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영어

The purpose of this study was to explore in depth the mental models that emerged during the conceptual transfer process in which elementary students, who had internalized the concept of water vapor condensation through concrete experiences with dew and fog formation experiments, attempted to explain the process of cloud formation. To this end, a qualitative case study was conducted with six fifth-grade students. Pre- and post-surveys and in-depth interview transcripts were collected as primary data, while experiment reports, classroom video recordings, and field notes were collected as supplementary data. Data analysis involved both within-case and cross-case analyses, employing a time-based matrix analysis method. The within-case analysis revealed that students developed diverse conceptions of matter and causal relationships when explaining cloud formation based on their experiences with dew and fog formation experiments. The cross-case analysis identified four types of mental models: the integrated model, which successfully synthesized learned knowledge; the contradictory model, which reflected conflicts between new learning and prior conceptions; the fixed model, which maintained idiosyncratic reasoning; and the disconnected model, which lacked conceptual coherence. These findings suggest that elementary students’ conceptual transfer is a complex interactive process between prior knowledge and new scientific concepts. Based on these results, this study proposes that promoting metaconceptual reflection, providing instructional supplementation to address textbook limitations, and employing early diagnostic strategies for students’ initial models are essential for supporting conceptual transfer.

한국어

이 연구의 목적은 이슬·안개 발생 실험이라는 구체 적인 경험을 바탕으로 수증기 응결 개념을 내재화한 초등학생들이 구름 발생 과정을 설명하기 위한 개념 전이 과정에서 나타나는 멘탈 모델을 심층적으로 탐색 하는 것이다. 이를 위해 초등학교 5학년 학생 6명을 대 상으로 질적 사례 연구를 수행하였다. 멘탈 모델 탐색 을 위해 사전·사후 설문지, 심층 면담 전사본을 주요 자료로 수집하였으며, 실험 보고서, 수업 촬영 영상, 필드 노트를 보조 자료로 수집하였다. 자료 분석은 사 례 내 분석과 사례 간 분석을 병행하였고, 이를 위해 시간 중심 매트릭스 분석 방법을 적용하였다. 사례 내 분석 결과, 학생들은 이슬·안개 발생 실험 경험을 바탕 으로 구름 발생 과정을 설명하는 과정에서 다양한 물 질관과 인과 관계를 구성하였다. 사례 간 분석 결과, 학습된 지식을 성공적으로 통합하는 통합적 모델, 학 습된 사실과 기존의 생각이 충돌하는 모순적 모델, 자 신만의 독창적인 논리를 고수하는 고착적 모델, 일관 된 체계를 구성하지 못하는 단절적 모델의 네 가지 멘 탈 모델 유형이 도출되었다. 이러한 결과는 초등학생 들의 개념 전이 과정이 기존 지식과 새로운 과학 개념 간의 복합적인 상호작용임을 보여준다. 이를 토대로 개념 전이 과정을 지원하기 위해서는 메타개념적 성찰 을 촉진하는 기회와 교과서 서술의 한계를 보완하는 교사의 교수적 보완, 학습 초기에 학생의 초기 모델을 진단하는 교수 전략이 필요함을 제언하였다.