유전에 관한 모형구성활동에서 학생들의 생산적인 인식론적 프레이밍과 모형 정교화를 촉진하는 맥락 분석

Abstract

본 연구는 유전 현상에 대한 소집단 모형 구성 활동에서 생산적 프레이밍과 과학적 모형의 정교화가 어떻게 촉진되었는지 탐색하고자 하였다. 이를 위해 경기도 소재 고등학교 3학년 자연계열 학생 중 연구에 참여 의사를 밝힌 14명의 학생이 연구에 참여하였다. 총 4개의 소집단 중 모형 구성 과정에서 학생들의 인식론적 실행이 생산적인 방향으로 뚜렷하게 전환된 두 조를 초점집단으로 선정하여 사례 연구를 실시하였다. 모형 구성 활동의 모든 수업과 반구조화된 심층적 면담 내용은 녹화, 녹음 후 전사하여 주요 분석 자료로 활용하였다. 학생들의 소집단 모형구성활동에서 비생산적인 프레이밍이 생산적인 프레이밍으로 전환되는 맥락은 크게 세 가지로 도출되었다. 첫째, 학생들이 논의를 통해 다양한 의견이 있다는 것을 인지하고, 이러한 대안적 모형에 대한 타당성 검토를 교사가 촉진함으로써, 논의를 통해 합의 모형을 형성해야한다는 생산적인 프레이밍으로의 전환이 촉진되었다. 둘째, 학생들의 모형 구성활동에서 교사는 학생들에게 각자의 주장 제시와 더불어 주장을 제시한 이유를 설명하도록 하여 학생들이 어떠한 지식을 구성해야 하는지에 대한 생각을 할 수 있도록 함으로써 생산적인 프레이밍으로의 전환을 촉진할 수 있었다. 마지막으로, 모둠원이 그들 스스로 모형을 구성해야 한다는 점을 명시적으로 드러내며 이미 제시한 의견에 대해 인정을 해주었을 때 생산적인 논의가 지속될 수 있었다. 생산적 프레이밍 하에서 유전 현상에 관한 모형의 정교화가 일어나는 맥락은 두 가지로 도출되었다. 첫째, 학생들이 적극적으로 논의에 참여하면서 다양한 선지식이 드러났고, 드러난 선지식 중 과학적으로 정교하지 않은 것은 모둠원들과의 논의를 통해 수정되고 과학적 모형의 정교화로 이어지는 모습을 보였다. 둘째, 단백질의 구조 형성과 관련된 모형구성과정에 대한 어려움을 겪을 때, 다른 단원에서 학습한 적이 있는 다른 생물학적 구조를 제시함으로써 학생들이 논의를 통해 정교화된 합의 모형을 형성해가는 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 인식론적 프레이밍의 전환 맥락 및 추상적인 개념인 유전 현상에 대한 모형구성활동에 수반되는 복합적인 추론을 촉진할 수 있는 단서를 제시하여, 모형구성활동 속 교수학습 전략의 구축에 기여할 수 있을 것이다.

This study aimed to explore how shifts to productive framing and sophistication of models are facilitated in a modeling-based instruction in genetics. Fourteen students in four groups participated in modeling-based instruction in genetics, and this study focused on two groups whose practices clearly demonstrated shifts to productive framing. Interviews were conducted after the activity, and the students practices both in the activity and interviews were recorded and transcribed for the analysis. The analysis results revealed three contextual cues that facilitated shift to productive framing: (a) recognition of alternative models elicited from group members, (b) asking why questions to students knowledge claims, and (c) group members acknowledgement of ones ideas. Two contextual cues that facilitated the sophistication of models were also identified: (a) evaluation of prior knowledge and replacement with the scientific knowledge through group discussion, and (b) reminding another structure that was folded with the mechanism similar to the explored genetic phenomena. This study contributes to the development of instructional strategies to help students productively engage in scientific modeling and increase their sophistication of models in genetics.