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문제 정의
- 이러한 필요성에 부응하여, 이 연구에서는 학습자 중심의 학습 방법이 강조되는 현행의 교육과정에 맞 춰 선택중심 교육과정 에 적 절한 수준별 선택실험모 형을 개발적용하고, 이것이 학생들의 탐구능력에 미 치는 효과와 선택 실험수업에 대한 인식에 대해 알아 보았다.
제안 방법
- 각 집단에서는 자율적으로 구성원 4〜5인을 한 모둠으로 하는 소집단을 구성하였으며, 구성 이 이루 어지지 않은 학생은 임의로 배정하였다. 2003년 7월과 8월에 통제집단은 전통적 실험모형 으로 실험을 실시하고, 실험집단은 사회적 상호작용 을 강조한 수준별 선택실험모형으로 실험을 실시하 였다. 반응속도와 농도, 온도, 촉매, 표면적을 주제로 한 4가지의 실험 수업이 이루어졌으며, 각각의 실험 수업은 100분간 씩, 강의식 내용 수업 없이 실험으로 만 진행되었다.
- Schwab?2은 학생들이 수행해야 할 과정과 단계, 그 들이 수행하기를 기대하는 활동에 대한 개방과 허용 의 수준에 따라 실험 형태를 분류하였다. 그는 세 가 지 형태로 실험을 분류하였는데, 첫째, 학생들에게 실 험할 문제를 제시하고 그것을 해결할 방법과 수단을 가능한 상세히 서술해 주는 가장 낮은 수준의 실험, 둘째, 실험 문제는 실험 지도서에 제시하지만 그 문 제의 해답과 방법이 개방된 실험 형태, 셋째, 현상만 주어지고 실험할 문제, 해답, 방법은 완전히 개방된 형태가 그것이다.
- Herron*은 1960년대에 CHEM Study, BSCS, PSSC 등에 의해서 개발된 교재에 포함된 실험문제를 조사 ■분석하고 그 결과를 바탕으로 실험 수업을 네 가지 형태로 분류하였다(7泌/e 2). Herron의 실험 모형은 Schwab가 분류한 유형에 0 수준의 실험을 더하고, Pella가 제시한 실험 모형을 참고하여 변형하였다. 이 것은 실험 활동의 개방 정도와 탐구능력의 수준별 분 류라는 두 가지 관점을 모두 수용한 것이라 볼 수 있 다.
- 고급의 경우, Pella 의 실험수업 III, Herron의 수준 2에 해당하는 실험모 형으로, 3개 주제에서는 2개씩, 1개 주제에서는 1개 를, 총 7개를 개발하였다. 그리고 고급 수준을 선택한 학생들이 직접 실험을 설계 수행할 수 있도록 실험 자료 및 이학사전을 실험실에 배치하고 인터넷 활용 이 가능한 환경을 만들었다. 개발된 수준별 실험수업 의 수준 및 내용은 Table 3-6과 같다.
- 이 단계에서 학 생들은 실험 수행 가능 여부에 대한 많은 토의를 하 고, 조원 모두가 적극적으로 실험수업 에 참여하게 된 다. 그리고 학생들이 새로운 아이디어나 탐구 설계 내 용을 제시할 경우에도 조원 간의 토의를 통해 새로운 아이디어에 대한 수용 여부를 결정하게 하였다. 지도 교사는 학생들이 가지는 의문이나 새로운 시도 등이 학습욕구를 불러일으킬 수 있도록 적절한 수준까지 만 관여하였다.
- 2003년 7월과 8월에 통제집단은 전통적 실험모형 으로 실험을 실시하고, 실험집단은 사회적 상호작용 을 강조한 수준별 선택실험모형으로 실험을 실시하 였다. 반응속도와 농도, 온도, 촉매, 표면적을 주제로 한 4가지의 실험 수업이 이루어졌으며, 각각의 실험 수업은 100분간 씩, 강의식 내용 수업 없이 실험으로 만 진행되었다. 수준별 선택 실험모형 개발 및 수업 방법 수준별 선택실험모형은 4개의 실험 주제에 대해 초 급, 중급, 고급의 3단계로 개발하였다.
- 수준별 선택실험모형에 대한 학생들의 인식 사회적 상호작용을 강조한 수준별 선택실험모형 에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 실험 집단에 한 하여 설문 조사를 실시하였다. 설문지는 관련 선행 연 구32의 설문지를 재구성한 것으로, 모두 20문항으로 되어 있다. 학생들의 인식 조사 결과를 인지 수준별 로 비교한 결과를 Table 13에 나타내었다.
- 반응속도와 농도, 온도, 촉매, 표면적을 주제로 한 4가지의 실험 수업이 이루어졌으며, 각각의 실험 수업은 100분간 씩, 강의식 내용 수업 없이 실험으로 만 진행되었다. 수준별 선택 실험모형 개발 및 수업 방법 수준별 선택실험모형은 4개의 실험 주제에 대해 초 급, 중급, 고급의 3단계로 개발하였다. 4개의 실험 주 제는，반응속도，단원에서 농도, 온도, 촉매, 표면적의 4개 영역 이며, 내용 개발을 위해 6차와 7차 교육과정 의 공통과학과 화학 교과서 및 참고서, 고등학교 모 의평가시험 문제지, 대한화학회에서 발간하는 화학교 육, 대학 전공 도서, 인터넷 등을 참고하였다.
- 이것은 이질적 집단에서도 구 성원 각자의 능동적 인 참여가 학습 효과에 영향을 미 치는 큰 변인 중의 하나라는 해석을 가능하게 하는 것이다. 수준별 선택실험모형에 대한 학생들의 인식 사회적 상호작용을 강조한 수준별 선택실험모형 에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 실험 집단에 한 하여 설문 조사를 실시하였다. 설문지는 관련 선행 연 구32의 설문지를 재구성한 것으로, 모두 20문항으로 되어 있다.
- 연구 결과및 논의 수준별 선택실험모형이 탐구능력의 향상에 미치는 효과 수준별 선택실험모형이 탐구능력의 향상에 미치는 효과를 알아보기 위하여 전통적 실험모형을 적용한 통제집단과 사회적 상호작용을 강조한 수준별 선택 실험모형을 적용한 실험집단 간에 실험 전후 탐구능 력과 탐구과정의 하위요소별 향상 정도를 비교하였 다. 탐구능력 검사 결과를 보면, 실험 전에는 두 집단 을 동질 집단으로 볼 수 있으나, 실험 후에는 실험집 단의 평균이 통제집단의 평균보다 통계적으로 의미 있게 높아진 것을 알 수 있다（p<0.
- 연구 방법 연구 절차 및 대상 이 연구는 사전, 사후검사 통제집단 설계로 구성되 었으며, 문헌 조사 및 선행 연구 고찰, 활동지 및 평 가 문항 개발, 사전 검사, 적용, 사후 검사의 순서로 진행되었다. 2003년 5월에 지방 대도시 소재의 고등 학교 1학년 여학생 중 특별활동 과학반에 지원한 60 명의 학생을 대상으로 하였다.
- 이러한 Herron의 분류는 현장에서 이루어지고 있 는 과학 실험 수업의 양상을 수준별로 잘 나타내고 있다. 이러한 배경을 가지고 이 연구에서는 Schwab, Pella, Herron의 실험 II모형을 근거로 하여 초급, 중급, 고급 과정의 수준별 선택실험모형을 개발하였다. 초급과정 과 중급과정은 Schwab의 1항과 Pella의 실험III형태, Herron의 수준 1의 실험 형태로 개발하였는데, 그 까 닭은 초급, 중급과정에서 문제해결 방법을 고안하는 것이 무리라고 판단되었기 때문이다.
- 다음으로, 학생 들이 원하는 실험과 교사가 의도하는 실험 이 일치하 지 않을 수 있다는 점이다. 이러한문제점을 해결하기 위해 이 연구에서는, 학생 들이 자율적으로 소집단을 구성하는 이질적 인 집단 구 성 방법을 취하고, 학생들 간의 토의를 거쳐 각 소집단 의 수준에 맞는 실험을 자율적으로 선택 하는 방법을 선 택하였다. 이것을 수준별 선택실험모형이라 부르기로 한다.
- 특히 실험을 재구성 하는 과정에서 이루어지는 학생 간의 상호작용이 탐 구설계 능력의 향상에 영향을 미친 것으로 여겨진다. 인지수준에 따른 수준별 선택실험모형의 효과 수준별 선택실험모형이 학습자의 인지수준에 따라 어떤 차이를 보이는지 알아보기 위하여 통제집단과 실험집단에서 인지수준별로 결과를 비교하였다. 먼저 구체적 조작기에 속하는 학생들의 실험 전,후 탐구능 력 검사 결과를 Table 10에 제시하였다.
- 초급 과정은 간단한 현상을 육감을 통해 느끼는 정도의 낮 은 수준이며, 관찰을 통하여 사실을 파악하고 의문을 가질 수 있는 동기유발을 위한 실험이다. 중급의 경 우, Pella의 실험수업 II, Herron의 수준 1에 해당하지 만 초급과 다른 점은 측정, 예측과 같은 도구적 기능 이 강조된 실험모형 이며, 각 주제마다 3개씩 총 12개 의 중급 수준 활동지를 개발하였다. 고급의 경우, Pella 의 실험수업 III, Herron의 수준 2에 해당하는 실험모 형으로, 3개 주제에서는 2개씩, 1개 주제에서는 1개 를, 총 7개를 개발하였다.
- 4개의 실험 주 제는，반응속도，단원에서 농도, 온도, 촉매, 표면적의 4개 영역 이며, 내용 개발을 위해 6차와 7차 교육과정 의 공통과학과 화학 교과서 및 참고서, 고등학교 모 의평가시험 문제지, 대한화학회에서 발간하는 화학교 육, 대학 전공 도서, 인터넷 등을 참고하였다. 초급의 경우, Pella의 실험수업 II, Herron의 수준 1 에 해당하는 예시적 실험모형으로, 각 주제마다 3개 씩 총 12개의 초급 수준 활동지를 개발하였다. 초급 과정은 간단한 현상을 육감을 통해 느끼는 정도의 낮 은 수준이며, 관찰을 통하여 사실을 파악하고 의문을 가질 수 있는 동기유발을 위한 실험이다.
- 2003년 5월에 지방 대도시 소재의 고등 학교 1학년 여학생 중 특별활동 과학반에 지원한 60 명의 학생을 대상으로 하였다. 통제집단과 실험집단은 교내에서 실시한 중간고사 학업성취도 평가를 바탕으로 동질집단으로 구성하였 으며, 논리적 사고력 검사지 GALT 축소본을 이용하 여 인지수준을 분류하였고, 연구자가 개발한 탐구능 력 평가문항을 이용하여 탐구능력의 정도를 측정하 였다. 각 집단에서는 자율적으로 구성원 4〜5인을 한 모둠으로 하는 소집단을 구성하였으며, 구성 이 이루 어지지 않은 학생은 임의로 배정하였다.
대상 데이터
- 연구 방법 연구 절차 및 대상 이 연구는 사전, 사후검사 통제집단 설계로 구성되 었으며, 문헌 조사 및 선행 연구 고찰, 활동지 및 평 가 문항 개발, 사전 검사, 적용, 사후 검사의 순서로 진행되었다. 2003년 5월에 지방 대도시 소재의 고등 학교 1학년 여학생 중 특별활동 과학반에 지원한 60 명의 학생을 대상으로 하였다. 통제집단과 실험집단은 교내에서 실시한 중간고사 학업성취도 평가를 바탕으로 동질집단으로 구성하였 으며, 논리적 사고력 검사지 GALT 축소본을 이용하 여 인지수준을 분류하였고, 연구자가 개발한 탐구능 력 평가문항을 이용하여 탐구능력의 정도를 측정하 였다.
- 수준별 선택 실험모형 개발 및 수업 방법 수준별 선택실험모형은 4개의 실험 주제에 대해 초 급, 중급, 고급의 3단계로 개발하였다. 4개의 실험 주 제는，반응속도，단원에서 농도, 온도, 촉매, 표면적의 4개 영역 이며, 내용 개발을 위해 6차와 7차 교육과정 의 공통과학과 화학 교과서 및 참고서, 고등학교 모 의평가시험 문제지, 대한화학회에서 발간하는 화학교 육, 대학 전공 도서, 인터넷 등을 참고하였다. 초급의 경우, Pella의 실험수업 II, Herron의 수준 1 에 해당하는 예시적 실험모형으로, 각 주제마다 3개 씩 총 12개의 초급 수준 활동지를 개발하였다.
데이터처리
- 과학에 대한 태도 검사지는 이현영 등32의 사회적 상호작용을 강조한 과학 탐구실험 과 정에서 학생 간 상호작용의 양상 분석에서 사용된 검 사지를 사용하였다. 탐구능력 평가는 각 문항을 1점 으로 하여 20점을 만점으로 처리하였고, 태도 검사는 리커트 척도를 이용하여 수치화된 자료를 SPSS 10.0 통계처리 프로그램으로 t-검증을 실시하였다.
이론/모형
- 87이었다. 과학에 대한 태도 검사지는 이현영 등32의 사회적 상호작용을 강조한 과학 탐구실험 과 정에서 학생 간 상호작용의 양상 분석에서 사용된 검 사지를 사용하였다. 탐구능력 평가는 각 문항을 1점 으로 하여 20점을 만점으로 처리하였고, 태도 검사는 리커트 척도를 이용하여 수치화된 자료를 SPSS 10.
성능/효과
- 결론 및 제언 수준별 선택 실험모형의 적용이 학생들의 탐구능력 에 미치는 효과를 알아본 결과, 사회적 상호작용을 강 조한 수준별 선택실험모형을 처치한 집단은 전통적 실험모형을 처치한 집단에 비하여 탐구능력의 향상 이 크게 나타났다. 탐구과정 하위요소별로는 탐구설 계 영역에서는 두드러진 향상을 보였는데, 이는 상호 작용을 통해 실험을 선택하는 과정 이 탐구설계 능력 의 향상에 효과가 있음을 의미한다.
- $ 교사의 경우, 교과 진도와 학습 내용의 중요도 등 을 실험 선정 준거로 삼는 반면, 학생들은 원리를 이 해하거나 실생활과 연관성이 있는 실험을 선호한다. 또 교사 주도의 탐구수업보다 학습자 주도의 탐구수 업이 학업성취도에 더 효과적이며, 학습자간의 상호 작용이 탐구능력의 향상에 영향을 미친다.” 이 에 제 7차 교육과정 에 서는 학습자의 선택중심 교 육과정을 표방하고, 학생의 수준에 맞는 자율적 인 선 2005, Vol.
- 먼저 구체적 조작기에 속하는 학생들의 실험 전,후 탐구능 력 검사 결과를 Table 10에 제시하였다. 실험 전 두 집단의 평균을 비교해보면 각각 11.6과 11.8로 의미있 는 차이가 없었으며, 실험 후에는 각각 12.9와 13.&로 역시 의미있는 차이가 없는 것으로 나타났다. 즉, 구 체적 조작기의 학생들에게는 상호작용을 통한 수준 별 선택실험이 전통적 실험에 비해 두드러진 효과를 나타내지 못하였다.
- 4로 실험 집 단이 약간 높지만 의미있는 차이는 아니었다. 실험 후, 통제 집단의 평균 점수는 18.9, 실험 집단의 평균 점 수는 21.3으로, 실험 집단에 높게 나타났으나 통계적 으로 의미있는 차이는 아니었다. 즉, 자료해석 영역에 서는 실험 집단과 통제 집단 간의 향상 정도에 차이 가 나타나지 않았다（7泌/e 9）.
- 즉 수업 효과가 좋을수록 그 수업에 대한 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 생각된다. 실험집단의 전체 평균을 보면 매우 긍정적으로 생각하는 학생은 25.0%, 긍정적으로 생각하는 학생 은 50.7%로서 대부분의 학생 이 긍정적 인 반응을 보 였으며, 부정적인 학생과 매우 부정적인 학생은 각 각 1.8%와 0.3%에 지나지 않았다. 즉, 대부분의 학 생들은 시간에 쫓기면서 주어진 실험과정을 그대로 따라하는 확인실험보다 생각할 시간적 여유와 함께 토론의 분위기가 허용되는 수준별 선택실험을 긍정 적으로 여기며 선호한다는 것을 알 수 있다.
- 즉, 형식적 조작기에 속하 는 학생의 경우에도 전통적 실험수업보다 수준별 선 택 실험수업 이 탐구능력 향상에 효과적 이라고 할 수 있다. 이상과 같은 인지수준별 분석 결과를 보면, 구체적 조작기의 학생의 경우에는 수준별 선택실험 모형의 효과를 볼 수 없었으나, 과도기와 형식적 조작기의 학 생은 수준별 선택실험 모형의 효과를 볼 수 있었다. 이것으로부터 구체적 조작기의 학생들은 능동적으로 실험수업에 참여하지 않으나, 과도기와 형식적 조작 기의 학생들은 능동적이고 활발하게 실험수업에 참여하는 과정에서 탐구능력이 의미있게 향상된 것으 로생각할수 있다.
- 탐구과정 하위요소별로는 탐구설 계 영역에서는 두드러진 향상을 보였는데, 이는 상호 작용을 통해 실험을 선택하는 과정 이 탐구설계 능력 의 향상에 효과가 있음을 의미한다. 인지수준에 따른 양상은 구체적 조작기의 학생에게는 크게 영향을 미 치지 않았지만, 과도기와 형식적 조작기의 학생에게 서 탐구능력이 크게 향상됨을 볼 수 있었다. 또, 수준별 선택 실험모형의 적용한 집단에 대해 선 택 실험수업에 대한 인식을 알아본 결과, 대부분의 학 생이 수준별 선택실험모형을 긍정적으로 평가하며, 이것이 학생들의 학습동기를 효과적으로 향상시킨 것 으로 볼수 있다.
- 05 수준에서 의미있는 차이를 보였다. 즉 탐구설계 영역에서 실험 집단의 향상 정 도가 통제 집단에 비해 두드러지 게 큰 것으로 나타났 다（Table 8）. 자료해석 영역에서는 실험 전 통제 집단의 평균 점 수가 17.
- 연구 결과및 논의 수준별 선택실험모형이 탐구능력의 향상에 미치는 효과 수준별 선택실험모형이 탐구능력의 향상에 미치는 효과를 알아보기 위하여 전통적 실험모형을 적용한 통제집단과 사회적 상호작용을 강조한 수준별 선택 실험모형을 적용한 실험집단 간에 실험 전후 탐구능 력과 탐구과정의 하위요소별 향상 정도를 비교하였 다. 탐구능력 검사 결과를 보면, 실험 전에는 두 집단 을 동질 집단으로 볼 수 있으나, 실험 후에는 실험집 단의 평균이 통제집단의 평균보다 통계적으로 의미 있게 높아진 것을 알 수 있다（p<0.05）. 즉 실험 집단이 통제집단에 비하여 탐구능력의 향상이 두드러진 것 으로 나타났다（7泌/e 7）.
- 즉 실험 집단이 통제집단에 비하여 탐구능력의 향상이 두드러진 것 으로 나타났다（7泌/e 7）. 탐구능력 하위 요소 중 탐구설계 영역（6문항）에서 의 향상 정도를 보면, 탐구 설계 문항에서 실험 전 통 제 집단의 평균 점수는 17.7, 실험 집단의 평균 점수 는 16.7로 실험 집단이 약간 낮으나 의미 있는 차이는 아니었다. 그러나 실험 후, 두 집단의 평균 점수는 각 각 20.
후속연구
- 또, 수준별 선택 실험모형의 적용한 집단에 대해 선 택 실험수업에 대한 인식을 알아본 결과, 대부분의 학 생이 수준별 선택실험모형을 긍정적으로 평가하며, 이것이 학생들의 학습동기를 효과적으로 향상시킨 것 으로 볼수 있다. 이 연구는 과학반 동아리 활동에 국한된 소규모의 연구였지만, 향후 집단의 규모를 확장하여 교육 현장 에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 때, 단순한 확인 실험 이 아니라 토론과 탐구를 강조한 수준별 선 택실험이 되기 위해서는 2차시 연속수업이 바람직할 것으로 사료된다.
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