논의기반 탐구활동이 초등학생의 과학 글쓰기에 나타나는 주장과 증거에 미치는 영향

이 연구는 광역시에 위치한 초등학교 5학년 2개 학급의 학생 33명을 대상으로 하였으며, 이 중 1개 학급 17명은 실험집단으로, 다른 1개 학급 16명은 비교집단으로 선정하였다. 실험집단은 2019년 4월부터 5개 주제의 논의기반 탐구수업을 적용하였으며, 1개 주제는 2차시로 구성되었고 각 차시는 40분 수업으로 구성되었다. 실험집단과 비교집단은 학기 초에 사전 과학 글쓰기 및 기초학력 진단검사를 통하여 두 집단의 동질성을 확인하였다.

논의기반 탐구수업(Argument-Based Inquiry, ABI)은 학생들의 과학적 탐구와 과학개념 이해를 향상시키기 위한 학습전략으로써 Keys⁴⁰에 의해 제안된 논의 및 글쓰기에 기반한 과학탐구 전략을 수정·보완한 프로그램이다.⁴¹ 논의기반 탐구수업(ABI)은 총 6단계로 의문 만들기, 실험계획 및 수행, 관찰, 주장-증거, 읽기, 반성으로 구성된다. 논의기반 탐구수업(ABI)에서 학습자들은 제시된 문제 상황에서 문제를 인식하여, 스스로 학습 목표인 의문을 만들고, 이를 해결하기 위해 실험을 설계하고 관찰한 뒤, 관찰결과를 근거로 하여 자신의 주장을 쓰게 된다. 이러한 과정에서 학습자는 교사 또는 다른 학생과의 논의를 통해 자신의 생각과 다른 학생의 생각을 비교하여 합리적인 문제 해결방법에 대해 모색한다. 또한 학습주제와 관련된 읽기 활동을 통해 과학자들의 생각과 자신의 생각의 차이를 비교하고 자신의 주장을 정교화 한다. 또한 반성의 단계에서는 학습의 전 과정에 대해 생각하고 스스로의 활동을 돌아보는 반성적 혹은 메타인지 능력을 향상시킬 수 있는 기회가 된다.⁴¹

이 연구에서는 논의기반 탐구수업(ABI)을 초등학생의 흥미와 수준을 고려하여 단계의 명칭 및 활동을 부분적으로 수정하여 ‘알로호모라아’ 과학수업을 개발하였다. 알로호모라아 과학수업은 총 6단계로, ‘알고 싶은 것 생각하기’, ‘로딩중 실험설계하기’, ‘호기심 관찰로 해결하기’, ‘모둠의 주장증거’, ‘라(나)의 생각 돌아보기’, ‘아하! 알게 된 것 설명하기’로 구성되어 있다. ‘알고 싶은 것 생각하기’ 단계는 교사가 학습문제에 따른 문제 상황을 그림 또는 동영상으로 제시하면 학생들이 궁금하거나 알고 싶은 것을 개별적으로 생각하여 의문을 만든 뒤, 모둠논의를 통해 모둠별 의문을 만들어 학급 전체 논의 후 학급의 의문을 정한다. 의문은 구체적이며 실험을 통해 답을 분명하게 찾을 수 있는 것이어야 한다. ‘로딩중 실험설계하기’ 단계는 학급에서 정해진 의문을 해결하기 위해 모둠별 논의를 통해 학생들 스스로 실험을 설계한다. 이 때 실험준비물은 기본 준비물에 학생들이 추가적으로 원하는 종류와 수만큼 제공한다. ‘호기심 관찰로 해결하기’ 단계는 실험을 통해 관찰한 결과를 적절한 방법(표, 그래프, 그림 등)으로 제시한다. ‘모둠의 주장증거’ 단계는 관찰 결과를 바탕으로 의문을 해결할 자신의 주장과 증거를 생각해보고, 모둠 친구들과 주장과 증거를 논의 후 학급 전체학생이 논의를 하는 단계이다. ‘라(나)의 생각 돌아보기’ 단계는 해당 주제에 대한 과학자의 주장과 증거를 읽고 나의 생각과 비교하여 생각의 변화와 이유를 적는다. 이 때 수업을 통해 자신의 생각이 어떻게 변했는지 생각해보는 메타인지적 사고의 과정이 이루어진다. 활동의 마지막 단계인 ‘아하! 알게 된 것 설명하기’에서는 수업을 통해 알게 된 것을 다양한 모델을 사용하여 자신만의 방법으로 알기 쉽게 설명한다.

이러한 6단계의 전략에 따라 총 5개 주제의 수업 프로그램을 개발하였고(Table 1), 각 주제는 2차시로 구성되었다. 학습주제는 초등학교 5학년 1학기 ‘2.온도와 열’ 단원에서 선정하였으며, 개발된 수업 프로그램은 과학교육 전문가 1명, 과학교육 박사과정 3명으로부터 타당도를 검증받았다.

본 연구에서 사용한 검사 도구는 기초학력 진단검사와 과학 글쓰기 검사(Summary Writing Test)이다. 처치 전 실험집단과 비교집단 학생들의 동질성을 판별하기 위해 기초학력 진단검사와 사전 과학 글쓰기 검사를 실시하였다.

기초학력 진단검사는 3월초 전국 초등학생을 대상으로 학기 초에 기초 학습 부진학생을 진단하고 교과 학습 부진 학생에 대한 학교 책무성을 강화하며 교육격차를 해소하여 균형 있는 교육을 제공하기 위한 평가로써 학생들의 사전 기초 개념 이해 수준을 알아보기 위한 것이다.⁴² 검사지는 25문항으로 구성되어있으며, 25문항 모두 선택형 문항으로 문항 당 4점씩 총 100점으로 환산하였다. 사전검사도구로 이용한 기초학력 진단검사의 과목은 과학 글쓰기에 영향을 미칠 수 있다고 판단되는 과학과 국어를 선정하였다.

과학 글쓰기 검사(Summary Writing Test)는 논의기반 탐구수업이 초등학생들의 주장 및 증거 능력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 학습 전과 후에 실시하였다. 학생들은 “태양계와 별에 대하여 아는 대로 자유롭게 적어보세요”와 같은 개방적인 질문에 대한 자유로운 글쓰기를 수행한다. 단, 글쓰기 형태의 개방성으로 인해 학생들이 핵심 개념을 포함하지 않을 수 있으므로 “아는 내용을 동생에게 설명하듯이 자세하게 모두 적어봅시다”와 같은 안내를 추가로 제공하였다. 이와 같이 형식에 얽매이지 않고 자유롭게 작성하는 글쓰기는 학생들이 학습한 과학개념을 유기적으로 연결하는지와 함께 배운 지식의 내면화 여부를 알아볼 수 있다. 특히 논의기반 탐구수업에서의 모둠별, 학급별 논의 경험은 학생들이 학습한 과학 지식과 자신의 사고를 다양한 방식으로 나타내는 데 익숙해지도록 하므로, 과학 글쓰기를 통해 학생들이 과학적 증거를 바탕으로 지식을 구성해나가는 과정을 평가할 수 있다.²² 사전 과학 글쓰기 주제는 ‘태양계와 별에 대하여 글쓰기’ 였으며, 사후 과학 글쓰기 주제는 ‘열의 이동에 대하여 글쓰기’였다. 또한 논의기반 탐구수업을 적용한 실험집단 학생의 주장 및 증거제시 능력의 변화를 알아보기 위하여 5개의 활동을 수행하면서 학생들이 작성한 활동지를 수집하여 분석하였다.

이 연구에서 실시한 논의활동이 초등학생의 과학글쓰기 중 주장과 증거에 미치는 영향을 분석하기 위해 이전 연구에서 개발된 과학글쓰기 평가틀³⁶을 수정·보완하여 사용하였다(Table 2). 이 평가틀은 주장 및 증거의 영역으로 구분되어 있으며, 주장영역은 ‘내용’, ‘정확성’, ‘정교화’ 항목으로 구성되었고, 증거영역에서는 ‘정교화’, ‘정확성’ 항목으로 구성되었다. 주장의 ‘내용’ 항목은 각 주제의 의문이 요구하는 핵심 과학개념을 포함하는지 여부에 따라 4개 수준으로 나누었으며, 주장의 ‘정확성’ 항목은 해당하는 과학개념을 정확하게 나타내었는지 여부에 따라 2개 수준으로 나누었다. 주장의 ‘정교화’ 항목은 주장의 진술형태가 의문에서 나타나는 구체적인 변인관계를 언급하고 있는가를 평가하는 요소로써 2개 수준으로 나누어 평가하였다.

증거영역의 ‘정교화’ 항목은 학생들이 제시하는 증거가 실험 결과나 읽기 자료, 학급논의를 바탕으로 이에 대한 해석이나 설명을 통해 변인 관계가 드러나도록 정교하게 나타내고 있는지를 평가하여 3개 수준으로 나누었다. 마지막으로 ‘정확성’ 항목은 증거의 내용이 정확하게 진술되었는가를 평가하기 위한 요소로 3개 수준으로 나누었다. 과학 글쓰기 분석은 과학교육 박사과정 3명이 각각 채점하고 비교하며 합의에 이를 때까지 지속적으로 협의하여 분석의 신뢰도를 높이고자 하였다.

비교집단은 학습주제를 확인하고 교과서에 제시된 실험순서에 따라 실험 후 도출된 결과를 실험관찰 책에 기록하여 정리하는 초등학교에서 보편적으로 이루어지고 있는 실험중심 과학수업을 하나의 주제당 2차시로 재구성하여 5개 주제(10차시)의 할동을 실시하였고, 실험집단은 논의기반 과학수업을 적용하여 총 5개 주제에 대한 10차시의 수업을 동일한 시수로 적용하였다. 실헙집단 수업의 적용은 6단계로 이루어진 알로호모라아 수업의 단계에 따라 이루어졌다. 수업 적용 전, 학생들에게 알로호모라아 수업에 대해 설명하였으며 이 때 각 단계에서 요구되는 활동에 대한 안내와 논의활동에서 지켜야 할 사항에 관한 논의규칙을 연구자인 교사와 학생이 상호작용을 통해 함께 만들었다(Table 3).

알로호모라아 수업의 첫 번째 단계인 ‘알고 싶은 것 생각하기’에서는 교사가 학습 목표에 따른 문제 상황을 그림이나 동영상으로 제시하고 학생 개인별로 제시된 상황을 바탕으로 적절한 의문을 만들어 낸 뒤 모둠별 논의를 통해 모둠별 의문을 만들게 하였다. 그다음 모둠별로 만들어진 의문을 전체 학급 논의를 통해 가장 타당한 하나의 의문으로 만들어 내도록 하였다.

만들어진 학급의 의문을 바탕으로 각 모둠에서는 논의를 거쳐 의문을 해결하기 위한 실험을 설계하고 실시하도록 하였다. 이 단계에서 교사는 학생의 실험설계에 필요한 기본 실험도구를 제공하지만 추가로 필요한 실험도구가 있다면 각 모둠에서 요구하는 종류를 필요한 양만큼 제공하였다. 또한 실험 실행 시 관찰은 학생 개인별로 수행하고 결과에 대한 해석 또한 개인별로 진행하도록 하였다.

모둠의 실험 결과에 대한 해석을 바탕으로 학생들은 학급의 의문에 답이 될 수 있는 자신의 주장과 증거를 학습지에 정리하였다. 그 후 모둠별 논의와 협상을 통해 모둠별 주장과 증거를 만들어 내고 A₃ 종이에 정리하여 칠판에 게시 후 전체 학급 친구들에게 발표하였다. 전체 학급 발표시에는 다른 모둠의 주장이나 증거에 대하여 들은 후 잘된 점은 노랑 포스트잇에, 의문이 생기거나 수정이 필요한 점은 붉은 포스트잇에 적은 후 칠판에 붙였다. 그리고 발표 모둠은 포스트잇에 대한 내용에 적절한 대답을 하였고 그 응답이 불만족스러울 경우 추가 질문을 받고 대답을 하도록 하여 전체논의가 되도록 교사가 유도하였다. 이러한 과정을 통하여 각 모둠에서 제시한 주장과 증거의 타당성을 점검한 후, 전체 논의가 끝나면 학생들은 개인별로 스마트기기를 이용하여 디지털 교과서 및 인터넷을 검색을 통해 자신의 주장과 증거를 전문적으로 인정된 자료와 비교하여 타당성을 점검하고 사회적 합의를 통해 자신의 주장을 유효화하도록 하였다. 수업의 마지막인 ‘아하! 알게 된 것 설명하기’ 단계는 과제로 제공하여 모든 과정을 반성적으로 살펴보는 쓰기를 통해 자신의 생각이 수업의 과정을 통해 어떻게 달라졌는지를 살펴보게 하였다. 또한 배운 내용을 자신만의 다양한 방법으로 설명하도록 하였다.

과학 글쓰기의 분석은 과학교육전공 박사과정 3명과 석사과정 1명이 과학 글쓰기 분석틀³⁶을 이용하여 공동으로 수행하였다. 이 분석틀에 따라 학생들이 작성한 과학 글쓰기에서 주제와 관련된 과학개념을 설명하여 자신의 견해를 밝힌 진술은 ‘주장의 내용’, 변인 간의 관계를 정확하게 나타낸 진술은 ‘주장의 정교화’, 과학개념의 관계를 정확하게 표현한 진술은 ‘주장의 정확성’으로 코딩하였다. 그리고 이러한 주장을 뒷받침하는 증거를 실험 결과나 읽기 자료, 학급논의를 바탕으로 해석한 설명은 ‘증거의 정교화’, 증거의 내용이 정확하게 표현한 설명을 ‘증거의 정확성’으로 코딩하여 각 요소별로 분석하였다.

분석한 자료는 실험집단과 비교집단의 ‘태양계와 별’에 관한 사전 과학 글쓰기와 알로호모라아 프로그램 적용 후의 ‘열의 이동’에 관한 사후 과학 글쓰기, 실험집단의 ‘열의 이동’에 관한 5가지 주제의 학생활동지의 주장 및 증거단계의 과학 글쓰기이다. 과학 글쓰기 분석틀을 이용한 주장과 증거의 분석 시 신뢰도를 높이고자 분석의 과정은 1차와 2차에 걸쳐 진행되었다. 분석에는 과학교육 박사과정 3명, 석사과정 1명이 1차 분석에서 과학 글쓰기 분석틀을 이용하여 학생들의 과학 글쓰기를 분석하였다. 2차 분석은 1차 분석에 참여했던 4인의 분석자 중 박사과정 3인이 참여했으며 이들은 모두 초등교사로 연구 주제와 관련된 수업 경험이 있으며 초등학생 및 초등교육과정에 대한 충분한 이해를 가지고 있었다. 3인의 분석자는 각자 실험집단과 비교집단의 ‘태양계와 별’, ‘열의 이동’의 과학 글쓰기를 채점하였고, 채점 과정에서 이견이 있는 경우 합의를 통해 재채점을 실시하여 이를 바탕으로 일치도 통계(PA)와 Kappa계수를 이용하여 평가자 간 평가 일치도를 산출하였다. 그 결과 ‘주장의 내용’의 Kappa 계수는 0.88, ‘주장의 정교화’는 0.81, ‘주장의 정확성’은 0.96, ‘증거의 정교화’는 0.85, ‘증거의 정확성’은 0.88로 나타나 평가자간 신뢰도가 매우 높은 것으로 판단할 수 있다(Table 4).

논의기반 탐구 과학수업 알로호모라아 프로그램 적용 전 두 집단의 동질성 판별을 위해 교과학습 진단평가에 대한 t검증 분석 결과, 논의 및 과학 글쓰기와 관련 있는 과학 및 국어 교과에서 실험집단과 비교집단 사이에 유의한 차이가 없었다(Table 5, 6).

교과학습 진단평가에 대한 구체적인 분석 결과를 보면, 과학 교과의 평균값은 실험집단(85.18)이 비교집단(84.50)보다 높았으나 국어 교과의 평균값은 실험집단(88.24)이 비교집단(89.75)보다 낮았다. 그러나 과학 교과와 국어 교과의 점수는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다(t=2.03, p>.05). 따라서 교과학습 진단평가 결과에 대해 두 집단을 동질집단으로 간주할 수 있다.

알로호모라아 프로그램 처치 전 실험집단과 비교집단에 ‘태양계와 별’에 대하여 사전 과학 글쓰기를 실시하였다. 논의활동 적용 전 두 집단의 동질성 판별을 위해 사전 과학 글쓰기에 대한 t검증 분석 결과, 실험집단과 비교집단의 과학 글쓰기에서의 주장 및 증거 제시 능력은 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 7). 따라서 두 집단은 동질집단으로 간주할 수 있다.

논의기반 탐구 과학수업이 초등학생들의 주장 및 증거 제시 능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 ‘온도와 열’ 단원을 학습 후 실험집단과 비교집단 모두 ‘열의 이동’에 대한 사후 과학 글쓰기를 비교하여 분석하였다. 또한 실험집단은 ‘온도와 열’ 단원에서 수행한 5개 주제의 알로호모라아 프로그램에서 학생들이 작성한 활동지에 나타나는 주장과 증거의 제시 능력의 변화를 분석하였다.

알로호모라아 프로그램 처치 후 실험집단과 비교집단 학생의 과학 글쓰기에서 나타나는 주장의 ‘내용’, ‘정교화’, ‘정확성’, 증거의 ‘정교화’ 및 ‘정확성’을 분석하였다. ‘주장의 내용’ 항목은 학생들이 ‘온도와 열’에 대한 과학개념을 모두 언급했는지를 분석하였으며, ‘주장의 정교화’ 항목은 변인 간의 관계를 정확하게 진술했는지 분석하였다. ‘주장의 정확성’ 항목은 관련된 개념간의 관계를 정확히 설명하는지 알아보았고, ‘증거의 정교화’ 항목은 실험 결과나 읽기 자료, 학급논의를 바탕으로 이에 대한 해석이나 설명을 하는지 분석하였다. ‘증거의 정확성’ 항목은 내용을 정확히 진술하는지를 분석하였다. 분석결과, 과학 글쓰기에서 실험집단이 비교집단의 주장 및 증거 제시 수준이 모든 항목에서 높게 나타났으며 특히 ‘증거의 정확성’ 항목에서 많은 차이가 나타났다(Table 8).

아래의 사례는 ‘온도와 열’ 단원에 대한 학생들의 사후 과학 글쓰기(Summary Writing Test)에서 나타난 실험집단과 비교집단의 주장 및 증거 제시의 사례이다.

‘주장의 내용’ 항목의 통계 결과(Table 8), 실험집단의 평균은 2.81이며 비교집단의 평균은 1.50으로 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p<.05). 사례에서 보듯이 실험집단 학생과 비교집단 학생 모두 열의 이동에 대한 과학개념을 고체, 액체, 기체의 상태에 따라 나누어 설명하고 있다. 하지만 실험집단 학생은 고체, 액체, 기체에서 열의 이동을 각각 ‘전도’, ‘대류’ 라는 과학 개념을 언급하며 설명하고 있다. 또한 고체에서 열의 이동 속도를 실생활과 관련하여 설명하고 액체와 기체에서의 열의 이동을 자세하게 방향을 제시하며 설명하였다. 반면 비교집단 학생은 고체와 액체에서의 열의 이동만 언급하고 있으며, 열의 이동에 대한 개념을 유기적으로 연결하지 못하고 주장을 단순하게 나열하여 설명하고 있다.

‘주장의 정교화’에 나타난 통계 결과(Table 8)의 실험집단의 평균은 1.44인 반면에 비교집단의 평균은 1.06으로 통계적으로 유의미한 차이가 있다(p<.05). <사례2>에 나타난 ‘주장의 정교화’ 항목에서 논의기반 탐구 과학수업 을 수행한 실험집단 학생은 열의 이동과 관련된 변인 간의 관계를 정확하게 진술하고 있다. 반면에 비교집단 학생 은열의 이동과 관련된 변인에 대한 진술만 하고 있다.

‘주장의 정확성’에 나타난 실험집단의 평균은 1.56로 비교집단의 1.13보다 높으며 통계적으로 유의미한 차이가 나 타났다(p<.05). 사례에서 보듯이 실험집단 학생은 고체, 액체, 기체에서 열의 이동을 구체적인 방향을 제시하며 정확하게 설명하였다. 반면에 비교집단 학생은 열에 대한 과학개념을 이해하지 못하며 과학실에서 사용해본 실험도구 의 경험을 떠올려 설명을 하려고 하지만 열의 이동을 온도계의 눈금이 이동하는 것으로 이해하여 학습한 내용을 부정확하게 설명하고 있다.

‘증거의 정교화’ 항목의 통계결과를 살펴보면(Table 8), 실험집단의 평균은 2.41이며 비교집단의 평균은 1.25로 통계적으로 유의미한 차이가 있다(p<.05). 사례를 살펴보면 실험 결과나 읽기 자료, 학급논의를 바탕으로 설명을 하는 ‘증거의 정교화’ 항목에서 실험집단 학생은 열의 이동에 대하여 실험을 통해 도출한 결과를 예로 들어 자세하게 설명하였으며, 실생활의 예를 활용하여 증거를 제시하였다. 반면 비교집단 학생은 학습한 내용이 아닌 실생활에서의 경험을 재구성하여 설명하며 ‘열기’와 같은 오개념을 빈번하게 사용하여 증거를 제시하였다.

‘증거의 정확성’에 나타난 통계 결과는(Table 8), 실험집단의 평균은 2.56인 반면 비교집단은 1.25로 통계적으로 유의미한 차이가 있음을 알 수 있다(p<.05). 이에 대한 사례를 살펴보면 논의기반 탐구 과학수업을 한 실험집단 학생은 열의 이동에 대한 증거를 실생활과 연결하여 고체, 액체, 기체의 경우로 나누어 정확하게 설명하였다. 반면 비교집단 학생은 고체에 대한 열의 이동만 여러 가지 예를 통해 설명하였고 주장을 뒷받침할 수 없는 증거를 제시하거나 ‘전자레인지에서 나오는 불’과 같이 눈에 보이는 현상을 과학적 사고 및 추론 과정 없이 수용하여 잘못된 과학개념으로 설명하였다.

논의 기반 탐구 과학수업인 알로호모라아 프로그램을 수행하면서 나타나는 학생들의 주장 및 증거의 변화를 알아보기 위해 5개 주제에서 학생들이 작성한 학생활동지의 ‘주장 및 증거’ 단계의 글쓰기를 분석하였다. ‘주장의 내용’ 변화를 보면 주제 1과 2에서는 평균 1.41점으로 차이가 없었지만, 주제 3에서 1.82점, 주제 5에서는 3.12로 평균이 증가하였다. 그리고 ‘주장의 정확성’과 ‘주장의 정교화’에서는 주제 1에서는 평균이 1로 동일하였으나 주제 2에서 주제 5로 갈수록 평균이 1.88점으로 증가하여 학생의 과학 글쓰기에서 주장영역의 정확성과 정교성이 높아지는 것을 볼 수 있다. ‘증거의 정교화’ 영역을 보면 주제 1에서 주제 5로 갈수록 평균이 점차 증가하는 것을 볼 수 있으며, ‘증거의 정확성’에서는 주제 1과 2에서는 1점과 1.12점으로 비슷한 경향을 보이지만, 주제 3에서 평균이 2.47로 증가하였으며 주제 5에서는 2.76점으로 실험집단 학생의 증거 제시 방법이 정교해지고 정확해지는 것을 알 수 있다(Table 9). 수업이 진행됨에 따라 주장 및 증거 제시 능력이 향상되는 것을 볼 수 있으며, 주제 3에서는 모든 항목에서 평균이 증가하고 특히 ‘증거의 정확성’ 항목의 변화가 두드러지게 나타난다(Fig. 1).

Figure1.

Changes in Summary Writing scores of experimental group.

아래의 사례들은 ‘열의 이동’과 관련된 5가지 주제의 논의기반 탐구 과학수업 적용에서 학생들의 과학 글쓰기에 나타나는 주장 및 증거 변화의 차이를 알아보기 위하여 주제 1과 주제 5를 비교하였다.

과학 글쓰기에 나타난 주제 1은 ‘온도가 다른 두 물질이 접촉하면 두 물질의 온도는 어떻게 변할까요?’이며 주제 5는 ‘기체에서 열은 어떻게 이동할까요?’에 대하여 분석한 사례이다.

‘주장의 내용’ 항목의 통계 결과(Table 9), 주제 1의 평균은 1.41이며 주제 5의 평균은 3.12로 통계적으로 평균 이 증가한 것을 알 수 있다. 사례를 보면, 주제 1에서는 열의 이동을 ‘열이 달라진다’라는 표현으로 관련 개념을 명확하게 설명하지 못하거나 핵심내용을 포함하는 주장이 없는 경우가 많았다. 주제 5에서는 기체에서의 열의 이 동을 ‘대류’라는 과학 개념을 언급하며 전 차시에 배운 액체에서의 열의 이동과의 유사점을 발견하여 해당 내용과 연관시켜 기술하고 있다.

‘주장의 정교화’에 나타난 통계 결과(Table 9)의 주제 1의 평균은 1.00인 반면에 주제 5의 평균은 1.88로 증가하는 경향을 볼 수 있다. <사례2>에 나타난 주장을 살펴보면 주제 1에서는 기체에서의 열의 이동을 눈으로 확인할 수 있는 액체에서의 열의 이동과 함께 설명하였으며 대류의 개념이 아닌 ‘찬 것을 먹어버린다’는 표현을 사용하여 변인 간의 관계를 정확하게 진술하지 못한다. 주제 5에서는 기체에서 열이 움직이는 방향과 과정을 ‘대류’라는 과학 개념을 사용하며 주장을 기술하고 있다.

‘주장의 정확성’에 나타난 주제 5의 평균은 1.88로 주제 1의 1.00보다 평균 값이 높게 나타났다(Table 9). 온도가 다른 두 물질이 만났을 때의 주장을 살펴보면, 주제 1에서는 따뜻한 물질은 차가워지고 찬 물질은 따뜻해진다는 온도의 교환 개념으로 설명하고 있다. 즉 온도가 같아진다는 표현을 명확하게 기술하지 못하며 관찰한 실험의 결과를 정확하게 진술하지 않고 비판적인 사고 없이 직관적으로 표현하였다. 그러나 주제 5에서는 기체의 대류현상을 난로라는 구체물을 예로 들어 대류가 일어나는 과정을 하나씩 단계별로 정확하게 표현하며 설명하였다.

‘증거의 정교화’ 항목의 통계 결과를 살펴보면(Table 9), 주제 1의 평균은 1.00이며 주제 5의 평균은 2.24로 높아졌음을 알 수 있다. 아래의 <사례4>를 보면 주제 1에서는 수업시간에 친구들과 학급논의를 통해 내린 결론 또는 실험을 통해 관찰한 증거가 아닌 경험에 근거한 비유를 통해 주장을 뒷받침하려고 하였으나 정확하게 설명하지 못한다. 반면에 주제 5에서는 기체에서의 열의 이동을 액체와의 유사성과 다양한 예시를 제시하여 설명하였으며, 실생활에서 화재 상황에서 대피 시 몸을 숙여 연기를 피해야하는 이유를 기체의 대류현상을 논리적으로 설명하며 증거를 제시하였다.

‘증거의 정확성’에 나타난 통계 결과는(Table 9), 주제 1의 평균은 1.00인 반면 주제 5는 2.76으로 평균이 증가함을 알 수 있다. 이에 대한 사례를 살펴보면 주제 1에서는 ‘열이 이동할 줄 몰랐다’와 같이 주장을 뒷받침하는 증거가 아닌 나의 생각을 기술하였으며, 차가운 물질과 뜨거운 물질이 만났을 때의 실험을 기술하기는 하였으나 실험 결과는 정확하게 표현하지 못하였다. 그러나 주제 5에서는 기체에서의 열의 이동을 비눗방울 실험을 통해 증거를 제시하고 있으며 정량적인 데이터 값을 사용하여 내용을 정확하게 기술하였다.