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본 연구에서는 고등학생의 과학적 사고력의 함양을 위해 과학 글쓰기 교수·학습 자료를 개발하였다. 이를 위해 일반적인 교수설계 모형인 ADDIE 모형에 따라 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계를 진행하였다. 분석 단계에서는 과학적 사고력의 정의와 분류, 논증과 Toulmin의 논리적 접근법, 과학 글쓰기의 정의, 효과, 실태, 과학 글쓰기 교수·학습 모형을 고찰하였다. 설계 단계에서는 과학 글쓰기 교수·학습 자료의 개발 방향을 설정하였다....

본 연구에서는 고등학생의 과학적 사고력의 함양을 위해 과학 글쓰기 교수·학습 자료를 개발하였다. 이를 위해 일반적인 교수설계 모형인 ADDIE 모형에 따라 분석, 설계, 개발, 실행, 평가의 5단계를 진행하였다. 분석 단계에서는 과학적 사고력의 정의와 분류, 논증과 Toulmin의 논리적 접근법, 과학 글쓰기의 정의, 효과, 실태, 과학 글쓰기 교수·학습 모형을 고찰하였다. 설계 단계에서는 과학 글쓰기 교수·학습 자료의 개발 방향을 설정하였다. 개발 단계에서는 과학 글쓰기 교수·학습 자료의 초안을 개발하고 검토를 거쳐 수정·보완하여 완성하였다. 실행 단계에서는 개발한 교수·학습 자료를 활용하여 타 학교 연계 교육과정에 참여한 6개 고등학교의 3학년 학생 21명을 대상으로 연 차시로 2회, 총 4차시 수업을 하였고, 수업 이전과 이후에 과학 글쓰기를 활용한 과학적 사고력 검사 도구를 시행하여 학생들의 과학적 사고력의 변화를 알아보고 과학 글쓰기 특성을 분석하였다. 평가 단계에서는 실행 단계의 결과를 토대로 과학 글쓰기 교수·학습의 시사점을 도출하였다.
분석 단계에서 선행 연구를 고찰한 결과, 과학적 사고력의 함양에 효과적인 방법이 과학 글쓰기지만, 과학 교사들과 학생들은 과학 글쓰기 활동에 어려움을 느끼고 있었다. 이에 학생들에게 글을 쓰는 방법을 가르치고 직접 글을 쓰는 연습의 기회를 제공하는 교수·학습 자료가 필요하다고 판단하였고, 교수·학습 자료의 개발을 위해 교수·학습 모형을 고찰한 결과, 명시적 수업 모형을 적용하는 것이 적합하다고 판단하였다. 이를 토대로 설계 단계에서 교수·학습 자료의 개발 방향을 명시적 수업 모형을 기반으로 Toulmin의 논리적 접근법을 적용하고, 학생용 활동지와 교사용 자료로 구성하는 것으로 설정하였고, 개발 단계를 거쳐 과학 글쓰기 교수·학습 자료를 완성하였다. 완성한 교수·학습 자료의 학생용 활동지는 총 4개로, ‘설명 및 시범’, ‘안내된 연습’, ‘독립적 연습’의 단계로 구성하였다. 학생용 활동지는 총 4차시에 해당하며, 1~2차시는 ‘설명 및 시범’과 ‘안내된 연습’ 단계에, 3~4차시는 ‘독립적 연습’ 단계에 해당한다. ‘설명 및 시범’ 단계에 해당하는 <활동지 1>은 주장하는 글의 요소와 구조를 학습한 후, 제시글을 통해 학습한 내용을 확인하도록 구성하였다. ‘안내된 연습’ 단계에 해당하는 <활동지 2>와 <활동지 3>은 주어진 제시글을 요소별로 분석하여 주장하는 글의 구조에 작성하도록 구성하였다. 활동지마다 3개씩, 총 6개의 제시글이 제시되는데, <활동지 2>의 첫 제시글은 ‘주장’, ‘근거’, ‘설명’을 하나씩 포함하고, 그 다음 제시글에서는 ‘부연’과 ‘반증’을 순차적으로 추가하였다. <활동지 3>의 첫 제시글은 ‘근거’, ‘설명’, ‘부연’을 2개씩 포함하였고, 그 다음 제시글에서는 ‘반증’을 추가하였으며, 마지막 제시글에서는 학생들이 제시글을 읽고 분석한 후, 내용을 발췌하여 정리하도록 구성하였다. ‘독립적 연습’ 단계에 해당하는 <활동지 4>는 제시글을 읽고 인터넷을 활용하여 관련된 내용을 검색해서 ‘주장하는 글의 구조’에 맞춰 정리한 후, 자신의 입장을 글로 쓰도록 구성하였다. 교사용 자료는 교사용 안내서, 교수·학습 과정안, 수업용 프레젠테이션 자료로 구성하였다. 교사용 안내서에는 자료 활용에 대한 안내와 학생용 활동지의 예시 답안을 제시하였고, 교수·학습 과정안은 명시적 수업 모형을 기반으로 구성하였으며, 수업용 프레젠테이션 자료는 교수·학습 과정안을 토대로 작성하였다.
개발한 교수·학습 자료를 활용하여 고등학생을 대상으로 수업을 한 결과, 일부 학생의 과학적 사고력이 향상되었지만, 전체 학생에서는 유의미한 향상이 나타나지 않았다. 또한 학생들의 과학 글쓰기 특성을 분석한 결과, 학생들은 귀납적 사고력을 요구하는 글쓰기와 연역적 사고력을 요구하는 글쓰기를 할 때 결론을 명시적으로 제시하지 못하였고, 비판적 사고력을 요구하는 글쓰기를 할 때는 주장은 명시적으로 제시하였지만, 설명, 부연, 반증을 제시하지 못하고 있었다. 또한 학생들은 ‘요약하여 글쓰기’를 제대로 수행하지 못하고 있었다. 이와 같은 결과를 보았을 때, 교사는 이를 토대로 학생들이 과학 글쓰기를 할 때 결론을 명시적으로 제시하고, 근거를 제시하며 설명을 서술할 수 있도록 지도할 필요가 있으며, 비판적 사고력을 요구하는 글쓰기를 할 때 부연과 반증을 서술할 수 있도록 지도할 필요가 있다. 또한 ‘요약하여 글쓰기’를 제대로 수행할 수 있도록 지도해야 하며, 과학 글쓰기에 대한 교수·학습이 이루어질 때 교사는 학생들의 과학 글쓰기에 대한 피드백을 제공하며, 지속적으로 과학 글쓰기를 지도할 필요가 있다.
학생들의 과학적 사고력을 함양하기 위해 본 연구에서 개발한 과학 글쓰기 교수·학습 자료를 활용할 수 있다. 그리고 과학 교사들이 과학 글쓰기를 활용한 수업을 원활하게 진행할 수 있도록 다양한 과학 글쓰기를 위한 교수·학습 자료 및 평가 도구를 개발할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the science writing teaching and learning materials to improve scientific thinking ability of high school students were developed. To this end, five stages of Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation were carried out according to the ADDIE model, which is a genera...

In this study, the science writing teaching and learning materials to improve scientific thinking ability of high school students were developed. To this end, five stages of Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation were carried out according to the ADDIE model, which is a general instructional design model. At the Analysis stage, the definition and classification of scientific thinking ability, argumentation and Toulmin’s argumentation structure, science writing’s definition, effectiveness and actual condition, science writing teaching and learning models were considered. At the Design stage, direction for the development of science writing teaching and learning materials were set. At the Development stage, drafts of science writing teaching and learning materials were developed, reviewed, and revised to complete. At the Implementation stage, 6 high school’s 3rd grade 21 students who participated in the other school-linked curriculum were taught in twice of two-hour classes, a total of 4 classes. Evaluation instrument for scientific thinking ability using science writing was implemented to investigate changes of student’s scientific thinking ability and analyze the characteristics of science writing. At the Evaluation stage, implications for science writing teaching and learning were derived based on the results of Implementation stage.
Reviewing previous studies at the Analysis stage, though science teachers and students were having difficulty in science writing, it was an effective method to improve scientific thinking ability. Based on these results, it was determined that teaching and learning materials how to write and provide opportunities of writing directly are necessary in class situation. Reviewing the literature of teaching and learning model, explicit instructional model was chosen to develop the materials. Based on this, the direction of materials’ development was set based on explicit instructional model, applying Toulmin’s argumentation structure, and consisted of student’s worksheets and teacher’s materials. Science writing teaching and learning materials were completed through the development stage. A total of 4 students’ worksheets for the completed teaching and learning materials consisted of ‘explanation and demonstration’, ‘guided practice’, and ‘independent practice’ stages. The students’ worksheets are made for 4 classes; 1~2 classes, students were at ‘explanation and demonstration’ and ‘guided practice’ stage, and 3~4 classes, they were at ‘independent practice’ stage. Students can learn the elements and argumentative structures and then, check what they have learned with , which is for the ‘explanation and demonstration’ stage. and , which are for the ‘guided practice’ stage, were organized to analyze the given articles by each element and to write it in the argumentative structure. Each worksheet provides 3 articles, and total 6 articles were presented. First article of included ‘Claim’, ‘Date’, and ‘Warrant’. ‘Backing’ and ‘Rebuttal’ were added in the next article sequentially. First article of included ‘Data’, ‘Warrant’, and ‘Backing’ for twice, and ‘Rebuttal’ were added in the next article. The last one was organized for students to extract and organize the contents, after reading and analyzing it. , which is for ‘independent practice’ stage, was organized to read the articles, searching for related contents with internet, then students organized it according to ‘argumentative structure’ to write one’s own opinion. Teachers’ materials are consisted with a teacher’s guide, teaching and learning process, and the presentation materials for classes. The teacher’s guide was organized with guidance for using material, and sample answers for the student’s worksheets. The teaching and learning process was constructed based on the explicit instructional model, and the presentation materials for classes were prepared based on the teaching and learning process.
As a result of analysis, some students improved their scientific thinking ability, but entire students’ score were not shown significantly. And they were not able to explicitly present claim when writing requiring inductive thinking ability and deductive thinking ability. Though students were able to explicitly present claim, they were not able to present warrant, backing, and rebuttal when writing requiring critical thinking ability. In addition, students were not able to do ‘writing by summarizing’. Based on these results, teachers need to guide students to explicitly present claim and data, and describe warrant in science writing, and describe backing and rebuttal in writing requiring critical thinking ability. In addition, teachers have responsible to guide students to perform ‘writing by summarizing’, provide feedback on students’ science writing, and guide science writing continuously.
Science writing teaching and learning materials developed in this study can be utilized to improve students’ scientific thinking ability. Moreover, it is necessary to develop various teaching and learning materials and evaluation instruments so that science teachers can conduct classes using science writing in progress.

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