습 공동체 구성 과정을 지원하기 위한 노력에 깊이 있는 이해를 제공해준다는 점에서 그 의의를 지닌다.