이 연구의 목적은 생명현상 관찰에서 나타나는 인과적 의문 생성 ERF components를 개발하는 것이 다. 이를 위해 우선 인지심리적 방법으로 생명현상 기반의 인과적 의문생성 유발 사진 과제를 개발하였다. 이 를 활용해 전기생리적 방법인 MEG(Magnetoencephalography) 두뇌 영상 기기를 이용 하여 시계열적 두뇌 처리과정에 기초한 인과적 의문의 ERF(Event Related Fields) 패턴을 확인할 수 있었다. 생명현상 기반의 인과적 의문생성 유발 사진은 과학교육 전문가와 과학교육연구진으로 구성된 인원의 R&D 방식으로 개발되었다. 과제는 생물군 유형에 따라 동물(A, animal), 미생물(M, microbe), 식물(P,plant)과제로 분류 형태를 나누고, 생물 개체 수준의 유형에 따라 개체간 상호작용(i, interaction), 단일 개체(a, all), 개체 일부(p, part)로 구분하여 총 100장에 대한 인과적 의문 유발 사진을 완성하였다. 이후 서울대학병원 MEG 센터팀과의 세미나 과정을 통해MEG 과제용 패러다임을 개발하고, 과학교육 전공 여자 대학원생 5명(M=26.4, SD=2.30)을 대상으로 인과적 의문생성 간 MEG data를 수집하였다. 이를 통해 인과적 의문 유형별 고유 특성을 확인하기 위해 MEG ERF components 분석을 실시하였다. 인과적 의문 생성시 나타나는 ERF components 분석 결과 M1(100~130ms), M2(220~280ms), M3(320~390ms), M4(460~520ms) 총 4개 components 패턴이 발견되었다. M1과 M2의 경우 인과적 의문 사진 과제 제시에 따라 피험자가 관찰하는 동안 보고 되는 것으로 dipole fitting 과정을 통해 두뇌 활성 영역을 확인해 본 것처럼 시각령이 위치하는 후두엽에 걸쳐 확인되었다. M3 components의 경우 인과적 의문에 대한 불확실감을 해소하기 위해 장기기억 저장소로부터 경험 상황을 가지고 오는 귀추의 과정을 반영한다고 볼 수 있다. 이는 이전 경험 상황을분석하는 단계에 해당하며 학생들이 가설을 생성할 때 가장 큰 어려움을 경험하여 교사의 적절한 도움이 요구되는 부분이다. M4 components는 장기 기억 속의 경험 상황에서 인과적 의문에 대한 설 명자를 표상하는 단계에 해당하는 것으로 인과적 의문 생성 후 가설을 만드는 전 단계에 해당한다고 할 수 있다. 본 연구는 확인된 인과적 의문 생성시 나타나는 MEG ERF components와 latency 시간을 통해 인과적 의문 생성에 어려움을 호소하는 학생들에 대한 개별적 교수 처치와 더불어 고등인지 영역의 ERF 연구의 기초를 마련하였다는데 의의가 있다고 하겠다.

The purpose of this study is to analysis ERF components patterns of causal questions generated during the observation of biological phenomenon. First, the system that shows pictures causing causal questions based on biological phenomenon (evoked picture system) was developed in a way of cognitive psychology. The ERF patterns of causal questions based on time-series brain processing was observed using MEG. The evoked picture system was developed by R&D method consisting of scientific education experts and researchers. Tasks were classified into animal (A), microbe (M), and plant (P) tasks according to biological species and into interaction (I), all (A), and part (P) based on the interaction between different species. According to the collaboration with MEG team in the hospital of Seoul National University, the paradigm of MEG task was developed. MEG data about the generation of scientific questions in 5 female graduate student were collected. For examining the unique characteristic of causal question, MEG ERF components were analyzed. As a result, total 100 pictures were produced by evoked picture and 4 ERF components, M1(100~130ms), M2(220~280ms), M3(320~390ms), M4(460~520ms). The present study could guide personalized teaching-learning method through the application and development of scientific question learning program.

The purpose of this study is to analysis ERF components patterns of causal questions generated during the observation of biological phenomenon. First, the system that shows pictures causing causal questions based on biological phenomenon (evoked picture system) was developed in a way of cognitive psychology. The ERF patterns of causal questions based on time-series brain processing was observed using MEG. The evoked picture system was developed by R&D method consisting of scientific education experts and researchers. Tasks were classified into animal (A), microbe (M), and plant (P) tasks according to biological species and into interaction (I), all (A), and part (P) based on the interaction between different species. According to the collaboration with MEG team in the hospital of Seoul National University, the paradigm of MEG task was developed. MEG data about the generation of scientific questions in 5 female graduate student were collected. For examining the unique characteristic of causal question, MEG ERF components were analyzed. As a result, total 100 pictures were produced by evoked picture and 4 ERF components, M1(100~130ms), M2(220~280ms), M3(320~390ms), M4(460~520ms). The present study could guide personalized teaching-learning method through the application and development of scientific question learning program.

MEG(Magnetoencephalography), ERF(Event Related Fields), Causal question