과학사를 이용한 소집단 토론 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 이해에 미치는 영향 The Influence of Small Group Discussion Using the History of Science upon Students' Understanding about the Nature of Science원문보기
이 연구에서는 과학사를 이용한 소집단 토론 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 이해, 학업 성취도, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 미치는 효과를 조사했다. 연구 대상은 서울시에 소재한 중학교 3학년 학생 138명이며, 학생들은 전통적 수업 집단과 과학의 본성 수업 집단으로 무선 배치되었다. 처치 집단의 학생들은 과학의 본성에 대한 서로 다른 두 입장을 제시받았으며, 이를 바탕으로 소집단 토론을 실시했다. 처치는 5차시 동안 이루어졌다. 사전 검사에서는 처치 집단과 통제 집단 사이에 과학의 본성에 대한 견해 차이가 나타나지 않았으나, 사후 검사에서 처치 집단의 학생들이 과학의 본성에 대해 보다 적절한 이해를 나타내었다. 과학 수업에 대한 즐거움과 과학 학습 동기 검사에서도 처치 집단의 평균이 통제 집단에 비해 유의미하게 높았다. 그러나 학업 성취도에서는 집단 간에 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
이 연구에서는 과학사를 이용한 소집단 토론 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 이해, 학업 성취도, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 미치는 효과를 조사했다. 연구 대상은 서울시에 소재한 중학교 3학년 학생 138명이며, 학생들은 전통적 수업 집단과 과학의 본성 수업 집단으로 무선 배치되었다. 처치 집단의 학생들은 과학의 본성에 대한 서로 다른 두 입장을 제시받았으며, 이를 바탕으로 소집단 토론을 실시했다. 처치는 5차시 동안 이루어졌다. 사전 검사에서는 처치 집단과 통제 집단 사이에 과학의 본성에 대한 견해 차이가 나타나지 않았으나, 사후 검사에서 처치 집단의 학생들이 과학의 본성에 대해 보다 적절한 이해를 나타내었다. 과학 수업에 대한 즐거움과 과학 학습 동기 검사에서도 처치 집단의 평균이 통제 집단에 비해 유의미하게 높았다. 그러나 학업 성취도에서는 집단 간에 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
In this study, we investigated the effects of small group discussion using episodes from the history of science on students' understanding about the nature of science (NOS), achievement, enjoyment of science lessons, and science learning motivation. Participants were 138 ninth graders from a middle ...
In this study, we investigated the effects of small group discussion using episodes from the history of science on students' understanding about the nature of science (NOS), achievement, enjoyment of science lessons, and science learning motivation. Participants were 138 ninth graders from a middle school in Seoul and they were assigned to a control group and a treatment group. Students in the treatment group were provided with two contrasting perspectives concerning the NOS and were encouraged to discuss them in small groups. The intervention lasted for 5 class periods. The results revealed that students of both the control group and the treatment group were found to possess similar views about NOS in a NOS pretest, whereas students of the treatment group exhibited more sophisticated understanding in a NOS posttest. The scores of the treatment group were also significantly higher than those of the control group in an enjoyment of science lessons test and a learning motivation test. However, there was no significant difference between two groups in the achievement test scores.
In this study, we investigated the effects of small group discussion using episodes from the history of science on students' understanding about the nature of science (NOS), achievement, enjoyment of science lessons, and science learning motivation. Participants were 138 ninth graders from a middle school in Seoul and they were assigned to a control group and a treatment group. Students in the treatment group were provided with two contrasting perspectives concerning the NOS and were encouraged to discuss them in small groups. The intervention lasted for 5 class periods. The results revealed that students of both the control group and the treatment group were found to possess similar views about NOS in a NOS pretest, whereas students of the treatment group exhibited more sophisticated understanding in a NOS posttest. The scores of the treatment group were also significantly higher than those of the control group in an enjoyment of science lessons test and a learning motivation test. However, there was no significant difference between two groups in the achievement test scores.
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문제 정의
있다. 따라서 이 연구에서는 과학의 본성 수업에서 과학사를 이용하는 방안의 하나로 과학사를 이용한 소집단토론 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 견해, 학업 성취도, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 미치는 영향을 조사했다.
이 연구에서는 과학사가 비교적 많이 다루어지고 있는 단원을 대상으로 과학사 소재를 이용한 소집단 토론 수업을 실시하고, 이 수업이 과학의 본성에 대한 학생들의 이해에 미치는 효과를 조사했다. 한편, 선행 연구에서는 과학 수업에 과학사를 도입함으로써 학생들의 개념 이해(유미현, 1999)나 학습 동기와 흥미Solomon et al.
, 1992) 가증진되는 것으로 보고되었다. 이 연구에서도 과학사를 이용한 소집단 토론 수업이 학생들의 학업 성취도, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 미치는 효과를 조사했다.
제안 방법
따라서 처치 기간 동안 진행된 과학의 본성에 대한 토론이 과학의 본성에 대한 학생들의 이해 수준에 일시적인 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 과학사를 이용한 소집단 토론 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 이해에 미치는 보다 장기적인 영향을 조사하기 위하여 사후 검사를 실시한 2개월 후에 파지 검사를 실시하였다.
이를 위해, 토론 과정에서 제시된 구성원들의 의견을 종합하여 소집단별로 활동지를 작성하고, 이를 전체 학급에 발표하도록 했다. 다음으로, 소집단의 결과 발표를 바탕으로 전체 학급 토론을 실시하였다. 수업의 정리 단계에서는 교사가 전체 학급 토론의 결과를 바탕으로 과학의 본성에 대한 현대적인 견해를 소개하고, 2〜3개의 형성 평가 문항을 제시하여 학생들이 해당 차시에서 학습한 내용을 정리 .
처치 후에 과학의 본성, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기, 학업 성취도에 대한 사후 검사를 실시했다. 또한, 사후 검사를 실시한 2개월 후에 과학의 본성에 대한 파지 검사를 실시했다.
연습 학급의 모든 수업은 연구자 중 한 사람이 참관하여 수업이 처치의 의도대로 진행되는지를 점검하였고, 담당 교사와의 논의를 통해 미비점을 보완했다. 또한, 처치 집단에는 오리엔테이션을 실시하여 학생들이 새로운 수업 방식에 익숙해지도록 했다 연구자 중 한 사람이 처치 기간 중 모든 학급의 수업을 2회씩 참관하여 수업 처치가 계획대로 진행되는지 확인했다.
모든 문항은 학생들의 견해에 기초하여 개발된 선다형 형식으로, 우리 나라 학생들에게 적합하도록 수정되어있다. 이 연구에서는 처치에서 다루어진 과학의 본성 주제를 고려하여 '과학의 목저 문항을 제외한 4문항을 사용했다(Fig. 1).
력해야 한다. 이를 위해, 토론 과정에서 제시된 구성원들의 의견을 종합하여 소집단별로 활동지를 작성하고, 이를 전체 학급에 발표하도록 했다. 다음으로, 소집단의 결과 발표를 바탕으로 전체 학급 토론을 실시하였다.
처치 집단에는 과학사를 이용한 소집단 토론 수업을 실시했고, 통제 집단에서는 강의 위주의 전통적 수업을 실시했다. 처치 후에 과학의 본성, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기, 학업 성취도에 대한 사후 검사를 실시했다. 또한, 사후 검사를 실시한 2개월 후에 과학의 본성에 대한 파지 검사를 실시했다.
처치 이전에 과학의 본성, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 대한 사전 검사를 실시했다. 처치는 '물질의 구성 입자' 단원 중 과학사와 관련된 5차시 분량에 대해 실시했다. 처치 집단에는 과학사를 이용한 소집단 토론 수업을 실시했고, 통제 집단에서는 강의 위주의 전통적 수업을 실시했다.
대상 데이터
처치 집단에서 진행된 과학의 본성 수업에서 교사는 먼저 관련된 과학 개념과 과학사 이야기에 대해 간략히 설명한 후, 해당 차시에 논의할 문제 상황을 제시했다. 과학사 이야기의 소재가 처치 집단과 통제 집단 사이의 차이를 일으킬 가능성을 통제하기 위하여, 토론해야 할 문제 상황과 관련된 과학사 이야기의 소재는 교과서에서 선정하였다. 각 차시별 주제, 과학사 소재, 그리고 학생들에게 제시한 토론 문제는 Table 1 과 같다.
및 과학의 본성 관련 주제를 선정했다. 선정된 5가지 소재는 원자설, 일정 성분비의 법칙, 원자 모형, 기체 반응의 법칙, 분자설이었다. 처치 집단에서 진행된 과학의 본성 수업에서 교사는 먼저 관련된 과학 개념과 과학사 이야기에 대해 간략히 설명한 후, 해당 차시에 논의할 문제 상황을 제시했다.
이 연구는 서울시에 소재한 1개 중학교의 3학년 4개 학급 138명의 학생들(남학생: 72명, 여학생: 66명)을 대상으로 했으며, 2개 학급은 처치 집단(68명)으로, 2개 학급은 통제 집단(70명)으로 학급별로 무선 배치했다. 처치 이전에 과학의 본성, 과학 수업에 대한 즐거움, 과학 학습 동기에 대한 사전 검사를 실시했다.
데이터처리
종속 변인 중 모수 통계의 기본 가정을 만족한 과학 수업에 대한 즐거움과 과학 학습 동기 검사 점수에 대해서는 각각의 사전 검사 점수를 공변인으로 사용하여 일원 공변량 분석(one-way ANCOVA}을 실시했다. 한편, 학업 성취도 검사 점수의 경우, 연구가 학기 초에 이루어져 적절한 사전 검사 점수를 구할 수 없었으므로 t-검증을 실시했다.
종속 변인 중 모수 통계의 기본 가정을 만족한 과학 수업에 대한 즐거움과 과학 학습 동기 검사 점수에 대해서는 각각의 사전 검사 점수를 공변인으로 사용하여 일원 공변량 분석(one-way ANCOVA}을 실시했다. 한편, 학업 성취도 검사 점수의 경우, 연구가 학기 초에 이루어져 적절한 사전 검사 점수를 구할 수 없었으므로 t-검증을 실시했다.
이론/모형
67이었다. 과학 수업에 대한 즐거움 검사에는 Fraser(1981)의 Test of Science-Related Attitude 중 과학 수업의 즐거움 영역 10문항을 사용했다. 모든 문항은 5단계 리커트 척도로 이루어져 있으며, 검사지의 내적 신뢰도(Cronbach's a)는 사전, 사후 검사에서 모두 .
93이었다. 과학 학습 동기 검사지는 Course Interest Survey(Keller, 1987)를 사용했다. 이 검사지는 주의 집중 , 관련성 , '자신감', 만족감' 에 대해 8~9 문항씩 총 34문항의 5단계 리커트 문항으로 구성되어 있다.
과학의 본성 검사에는 노태희 등(2002)의 연구에 사용된 과학의 본성 검사지를 사용했다. 과학의 본성에 대해서는 연구자에 따라 정의가 다양하지만(Lederman, 1992), 이 검사지는 선행 연구에서 공통적으로 제시된 요소 중 초등학생이나 중학생에게 적합한 과학의 목적, 과학 이론의 정의, 모델의 성질, 과학 이론의 잠정성, 과학 이론의 성질 등에 대해 각각 1문항씩 총 5문항으로 구성되어 있다.
학업 성취도 검사지는 Bloom의 이원 목표 분류표에 따라 지식 3문항, 이해 4문항, 적용 3문항의 10문항으로 구성했다. 제작된 검사지는 과학교육 전문가 2인과 교사 2 인에게 안면 타당도를 검증 받았고, 내적 신뢰도 (Cronbach's a)는 .
성능/효과
평균을 Table 6에 제시했다. ANCOVA 결과 처치 집단의 평균이 통제 집단의 평균보다 유의미하게 높아 (MS=2.43, F=7.96, p=.OO5), 학생들은 과학사를 이용한 소집단 토론 수업을 전통적인 강의 위주의 수업에 비해 재미있게 생각하는 것으로 나타났다. 과학사는 학생들이 과학에 대해 비인간적이라고 느끼는 측면을 해소함으로써 과학에 대한 훙미를 증가시킬 수 있다(Solomon et al.
이 연구에서의 과학 학습 동기 검사 점수의 평균, 표준 편차, 교정 평균을 Table 6에 제시했다. ANCOVA 결과, 처치 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 통계적으로 유의미하게 높았다(MS=1.16, F=12.34, P=.OO1). 즉, 과학사를 이용한 소집단 토론 수업은 학습 동기 유발이라는 측면에서 전통적인 강의 위주의 수업보다 효과적이라고 볼 수 있다.
과학사를 이용한 소집단 토론 수업은 전반적으로 과학의 본성에 대한 학생들의 이해 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 사전 검사 결과에서는 집단과 무관하게 모든 문항에서 현대의 인식론적 견해에 대한 학생들의 응답이 낮았다.
같다. 사후 검사에서 과학 이론의 성질 문항을 제외한 나머지 3 문항 모두에서 처치 집단이 통제 집단에 비해 현대 인식론적 견해의 비율이 유의미하게 높았던 것과 달리, 파지검사에서는 과학 이론의 정의 문항에서만 유의미한 차이가 나타났다(통제: 30.0%, 처치: 54.4%). 모델의 성질 문항에서도 현대 인식론적 견해에 대한 처치 집단의 응답률 (54.
인식론적 견해에 대한 응답률이 높았으며, 그 차이는 통계적으로 유의미했다. 즉, 과학사를 이용한 소집단 토론 수업은 과학의 본성에 대한 학생들의 이해 향상에 대체로 효과적이었다. 이러한 결과는 소집단 토론 과정이 학생들에게 자연 현상에 대한 과학의 설명적 기능에 대해 이해할 기회를 제공한 것으로 해석할 수 있다.
동기 적 측면에서도 효과가 있었다. 학생들은 전통적인 수업에 비해 과학사를 이용한 수업이 즐겁다고 응답했으며, 과학학습 동기의 측면에서도 새로운 수업 방식은 학생들에게보다 긍정적으로 인식되었다. 이러한 결과는 과학사를 이용한 수업이 학생들이 과학에 대해 지니고 있는 비인간적이라는 이미지를 해소하는데 효과적일 수 있음을 시사한다.
후속연구
학업 성취도에서 집단간 차이가 없었던 결과는 과학사의 도입이 개념 학습에 방해가 될 것이라는 교사들의 막연한 우려를 해소하고, 과학사 및 과학의 본성 수업이 보다 활발히 도입될 수 있는 계기가 될 수 있을 것이다. 과학사 소재를 이용한 소집단 토론이 학생들의 학업 성취도에 미치는 영향에 대해 보다 구체적인 결론을 내리기 위해서는 물질의 구성 이외의 다른 주제에 대해서도 추가적인 연구가 필요할 것이다.
파지 검사 결과가 보여주듯이, 5차시의 짧은 수업으로 과학의 본성에 대한 학생들의 견해가 완벽히 변화되기를 기대하는 것은 무리일 것이다. 따라서, 이 연구에서 시도했던 과학사를 이용한 소집단 토론 학습이 과학의 본성에 대한 학생들의 이해에 미치는 효과를 명확하게 밝히기 위해서는 좀 더 장기적인 처치를 실시하는 추후 연구가 필요하다.
이러한 문제점에 대해, 몇 가지 입장을 학생들에게 제시하고, 이를 바탕으로 토론을 진행하는 것이 한 가지 방안이 될 수 있다. 즉, 여러 입장을 학생들에게 제시해 줌으로써, 학생들은 토론 과정에서 과학의 본성에 대한 현대 인식론적 견해를 포함한 다양한 견해를 접하고 비교할 수 있을 것이다.
중 . 후에 어떻게 변해 가는지 등에 대한 보다 구체적인 후속 연구가 이루어져야 할 것이다. 한편, 과학의 본성 수업 후에도 과학적 이론이 지니는 발명적 측면에 대한 학생들의 이해는 여전히 제한적이었다.
참고문헌 (24)
강석진, 노태희(2000). 토론 과정에서 사회적 합의 형성을 강조한 개념 학습 전략의 효과. 한국과학교육학회지, 20(2), 250-261
유미현(1999). 과학사 프로그램의 개발 및 중학교 과학 수업에의 적용 효과. 서울대학교 석사학위논문
Abd-EI-Khalick, F. & Lederman, N. G.(2000). The influence of history of science courses on students' views of nature of science. Journal of Research in Science Teaching, 37(10), 1057-1095
Aikenhead, G. S., & Ryan, A. G. (1993). Evaluation of views of high school graduates on srs topics. In R. E. Yager (Ed.), What research says to the science teacher, Vol. 7: The science, technology, society movement. Washington: National Science Teachers Association
American Association for the Advancement of Science(1993). Benchmarks for science literacy: A project 2061 report. New York: Oxford University Press
Duschl, R. A.(1990). Restructuring science education: The importance of theories and their development. New York: Teachers College Press
Duveen, J., Scott, L., & Solomon, J.(1993). Pupils' understanding of science: Description of experiments or 'a passion to explain'? School Science Review, 75(271), 19-27
Khishfe, R. & Abd-El-Khalick, F.(2002). Influence of explicit and reflective versus implicit inquiryoriented instruction on sixth graders' views of nature of science. Journal of Research in Science Teaching, 39(7), 551-578
Lederman, N. G. (1992). Students' and teachers' conceptions of the nature of science: A review of the research. Journal of Research in Science Teaching, 29(4), 331-359
Matthews, M. R.(1994). Science teaching: The role of history and philosophy of science. New York: Routledge
Meichtry, Y. J.(1992). Influencing student understanding of the nature of science: Data from a case of curriculum development. Journal of Research in Science Teaching, 29(4), 389-407
Millar, R. & Osborne, J.(1998). Beyond 2000: Science education for the future. London: King's College
National Research Council(1996). National science education standards. Washington: National Academy Press
Richmond, G. & Striley, J.(1996). Making meaning in classrooms: Social processes in small-group discourse and scientific knowledge building. Journal of Research in Science Teaching, 33(8), 839-858
Sandoval, W. A. & Morrison, K.(2003). High school students' ideas about theories and theory change after a biological inquiry unit. Journal of Research in Science Teaching, 40(4), 369-392
Solomon, J., Duveen, J., Scott, L., & McCarthy, S.(1992). Teaching about the nature of science through history: Action research in the classroom. Journal of Research in Science Teaching, 29(4), 409-421
Tao, P. K.(2003). Eliciting and developing junior secondary students' understanding of the nature of science through a peer collaboration instruction in science stories. International Journal of Science Education, 25(2), 147-171
Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, T. L.(2002). Students' understanding of the role of scientific models in learning science. International Journal of Science Education, 24(4), 357-368
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