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문제 정의
- 따라서 이 연구의 목적은 초등학교 6학년 학생을 대상으로 귀추적 추론 과정을 바탕으로 가설 생성 학습 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 실제 적으로 적용하여 아동들의 가설 지식 생성 과정의 하 위 요소들이 어떻게 변화하였는지를 구체적으로 알 아보는 것이다. 즉 프로그램의 투입 후 실험반과 비 교반의 가설 생성력을 조사하고, 실험반 학생들의 활동지를 시간대별로 분석하여 가설 지식 생성 과 정의 하위 요소들의 변화 정도를 알아보고자 한다.
- 하나는 초기의 학습지 중 프로그램 3을 선택하였고, 중간 단계에 해당하는 프로그램 12, 또 하나는 후기의 학습지 중 프로그램 25 를 선택하였다. 이 세 프로그램에 해당하는 학생용 학습지를 분석하였고, 세 프로그램 모두 가설을 생 성하게 하는 활동을 하였을 때, 생성한 가설과 가 설 생성의 하위 과정에서 생성되는 지식을 구체적 으로 알아보고자 하였다. 가설 생성의 하위 과정에서 생성된 지식인 관찰 유형 및 의문 지식 생성력, 유사 경험 표상 및 원인적 설명자 동정 능력의 분석 은 서술식 자기 평가의 분석 기준을 동일하게 적용 하였다.
- 이 연구는 초등 과학 학습에서 가설 생성 학습 프 로그램의 개발 및 적용 후 아동들의 가설 생성 과정의 변화를 알아보는 것이다. 이를 위하여 과학 지 식 생성력 검사지(권용주 등, 2004)의 귀추 /형을 이용하여 사전 검사를 두 집단 모두 실시하였다.
- 이 연구는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 가 설 생성 학습 프로그램을 적용하여 가설 생성 과정의 변화를 알아보는 것이다. 이를 위해 과학적 가 설 지식 생성 과정에 근거한 가설 생성 학습 프로그 램을 개발하였다.
- 이를 위해 과학적 가 설 지식 생성 과정에 근거한 가설 생성 학습 프로그 램을 개발하였다. 이 프로그램을 동질 집단으로 가 정하는 실험 집단과 비교 집단에 투입하여 얻은 연구결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 제시하고 자 한다.
- 실험 집단과 비교 집단이 생성한 가설의 종류뿐 아니라 가설의 설명도 개념을 이용하여 가설의 정 확성을 평가하였다. 즉 생성한 가설이 인과적 의문 상황을 얼마나 포괄적으로 설명하고 있는지를 가 설에 제시된 설명 요소를 추출하여 분석하는 것이다. '왜 투명 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면 하 얗게 변할까?'라는 인과적 의문에 대하여 학생들이 생성한 가설을 종합하여 가설 설명자들을 3개의 설 명 요소로 구분하였고, 이 설명 요소를 기준으로 실험 집단과 비교 집단의 빈도수를 비교 분석하였다.
- 따라서 이 연구의 목적은 초등학교 6학년 학생을 대상으로 귀추적 추론 과정을 바탕으로 가설 생성 학습 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 실제 적으로 적용하여 아동들의 가설 지식 생성 과정의 하 위 요소들이 어떻게 변화하였는지를 구체적으로 알 아보는 것이다. 즉 프로그램의 투입 후 실험반과 비 교반의 가설 생성력을 조사하고, 실험반 학생들의 활동지를 시간대별로 분석하여 가설 지식 생성 과 정의 하위 요소들의 변화 정도를 알아보고자 한다.
제안 방법
- 즉 생성한 가설이 인과적 의문 상황을 얼마나 포괄적으로 설명하고 있는지를 가 설에 제시된 설명 요소를 추출하여 분석하는 것이다. '왜 투명 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면 하 얗게 변할까?'라는 인과적 의문에 대하여 학생들이 생성한 가설을 종합하여 가설 설명자들을 3개의 설 명 요소로 구분하였고, 이 설명 요소를 기준으로 실험 집단과 비교 집단의 빈도수를 비교 분석하였다. 즉 '투명한 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면/ 열 의 영향을 받아서/ 투명 액체의 성분이 변하기 때 문에(변성 때문에)/ 투명 액체의 색이 하얗게 변한다.
- '투명한 액체를 가열하고 있는 물에 넣어보기'를 통해 관찰한 결과를 바탕으로 '왜 투명 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면 하얗게 변할까?'라는 인 과적 의문에 대하여 유사 경험 표상 및 원인적 설명 자 동정 단계를 거쳐 가설을 만드는 활동을 하게 하였다. 아동들이 작성한 결과물을 바탕으로 유사경 험 표상 및 원인적 설명자 동정 분석 기준을 4단계 의 수준으로 분류하였다.
- 가설 생성 학습 프로그램의 투입이 끝난 후, 실험 집단과 비교 집단 모두 서술식 자기 평가를 실시하였다. 가설 생성 과정의 각 하위 과정에 대한 분석 결과는 다음과 같고, 두 집단 간의 가설 설명 도를 분석하기 위하여 위의 과정 이후에 교사가 하나의 인과적 의문을 선정해 주고 가설 지식을 만들 어 보게 하는 과정을 첨가하였다. 교사가 선정 한 인 과적 의문은 '투명한 액체를 가열하고 있는 물속에 넣으면 색이 왜 변할까?'였다.
- 이렇게 개발된 가설 생성 학습 프로그램의 주제는 표 2와 같다. 가설 생성 학 습 프로그램은 현상 제시, 관찰, 의문 발상, 의문 구성 현상 동정, 가설적 설명자 생성(유사 경험 표상, 원인적 설명자 동정), 가설 생성의 하위 과정별로 구성되어 있으며, 비교 집단에 사용될 가설 수용 학습 프로그램은 학생들이 스스로 지식을 생성하기 보다는 교사가 가설을 설명하는 형태로 구성하였다. 즉 전통적인 강의식 수업과 동일한 형태의 수업이다.
- 가설 생성 학습 프로그램을 적용하면서 실험 집 단 학생들의 가설 지식 생성 과정의 변화를 알아보 기 위해 학습지를 분석하였다. 프로그램 적용에 따른 시간대별 분석을 통해 가설 지식 생성 과정의 하위 요소별로 변화 과정을 살펴보았다.
- 가설 생성 학습 프로그램의 투입이 끝난 후, 실험 집단과 비교 집단 모두 서술식 자기 평가를 실시하였다. 가설 생성 과정의 각 하위 과정에 대한 분석 결과는 다음과 같고, 두 집단 간의 가설 설명 도를 분석하기 위하여 위의 과정 이후에 교사가 하나의 인과적 의문을 선정해 주고 가설 지식을 만들 어 보게 하는 과정을 첨가하였다.
- 가설 생성 학습 프로그램의 투입이 모두 끝난 후, 아동들의 가설 지식 생성 정도의 변화를 살펴보기 위하여 서술식 자기 평가를 실시하였다. 서술식 자 기 평가는 실험 집단과 비교 집단의 아동들에게 학 습하지 않은 새로운 가설을 만들어 보게 하는 활동 을 하게 했을 때, 가설 지식을 생성하는 하위 과정에서 지식 생성 정도를 알아보는 것이다.
- 가설 생성 학습 프로그램의 효과를 검증하기 위하여 사용한 검사 도구는 권용주 등(2004)이 개발한 과학 지식 생성력 검사지이고, 아동들의 가설 지식 생성의 발달적 변화를 알아보기 위하여 실험 집단 과 비교 집단의 서술식 자기 평가지와 실험 집단 학생 들이 작성한 학습지를 시간대에 따라 분석하였다.
- 가설 생성 학습 프로그램이 실험 집단 내의 아동 들에게 어떠한 영향을 미치는 지를 알아보기 위하여 실험 집단의 학생용 학습지를 분석하였다. 전체 학습지가 28개에 해당하므로 가장 대표적인 프로그램을 3개 선택하였다.
- 이 세 프로그램에 해당하는 학생용 학습지를 분석하였고, 세 프로그램 모두 가설을 생 성하게 하는 활동을 하였을 때, 생성한 가설과 가 설 생성의 하위 과정에서 생성되는 지식을 구체적 으로 알아보고자 하였다. 가설 생성의 하위 과정에서 생성된 지식인 관찰 유형 및 의문 지식 생성력, 유사 경험 표상 및 원인적 설명자 동정 능력의 분석 은 서술식 자기 평가의 분석 기준을 동일하게 적용 하였다. 즉 연구자들의 합의로 하위 과정의 분석을 수행하였으며, 프로그램 3, 12, 25 활동에서 생성된 가설의 설명 요소를 분석하기 위해서 사용한 가설 설명도 분석 기준은 서술식 자기 평가 때 사용한 것과 동일하였으며, 채점자간 신뢰도도 0.
- 이를 위하여 과학 지 식 생성력 검사지(권용주 등, 2004)의 귀추 /형을 이용하여 사전 검사를 두 집단 모두 실시하였다. 그 런 다음, 실험 집단은 28차시에 해당하는 가설 생 성 학습 프로그램을 적용하였고, 비교 집단은 실험 집단을 대상으로 수업한 후 생성된 지식을 수용하는 가설 수용 학습을 실시하였으며, 이 가설 수용 학습은 전통적으로 설명하는 수업과 동일한 형태의 수업을 의미한다. 즉 가설 생성 단계에 따라 수 업을 진행하는 것이 아니라 이러한 의문에 대해서는 이러한 가설이 가능하다고 설명하는 것입니다.
- 가설의 설명도는 학생들이 생성한 가설이 인과 적 의문 상황을 얼마나 포괄적으로 설명하고 있는 지를 알려주는 값이다(정진수 등, 2005). 그러므로 서술식 자기 평가에서 관찰된 현상인 '투명한 액체 를 가열하고 있는 물에 넣으니 색이 하얗게 변하였 다, 에 대하여 생성한 가설 지식의 설명자를 3가지 요소로 구분하고, 이 요소를 기준으로 실험 집단과 비교 집단의 가설 설명 요소를 분석하였다. 즉, '투 명 액체를 가열하고 있는 물에 넣었다.
- 가설 생성 학습 후 초등학생들에게 나타나는 가 설 지식 생성 과정의 변화를 알아보는 이 연구를 위해 경기도 안산시에 소재한 w초등학교 6학년에서 가정 환경과 학업 성취도가 유사한 2개 학급 학 생들(남학생 39명, 여학생 41명)을 연구 대상으로 선정하였다. 그리고 가설 생성 학습 프로그램을 투 입할 실험반과 전통적인 학습 방법인 가설 수용 학 습을 투입 할 비교반으로 나누었다. 두 집단의 동질 성 여부를 검사하기 위하여 기본적인 인지 능력을 조사하였다.
- 9개를 나타냈다. 그리고 실험 집 단은 오감을 사용하여 관찰하였고, 비교 집단은 시 각, 후각, 촉각을 이용하여 관찰하였다. 기구를 사용하는 조작 관찰의 경우 실험 집단이 비교 집단보다 46개 더 많은 빈도수를 나타냈다.
- 특히 아동들의 인지 능력은 가설 생성 능력에 많은 영향을 미칠 수 있기 때문에 별도로 조사할 필요성이 있다. 기본 인지 능력은 지능 검사 와 창의성 검사를 통해 알아보았다. 지능 검사는 류기섭과 이기우(1995)가 개발한 초등학교 4~6학 년용 기초 지능 검사 도구를 사용하였으며, 창의성 검사는 서울대학교 사범대학 교육연구소에서 이영 덕과 정원석(1995)이 공동으로 개발한 표준화 간편 창의성 검사 도구를 사용하였다.
- 더불어 가설 생성 프로그램이 적용이 끝난 후, 서술식 자기 평가를 통제반과 비교반 모두 실시하였다. 서술식 자기 평가는 '투명한 액체를 가열하고 있는 물에 넣어보기'라는 활동을 안내한 후, 학습자 가 가설 생성 단계에 따라 가설 지식을 생성하도록 한 것이다.
- 그리고 가설 생성 학습 프로그램을 투 입할 실험반과 전통적인 학습 방법인 가설 수용 학 습을 투입 할 비교반으로 나누었다. 두 집단의 동질 성 여부를 검사하기 위하여 기본적인 인지 능력을 조사하였다. 특히 아동들의 인지 능력은 가설 생성 능력에 많은 영향을 미칠 수 있기 때문에 별도로 조사할 필요성이 있다.
- 현재의 관찰 대상이 그렇게 되어 있는 이 유나 까닭, 원인을 알고자 하는 의문을 인과적 의 문으로 구분하였다(권용주 등, 2003; Klemke, 1988; Lawson, 1995). 따라서 이 연구에서는 학생들에게 인과적 의문을 생성하도록 하였으며, 학생들이 평 가지에 응답한 결과를 바탕으로 1인당 평균 의문생 성 수를 알아보고, 생성한 의문의 범주를 분석하여 의문의 다양성을 비교 분석하였다.
- 프로그램 적용에 따른 시간대별 분석을 통해 가설 지식 생성 과정의 하위 요소별로 변화 과정을 살펴보았다. 따라서 프로그램을 적용한 첫 주의 학습 활동인 프로그램 3(A)과 중간 정도에 해당하는 프로그램 12(B)와 마 지막 주의 학습 활동인 프로그램 25(C)의 학습지를 대표 활동으로 선정하여 분석하였다. 학습지를 분 석하는 방법은 서술식 자기 평가지를 분석한 방법 과 동일하였다.
- 서술식 자기 평가는 '투명한 액체를 가열하고 있는 물에 넣어보기'라는 활동을 안내한 후, 학습자 가 가설 생성 단계에 따라 가설 지식을 생성하도록 한 것이다. 또한 아동들이 가설 지식 생성 과정의 발달적 변화를 검증하고자 실험 집단 아동들의 학 습지를 시간대별로 분석하였다. 학습지 분석은 프로그램을 적용한 첫 주의 학습 활동인 '보통 콜라 와 다이어트 콜라의 대결(프로그램 3), 과 중간에 적용한 '장독에 물이 많이 흐르면 비가 온다(프로그 램 12), 와 마지막 주의 학습 활동인 '물질이 연소할 때 필요한 것 알아보기(프로그램 25), 활동을 대상으로 하였다.
- 그러므로 자기 평가지는 과학적 지식 생성 과정에 근거하여 '관찰 결과 기록하기', '인과적 의문 만들기', '인과 적 의문 중 한 가지 선택하기', '유사 경험 및 원인 적 설명자 기록하기', '가설 만들기'의 순서로 구성 되었다. 또한, 최종적으로는 정진수 등(2005)이 제안한 '가설의 설명도' 개념을 도입하여 아동들이 생성한 가설 지식을 평가하였다. 그림 2는 이러한 서술식 자기 평가지의 예시이다.
- 실험 집단과 비교 집단이 생성한 가설의 종류뿐 아니라 가설의 설명도 개념을 이용하여 가설의 정 확성을 평가하였다. 즉 생성한 가설이 인과적 의문 상황을 얼마나 포괄적으로 설명하고 있는지를 가 설에 제시된 설명 요소를 추출하여 분석하는 것이다.
- 가설 생성 학습 프로그램의 마지막 단계는 가설 을 생성하는 활동으로 '왜 투명 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면 하얗게 변할까?'라는 인과적 의 문에 대하여 학생들이 생성한 가설 지식의 종류와 빈도수를 정리하여 표 7에 나타내었다. 실험반 학생들이 10가지 종류의 가설을 생성하였고, 비교반 학생들은 5가지 종류의 가설을 생성하였다. 가설을 생성한 학생들의 수도 실험반 학생들이 28명으로 비교반 학생들의 12명보다 배 이상 많았다.
- 아동들이 관찰을 통해 생성한 의문 지식을 두 가지 측면에서 분석하였다. 첫째, 두 집단의 아동들이 생성한 의문의 총 개수를 비교하였고, 둘째, 의문의 범주를 분석하여 의문 생성의 다양성 정도를 알아 표 5에서 의문의 범주는 색을 비롯하여 크게 10 가지로 구분하였고, 각 범주에 해당하는 하위 의문 수를 알아보았다.
- '투명한 액체를 가열하고 있는 물에 넣어보기'를 통해 관찰한 결과를 바탕으로 '왜 투명 액체를 가열하고 있는 물에 넣으면 하얗게 변할까?'라는 인 과적 의문에 대하여 유사 경험 표상 및 원인적 설명 자 동정 단계를 거쳐 가설을 만드는 활동을 하게 하였다. 아동들이 작성한 결과물을 바탕으로 유사경 험 표상 및 원인적 설명자 동정 분석 기준을 4단계 의 수준으로 분류하였다. 1단계 수준에서 4단계 수준 으로 갈수록 과학적인 가설 지식이라고 할 수 있다.
- 원인적 설명자 동정 단계는 내용에 따라 4단계의 수준으로 나누어 평가하였다. 수준 1은 의문과 관련 없는 유사 경험을 표상한 경우, 수준 2는 의문과 관련된 유사 경험만을 표상한 경우, 수준 3은 의문 과 관련된 유사 경험을 표상하였으나 논리적으로 타당하지 못한 원인적 설명자를 동정한 경우, 수준 4는 의문과 관련된 유사 경험을 표상하고, 논리적 으로 타당한 원인적 설명자를 동정한 경우이다.
- 이 연구는 초등학교 6학년 학생을 대상으로 가 설 생성 학습 프로그램을 적용하여 가설 생성 과정의 변화를 알아보는 것이다. 이를 위해 과학적 가 설 지식 생성 과정에 근거한 가설 생성 학습 프로그 램을 개발하였다. 이 프로그램을 동질 집단으로 가 정하는 실험 집단과 비교 집단에 투입하여 얻은 연구결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 제시하고 자 한다.
- 또한 가설 생성 학습과 비교 집단의 수업 을 모두 녹화하여 과학 교육 전문가들에게 내용 타 당도를 검증받았다. 이와 같은 처치를 한 후 동형 검사 신뢰도가 확보된 과학 지식 생성력 검사지(권 용주 등, 2004) 귀추 側형을 이용하여 사후 검사를 실시하였다.
- 90의 신뢰도 계수 의 범위를 가지고 있다. 채점 및 분석은 코리아 테 스팅 센터에서 실시하였다.
- 아동들이 관찰을 통해 생성한 의문 지식을 두 가지 측면에서 분석하였다. 첫째, 두 집단의 아동들이 생성한 의문의 총 개수를 비교하였고, 둘째, 의문의 범주를 분석하여 의문 생성의 다양성 정도를 알아 표 5에서 의문의 범주는 색을 비롯하여 크게 10 가지로 구분하였고, 각 범주에 해당하는 하위 의문 수를 알아보았다. 예를 들어, 색의 범주에 해당하는 의문 생성에 있어서 비교 집단은 4가지 하위 의문 에 대하여 34명의 응답자수가 나타났고, 실험 집단 은 9가지 하위 의문에 대하여 43명의 응답자수가 나타난 것이다.
- 프로그램 25인 '물질이 연소할 때 필요한 것 알아보 기'에서는 '왜 초에 유리 등피를 씌우고 유리판으로 위를 덮으면 촛불이 꺼질까?'라는 인과적 의문에 대하여 가설 지식을 생성하도록 하였다. 프로그램 25는 '유리 등피의 위와 아래를 모두 막으면/ 산소 의 공급이 차단되고 이산화탄소가 생성되어/ 촛불 이 꺼진다.'라는 설명 요소를 기준으로 가설 지식의 설명도를 분석하였다. 표 12는 이러한 가설 지식 생성 결과를 설명 요소의 수준별로 나타낸 것이다.
- 학생들이 생성한 가설 지식에 포함된 설명 요소를 기준으로 가설 지식의 설명도를 분석하였다. 프로그램 3에서는 '콜라의 내용물을 이루는 성 분이 다르고/ 보통 콜라의 밀도가 물보다 크며/ 보 통 콜라의 캔 자체의 무게가 더 무거워 물에 가라 앉는다.'라는 3가지 설명 요소를 기준으로 분석하였다. 프로그램 12인 '장독에 물이 흐르면 비가 온 다'에서는 '왜 캔의 표면에 물이 생길까?'라는 인과 적 의문에 대하여 가설 지식을 생성하도록 하였다.
- 가설 생성 학습 프로그램을 적용하면서 실험 집 단 학생들의 가설 지식 생성 과정의 변화를 알아보 기 위해 학습지를 분석하였다. 프로그램 적용에 따른 시간대별 분석을 통해 가설 지식 생성 과정의 하위 요소별로 변화 과정을 살펴보았다. 따라서 프로그램을 적용한 첫 주의 학습 활동인 프로그램 3(A)과 중간 정도에 해당하는 프로그램 12(B)와 마 지막 주의 학습 활동인 프로그램 25(C)의 학습지를 대표 활동으로 선정하여 분석하였다.
- 프로그램 3인 '보통 콜라와 다이어트 콜라의 대 결'에서는 '왜 보통 콜라는 물에 가라앉을까?'라는 인과적 의문에 대하여 가설 지식을 생성하도록 하였다. 학생들이 생성한 가설 지식에 포함된 설명 요소를 기준으로 가설 지식의 설명도를 분석하였다. 프로그램 3에서는 '콜라의 내용물을 이루는 성 분이 다르고/ 보통 콜라의 밀도가 물보다 크며/ 보 통 콜라의 캔 자체의 무게가 더 무거워 물에 가라 앉는다.
대상 데이터
- 가설 생성 학습 후 초등학생들에게 나타나는 가 설 지식 생성 과정의 변화를 알아보는 이 연구를 위해 경기도 안산시에 소재한 w초등학교 6학년에서 가정 환경과 학업 성취도가 유사한 2개 학급 학 생들(남학생 39명, 여학생 41명)을 연구 대상으로 선정하였다. 그리고 가설 생성 학습 프로그램을 투 입할 실험반과 전통적인 학습 방법인 가설 수용 학 습을 투입 할 비교반으로 나누었다.
- 예를 들어, 색의 범주에 해당하는 의문 생성에 있어서 비교 집단은 4가지 하위 의문 에 대하여 34명의 응답자수가 나타났고, 실험 집단 은 9가지 하위 의문에 대하여 43명의 응답자수가 나타난 것이다. 의문 지식 생성 결과를 보면, 비교 집단은 34개의 의문 수에 대하여 103명의 응답자수 를 나타냈고, 실험 집단은 57개의 의문 수에 대하여 126명의 응답자수를 나타냈다. 학생 1인당 생성 한 평균 의문 수는 비교 집단이 2.
이론/모형
- 가설 생성의 하위 과정인 관찰 지식 생성력은 권 용주 등(2005)이 개발한 관찰 유형 분류틀에 근거 하여 분석하였다. 관찰 유형 분류틀에 대한 내용 타당도는 리커트식 3단계 응답 척도를 이용하였고, 그렇다 3, 보통이다 2, 그렇지 않다 1로 적용하였다.
- 가설 생성의 하위 과정인 관찰 지식 생성력은 권 용주 등(2005)이 개발한 관찰 유형 분류틀에 근거 하여 분석하였다. 관찰 유형 분류틀에 대한 내용 타당도는 리커트식 3단계 응답 척도를 이용하였고, 그렇다 3, 보통이다 2, 그렇지 않다 1로 적용하였다. 과학교육 전문가 2인과 과학교사 4명을 통해 얻은 이 분류틀의 내용 타당도는 0.
- 권용주 등(2004)이 개발한 과학 지식 생성력 검사지 중 가설 지식 생성력 측정과 관련된 귀추적 지식 생성력 검사지 四형과 回형을 사전, 사후 검 사에 각각 이용하였다. 과학 지식 생성력 검사지는 귀납, 귀추, 연역적 지식 모두를 검사하는 것이기 때문에 가설 지식 생성력과 관련된 귀추적 지식 검 사 부분만 사용한 것이다.
- 이 연구는 초등 과학 학습에서 가설 생성 학습 프 로그램의 개발 및 적용 후 아동들의 가설 생성 과정의 변화를 알아보는 것이다. 이를 위하여 과학 지 식 생성력 검사지(권용주 등, 2004)의 귀추 /형을 이용하여 사전 검사를 두 집단 모두 실시하였다. 그 런 다음, 실험 집단은 28차시에 해당하는 가설 생 성 학습 프로그램을 적용하였고, 비교 집단은 실험 집단을 대상으로 수업한 후 생성된 지식을 수용하는 가설 수용 학습을 실시하였으며, 이 가설 수용 학습은 전통적으로 설명하는 수업과 동일한 형태의 수업을 의미한다.
- 기본 인지 능력은 지능 검사 와 창의성 검사를 통해 알아보았다. 지능 검사는 류기섭과 이기우(1995)가 개발한 초등학교 4~6학 년용 기초 지능 검사 도구를 사용하였으며, 창의성 검사는 서울대학교 사범대학 교육연구소에서 이영 덕과 정원석(1995)이 공동으로 개발한 표준화 간편 창의성 검사 도구를 사용하였다. 기초 지능 검사 도 구의 전체적인 신뢰도는 0.
성능/효과
- 프로그램은 권용주 등(2000; 2003)이 제안한 귀 추적 추론 과정을 근거로 총 28차시 에 해당하는 학 습 활동으로 교사용 스토리 보드와 학생용 학습지 로 구성되어 있다. 개발된 프로그램의 타당도는 과 학교육 전문가 2인과 4명의 과학교사들로 구성된 6 회의 세미나 과정을 통하여 검토, 수정, 보완하는 과정을 거쳐 검증받았다. 이렇게 개발된 가설 생성 학습 프로그램의 주제는 표 2와 같다.
- 첫째, 가설 생성 학습 프로그램은 과학 지식 생 성력에 효과적이다. 과학 지식 생성력 검사 도구를 사용한 검사에서 실험 집단은 비교 집단에 비해 과 학 지식 생성력이 향상되었다. 즉, 가설 생성 학습
- 둘째, 가설 생성학습 프로그램은 비교반아동들 에 비해 실험반 아동들에게 설명도가 높은 가설을 생성하도록 한다. 또한 가설 생성과정의 하위 과 정인 관찰, 인과적 의문생성, 유사 경험표상 및 원인적 설명 자 동정단계의 능력을 향상시키는 변화를 나타낸다.
- 실험 집단의 과학적 가설 지식 생성력은 향 상되었고 비교 집단은 하락하였음을 알 수 있다. 또한 사후 검사 결과를 검증한 결과, 두 집단은 통 계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다 (p<0.01). 이 결과는 가설 생성 학습 프로그램이 연구의 목적에 맞게 개발되었다는 것을 의미한다.
- 즉, 가설 생성학습이 끝난 후, 실험집단은 비교 집단보다 다양하고 정교한 가설을 생성하는 변화를 뚜렷하게 나타낸다고 할 수 있다. 셋째, 실험집단 내에서 가설 생성학습 프로그램 투입 횟수별로 변화의 추이를 살펴볼 경우에도 프로그램이 적용될수록 설명도가 높은 가설을 생성하는 것으로 나타났다. 이는 가설 생성학습 프로그램이 인과적 의문, 경험상황, 원인적 설명자, 가설적 설명자 등의 가설 생성 하위 과정의 지식생성력 과정을 촉진하기 때문이라고 할 수 있다.
- 73의 평균 차이를 보였다. 실험 집단의 과학적 가설 지식 생성력은 향 상되었고 비교 집단은 하락하였음을 알 수 있다. 또한 사후 검사 결과를 검증한 결과, 두 집단은 통 계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다 (p<0.
- 이는 가설 생성학습 프로그램이 인과적 의문, 경험상황, 원인적 설명자, 가설적 설명자 등의 가설 생성 하위 과정의 지식생성력 과정을 촉진하기 때문이라고 할 수 있다. 이 연구의 결과를 통해 과학적 가설 생성학습 프로그램이 초등과학 학습에서 가설지식을 생성하 는데 효과적이라는 것이 검증되었다. 이러한 연구결과는 초등 과학 교육에 다음과 같은 시사점을 준다.
- 프로그램 3, 12, 25 활동에서 생성한 유사 경험 표상 및 원인적 설명자 동정 분석 결과는 표 11과 같다. 이 표에서 나타난 것과 같이 프로그램 3에서 는 3수준이 26으로 가장 높은 빈도수를 나타냈고, 프로그램 12에서는 4수준의 빈도수가 가장 높았고, 프로그램 25에서는 4수준의 빈도수가 58로 크게 증 가하였다. 이는 프로그램이 진행될수록 의문 상황 과 유사한 경험을 잘 표상하고 원인적 설명자 동정 이 잘 이루어진다는 것을 의미하는 것이다.
- 이러한 결과를 볼 때 가설 생성 학습 프로그램은 초등학생들의 가설 지식 생성 과정을 촉진하여 가 설의 개수뿐만 아니라 의문 상황을 좀 더 효과적으로 포괄하는 정교한 가설을 만드는 효과를 가진다 고 할 수 있다.
- 그리고 조작 관찰 결과는 68개로 나타났다. 이러한 결과를 볼 때, 프로그램을 적용하면서 학생 들이 생성하는 관찰 지식은 양적으로 증가할 뿐만 아니라 정 량적 관찰 및 조작 관찰의 경우가 증가하는 등 질적으로도 향상되는 경향성을 나타내었다. 이는 가설 생성 프로그램이 학생들의 관찰 능력을 촉진하는 것으로 생각할 수 있다.
- 1단계 수준에서 4단계 수준 으로 갈수록 과학적인 가설 지식이라고 할 수 있다. 이러한 분석 결과를 정리한 표 6에서, 비교 집단 의 경우에는 1수준이 27로 가장 많은 빈도수를 나 타냈으나, 실험 집단의 경우에는 4수준이 59로 가장 많은 빈도수를 나타내었다. 또한 전체적인 유사 경험 표상 및 설명자 동정의 수도 실험 집단이 비 교집단에 비해 많았다.
- 감각 사용에 따라 관찰 유형을 살 펴보면, 시각, 청각, 후각, 미각을 사용한 관찰 지식 을 생성하였다. 조작 관찰 결과는 19개로 나타났고, 정성적인 관찰 유형이 많이 나타났다. 프로그램 12 인 '장독에 물이 많이 흐르면 비가 온다.
- 가설 생성의 하위 과정에서 생성된 지식인 관찰 유형 및 의문 지식 생성력, 유사 경험 표상 및 원인적 설명자 동정 능력의 분석 은 서술식 자기 평가의 분석 기준을 동일하게 적용 하였다. 즉 연구자들의 합의로 하위 과정의 분석을 수행하였으며, 프로그램 3, 12, 25 활동에서 생성된 가설의 설명 요소를 분석하기 위해서 사용한 가설 설명도 분석 기준은 서술식 자기 평가 때 사용한 것과 동일하였으며, 채점자간 신뢰도도 0.75였다.
- 첫째, 가설 생성 학습 프로그램은 과학 지식 생 성력에 효과적이다. 과학 지식 생성력 검사 도구를 사용한 검사에서 실험 집단은 비교 집단에 비해 과 학 지식 생성력이 향상되었다.
- 표 4에서 실험 집단 학생들은 총 250개의 관찰 지식을 생성하여 1인당 평균 6.3개를 나타냈고, 비교 집단의 학생들은 총 154개의 관찰 지식을 생성 하여 1인당 평균 3.9개를 나타냈다. 그리고 실험 집 단은 오감을 사용하여 관찰하였고, 비교 집단은 시 각, 후각, 촉각을 이용하여 관찰하였다.
- 프로그램 25인 '물질이 연소할 때 필요한 것 알아보기' 활동을 하면서 생성한 관찰 유형 을 분석한 결과도 표 9에 나타내었다. 표 9에서 나타난 것과 같이, 프로그램 25 활동에서 나타난 관 찰 지식의 총 개수는 199개로 1인당 평균 5.7개를 생성하였다. 감각 사용에 따라 관찰 유형을 살펴보면 시각, 후각, 촉각을 사용한 관찰 지식을 생성하였다.
후속연구
- 그러므로 가설 생 성 학습 프로그램은 교육 현장에서 가설 지식 생성 능력을 향상시킬 수 있는 유용한 학습 모형으로서 적용될 수 있을 것이다. 둘째, 이 연구 결과는 초등학교 과학에서 다양한 영역의 활동에 가설 생성 학 습 프로그램을 개발하고 적용하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 현재 초등학교 과학과 내용에서 가설을 생성하는 탐구 과정의 활용 빈도는 높지 않다는 점을 감안하면, 이 연구는 가설 생성학습 프로그램을 바탕으로 초등 과학 교과의 다양한 학습 내용을 재구성하여 가설을 생성하는 활동으로 개발하는 구체적인 예가 될 수 있을 것이다.
- , 2003). 즉 힉생 들에게 단순히 '가설을 만들어라'라고 요구하는 것보다 '의문 상황과 유사한 경험을 생각해 보자', '유사한 경험의 원인은 무엇일까?'등의 가설 생성 단계에 따라 적절한 비계를 제공해 준다는 점에서 교육 현장에서 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 이상과 같이 과학적 가설의 생성 과정에 관련된 연구들은 귀추적 추론 과정과 하위 과정을 중심으로 활발히 이루어져 왔으나, 이러한 연구 결과들이 과학교육 현장에서 구체적으로 적용한 연구는 찾 아보기 어렵다.
- 그러므로 가설 생성의 하 위 요소들이 구체적으로 어떻게 발달하였는지를 밝히는 연구가 필요한 것이다. 특히 고등 사고 능 력이 발달하기 시작하는 초등학생들의 경우에 가 설 생성 학습과 같은 과학적 사고 과정과 관련된 연구가 더욱 필요할 것이다.
- 둘째, 이 연구 결과는 초등학교 과학에서 다양한 영역의 활동에 가설 생성 학 습 프로그램을 개발하고 적용하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 현재 초등학교 과학과 내용에서 가설을 생성하는 탐구 과정의 활용 빈도는 높지 않다는 점을 감안하면, 이 연구는 가설 생성학습 프로그램을 바탕으로 초등 과학 교과의 다양한 학습 내용을 재구성하여 가설을 생성하는 활동으로 개발하는 구체적인 예가 될 수 있을 것이다.
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