[논문 리뷰] Group roles in unstructured labs show inequitable gender divide

Katherine N. Quinn, Michelle M. Kelley외 4명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 15.

Science Education and Pedagogy참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 물리 실험 수업에서 행동 정량 분석을 통해, 비구조화된 탐구 기반 실험에서는 성별에 관계없이 명시적 할당 없이도 남성과 여성 간에 체계적인 그룹 역할 분담이 발생하며, 남성은 '기타' 작업과 장비 관리에 더 많이 참여하는 반면 여성은 그룹 평균보다 더 자주 노트북을 사용하는 것으로 나타났다. 반면, 높은 구조화를 가진 전통적 실험에서는 이러한 성별에 기반한 역할 분담이 나타나지 않아, 학생 그룹 활동에서 불균형한 역할 분담을 방지하기 위해 의도적인 설계가 필요하다는 점을 시사한다.

ABSTRACT

Instructional labs are being transformed to better reflect authentic scientific practice, often by removing aspects of pedagogical structure to support student agency and decision-making. We explored how these changes impact men's and women's participation in group work associated with labs through clustering methods on the quantified behavior of students. We compared the group roles students take on in two different types of instructional settings; (1) highly structured traditional labs, and (2) less structured inquiry-based labs. Students working in groups in the inquiry-based (less structured) labs assumed different roles within their groups, however men and women systematically took on different roles and men behaved differently when in single- versus mixed-gender groups. We found no such systematic differences in role division among male and female students in the traditional (highly-structured) labs. Students in the inquiry-based labs were not overtly assigned these roles, indicating that the inequitable division of roles was not a result of explicit assignment. Our results highlight the importance of structuring equitable group dynamics in educational settings, as a gendered division of roles can emerge without active intervention. As the culture in physics evolves to remove systematic gender biases in the field, instructors in educational settings must not only remove explicitly biased aspects of curricula but also take active steps to ensure that potentially discriminatory aspects are not inadvertently reinforced.

연구 동기 및 목표

• 물리 실험 수업에서 학생 그룹 활동 중 성별이 역할 분담에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 비구조화된 탐구 기반 실험 수업과 높이 구조화된 전통적 실험 수업 간의 역할 역학을 비교하기 위해.
• 협동 학습 환경에서 명시적 역할 할당 없이도 성별에 기반한 역할 분담이 나타나는지 여부를 규명하기 위해.
• 그룹 구성(단일 성별 또는 혼성)이 과제 분담 정도나 성별 기반 행동 패tern에 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 실험 수업의 구조가 물리학에서의 공정한 참여도 및 정체성 발달에 어떻게 영향을 미치는지 교육 설계에 통찰을 제공하기 위해.

제안 방법

• 12개의 구체적 행동 코드(예: 데스크톱, 장비, 노트북, 기타)를 사용하여 실험 그룹 내 학생 행동을 행동 코딩하기.
• 모든 학생 S가 포함된 그룹 G 내에서 평균 편차를 사용한 그룹 수준의 기대 행동 계산: ⟨N_code⟩_G = (1/M_G) × Σ N_code^S.
• 개인의 그룹 평균에서의 편차 계산: ΔN_code^S = N_code^S − ⟨N_code⟩_G.
• 그룹 내 과제 분담 정도를 측정하기 위해 내군집 분산(VAR(ΔN))를 사용하며, 높은 분산은 더 뚜렷한 역할 분화를 의미한다.
• 남성과 여성 간 편차 분포를 비교하기 위해 비모수적 Mann-Whitney U 검정을 적용하기.
• Levene의 검정을 사용하여 그룹 구성 간 분산의 동질성 여부를 평가하여, 과제 분담이 성별 구성에 따라 달라지는지 검증하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비구조화된 탐구 기반 물리 실험 수업에서 남성과 여성은 구조화된 전통적 실험 수업과 비교해 다른 역할을 맡는가?
• RQ2 실험 수업에서 성별에 기반한 노동 분담은 명시적 역할 할당의 결과인가, 아니면 협동 환경에서 자연스럽게 발생하는가?
• RQ3 그룹 구성(단일 성별 대비 혼성)이 과제 분담 정도나 성별 기반 행동 패턴에 영향을 미치는가?
• RQ4 남성과 여성 간에 특정 실험 도구나 책임(예: 노트북, 장비)을 다루는 방식에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ5 실험 수업의 교육적 구조 수준이 불공정한 역할 분담의 발생에 영향을 미치는가?

주요 결과

• 탐구 기반 실험 수업에서 남성은 그룹 평균보다 '기타' 활동에 더 많이 참여하여 그룹 평균에서 유의미하게 벗어났다(p = 0.009), 이는 핵심 과제 외의 활동에 대한 체계적인 역할을 수행하고 있음을 시사한다.
• 혼성 그룹 내 여성은 그룹 구성원 평균보다 노트북이나 개인 장비를 더 자주 사용하여 유의미하게 높은 비율을 보였다(p = 0.001), 이는 디지털 데이터 처리 역할을 맡고 있음을 시사한다.
• 혼성 그룹 내 남성은 그룹 평균보다 장비를 더 많이 다루는 경향을 보였으며, 유의미한 경향성은 있었지만(p = 0.012), 경계선 수준의 유의미성을 보였다. 이는 손으로 직접 작업하는 역할에 성별에 기반한 할당이 있을 수 있음을 시사한다.
• 행동 코드에 대한 내군집 분산은 탐구 기반 실험 수업에서 전통적 실험 수업보다 유의미하게 높았다(p < 10^-5, 종이 제외 모든 코드), 이는 비구조화된 환경에서 더 뚜렷한 과제 분담이 이루어지고 있음을 확인한다.
• 모든 행동 코드에 대해 그룹 구성 간 내군집 분산에 유의미한 차이가 없었다(p > 0.01), 이는 과제 분담이 그룹이 단일 성별인지 혼성인지에 따라 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다.
• 높이 구조화된 전통적 실험 수업에서는 체계적인 성별 기반 역할 분담이 관찰되지 않았다. 이는 교육적 구조가 불공정한 역할 분담의 발생을 억제함을 시사한다.