Earticle

이 연구의 목적은 연역적 탐구 구조로 재구성한 계절의 변화 단원을 학습하는 과정에서 초등학생들이 구성한 멘탈 모델 양상을 탐색하는 데 있다. 이를 위해 초등학교 6학년 학생 5명을 대상으로 차시별 개념도와 반구조화된 심층 면담 자료를 수집하고, 설명 기반 학습(explanation-based learning)을 이론적 렌즈로 삼아 질적 사례 분석을 수행하였다. 연구 결과, 학습자들은 단원 초기에 제시된 ‘지구의 자전축이 기울어진 채 공전 하면 태양의 남중 고도가 달라진다’는 설명 원리, 즉 도메인 이론을 중심으로 후속 개념을 연결하며 계절 변화에 대한 멘탈 모델을 구성하였다. 그러나 동일한 도메인 이론을 학습하였음에도 학습자들은 기존 경험, 개념 구조, 인과 관계를 조직하는 방식에 따라 서로 다른 멘탈 모델 구성 경로를 보였다. 학습자의 멘탈 모델 구성 양상은 도메인 이론을 비교적 일관되게 적용하는 유형, 중간 차시에서 계절별 특징을 중심으로 개념을 범주화한 뒤 최종 차시에서 도메인 이론을 중심으로 재조직하는 유형, 초기에는 지구의 공전과 태양의 남중 고도 및 계절 변화를 병렬적으로 연결하였으나 후속 학습을 통해 도메인 이론 중심으로 재조직하는 유형으로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 연역적 탐구 구조가 학습자의 계절 변화 멘탈 모델 구성을 지원할 수 있는 가능성을 지니지만, 도메인 이론의 선행 제시 만으로 모든 후속 개념이 과학적으로 정합하게 연결되는 것은 아니므로, 후속 개념과 도메인 이론의 관계를 지속적으로 점검하는 비계 활동과 차시 순서 조정 등 교수적 지원이 필요함을 제언하였다.

The purpose of this study was to explore the patterns of mental models constructed by elementary students while learning a unit on seasonal changes reorganized with a deductive inquiry structure. For this purpose, five sixth-grade students participated in the study. Data were collected through concept maps written in each lesson and semi-structured in-depth interviews, and qualitative case analysis was conducted using explanation-based learning as a theoretical lens. The results showed that learners constructed mental models of seasonal changes by connecting subsequent concepts around the domain theory presented at the beginning of the unit. However, even though the same domain theory was introduced, learners showed different pathways in constructing their mental models depending on their prior experiences, conceptual structures, and ways of organizing causal relationships. The patterns of learners’ mental model construction were categorized into three types: a type that applied the domain theory relatively consistently, a type that categorized concepts around seasonal characteristics in the middle lessons and then reorganized them around the domain theory in the final lesson, and a type that initially connected the Earth’s revolution, solar culmination altitude, and seasonal changes in parallel but later reorganized them around the domain theory through subsequent learning. Based on these findings, this study suggests that a deductive inquiry structure has the potential to support learners’ construction of mental models of seasonal changes. However, because the prior presentation of a domain theory does not automatically lead all subsequent concepts to be connected in a scientifically coherent way, instructional support such as scaffolding activities that continuously examine the relationship between subsequent concepts and the domain theory, as well as adjustments to the lesson sequence, is needed.