초등학교 과학 수업에서 화산 개념의 이해 증진을 위한 개념도 활용 The Effects of Utilizing Concept Map to Promote the Understanding the Concept of Volcano in the Elementary Science Education원문보기
본 연구의 목적은 초등학교 화산 수업에서 학생들이 유의미 학습을 통해 성취도 향상을 이룰 수 있는 수업 전략의 한 방법으로 개념도 활용의 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 1개 초등학교 6학년 2개반 학생 80명의 학생들이 본 연구에 참가하였으며, 전통적인 수업방법으로 수업을 한 통제집단과 개념도를 수업에 활용한 실험집단으로 나누어 개념검사지를 통한 학생들의 화산 개념의 성취도 분석 및 개념도 수업 전략의 활동에 따른 정량적, 정성적 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 전통적인 수업을 받은 집단과 개념도를 수업에 이용한 집단 사이의 성취도 평가에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타나 개념도를 활용한 수업이 효과적임을 보였다. 둘째, 수업 후 중 ${\cdot}$ 하위그룹간의 개념성취 수준에 있어서 통계적인 차이를 보이지 않았으나, 상 ${\cdot}$ 하, 상 ${\cdot}$ 중위 그룹은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 즉, 개념도 수업이 상위그룹보다는 중 ${\cdot}$ 하위 그룹에게 보다 큰 효과가 있었다. 셋째, 개념도 수업이 진행됨에 따라 관계, 위계, 연관, 예의 범주에 있어서 교재 내용의 개념을 구조화하는데 학생들이 능숙해짐을 보였다.
본 연구의 목적은 초등학교 화산 수업에서 학생들이 유의미 학습을 통해 성취도 향상을 이룰 수 있는 수업 전략의 한 방법으로 개념도 활용의 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 1개 초등학교 6학년 2개반 학생 80명의 학생들이 본 연구에 참가하였으며, 전통적인 수업방법으로 수업을 한 통제집단과 개념도를 수업에 활용한 실험집단으로 나누어 개념검사지를 통한 학생들의 화산 개념의 성취도 분석 및 개념도 수업 전략의 활동에 따른 정량적, 정성적 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 전통적인 수업을 받은 집단과 개념도를 수업에 이용한 집단 사이의 성취도 평가에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타나 개념도를 활용한 수업이 효과적임을 보였다. 둘째, 수업 후 중 ${\cdot}$ 하위그룹간의 개념성취 수준에 있어서 통계적인 차이를 보이지 않았으나, 상 ${\cdot}$ 하, 상 ${\cdot}$ 중위 그룹은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 즉, 개념도 수업이 상위그룹보다는 중 ${\cdot}$ 하위 그룹에게 보다 큰 효과가 있었다. 셋째, 개념도 수업이 진행됨에 따라 관계, 위계, 연관, 예의 범주에 있어서 교재 내용의 개념을 구조화하는데 학생들이 능숙해짐을 보였다.
The purpose of this study was to examine the effectiveness of utilizing a concept map as an instructional strategy to promote student achievement through semantical learning in elementary school on volcanoes. To analyze student achievement in understanding the concept of volcano, quantitative and qu...
The purpose of this study was to examine the effectiveness of utilizing a concept map as an instructional strategy to promote student achievement through semantical learning in elementary school on volcanoes. To analyze student achievement in understanding the concept of volcano, quantitative and qualitative analyses were performed through a written test for two different groups that were composed of 80 sixth-grade students: a control group that attended class using the conventional strategy and an experimental group that attended class using concept maps. The results of this study were as follows: First, the use of concept maps in class is effective in learning because of the higher understanding of the group that was using concept maps in the achievement assessment. Second, in their post-instructional understandings, no significant differences are shown between middle- and low-ranking students statistically, but a significant difference is shown between high- and low-ranking students or between high- and middle-ranking students. This indicates that the use of concepts maps in a class is more effective for the middle- and low-ranking students than for the high-ranking students. Third, in the repetitions of classes, the students learning with an aid of concept maps became accustomed to structuring the concepts of their learning subject in categories of relationships, hierarchies, cross-links, and examples easily.
The purpose of this study was to examine the effectiveness of utilizing a concept map as an instructional strategy to promote student achievement through semantical learning in elementary school on volcanoes. To analyze student achievement in understanding the concept of volcano, quantitative and qualitative analyses were performed through a written test for two different groups that were composed of 80 sixth-grade students: a control group that attended class using the conventional strategy and an experimental group that attended class using concept maps. The results of this study were as follows: First, the use of concept maps in class is effective in learning because of the higher understanding of the group that was using concept maps in the achievement assessment. Second, in their post-instructional understandings, no significant differences are shown between middle- and low-ranking students statistically, but a significant difference is shown between high- and low-ranking students or between high- and middle-ranking students. This indicates that the use of concepts maps in a class is more effective for the middle- and low-ranking students than for the high-ranking students. Third, in the repetitions of classes, the students learning with an aid of concept maps became accustomed to structuring the concepts of their learning subject in categories of relationships, hierarchies, cross-links, and examples easily.
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문제 정의
한편, 국내에서는 김효남(1992)이, 개념도에 의한 초등과학 교과서 중 인체의 분석'의 연구에서 최초로 개념도 전략을 시도하여 교과서의 유의미성을 분석하였고, 장옥화(1992), 오금영(1993), 김동영(1995), 성정희(1995), 박병남 (1997), 정승진(1998) 등이 과학교수의 전략으로서, 성취도 평가의 도구로서 개념도를 언급하고 있다. 따라서 본 연구에서는 과학 학습에서 유의미 학습으로서의 개념도 활용을 통해 초등학교 학생들이, 화산과 암석, 에 대해 학습한 개념 체계가 어떤 형태를 이루고 있으며, 개념들간의 구조화를 통해 개념 체계 상호 간에 어떤 관계를 가지고 있는지를 파악하여 수업 도구 및 학생들의 개념 변화를 평가하는 유용한 도구로서 개념도의 가능성을 알아보고자 하였다. 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
본 연구에서는 학생들의 과학 개념을 체계적으로 이해시키기 위한 과학 교수 전략으로서 개념도의 유용성을 알아보는 것이었으며 이에 대한 연구 결과는 다음과 같다.
가설 설정
둘째, 개념도 수업 전략이상 . 중 .
제안 방법
개념도 평가 도구: 개념도 평가틀은 Novak and Gowin(1984)이 개발한 개념도 평가 방식을 수정 . 보완하였다.
효과도 제공할 수 있었다. 개념도 학업 성취도에서 남녀간의 유의미한 차이가 나타나지 않았기 때문에 학생 1명을 임의로 선정하여 1회부터 5회까지 분할구할당법으로 수업 단계에 따른 그들의 인지구조를 분석하였다.
개념도를 활용한 수업이 전통적인 수업에 비하여 학업 성취도에 얼마나 효과가 있는지 비교하기 위한 검사에 앞서, 통제집단과 실험집단의 사후검사와 동일한 형태의 사전 검사를 실시하였다. 학생들의 화산개념에 대한 사전 개념 검사에서 실험집단과 통제집단 간의 유의미한 차이가 없어, 본 연구의 두 집단은 동질 집단임을 나타냈다(Fig.
보완하였다. 관계, 위계, 연관, 예 등의 4가지 범주로 나누어 평가하였으며, 구체적인 평가틀을 보면 개념도에서 두 개념 사이의 관계가 바르게 연결되고 바른 명제로 그 관계를 설명하였으면 1점, 특수한 개념이 일반적 개념의 아래에 바르게 위치하고 있다면 그 위계에 각 5점, 서로 다른 개념 무리들 사이에 관련(횡적 연결)이 있을 때 그 연결이 타당하고 유의미하면 각 명제에 10점을, 타당하나 유의미하지 않을 때는 2점을, 그리고 창의성이 보이는 것은 채점자들 간의 합의에 의해 점수를 더 부여했다. 또한 개념이나 명제에 올바른 예를 들고 있다면 그 각각의 예에 1점을 부여 방식으로 학생들이 작성한 개념도를 전문가의 표준 개념도의 점수와 비교하는 정량적인 분석과 인터뷰와 개념도의 내용을 통한 정성적인 분석으로 나누어 분석하였다.
이용하였다. 그리고, 화산과 암석, 단원에 대한 동일한 내용의 검사지를 사전, 사후검사로 나누어 개념의 성취도를 평가하였다. 사전 검사지와 사후 검사지의 문항 형태는 4지 선다, 혹은 5지 선다형으로 된 객관식(18문항)과 답을 기입하는 주관식(6문항)의 형태로 지구과학교육전문가 2인과 지구과학 및 초등과학교육전공 대학원에 재학중인 현장교사 4인과의 협의를 통해 수정 .
관계, 위계, 연관, 예 등의 4가지 범주로 나누어 평가하였으며, 구체적인 평가틀을 보면 개념도에서 두 개념 사이의 관계가 바르게 연결되고 바른 명제로 그 관계를 설명하였으면 1점, 특수한 개념이 일반적 개념의 아래에 바르게 위치하고 있다면 그 위계에 각 5점, 서로 다른 개념 무리들 사이에 관련(횡적 연결)이 있을 때 그 연결이 타당하고 유의미하면 각 명제에 10점을, 타당하나 유의미하지 않을 때는 2점을, 그리고 창의성이 보이는 것은 채점자들 간의 합의에 의해 점수를 더 부여했다. 또한 개념이나 명제에 올바른 예를 들고 있다면 그 각각의 예에 1점을 부여 방식으로 학생들이 작성한 개념도를 전문가의 표준 개념도의 점수와 비교하는 정량적인 분석과 인터뷰와 개념도의 내용을 통한 정성적인 분석으로 나누어 분석하였다.
그리고, 화산과 암석, 단원에 대한 동일한 내용의 검사지를 사전, 사후검사로 나누어 개념의 성취도를 평가하였다. 사전 검사지와 사후 검사지의 문항 형태는 4지 선다, 혹은 5지 선다형으로 된 객관식(18문항)과 답을 기입하는 주관식(6문항)의 형태로 지구과학교육전문가 2인과 지구과학 및 초등과학교육전공 대학원에 재학중인 현장교사 4인과의 협의를 통해 수정 . 보완하여 타당도를 높였다.
실험집단은 개념도 기초 훈련을 3회 학습하였으며 화산 단원을 학습한 후 학습한 내용을 종합적으로 개념도로 작성하고(개념도 1회), 이전 차시에서 작성한 개념도를 나누어주고 학생들의 토의와 지도교사의 조언아래 다시 feed back 하여 학습 내용을 추가, 수정하J여 개념도를 작성하게 하는 수업을 6주간 12차시에 걸쳐 전개하였다. 같은 기간동안 통제집단은 교육부에서 발행한 교사용 지도서에 기초하여 학습 주제에 대한 필기와 설명 위주로만 전개한 수업을 받았다.
정량적 분석: 학생들이 구조화한 개념도를 개념도의 4가지 범주(관계, 연관, 위계, 예) 평가틀에 따라 나누어 5회에 걸쳐 학생이 작성한 개념도를 2인의 지구과학교육전문가가 분석한 개념도의 점수와 비교, 분석하였다
학생들이 작성한 개념도의 평가 방법으로는 정량적인 방법과 정성적인 방법을 병행하였다. 정량적인 방법으로 학생들이 구조화한 개념도를 개념도의 4가지 범주(관계, 연관, 위계, 예) 평가틀에 따라 나누어 5회에 걸쳐 학생이 작성한 개념도를 2인의 지구과학교육 전문가가 분석한 개념도의 점수를 비교하는 것으로 분석하였다. 정성적인 방법으로 학생이 작성한 개념도를 분할구할당법(split plot design)으로 개인의 지식 구조 및 인지 구조, 개념의 변화 과정 등 5회까지의 개념 발달 정도를 알아보았다.
정량적인 방법으로 학생들이 구조화한 개념도를 개념도의 4가지 범주(관계, 연관, 위계, 예) 평가틀에 따라 나누어 5회에 걸쳐 학생이 작성한 개념도를 2인의 지구과학교육 전문가가 분석한 개념도의 점수를 비교하는 것으로 분석하였다. 정성적인 방법으로 학생이 작성한 개념도를 분할구할당법(split plot design)으로 개인의 지식 구조 및 인지 구조, 개념의 변화 과정 등 5회까지의 개념 발달 정도를 알아보았다.
지금까지 전문가 개념도(Appendix 2)를 기준으로 정하여 학생들이 작성한 개념도와 각 범주별 평균의 차이를 비교 분석하였다. 각 범주 점수를 통합하여 수업 단계에 따른 개념도의 전체 점수를 비교 분석한 것이 Table 7과 같으며 이를 도표화하여 나타낸 것은 Fig.
파악할 수 있게 해 주는 것이다. 학생들이 작성한 개념도를 평가틀에 따라 전문가의 개념도와 비교, 분석하였다. 전문가 개념도의 관계 점수는 53점이며, 학생들이 작성한 개념도의 관계 평균 점수는 Table 3 과 같다.
화산 개념에 대한 학생들의 성취도는 객관식 문항은 정답의 번호를 맞춘 경우, 주관식 문항은 답, 이유, 설명, 혹은 그림 설명 등이 타당한 경우를 정답으로 처리하였다. 학생들이 작성한 개념도의 평가 방법으로는 정량적인 방법과 정성적인 방법을 병행하였다.
화산에 대한 개념 검사지: 화산에 대한 개념 검사지는 초등학교 5학년 2학기 화산과 암석' 단원의 내용을 분석하여 학생들이 이미 학습한 내용과 학습하지 않은 내용을 연구자가 개발한 것을 이용하였다. 그리고, 화산과 암석, 단원에 대한 동일한 내용의 검사지를 사전, 사후검사로 나누어 개념의 성취도를 평가하였다.
보완하여 타당도를 높였다. 화산에 대한 개념 검사지는 화산인 산의 특징과 모양, 근원 물질, 이로운 점과 해로운 점, 분출물질, 암석과 관련된 총 24문항으로 24점 만점으로 구성하였다(Appendix 1). 연구자가 완성한 검사지의 신뢰도는 크론바하(Cronbach) a = 0.
대상 데이터
본 연구를 위해 서울특별시 소재 1개 초등학교 2 개반 80명의 6학년 학생들을 연구 대상으로 선정하였으며, 각반은 실험집단나: 20명, 여: 20명)과 통제집단 남: 22명, 여: 18명)으로 배정하였다. 실험집단은 개념도 기초 훈련을 3회 학습하였으며 화산 단원을 학습한 후 학습한 내용을 종합적으로 개념도로 작성하고(개념도 1회), 이전 차시에서 작성한 개념도를 나누어주고 학생들의 토의와 지도교사의 조언아래 다시 feed back 하여 학습 내용을 추가, 수정하J여 개념도를 작성하게 하는 수업을 6주간 12차시에 걸쳐 전개하였다.
성능/효과
본 연구는 비록 연구 대상이 작은 집단의 개념도점수를 비교한 것이나, 전체적으로 볼 때, 학생들은 개념도를 구조화하고 이들을 수업에서 활용할 수 있는 잠재 능력이 있음을 알 수 있었다. 수업이 진행됨에 따라 학생들은 학습 내용에 포함된 각 개념을 추출하고, 배열하며, 상호 관련시키는 활동에 점차 능숙해졌다.
셋째, 개념도 수업을 한 학생들이 수업이 진행됨에 따라 관계, 위계, 연관, 예의 범주에 있어서 교재 내용의 개념을 구조화하는데 능숙해짐을 볼 수 있었다. 이는 교과 내용에서 학생들이 이해하고 있는 개념 및 인지 구조를 종합적으로 파악할 수 있는 유용성이 신장되었음을 나타내는 것이다.
정성적 분석: 학생들이 구조화한 개념도들은 개인이 지닌 특정한 지식 영역의 표상화를 나타내어 개인의 인지 구조에 대한 통찰을 제공하며, feed back 을 통한 개념간의 체계 변화를 유도하며, 수업을 개선하는 효과도 제공할 수 있었다. 개념도 학업 성취도에서 남녀간의 유의미한 차이가 나타나지 않았기 때문에 학생 1명을 임의로 선정하여 1회부터 5회까지 분할구할당법으로 수업 단계에 따른 그들의 인지구조를 분석하였다.
수업이 진행됨에 따라 학생들은 학습 내용에 포함된 각 개념을 추출하고, 배열하며, 상호 관련시키는 활동에 점차 능숙해졌다. 즉, Ausubel의 학습원리에 따라 평가된 개념도는 교과 내용에서 학생들이 이해하고 있는 개념 및 인지 구조를 종합적으로 파악할 수 있는 유용성을 보이며, 다음 학습을 위한 진단 평가로서도 훌륭히 사용될 수 있음을 나타내고 있다.
첫째, 개념도 작성을 통해 수업을 받은 집단과 전통적인 수업을 받은 집단 사이의 화산 개념의 성취도에 대한 사후검사에서 두 집단 간에 유의미한 차이를 보여 개념도 작성을 통한 수업이 전통적인 수업보다 더 효과적인 것으로 나타났다.
후속연구
셋째, 개념도 활용 수업에서 전문가의 개념도를 교사 개인의 주관적인 의견을 배제시키고 객관화하여 현장에 있는 모든 교사가 활용할 수 있는 연구가 필요하다.
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