Apt-AIR 기본틀로 본 초등학생의 과학적 모델링 수업에서 지식구성의 인지과정 실행 양상 = The Aspects of Epistemic Cognition Formed in Elementary Students’ Scientific Modeling: An Examination through the Apt-AIR Framework

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 초등학교 3학년 과학의 지표의 변화 단원에서 ‘강 주변의 모습을 알아볼까요?’ 소단원 수업에 대해 초등학생의 모델링 활동에서 형성된 지식구성의 인지과정의 실행 양상의 특징을 Apt-AIR 기본틀에 근거하여 조사하였다. 설명모델 구성을 촉진하는 수업 전략으로서 Ambitious Science Teaching (AST)를 적용하였으며, AST의 핵심 교수활동의 흐름에 맞추어 총 7차시 수업을 진행하였고, 초등학교 3학년 1개 학급의 초등학생 29명이 연구에 참여하였다. 수집한 7차시의 수업을 초기모델 구성, 탐구 활동, 모둠별 모델 구성, 공유 및 최종모델 완성 단계로 구분하고, 각 단계의 수업 활동을 Apt-AIR 기본틀의 지식구성에 관한 목표와 가치(A), 과학 지식구성을 위한 성취 준거(I), 과학 지식구성을 위한 신뢰할 만한 과정(R) 및 적절한 지식구성 수행의 다섯 가지 측면에 따라 측면에 따라 분석하였다. 연구 결과, AST의 핵심 교수활동을 근간으로 하여 모델링을 강조한 과학 수업에서 초등학생들은 현상을 단순히 묘사하는 초기모델 구성, 모형실험 탐구에서 수집한 데이터를 활용하여 초기 설명모델을 보완, 모둠별 모델을 공유하고 평가하는 논의 참여 등과 같이 모델링과 관련된 다양한 과학적 실행을 경험하면서 점진적으로 강의 상류와 하류의 지형 차이의 원인에 대한 인과 관계를 포함하는 더 높은 수준의 설명모델을 구성할 수 있었다. 또한, 초등학생들이 모델링 활동에서 구현했던 지식구성의 인지과정 양상은 Apt-AIR 기본틀의 관점에서 볼 때, 지식구성을 위한 목표와 가치, 성취 준거, 신뢰할 만한 과정에 대한 인지적 참여 측면은 적절하였으나, 나머지 네 측면은 충분하게 적절한 지식구성 수행을 진행하지는 못하였으며, 특히 지식구성을 위한 신뢰할 만한 과정에 관한 실행은 부족하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study examined how specific aspects of epistemic cognition are developed in elementary students during modeling activities, using the Apt-AIR framework. The study focused on a class unit titled 'Shall We Find Out What the Landscape of a Riverside Looks Like?' which is part of the land chapter in the third-grade Korean elementary science curriculum. Ambitious Science Teaching (AST) was applied as a teaching strategy to enhance students’ model construction. Seven science classes were conducted in line with the core practices of AST, with 29 elementary school students participating in the study. The classes were organized into four stages: initial model composition, inquiry activity, group model composition-sharing, and final model construction. The class activities at each stage were analyzed using both the AIR model, i.e., epistemic aim and value (A), epistemic ideals (I), and reliable epistemic processes (R), and the multi-faceted framework for epistemic thinking from the Apt-AIR framework. The results of the study revealed that in science classes emphasizing modeling activities based on the core practices of AST, the elementary students progressively developed more sophisticated explanatory models that included causal relationships explaining the topographic differences between the upstream and downstream sections of a river. This result was due to their engagement in constructing initial models to describe phenomena, supplementing the initial models using data collected in the model experiment, and participating in discussions to share and evaluate group models. Additionally, from the perspective of the Apt-AIR framework, the aspects of epistemic cognition demonstrated by the elementary students in their modeling activities were appropriate for engaging with cognitive processes related to epistemic aims and values, epistemic ideals, and reliable processes. The other four aspects of the Apt-AIR framework, however, were not performed as effectively. In particular, the application of reliable epistemic processes for knowledge construction required more improvement.