고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 화학 I 교과서 내용이 요구하는 인지수준 비교 분석 A Comparative Analysis of Cognitive Levels of 11th Grade Students and Cognitive Levels Required by High School Chemistry I Textbooks원문보기
이 연구의 목적은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 비교 분석하는 것이었다. 연구를 위하여 고등학교 2학년 학생 456명을 대상으로 GALT 축소본을 이용하여 인지수준을 조사하였으며, 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 물과 공기 두 개 단원에서 15개의 과학 개념을 추출하고, CAT 분석틀을 이용하여 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 고등학교 2학년 학생들의 52.5%가 형식적 조작기 수준에 도달했으며, 28.3%의 학생들은 과도기 수준에, 나머지 19.5%의 학생들은 구체적 조작기 수준에 있었다. 인문계 고등학교 학생의 68.9%, 공업계 고등학교 학생의 6.6%가 형식적 조작기 수준에 도달하였고, 논리 유형별 형성정도도 계열별 차이가 매우 컸다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 내용을 이해하는데 필요한 인지수준을 분석한 결과, 일부 탐구 활동의 경우를 제외하고는 교육과정의 변화에도 과학 개념의 인지요구도는 크게 변화하지 않았다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서에 제시된 과학 개념의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준에 비해 높은 편이었으나, 탐구 활동의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 비슷한 편이었다. 현직 화학 교사들은 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서가 제6차 교육과정의 화학I 교과서에 비해서 내용 축소와 실생활 소재를 많이 반영하고 있는 것을 바람직하다고 생각하였으나, 과학 개념이 너무 축소되어 화학I 교과서와 화학II 교과서 사이의 내용 수준에 차이가 많이 나는 것을 문제점으로 지적하였다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 형식적 조작기 수준을 많이 요구하고 있으므로, 고등학생들의 인지수준에 맞는 다양한 교수-학습 방법과 교재가 개발되어야 한다고 생각한다.
이 연구의 목적은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 비교 분석하는 것이었다. 연구를 위하여 고등학교 2학년 학생 456명을 대상으로 GALT 축소본을 이용하여 인지수준을 조사하였으며, 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 물과 공기 두 개 단원에서 15개의 과학 개념을 추출하고, CAT 분석틀을 이용하여 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 고등학교 2학년 학생들의 52.5%가 형식적 조작기 수준에 도달했으며, 28.3%의 학생들은 과도기 수준에, 나머지 19.5%의 학생들은 구체적 조작기 수준에 있었다. 인문계 고등학교 학생의 68.9%, 공업계 고등학교 학생의 6.6%가 형식적 조작기 수준에 도달하였고, 논리 유형별 형성정도도 계열별 차이가 매우 컸다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 내용을 이해하는데 필요한 인지수준을 분석한 결과, 일부 탐구 활동의 경우를 제외하고는 교육과정의 변화에도 과학 개념의 인지요구도는 크게 변화하지 않았다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서에 제시된 과학 개념의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준에 비해 높은 편이었으나, 탐구 활동의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 비슷한 편이었다. 현직 화학 교사들은 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서가 제6차 교육과정의 화학I 교과서에 비해서 내용 축소와 실생활 소재를 많이 반영하고 있는 것을 바람직하다고 생각하였으나, 과학 개념이 너무 축소되어 화학I 교과서와 화학II 교과서 사이의 내용 수준에 차이가 많이 나는 것을 문제점으로 지적하였다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 형식적 조작기 수준을 많이 요구하고 있으므로, 고등학생들의 인지수준에 맞는 다양한 교수-학습 방법과 교재가 개발되어야 한다고 생각한다.
The purpose of this study was to compare and analyze the cognitive levels of 11th grade students and those required in high school chemistry I textbooks standardized by the 7th national education curriculum. For this study, the cognitive development stages of 456 11th grade students were surveyed us...
The purpose of this study was to compare and analyze the cognitive levels of 11th grade students and those required in high school chemistry I textbooks standardized by the 7th national education curriculum. For this study, the cognitive development stages of 456 11th grade students were surveyed using short-version GALT (group assessment of logical thinking). Furthermore, 15 basic concepts were extracted from the contents on water and air, 2 units in chemistry I order to analyze the cognitive levels necessary for understanding high school textbooks, using CAT (curriculum analysis taxonomy). The results showed that 52.5% of the surveyed 11th grade students reached the formal operational level, 28.3% transitional levels, and 19.5% concrete operational levels. 68.9% of the academic high school students and 6.6% of the technical high school students reached the formal operational levels, and the ratio of formation was very different in each logics. As a result of the analyzing the cognitive levels needed for understanding chemistry I textbook contents, in spite of a change in national education curriculum, there were no great change in cognitive levels required by scientific concept except some inquiry activities. The cognitive levels in high school chemistry I textbooks by the 7th national education curriculum appeared higher than the cognitive levels of 11th grade student, but cognitive levels of inquiry activities were similar to the cognitive levels of the students. Chemistry teachers thought of chemistry I textbooks by the 7th national education curriculum as desirable because scientific concepts were reduced and a lot of real life materials were adapted. However, they pointed out a problem of difference in contents levels compared with chemistry I textbooks because scientific concepts were greatly reduced in chemistry I textbooks. The cognitive levels required in chemistry I textbooks still appeared higher than those of the students. Consequently, various teaching and learning methods and materials will have to be developed to be suitable for the students' cognitive levels.
The purpose of this study was to compare and analyze the cognitive levels of 11th grade students and those required in high school chemistry I textbooks standardized by the 7th national education curriculum. For this study, the cognitive development stages of 456 11th grade students were surveyed using short-version GALT (group assessment of logical thinking). Furthermore, 15 basic concepts were extracted from the contents on water and air, 2 units in chemistry I order to analyze the cognitive levels necessary for understanding high school textbooks, using CAT (curriculum analysis taxonomy). The results showed that 52.5% of the surveyed 11th grade students reached the formal operational level, 28.3% transitional levels, and 19.5% concrete operational levels. 68.9% of the academic high school students and 6.6% of the technical high school students reached the formal operational levels, and the ratio of formation was very different in each logics. As a result of the analyzing the cognitive levels needed for understanding chemistry I textbook contents, in spite of a change in national education curriculum, there were no great change in cognitive levels required by scientific concept except some inquiry activities. The cognitive levels in high school chemistry I textbooks by the 7th national education curriculum appeared higher than the cognitive levels of 11th grade student, but cognitive levels of inquiry activities were similar to the cognitive levels of the students. Chemistry teachers thought of chemistry I textbooks by the 7th national education curriculum as desirable because scientific concepts were reduced and a lot of real life materials were adapted. However, they pointed out a problem of difference in contents levels compared with chemistry I textbooks because scientific concepts were greatly reduced in chemistry I textbooks. The cognitive levels required in chemistry I textbooks still appeared higher than those of the students. Consequently, various teaching and learning methods and materials will have to be developed to be suitable for the students' cognitive levels.
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문제 정의
15 그러나 학생들이 흥미를 가지고 화학을 학습하기 위해서는 학습 내용의 단순한 축소는 의미가 없으므로 학생들의 인지수준에 맞은 교과서 내용이 중요하다고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 고둥학교 2학년 학생들의 인지수준을 분석하고, 제7차 교육과정에 의한 화학］ 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 학생들의 인지수준과 비교 분석하여, 학습자의 인지수준과 교과 내용이해를 위한 논리적 사고력 수준의 일치를 위한 화학 I 교과서의 개선 방향에 대해 논의해보고자 한다. 또한, 현직 화학 교사들로부터 제7차 교육과정에 의한화학I 교과서 내용과 구성에 대한 인식도 알아보았다.
따라서 이 연구에서는 고둥학교 2학년 학생들의 인지수준을 분석하고, 제7차 교육과정에 의한 화학］ 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 학생들의 인지수준과 비교 분석하여, 학습자의 인지수준과 교과 내용이해를 위한 논리적 사고력 수준의 일치를 위한 화학 I 교과서의 개선 방향에 대해 논의해보고자 한다. 또한, 현직 화학 교사들로부터 제7차 교육과정에 의한화학I 교과서 내용과 구성에 대한 인식도 알아보았다.
제안 방법
고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 호卜학I 교과서의 내용 인지요구도 비교. 고등학교 2학년 학생들의 전체적인 인지수준은 형식적 조작기 수준이 52.
화학I 교과서 내용 분석은 영국의 CSMS (concepts in secondary mathematics and science) 프로그램 에 의해 개발된 과학 교과 내용이 요구하는 인지수준을 분석할 수 있는 CAT (curriculum analysis taxonomy) 분석틀8을 사용하였다. 교과서 분석의 객관성을 높이기 위하여 화학분야의 교수 2명과 화학 교육이 전공인 교사 5명이 공동 세 미 나를 통하여 중분한 논의를 하였다.
교과서에서 요구하는 인지수준은 CAT 분석틀을 사용하고, 학생들의 인지수준 검사는 GALT 축소본을 사용함으로써 인지 수준분류상에 차이 가 생 기 므로, CAT 분석틀의 초기 구체적 조작기 수준(2A)과 후기 구체적 조작기 수준(2B)은 GALT 축소본에서의 구체적 조작기 수준으로 간주하였고, CAT분석들의 초기 형식적 조작기 수준(3A)과 후기 형식적 조작기 수준 (3B：으 GALT 축소본에서의 형식적 조작기 수준으로 간주하였다.
주변의 물질 단원 중에서 앞부분에 있는 물과 공기 단원의 내용 중 물 단원에서 8개와 공기 단원에서 7개의 화학 개념을 주요 개념으로 추출하였다(Table 3). 그리고 개념 설명 과정을 이해하는 데 요구되는 인지 수준을 탐구 활동 영역과 내용 요소 영역으로 구분하여 분석하였다.
인지수준 검사에서 1번에서 10번까지는 답과 이유가 모두 맞은 경우를 정답으로 처리하였고, 11번과 12번은 가능한 모든 경우의 수를 바르게 기재한 경우를 정답으로 처리하였다. 그리고 전체 맞은 개수가 4개이하면 구체적 조작기 수주 5개에서 7개면 과도기 수준, 8개에서 12개면 형식적 조작기 수준으로 구분하였다.
제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 분석 단원은 주변의 물질 단원 중에서 물과 공기의 단원을 선택하여 분석하였다. 제7차 교육과정에 의한 화학［은 2003년부터 11학년을 대상으로 실시하고 있으며, 주변의 물질 단원은 학기 초에 학습하게 되므로 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 비교 분석하기에 적합한 것이었다.
화학］ 교과서 내용과 구성에 대한 현직 화학 교사 들의 인식 조사는 인지수준 검사를 실시한 해당 고등 학교 화학 교사들을 대상으로 2003년 5월에 실시하였는데, 조사 대상 화학 교사들은 제6차 교육과정과 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 둘 다를 사용하여 수업을 했던 8명이었다. 조사 내용인 제6차 교육과정에 의한 화학I 교과서와 제7차 교육과정에 의한화학I 교과서 내용 수준 비교와 수업 지도 시에 느낀 교과서 구성 비교, 그리고 수업 시에 느낀 학생들의 이해 정도를 설문지와 면담을 이용하여 조사하였다.
제7차 교육과정에 의한 화학［은 2003년부터 11학년을 대상으로 실시하고 있으며, 주변의 물질 단원은 학기 초에 학습하게 되므로 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 비교 분석하기에 적합한 것이었다. 주변의 물질 단원 중에서 앞부분에 있는 물과 공기 단원의 내용 중 물 단원에서 8개와 공기 단원에서 7개의 화학 개념을 주요 개념으로 추출하였다(Table 3). 그리고 개념 설명 과정을 이해하는 데 요구되는 인지 수준을 탐구 활동 영역과 내용 요소 영역으로 구분하여 분석하였다.
주요 개념들이 요구하는 인지수준을 CAT 분석틀에 근거하여 초기 구체적 조작기 수준(2A), 후기 구체적 조작기 수준(2B), 초기 형식적 조작기 수준(3A), 후기 형식적 조작기 수준(3B已로 분류하였다. 판정의 객관성을 높이기 위하여 판정자 모두 독립적으로 각각 판정을 하게 한 후, 판정 근거와 판정 결과를 서술하였고, 그 내용을 종합하여 최종적인 결과를 얻었다.
주요 개념들이 요구하는 인지수준을 CAT 분석틀에 근거하여 초기 구체적 조작기 수준(2A), 후기 구체적 조작기 수준(2B), 초기 형식적 조작기 수준(3A), 후기 형식적 조작기 수준(3B已로 분류하였다. 판정의 객관성을 높이기 위하여 판정자 모두 독립적으로 각각 판정을 하게 한 후, 판정 근거와 판정 결과를 서술하였고, 그 내용을 종합하여 최종적인 결과를 얻었다.
대상 데이터
연구 대상. 고둥학교 2학년 학생들의 인지수준은 대도시 3개와 중소도시 의 인문계 고둥학교 335명과 대도시와 중소도시 각각 1개의 공업계 고둥학교 121명을 대상으로 조사하였다. 인지수준 검사는 2003년 3월에 해당 학교 교사들에 의해 실시되었으며, 검사의 소요 시간은 50분을 원칙으로 하였고, 검사 도구는 12문항으로 구성된 GALT 축소본(short-version group assessment of logical thinking)을' 우리말로 번역한 것14을 사용하였다.
연구 자료. 제7차 교육과정에 의한 고등학교 화학I 교과서 내용의 인지요구도 수준을 알아보기 위하여, 고등학교 2학년 학생들의 인지수준을 조사한 대도시와 중소도시 소재의 인문계 고등학교와 공업계 고등학교에서 채택하여 사용하고 있는 고등학교 화학I 교과서 5종16-2。을 분석 대상으로 하였다(Table 2).
이론/모형
고둥학교 2학년 학생들의 인지수준은 대도시 3개와 중소도시 의 인문계 고둥학교 335명과 대도시와 중소도시 각각 1개의 공업계 고둥학교 121명을 대상으로 조사하였다. 인지수준 검사는 2003년 3월에 해당 학교 교사들에 의해 실시되었으며, 검사의 소요 시간은 50분을 원칙으로 하였고, 검사 도구는 12문항으로 구성된 GALT 축소본(short-version group assessment of logical thinking)을' 우리말로 번역한 것14을 사용하였다.
하위 논리 유형별 형성 정도는 형성, 과도기, 미형성으로 구분하였으며, Table 1과 같은 교차확인(cross checking) 방법을 이용하여 분석하였다. 조합논리 이외의 논리 유형별 형성 정도 판단은 논리 유형별로 답과 이유가 모두 맞은 경우에는 4점, 이유만 맞은 경우에는 3점, 답만 맞은 경우에는 2점, 모두 틀린 경우에는 1점으로 하였다.
화학I 교과서 내용 분석은 영국의 CSMS (concepts in secondary mathematics and science) 프로그램 에 의해 개발된 과학 교과 내용이 요구하는 인지수준을 분석할 수 있는 CAT (curriculum analysis taxonomy) 분석틀8을 사용하였다. 교과서 분석의 객관성을 높이기 위하여 화학분야의 교수 2명과 화학 교육이 전공인 교사 5명이 공동 세 미 나를 통하여 중분한 논의를 하였다.
성능/효과
고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 제7차 교육과정에 의한 화학］ 교과서의 내용을 이해하는데 요구되는 인지수준을 비교 분석한 연구 결과에 따르면, 인문계 고등학교 학생들의 68.9%, 공업계 고등학교 학생들의 6.6%가 형식적 조작기 수준에 도달하였으며, 논리 유형별 형성 정도는 계열별로 차이가 매우 컸다. 화학I 교과서의 내용을 이해하는 데 요구되는 인지수준은, 탐구 활동의 경우에는 초기 구체적 조작기 수준부터 후기 형식적 조작기 수준까지를 요구하고 있었으며, 내용 요소의 경우에는 대부분이 형식적 조작기 수준을 요구하고 있었다.
고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 호卜학I 교과서의 내용 인지요구도 비교. 고등학교 2학년 학생들의 전체적인 인지수준은 형식적 조작기 수준이 52.2%, 과도기 수준이 28.3%, 구체적 조작기 수준이 19.5%로 나타났고, 인문계 고등학교 학생들의 경우에는 구체적 조작기 수준이 5.7%, 과도기 수준이 25.4%, 형식적 조작기 수준이 68.9%, 공업계 고등학교 학생들의 경우에는 구체적 조작기 수준이 57.9%, 과도기 수준이 35.5%, 형식적 조작기 수준이 6.6%였다. 전체 고등학생의 약 48%가 형식적 조작기 수준에 도달하지 못했으며, 인문계 고등학교 학생의 약 31%도 형식적 조작기 수준에 도달하지 못했다.
이 연구 결과를 종합해 보면, 인문계 고등학교 학생들의 인지수준은 선행연구 결과이0에 비해서 형식적 조작기 수준의 비율은 높았고, 과도기나 구체적 조작기 수준의 비율은 낮았다. 그리고 공업계 고등학교 학생들의 인지수준은 구체적 조작기 수준의 비율이 높았고, 형식적 조작기 수준에 도달한 비율이 매우 낮 았으며, 인문계 고등학교 학생들의 인지수준과 많은 차이가 났다. 이러한 현상은 고등학생들의 논리적 사고의 특성에 대한 연구21에서 지적하였듯이, 교육과정 중점 사항의 변화와 그에 따른 교육 방법과 학습 내용의 변화, 유아 교육 기회의 확대, 보충 또는 심화된 과외 수업, TV와 컴퓨터의 보급 등으로 인해 고등학교 학생들의 지적 발달이 향상되었다고 볼 수 있다.
고등학교 2학년 학생들의 학교별 인지수준에서 인문계 고등학교의 경우에는 약 31%] 학생이 형식적 조작기 수준에 도달하지 못했으며, 공업계 고등학교의 경우에는 약 93%! 학생이 형식적 조작기 수준에 도달하지 못했다(Table 4). 그리고 공업계 고등학교의 경우에는 인문계 고등학교의 학생들에 비해 구체적 조작기 수준의 비율이 높았고 형식적 조작기 수준의 비율은 낮았다
제7차 교육과정의 화학【을 제6차 교육과정의 화학【과 비교하면, 13개의 중단원이 삭제되고 4개의 단원이 신설되어 전체적으로는 학습량이 줄어들었다. 그리고 정량적인 해석, 즉 반응식, 몰 개념 둥의 양적 개념이 들어있는 부분은 삭제되었고, 원자, 분자, 주기율표 관련부분은 축소되었다.15 그러나 학생들이 흥미를 가지고 화학을 학습하기 위해서는 학습 내용의 단순한 축소는 의미가 없으므로 학생들의 인지수준에 맞은 교과서 내용이 중요하다고 할 수 있다.
이러한 선행연구 결과에 비해서 이 연구에서는 형식적 조작기 수준과 과도기 수준의 비율은 낮고 구체적 조작기 수준의 비율이 높다. 이 연구 결과를 종합해 보면, 인문계 고등학교 학생들의 인지수준은 선행연구 결과이0에 비해서 형식적 조작기 수준의 비율은 높았고, 과도기나 구체적 조작기 수준의 비율은 낮았다. 그리고 공업계 고등학교 학생들의 인지수준은 구체적 조작기 수준의 비율이 높았고, 형식적 조작기 수준에 도달한 비율이 매우 낮 았으며, 인문계 고등학교 학생들의 인지수준과 많은 차이가 났다.
후속연구
한편, 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서에 대해서 현직 화학 교사들은 제6차 교육과정의 화학I 교과서에 비해서 실생활 소재 사용과 내용 축소를 바람직하다고 평가하였으나, 지나친 과학 개념 축소로 화학I 교과서와 화학II 교과서 사이의 내용 수준에 차이가 크게 나타나는 것을 문제점으로 지적하였다. 따라서 학생들의 인지수준에 대한 조사와 학생들의 인지수준에 따른 교수-학습 방법 개선 및 교과서 개발과 함께 학생들의 논리적 사고력을 향상시키고, 인문계와 공업계 고등학교 학생들의 인지수준 격차를 줄일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다. 또한, 화학I 교과서와 화학II 교과서 사이의 내용 수준 차이를 고려한 교수-학습 전략이 필요하다고 생각한다.
참고문헌 (21)
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