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문제 정의
- SSC 실험이 국내에 보급된 지는 4년이 넘었지만 SSC를 적용한 실험수업의 효과와 관련된 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구자는 플라스틱 소재의 실험기구와 소량의 시약을 사용한 비전통적인 화학 실험방법인 Small-Scale Chemisry(SSC)를 적용한 화학실험 프로그램을 개발하였고, 이를 적용한 과학수업이 학생들의 과학성취도, 과학관련 정의적 영역에 미치는 영향을 알아보고 SSC 실험수업에 대한 학생들의 인식이 어떠한지 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 실시한 실험은 ‘어떤 물질이 전류를 흐르게 하는가?’, ‘전류를 이용한 빵 만들기’, ‘미지 이온의 검출’, ‘산의 공통적 성질’, ‘염기의 공통적 성질’ 등 5차시였다. SSC 7 등을 참고하여 연구자가 새롭게 구성한 SSC 실험을 5차시동안 실시하였다. 실시한 SSC 실험을 살펴보면 1차시에는 ‘SSC 기구 사용법’에 관한 실험을 하고 2차시는 ‘수용액에서 전류가 흐르는 물질’, 3차시는 ‘숨어있는 이온 찾기(앙금생성반응)’, 4차시는 ‘pH에 따른 지시약의 색변화’, 5차시는 ‘산과 염기의 성질’ 등의 실험을 하였다.
- SSC 실험에 대한 인식 설문지는 심병주14가 제작한 SSC를 적용한 실험수업에 대한 학생들의 인식 설문지 문항을 수정하여 사용하였다. SSC 실험에 대한 생각 및 장단점을 묻는 주관식 문항과 SSC 실험에 대한 구체적인 인식의 정도를 묻는 5개의 5점 척도의 문항으로 구성하였다.
- 본 연구에서는 7차 교육과정 고등학교 1학년 과학 교과서19 III. 물질 단원을 Small-Scale Chemistry(SSC)를 적용한 실험 프로그램으로 새롭게 구성하고, 개발된 SSC 실험 프로그램을 한 학기 동안 수업에 적용하여 그 효과를 알아보고자 하였다.
- SSC 7 등을 참고하여 연구자가 새롭게 구성한 SSC 실험을 5차시동안 실시하였다. 실시한 SSC 실험을 살펴보면 1차시에는 ‘SSC 기구 사용법’에 관한 실험을 하고 2차시는 ‘수용액에서 전류가 흐르는 물질’, 3차시는 ‘숨어있는 이온 찾기(앙금생성반응)’, 4차시는 ‘pH에 따른 지시약의 색변화’, 5차시는 ‘산과 염기의 성질’ 등의 실험을 하였다. 실험 시 조원 구성은 두 집단 모두 3인 1조를 기본으로 하였다.
- 실험 시 조원 구성은 두 집단 모두 3인 1조를 기본으로 하였다. 실험 처치 이후에는 SSC 실험집단, 비교집단 모두 과학관련 정의적 특성검사 및 학업성취도 검사를 실시하였고 SSC 실험집단에서는 SSC에 관한 학생들의 인식 검사를 추가로 실시하였다.
- 검사도구. 실험처치 후 사용한 학업성취도 검사지는 한국교육과정평가원 교수학습센터의 고등학교 1학년 물질 단원의 평가 문항 중에서 주관식 3문항, 5지선다 객관식 17문항 총 20문항를 선별하여 학교 시험문제와 동일한 유형으로 구성하였고, 내용은 ‘전해질과 이온’, ‘산과 염기의 반응’ 각각 10문항씩으로 이루어져 있다. 학업성취도 점수는 문항 당 1점이며 20점 만점으로 채점되었다.
- 연구절차 및 수업방법. 실험 처치 이전에 사전 검사로 과학관련 정의적 특성 검사를 실시하였다.
대상 데이터
- 서울시 소재 인문계 고등학교 1학년 2학급을 선정하여 한 학급씩 비교집단과 SSC 실험집단으로 배치하였다. 비교 집단과 실험 집단은 모두 남학생이며 학생 수는 각각 30명, 32명이었다.
- 연구대상. 서울시 소재 인문계 고등학교 1학년 2학급을 선정하여 한 학급씩 비교집단과 SSC 실험집단으로 배치하였다. 비교 집단과 실험 집단은 모두 남학생이며 학생 수는 각각 30명, 32명이었다.
- 연구대상
데이터처리
- SSC를 적용한 수업이 전통적 실험 수업과 비교하여 학업성취도와 과학관련 정의적 영역에 어떤 영향을 끼치는지 알아보기 위한 방법으로 t-검정을 실시하였다. SSC 실험에 대한 인식 검사는 주관식 문항의 경우 응답 유형을 분류하고 응답 빈도 및 비율을 측정하였고, 객관식 문항의 경우 응답 빈도 및 비율을 측정하였다.
- 분석방법. SSC를 적용한 수업이 전통적 실험 수업과 비교하여 학업성취도와 과학관련 정의적 영역에 어떤 영향을 끼치는지 알아보기 위한 방법으로 t-검정을 실시하였다. SSC 실험에 대한 인식 검사는 주관식 문항의 경우 응답 유형을 분류하고 응답 빈도 및 비율을 측정하였고, 객관식 문항의 경우 응답 빈도 및 비율을 측정하였다.
- 과학과 관련된 정의적 영역에 미치는 효과. 과학 관련 정의적 영역, 즉 과학에 대한 인식, 흥미, 과학적 태도에 대한 SSC를 적용한 수업의 효과를 알아보기 위해 먼저 사전 검사 점수의 집단간 t-검정을 실시하였다. 그 결과 두 집단 간의 유의미한 차이가 없는 것으로 나타나 두 집단을 동질 집단으로 간주하였고, 사전 수준이 동일하다는 전제 하에 사후 점수의 집단간 t-검정을 실시하였다.
- 분석방법
- SSC 실험 수업이 학업성취도에 미치는 효과. 수업내용을 배우기 전이라서 동일한 학업성취도 검사가 불가능하여 전국연합 학력평가 과학성적 표준 점수를 사전 성취도 수준으로 하여 집단간 t-검정을 실시하였다. 그 결과 두 집단 간의 유의미한 차이가 없어 두 집단을 동질 집단으로 간주하였다(Table 1).
이론/모형
- 과학관련 정의적 영역 검사지는 김효남18 등이 개발한 국가수준의 과학과 관련된 정의적 영역의 평가체제 48문항을 사용하였다. 과학관련 정의적 영역은 인식흥미과학적 태도의 세 개의 주범주와 16개의 소범주로 평가체제가 구성되어 있다.
성능/효과
- 또한 비교적 고가의 실험기구를 사용하기 때문에 4~6인 1조의 다인수로 하는 실험이 대부분이어서 실험을 하더라도 한두 명의 학생이 실험기구를 독점하고 나머지 학생들은 방관자적 입장에 머무르고 있는 실정이다. SSC 실험수업은 기존의 전통적인 Large Scale 화학실험의 문제점을 보완하면서 학생들이 친밀하게 접근할 수 있는 획기적인 화학실험 수업이며, 또한 과학 성취도나 과학과 관련된 정의적 영역에서의 향상을 꾀할 수 있다. SSC를 적용한 실험수업이 보다 널리 보급될 수 있도록 SSC 실험 프로그램의 지속적인 개발이 필요하며 교사 실험 연수 등을 통해 과학교사들에게 SSC 실험을 보급하는 노력이 이어져야 할 것이라 생각된다.
- 연구 결과, SSC를 적용한 실험수업은 학생들의 과학 학업성취도 향상에 효과적이었으며, 학생들의 과학관련 정의적 영역 중에서 ‘흥미’와 ‘과학적 태도’를 긍정적으로 변화시키는데 효과적이었다. ‘흥미’의 하위영역에서는 특히 ‘과학학습에 대한 흥미’에서, ‘과학적 태도’의 하위 영역에서는 ‘개방성’, ‘협동성’, ‘창의성’에서 유의미한 향상이 나타났다.
- 또한 SSC 적용 수업에 대한 학생들의 인식을 살펴본 결과 학생들은 대부분 과학학습에 있어 효과적이고 흥미 있는 수업이라고 응답하였으며, 과학성취도와 정의적 영역의 변화를 잘 설명해주고 있었다.
- 연구 결과, SSC를 적용한 실험수업은 학생들의 과학 학업성취도 향상에 효과적이었으며, 학생들의 과학관련 정의적 영역 중에서 ‘흥미’와 ‘과학적 태도’를 긍정적으로 변화시키는데 효과적이었다. ‘흥미’의 하위영역에서는 특히 ‘과학학습에 대한 흥미’에서, ‘과학적 태도’의 하위 영역에서는 ‘개방성’, ‘협동성’, ‘창의성’에서 유의미한 향상이 나타났다.
- 029)점수가 SSC 실험 집단에서 유의미하게 높게 나타났다(Table 3). 즉, SSC를 활용한 과학수업은 전통적인 과학 실험수업과 비교했을 때 학생들의 과학학습에 대한 흥미를 향상시키는 것을 알 수 있다. 또한 과학적 태도의 세부 항목 중에서는 개방성(.
- 이러한 결과는 과학 성취도 검사에서 SSC 실험 집단의 성취도가 비교집단의 성취도에 비해 유의미하게 높게 나타난 것과 일맥상통한 것으로 보인다. 즉, 학생들이 인식하는 것처럼 SSC 실험 수업은 과학 내용을 이해하는데 도움을 주었고, 그 결과 전통적 실험 수업을 받은 비교집단에 비해 높은 성취도를 얻었다고 볼 수 있다.
후속연구
- SSC 실험수업은 기존의 전통적인 Large Scale 화학실험의 문제점을 보완하면서 학생들이 친밀하게 접근할 수 있는 획기적인 화학실험 수업이며, 또한 과학 성취도나 과학과 관련된 정의적 영역에서의 향상을 꾀할 수 있다. SSC를 적용한 실험수업이 보다 널리 보급될 수 있도록 SSC 실험 프로그램의 지속적인 개발이 필요하며 교사 실험 연수 등을 통해 과학교사들에게 SSC 실험을 보급하는 노력이 이어져야 할 것이라 생각된다.
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