[논문]과학 놀이 활동이 아동들의 과학적 태도와 탐구능력에 미치는 효과

김용권; 이충형; 이석희

문제 정의

S3: 재미있었고 정수기의 용도와 하수처리장이 어떤 일을 하는지 알았다.
연구하는데 그 목적이 있다. 또한 세부 요소 중 어떤 부분에 효과가 있었는지를 연구하고자한다.
본 연구는 교과 수업 시간에 쉽게 할 수 없는 과학 놀이 활동을 계발 활동 시간에 실시하여 초등학생의 과학적 태도와 과학 탐구능력에 미치는 효과에 대하여 연구하는데 그 목적이 있다. 또한 세부 요소 중 어떤 부분에 효과가 있었는지를 연구하고자한다.

가설 설정

57 : 과학부를 1년 동안 하면서 탐구능력과 관찰능력이 나도 모르게 생겨난 것 같다. - 관찰
58 : 나는 과학부를 하고나서 탐구력과 관찰하는 능력이 더욱 커진 것 같다. 그리고 실험을 하는 동안 여러 가지의 원리를 알 수 있었고 재미있었다.
S10:과학부를 하면서 탐구, 관찰 능력이 더 는 것 같다. - 관찰, 측정
S11: 물로 자기가 말하고 싶은 것을 표현하는 것이 신기하다. -
S12: 공기 대포는 엄청난 위력을 가졌다. - 관찰 S13 : 진짜 로켓이 날아가는 것 같았다.
S14: 생활에서 쓸 수 있는 이런 것들을 이용하니 재미있고 다음에 한 번 해보고 싶다. - 일반화
S15: 더러운 물올 걸러보니 예전보다 훨씬 맑았고 물도 그냥 수둣물 같지 않았다. - 자료해석과 일반화
S16: 여름에 해변에 있는 일과 비슷한 것 같다. - 자료해 석
S1: 과학부를 하고나서 탐구하는 능력이 생긴 것 같다. - 탐구능력
S1: 보이는 것과 실제의 무게가 다르다는 것을 알았다. - 관찰, 예상과 측정
S21: 갑작스러운 온도의 변화는(압력은) 캔을 찌그릴 수 있는 힘이 있다. - 자료해석, 가설설정, 변인 통제, 일반화
S2: 과학부를 하고나서 탐구하는 능력이 생긴 것 같다. 그리고 어렵고 딱딱하게만 느꼈던 과학이 좀 더 가까워 진 것 같다.
S2: 어림잡은 것과 실제가 비슷한 것도 있고 아주 차이가 많이 날 수도 있다. - 관찰, 예상, 측정
S3: 나는 과학부에서 관찰력이 커졌다. 뒷마무리가 좋아졌다.
S4: 무엇을 잘 이해하게 된다. 만들기가 잘된다.
S4: 우리가 탐정이 된 것 같고 거짓말쟁이가 있을 때 이 기구를 사용해도 좋을 것 같다. - 일반화
S5 : 정말 나의 거짓말을 증명하는 것 같았다.
S5: 탐구심이 늘어나고 관찰력이 높아졌다. 어떤 물체를 보면 무엇 때문에 그래 되었는지 궁금증이 생겼다.
S6: 우리 마을의 공기를 알게 되어서 기쁘고 우리 마을의 공기를 더러워지지 않도록 조심해야겠다. - 일반화
S7: 우리가 직접 소화기를 만들어 보아서 기뻤고, 집 S8 : 찌그러진 깡통을 한번 더 실험하게 되면 어떻게 될까?-예상과 추리

제안 방법

S11: 여러가지 암석을 보고 암석의 종류와 특징을 알았다. - 관찰, 분류
과학 놀이 활동을 통한 계발 활동이 초등학생 의과학 탐구능력과 과학적 태도에 어떠한 효과가 있었는지 알아보기 위해 초등학교 5, 6학년을 대상으로 계발 활동 시간을 이용하여 일반 계발 활동을 한 비교집단과 과학 놀이 활동을 실시한 실험집단을 비교 . 분석한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.
그러나 분류와 변인통제에서는 사전에 통계적으로 유의한 차이를 보인 이칠집단이었으므로 표 7, 표 8 과 같이 사전의 분류와 변인통제를 공변량으로 하는 분산분석을 하였다,
본 연구에 사용한 프로그램은 대학원생들과 여러번의 토의를 거쳐 교과학습내용을 분석하여 학습 내용에 따르는 필수 실험요소를 추출하였으며, 학습 내용에 따르는 기초과학 이론을 수집정리하고 과학 놀이 활동을 선정한 후 과학교육 전문가와의 검정을 거친 후 최종적으로 선정하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 부산광역시에 위치한 G초등학교 5 학년, 6학년으로 구성된 74명을 대상으로 하였다. 비교집단은 5학년과 6학년 임의의 아동을 남녀 각각 20명씩으로 표집하였으며, 실험집단은 5학년과 6학년 아동 중 희망에 의해 남학생 28명과 여학생 6명으로 구성된 34명으로 구성되었다.
비교집단은 5학년과 6학년 임의의 아동을 남녀 각각 20명씩으로 표집하였으며, 실험집단은 5학년과 6학년 아동 중 희망에 의해 남학생 28명과 여학생 6명으로 구성된 34명으로 구성되었다.

데이터처리

과학 놀이 활동이 과학 탐구능력의 기초 탐구능력과 통합 탐구능력의 하위요소 중 어떤 요소에 영향을 미치는지 알기 위하여 비교집단과 실험집단의 탐구과정 요소별 t-test를 실시하였다. 그 결과 표 6과같이 측정(p=.
0 프로그램을 이용하여 분석하였다. 사전검사에서 얻어진 자료를 이용하여 집단별 평균, 표준편차, t값 및 유의도를 알아보았고 동질 집단인 경우는 t 검정과 사전점수를 공 변인으로 하는 공변량 분석을 통하여 실험집단과 비교집단의 사전 사후간의 차이를 분석하였다.
처치에 들어가기 전의 두 집단의 과학적 태도에 따른 동질성 여부를 살펴보고자 집단간 t-test를 실시하였다. 총점 105점 만점에 비교집단은 평균 68.

이론/모형

과학 탐구능력 검사도구로는 한국교원대학교 물리 교육연구실 권재술과 김범기(1994)가 초등학교 5학년에서 중학교 3학년까지 적용할 수 있도록 개발한 과학탐구능력 검사지 (TSPS>를 사용하였다.
과학적 태도 검사지는 김효남 등(1998)이 개발한 초등학생을 위한 과학적 태도 측정도구를 사용하였다. 이 도구는 리커르트 척도방식으로 총 21개의 문항으로 이루어져있고, 긍정적인 문항이 18개, 부정적인 문항이 3개이다.
본 연구는 동질 집단 사전 사후 검사설계에 기초한 방법을 사용했으며 이를 간단히 나타내면 표 1과 같다.

성능/효과

S3 : 처음에는 과학실험을 하는 것을 별로 좋아하지 않았지만 과학부를 하고 나서부터는 과학을 좋아하게 됐고, 과학을 조금 잘하게 되었다. 그리고 실험을 해보고 싶게 되었다.
S9: 한가지의 색에서 여러 가지의 색깔이 나오는 것이 신비로웠고, 색을 이루는 성질을 알 수 있었다. - 자료해석과 일반화
과학 놀이 활동이 과학적 태도의 어떤 요소에서 영향을 미치는지 알아보기 위해, 각 요소별 t-test를 실시한 결과 호기심(p=.031), 비판성(p=.000), 창의성 (p=.003) 요소에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
과학 탐구능력의 비교집단과 실험집단의 점수 차 (3.35점)가 사전의 점수 차(2.19점)보다 높게 나타났으며, 두 집단은 과학 탐구능력(p=.OOD에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
있는 것으로 나타났다. 과학적 태도의 하위요소별로 보면 호기심, 비판성, 창의성에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 그 이유는 과학 놀이 활동이 학생들에게 무엇인가 요구한 실험이 아니고 자유롭게 재미있는 활동으로로 다루었기 때문에 과학놀이 활동은 호기심과 창의성을 기르는데 효과적이라는 결론을 얻을 수 있다.
과학탐구능력의 하위영역 인 기초탐구능력과 통합탐구능력에서 모두 효과가 있음을 알 수 있었다. 탐구과정의 하위요소별로 살펴보면 측정과 가설설정에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈으나 나머지 8가지 요소에서는 통계적으로 유의하지 않았지만 전반적으로 비교집단보다 많은 향상을 보였다.
기초 탐구능력의 향상 정도보다 통합 탐구능력의 향상 정도가 두드러졌다.
비교집단과 실험집단의 사전 과학 탐구능력 검사결과 두 집단은 통계적으로 유의한 차이가 없는 동질 집단이었다. 단, 비교집단에 비해 실험집단은 탐구능력의 하위 요소인 분류, 변인통제에서 유의한 차이를 보여 사후검사 때공변량 분석이 필요하며, 다른 하위요소에서는 모두 동질집단으로 나타났다.
둘째, 과학 놀이 활동이 계발 활동에 참여한 초등학생의 과학 탐구능력 향상에 효과가 있었다. 과학탐구능력의 하위영역 인 기초탐구능력과 통합탐구능력에서 모두 효과가 있음을 알 수 있었다.
31 점으로 미미하였고, t-test 결과 두 집단은 통계적으로 유의한 차이 없는 즉, 동질 집단임을 알 수 있었다. 또, 과학적 태도의 각 하위 요소인 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성, 창의성의 사전검사에서도 비교집단과 실험집단은 동질 집단으로 밝혀졌다.
또, 표 8과 같이 실험집단과 비교집단의 변인 통제에 대한 공변량 분석 결과, 변인통제 요소에 대해서는 사전과 사후에는 유의한 차이(p=.O₂₅)가 있었으나 비교집단과 실험집단에 대해서는 유의한 차이(p=.O63) 가 없는 것으로 나타났다.
49의 차이를 보였다. 비교집단과 실험집단의 점수 차이가 통계적으로 의미가 있는 것인지 t-test를 해보았더니, 과학 놀이 활동이 과학적 태도에 유의한 영향을 주고 있음을 알 수 있었다.
사후의 기초탐구능력 (p=.OO₈)과 통합 탐구능력(p=.OO₃) 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
셋째, 과학 놀이 활동이 실험집단 학생들의 과학적 태도 변화에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 그 하위요소에서는 호기심과 비판성, 창의성에 영향을 주었다.
실험집단 내 남녀별 과학적 태도의 각 요소별 태도에는 유의한 차이가 없으나 사전에 남녀학생의 비판성에서는 남학생의 평균점수(9.43첨)가 여학생의 평균점수(7.33점)보다 높았으나 과학 놀이를 마친 후의 남학생(10.57점)과 여학생(1L67점)이 모두 평균점수가 향상되었으며, 여학생이 더 많이 향샹퇴었다. 이는 과학 놀이 활동을 통해, 여학생들의 과학적 태도 향상에 영향을 미치고 있음을 시사한다.
실험집단 내 성별에 따른 과학 탐구능력 하위요소별 변화는 표 12과 같이 변인통제 요소에서 유의한 차이를 보였으며 여학생들의 사전 사후의 평균 점수가 더 많이 향상되었음을 알 수 있다.
실험집단 내의 남녀별 과학적 태도의 변화에서 유의한 차이를 찾을 수 없었지만 여학생들의 과학적 태도 향상을 볼 수 있었다. 이는 여학생들이 과학을 싫어하거나 무서워하는 것에서 과학 놀이 활동을 통하여 과학적 태도를 향상시킬 수 있음을 시사한다.
이상의 활동지와 자기 평가지를 통해 알 수 있듯이 계발 활동 시간을 통해 과학 놀이 활동은 아동들의 과학 탐구능력 향상에 전반적으로 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
첫째, 계발 활동 시간을 이용하여 과학 놀이 활동을 실시한 실험집단 아동의 과학적 태도가 비교집단보다 전체적으로 향상되었으며, 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 과학적 태도의 하위요소별로 보면 호기심, 비판성, 창의성에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
총점 105점 만점에 비교집단은 평균 68.27점이고, 실험집단은 70.58점으로 평균차이가 2.31 점으로 미미하였고, t-test 결과 두 집단은 통계적으로 유의한 차이 없는 즉, 동질 집단임을 알 수 있었다. 또, 과학적 태도의 각 하위 요소인 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성, 창의성의 사전검사에서도 비교집단과 실험집단은 동질 집단으로 밝혀졌다.
과학탐구능력의 하위영역 인 기초탐구능력과 통합탐구능력에서 모두 효과가 있음을 알 수 있었다. 탐구과정의 하위요소별로 살펴보면 측정과 가설설정에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈으나 나머지 8가지 요소에서는 통계적으로 유의하지 않았지만 전반적으로 비교집단보다 많은 향상을 보였다. 여기서도 놀이 활동의 한계성으로 단순활동인 측정이나 수업중에 강조한 가설설정만이 유의한 차이를 보인 것으로 생각된다.

후속연구

둘째, 현행 교과서와 교사용 지도서에서 제시하는 실험 자료와 기구뿐만 아니라 생활 속의 자료를 이용하여 공작 놀이 활동을 더 많이 전개할 수 있도록 연구가 계속되어야 할 것이다.
첫째, 교과 수업 이외의 계발 활동뿐만 아니라 창의적 재량활동 시간을 통하여 학생들의 과학에 대한 관심과 잠재능력을 개발할 수 있도록 다양한 과학 관련 놀이 활동 프로그램의 개발이 필요하다.

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