Abstract

The purpose of this study was to explore the patterns of group model development about blood flow in the heart and reasoning process by small group interaction. The subjects were 14, 8th graders in a Science Gifted Center. The group discussion was made possible by using triggering questions that can be answered based on experiences of hands-on activities such as a siphon pump analogy model activity and a dissection of pigs' hearts. Despite participating in same activities, the groups showed different model development patterns: unchanged, persuasive, and elaborated. Due to the critical revising, the group's explanatory model was elaborated and developed in the added and elaborated pattern. As critical revising is a core element of the developing model, it is important to promote a group interaction so that students become critical and receptive. The pedagogical analogy model and conflict situation enabled students to present elaborated reasoning. The Inquiry activity with the pedagogical analogy model promote students' spontaneous reasoning in relation to direct experience. Therefore offering a pedagogical analogy model will help students evaluate, revise and develop their models of concerned phenomena in science classroom. Conflict situation by rebuttal enable students to justify more solid and elaborate a model close to the target model. Therefore, teachers need to facilitate a group atmosphere for spontaneous conflict situation.

이 연구의 목적은 소집단 상호작용에 따른 심장 내 혈액 흐름에 대한 모델 발달 유형과 추론 과정을 탐색해보는 것이다. 서울 소재의 지역 구청 영재원 8학년 학생들 14명이 3명이나 4명으로 한 소집단을 이루어 함께 탐구 활동을 하였다. 이들은 비유 모델 활동을 하면서 석유 펌프 내에서의 한 방향 물의 흐름에 대한 공동 모델을 구성하고, 돼지 심장을 직접 해부하여 실제 심장 내에서의 혈액의 흐름에 대한 공동 모델을 구성하였다. 소집단 상호작용은 학생들이 공동 모델을 구성하는 데에 중요한 요인이 되었으며, 모델의 비판적 검토, 모델의 제시자, 리더의 유형이 상호작용에 영향을 미쳤으며, 모델 발달 유형은 정체형, 첨가형, 정교형이 나왔다. 정교형 모델 발달에서는 모델 제시자 뿐만 아니라 다른 학생들도 모델을 비판적으로 검토하였으며, 여러 학생들이 모델을 제시하고, 설득적이거나 포용적인 리더가 존재하여 다양한 학생들이 모델링에 참여함으로써 모델이 정교화 되거나 목표모델에 가까워지게 되었다. 소집단 모델링에서의 추론 과정을 분석한 결과 1단계 모델링에서 높은 수준의 논변이 나타났다. 탐구 활동의 속성상 비유 모델인 석유 펌프는 심장 구조보다 단순하고, 구조와 물의 흐름이 관찰 가능하여 학생들이 직접 경험에 의한 자발적 추론을 할 수 있어서 논변 활동이 활발하게 나타났다. 또한, 높은 수준의 추론 과정에서 내부 갈등 상황이 나타났는데, 이것으로 인해 학생들은 자신의 주장을 정교화 하였으며, 초기 설명 모델이 목표 모델에 가깝게 되면서 모델의 질이 향상되었다. 그러므로 석유 펌프와 같은 비유 모델 활동은 협력적인 모델링이 나타나게 해주는 좋은 학습 도구이므로 교수 학습 과정에서 적극적으로 활용해야 한다. 또한 공동으로 모델을 구성하는 과정에서 학생들의 생각이 정교화 되고, 설명 모델이 과학적으로 가까워지는 계기가 되므로 적절한 소집단 모델링 프로그램을 개발하고 현장에 적용해 보는 것이 필요할 것이다.

Keywords

• group modeling;
• collaborative model;
• collaborative modeling;
• small group interaction;
• reasoning;
• conflict situation;
• pedagogical analogy model;
• explanatory model