Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of teaching based on analysis of a hierarchy of the concepts associated with astronomical observation as well as each learner's status of knowledge through analytical methods of the knowledge state. A test instrument was developed to measure high school students' concepts associated with astronomical observation before instruction. The learners' psychological hierarchy associated with astronomical observation that the participants possessed showed the order of 'motion of the earth${\rightarrow}$coordinate system${\rightarrow}$astronomical observation (mechanism of the telescope${\rightarrow}$installation of the telescope${\rightarrow}$observation through the telescope)', and so was the hierarchy of teaching (70.6%). The learners' knowledge state that is supposed to be similar each other in the ability of observing celestial bodies was different even through they scored the same on the concept test. There were cases with the knowledge state well-structured and not well-structured, which suggests that differentiated instruction with appropriate teaching-learning prescriptions be prepared. An analysis of the knowledge state can play the role of both preparing individualized learning prescriptions and formative evaluation. In the unit dealing with astronomical observation of Earth ScienceI, teaching according to the psychological hierarchy of learners rather than the order in which the textbook syllabi were presented scored significantly higher (p<0.05) on the level of concept achievements. This result suggests that the teacher can help students achieve more efficient in learning by analyzing the learner's knowledge state and reordering the syllabi of the textbook in teaching the concepts associated with astronomical observation.

본 연구는 고등학교 천체관측 관련 개념 검사지를 개발하여 지식상태 분석법으로 천체관측 개념의 위계와 개별 학습자의 지식상태를 분석하였고, 이에 따른 교수-학습 효과를 알아 보았다. 학습자가 갖고 있는 천체관측 관련 개념의 심리적 위계는 '지구운동 ${\rightarrow}$천구좌표계 ${\rightarrow}$천체관측(망원경 원리 ${\rightarrow}$망원경 설치 ${\rightarrow}$망원경 관측)' 순이었으며, 교수 위계(70.8%)도 같은 순 이었다. 개념 검사에서 같은 점수를 획득하여 천체관측 능력이 비슷할 것으로 추정되는 학습자의 지식상태가 서로 다르게 나타났다. 지식상태의 구조화가 잘 이루어진 경우와 그렇지 못한 사례가 있었는데, 이는 서로다른 교수-학습 처방이 이루어져야 함을 시사한다. 즉, 지식상태 분석을 통하여 학습자의 개별화 학습 처방과 형성평가의 역할을 할 수 있다. 지구과학I의 천체관측 단원에서 교과서의 내용 제시 순서 보다 학습자의 심리적 위계에 따라 수업한 경우가 개념의 성취도 수준에서 유의미(p<0.05)하게 더 높았다. 이는 교사들이 천체관측 관련 개념을 지도할 때, 교육과정을 토대로 학습자의 지식상태를 파악하여 교과서의 학습 내용을 재순서화 함으로써 더 효과적인 학습이 이루어질 수 있음을 보여준다.

Keywords

• concepts associated with astronomical observation;
• knowledge state;
• hierarchy

• 천체관측 개념;
• 지식상태;
• 위계;