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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 학생의 인지적 • 정의적 변인들과 화학에서의 수리 문제 및 개념 문제 해결력의 관계를 조사하였다. 이에 따른 구체적인 연구 문제는 다음과 같다
- 본 연구에서는 학생들의 수리 문제 해결력과 개념 문제 해결력에 미치는 학습자 변인을 다각적인 측면에서 모색하였다. 따라서 이를 바탕으로 수리 문제 해결력의 향상 뿐 아니라 올바른 개념 이해를 도모하려는 교수법을 개발하고 그 교수 효과를 검증하는 연구가 진행될 필요가 있다.
- 학생들이 정량적인 수리 문제와 정성적인 개념 문제 에서 보이는 성취도의 차이는 기억 용량이나 논리적 사고력과 같은 인지적 측면으로 주로 설명이 되어왔으 나, 최근에는 학습 전략과 같은 인지 양식이나 정의적 변인들이 수학이나 과학 교과에서의 문제 해결력에 영 향을 줄 수 있다고 제안되었다. 이에 본 연구에서는 고등학교 이과계열 학생들을 대상으로 인지적 • 정의적 변인들이 화학 수리 문제 및 개념 문제 해결력에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 1) 논리적 사고력, 기억 용량, 학습 전략의 인지적 변인들 중에서 수리 및 개념 문제 해결력에 영향을 미치는 변인과 각 변인의 예언력에 대해 조사한다.
- 2) 자아 효능감, 능력에 대한 자아 개념, 학습 목적, 과학에 대한 태도의 정의적 변인들 중에서 수리 및 개념 문제 해결력에 영향을 미치는 변인과 각 변인의 예언력에 대해 조사한다.
- 물질의 과학'과 'IV. 물질의 상태와 용액'을 학습한 후에 화학 문제 해결력 검사, 논리적 사고력 검사, 기억 용량 검사, 학습 전략 검사, 과학에 대한 동기 및 태도 검사 등을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 서울시에 소재한 인문계 고등학교 이과계열 2학년 남학생 85명을 대상으로 하였다. 대상 단원인 고등학교 화학 II의 '1. 물질의 과학'과 'IV.
- 본 연구는 서울시에 소재한 인문계 고등학교 이과계열 2학년 남학생 85명을 대상으로 하였다. 대상 단원인 고등학교 화학 II의 '1.
데이터처리
- 또한 학습 목적 검사 점수로는 수행 지향 문항을 역으로 채점한 점수와 과제 지향 점수를 합한 총점을 사용하였으며, 이 점수가 높 을수록 과제 지향적이고 낮을수록 수행 지향적이라 할 수 있다. 수리 문제와 개념 문제의 성취도 및 논리적 사고력, 기억 용량, 학습 전략, 과학에 대한 동기 및 태도간의 상관관계를 조사한 후, 수리 문제와 개념 문 제의 성취도에 대하여 각각을 준거 변인으로 하고, 인 지적 • 정의적 변인들을 예언 변인으로 하는 단계적 중 다 회귀 분석 （stepwise multiple regression analysis） 을 실시하여 각 변인의 예언력을 조사하였다.
이론/모형
- 논리적 사고력 검사. 논리적 사고력은 축소본 Grcmp Assessment of Logical Thinking"으로 즉정하 였다. 이 검사지는 총 12문항으로 구성되어 있으며, 본 연구에서 크론바하 α 로 구한 신뢰도는 .
- 과학에 대한 태도는 Simpson과 Oliver18의 연구에서 5단계 리커트 척도로 구성된 과학에 대한 태도 7문항 을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서 크론바하 α 로 구한 신뢰도는 .
- 기억 용량 검사. 기억 용량은 여러 개의 도형이 겹쳐진 상태에서 제시된 도형들이 모두 포함된 영역을 찾아내는 문제로 구성된 Figural Intersection TestRAC 794로 측정하였다. 이 검사지는 연습 문항 6개 와 검사 문항 36개로 구성되어 있으며, 사용 설명서14 에 제시된 방법에 따라 검사를 실시하였다.
- 기억 용량은 여러 개의 도형이 겹쳐진 상태에서 제시된 도형들이 모두 포함된 영역을 찾아내는 문제로 구성된 Figural Intersection TestRAC 794로 측정하였다. 이 검사지는 연습 문항 6개 와 검사 문항 36개로 구성되어 있으며, 사용 설명서14 에 제시된 방법에 따라 검사를 실시하였다. 본 연구에서 크론바하 α 로 구한 신뢰도는 .
- 과학에 대한 동기 및 태도 검사. 학생들의 과학 학습 동기를 측정하기 위해 Anderman과 Young17의 Patterns of Adaptive Learning Survey 중 자아 효능감（4문항）, 능력에 대한 자아 개념 （3문항）, 학습 목적에 서 과제 지향（4문항） 및 수행 지향（4문항） 영역을 선 택하여 사용하였다. 각 문항은 5단계의 리커트 척도로 구성되어 있으며, 본 연구에서 크론바하 α 로 구한 신 뢰도는 자아 효능감 .
- 학습 전략 검사. 학습 전략은 Entwistle과 Ramsden15 이 개발한 검사지의 개정본인 Questionnaire on Approaches to Learning and Studying16 중 유의미 학습 전략에 관한 10문항과 기계적 학습 전략에 관한 10문항으로 측정하였다. 본 연구에서 크론바하 α 로 구 한 신뢰도는 .
- 화학 문제 해결력 검사. 화학 문제 해결력은 학생들의 수리 문제 해결력과 개념 이해도를 비교하기 위하여 노태희와 임희준6이 개발한 Chemistry Problem Solving Ability Test로 측정하였다. 이 검사지는 화학 양론, 기체 상태, 용액 등의 내용에 대하여 연산이나 공식의 사용이 요구되는 수리 문제 10문항과, 각각의 수리 문제와 관련된 분자 수준의 개념을 묻는 개념 문제 10문항으로로 구성되어 있다.
성능/효과
- 과학 학습 내용에 대한 능력의 인식인 자아 효능감은 개념 문제 해결력과 유의미한 상관이 있었으며, 회귀 분석 결과 개념 문제 해결력의 3.9%를 설명하는 것으로 나타났으나 통계적으로 유의미하지 않았고, 수리 문제 해결력과는 관련성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 많은 학생들이 화학 개념 학습을 어렵다고 인식함에도 불구하고 수리 문제는 잘 해결할 수 있음을 시사한다.
- 그러나 자아 효능감과 수리 문제 해결력은 유의미한 상관이 없었다. 또한 학습 목적은 수리 및 개념 문제 해결력과 매우 낮은 상관을 갖는 것으로 나타났으며, 과학에 대한 태도는 개념 문제 해결력과의 상관이 수리 문제 해결력과의 상관보다 높았으나 모두 유의미하지 않았다.
- " 따라서 이러한 학습 목적이 화학 문제 해결력에 영향을 줄 것이라고 기대하였으나, 수리 및 개념 문제 해결력을 거의 예언하지 못하였다. 본 연구 에서 학습 목적 평균은 21.44로(Table 1) 학생들이 과 제 지향보다 수행 지향적인 학습 목적을 지니는 경향이 있었고 학습 목적과 수리 및 개념 문제 해결력과 의 단순 상관도 매우 낮았다. 이러한 결과는 국내의 고등학생들의 경우 화학 문제 해결력이 높은 학생이라도 수행 지향적인 학습 목적을 가지고 있을 수 있음을 시사한다.
- 개념 문제 해결력을 효과적으로 설명하는 인지적 변인을 조사하기 위한 단계별 중다 회귀 분석 결과는 Table 5와 같다. 분석 결과, 개념 문제 해결력에 대한 가장 좋은 예언 변인은 학습 전략이었으나 통계적으로 유의미하지는 않았다. 그러나 이러한 연구 결과는 학습 전략이 과학 교과에서의 개념 이해에 대한 가장 좋은 예언 변인이었다는 선행 연구 결과7와 맥을 같이 하며, 학생들의 화학 개념 이해도를 향상시키는 데 학습한 내용을 유의미하게 연결시키는 학습 전략이 다른 인지 변인보다 중요한 요소가 될 수 있음을 시사한다.
- 수리 문제 해결력을 가장 잘 설명하는 인지적 변인을 조사하기 위한 단계별 중다회귀 분석 결과는 Table 4와 같다. 분석 결과, 수리 문제 해결력에 대해 유의미한 예언력을 지닌 인지적 변인은 논리적 사고력 이었으며, 전체 변량의 10.6%를 설명하였다. 이는 선 행 연구들 #에서 보고된 바와 같이 비례 논리, 조합 논리 등을 포함하는 논리적 사고력이 정량적인 계산을 요하는 수리 문제의 성취도 변량을 유의미하게 설명함을 의미한다.
- 수리 문제와 개념 문제 해결력에 대한 정의적 변인 들의 단계별 중다 회귀 분석 결과는 각각 Table 6, 7 과 같다. 분석 결과, 화학 문제 해결력에 유의미한 예 언력을 지닌 정의적 변인은 능력에 대한 자아 개념뿐 이었으며, 수리 문제 전체 변량의 5.3%, 개념 문제 전체 변량의 7.8%를 설명하였다. 이러한 결과는 일반 적인 과학 성취도를 가장 잘 예언한 변인이 능력에 대한 자아 개념이었던 선행 연구20와 유사한 경향을 보인다
- 화학 문제 해결력 검사 점수와 자아 효능감, 능력에 대한 자아 개념, 학습 목적, 과학에 대한 태도의 정의적 변인 검사 점수 사이의 단순 상관 계수는 Table 3 과 같다. 수리 문제 해결력은 능력에 대한 자아 개념과, 개념 문제 해결력은 능력에 대한 자아 개념 및 자아 효능감과 유의미한 상관이 있었다. 그러나 자아 효능감과 수리 문제 해결력은 유의미한 상관이 없었다.
- 연구 결과, 수리 문제 해결력에 대해 유의미한 예언력을 지닌 인지적 변인은 논리적 사고력이었다. 이는 선행 연구들과 일관된 결과로, 정량적인 계산이 요구되는 수리 문제를 해결하는 데 논리적 사고력의 발달이 중요한 요소임을 말해준다.
- 자아 효능감은 개념 문제 해결력을 3.9% 설명했으 나 능력에 대한 자아 개념과의 상관계로 인해 유의미하지 않았으며. 수리 문제 해결력에 대해서는 거의 설명하지 못하였다.
후속연구
- 학습 목적은 수리 및 개념 문제 해결력과의 단순 상관이 매우 낮았으며, 화학 문제 해결력을 거의 예언하지 못하였다. 그러나 최근에 동기 관련 연구에서 목적 이론이 강조되고 있으며, 학습 목적이 동기의 질에 영향을 줄뿐만 아니라 인지 과정에 대한 내연적 의미를 가지고 있다는 이론적 배경"에 비추어 볼 때 이 러한 결과는 학습 목적과 화학 문제 해결력 사이에 매개 변인이 존재할 수 있는 가능성을 내포하므로 추후 연구가 필요하다. 과학에 대한 태도는 화학 문제 해결력과 낮은 관련성을 갖는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 학생들의 수리 문제 해결력과 개념 문제 해결력에 미치는 학습자 변인을 다각적인 측면에서 모색하였다. 따라서 이를 바탕으로 수리 문제 해결력의 향상 뿐 아니라 올바른 개념 이해를 도모하려는 교수법을 개발하고 그 교수 효과를 검증하는 연구가 진행될 필요가 있다. 뿐만 아니라 본 연구의 결과를 일반화하기 위해서는 보다 많은 수의 학생들을 대상으로 화학 문제 해결에 미치는 학습자 변인을 조사해 보아야 한다.
- 따라서 이를 바탕으로 수리 문제 해결력의 향상 뿐 아니라 올바른 개념 이해를 도모하려는 교수법을 개발하고 그 교수 효과를 검증하는 연구가 진행될 필요가 있다. 뿐만 아니라 본 연구의 결과를 일반화하기 위해서는 보다 많은 수의 학생들을 대상으로 화학 문제 해결에 미치는 학습자 변인을 조사해 보아야 한다.
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