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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 고등학생들을 대상으로 과학적 문제 상황에서 독창적인 문제를 발견하는 능력과 과학(물리 I , 화학 I , 생물 I , 지구과학 I)학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 특성 사이에 어떠한 관계가 있는지를 알아보고자 한다.
- 36문항 모두 사지선다형으로 되어 있으며 소요시간은 약 30분이다. 본 연구에서는 신뢰도가 낮은 3개 문항을 제외하고 33문항을 대상으로 분석하였으며, 문항들은 과학의 다양한 분야에서 선택했기 때문에 어떤 특정 과학 지식과는 무관하다. 본 연구에서 Cronbach's alpha를 이용한 내적 신뢰도는 0.
제안 방법
- 그리고 3% 미만인 경우는 5점을, 3-10% 인 경우는 4점을, 10~20% 인 경우는 3점을, 20%~40% 인 경우는 2점을, 40% 이상인 경우는 1점을 부여하였다. 단, 발견한 문제의 수가 독창성 점수에 영향을 주는 것을 최소화하기 위해 반드시 세 문제만 기술하도록 하였다. 따라서 독창성 점수의 만점은 15 점이 된다.
- 본 연구에서 사용한 문제발견 과제는, 낮게 구조화된(山 -structured) 문제 상황'으로 구성되었기 때문에 학생들이 과제를 수행하는데 어려움이 많아 적극적인 참여도가 낮을 것으로 예상된다. 따라서 문제발견 과제 수행결과를 학교 수행 평가에 반영하도록 하여 학생들의 참여도를 높였다.
- 주관적 평가 방법을 모두 사용하였다. 따라서 발견한 각각의 문제에 대한 평가 방법에 따른 독창성 점수의 차이를 알아보기 위하여 각 문제에 부여한 독창성점수를 대상으로 각 문제별로 카이자승 검증을 실시하였다. 또한 교사와 학생에 의한 주관적 평가 방법이 빈도수에 의한 평가 방법과 통계적으로 유의미한 차이가 있는지를 알아보기 위해 단일표본 t검증을 실시하였다.
- 따라서 적절성은 점수화하지 않았으며, 발견한 문제들의 적절성을 평가한 후, 적절하지 않은 문제는 삭제하고 적절한 문제만을 대상으로 하여 독창성을 평가하였다. 본 연구에서 적절하지 않는 문제로 평가되는 기준은 , 제시된 문제 상황과 직접적으로 관련이 없는 경우', , 명백히 잘못된 과학 개념이나 원리를 사용한 경우, , , 진술 내용을 이해할 수 없는 경우'이다(류시경과 박종석, 2006).
- 또한 과제의 내용은 중학교 수준의 통합과학 내용을 구성하기 위한 최미화와 최병순(1999)의 연구 결과를 바탕으로, 생태계'와 관련된 내용으로 구성하였다. '생태계, 와 관련된 문제 상황은 생태계의 물질 순환과 에너지 전환(계), 환경과의 상호작용과 지구 생태계에서 인간의 위치와 역할(상호작용), 생태계의 속성과 지위(조화와 균형), 광합성 작용과 증산 작용(구조와 기능), 원소들의 순환 과정(순환) 등의 학습 내용과 관련이 있어 문제발견을 촉진하기 위한 주제로 적절하다고 판단된다.
- 또한 연구에 참여하지 않은 학생 30명을 대상으로 교사에 의한 평가와 같은 방법으로 학생에 의한 평가도 실시하였다. 평가에 참여한 학생들은 연구 대상 학생들과 같은 학교의 1학년 여학생들이었다.
- 분석하였다. 또한 평균 독창성 점수를 기준으로 학생들을 상위와 하위 집단으로 나누었으며, 각 집단별로 평균 독창성 점수와 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 상관관계를 분석하였다. 평균 독창성 점수의 석차가 상위 50% 인 36명을 상위 집단으로 하였으며, 나머지 37명을 하위 집단으로 하였다.
- 먼저, 반응의 빈도수에 의한 평가를 위해 학생들이 발견한 적절한 문제들에 대한 목록을 작성하고, 각 문제를 발견한 학생의 수를 전체 학생의 수로 나누어서 %로 나타내었다. 그리고 3% 미만인 경우는 5점을, 3-10% 인 경우는 4점을, 10~20% 인 경우는 3점을, 20%~40% 인 경우는 2점을, 40% 이상인 경우는 1점을 부여하였다.
- 95 였다. 본 연구에 참여한 학생들이 산출한 문제의 유형은 총 28개였으며, 독창성 점수를 평가하기 위해서 이 문제 유형을 목록으로 작성하였다. 각 문제에 대한 전체 학생들의 반응을 바탕으로 빈도수에 의한 평가를 실시한 결과, 독창성 점수의 평균값은 7.
- 1976; Sternberg, 1985)할 수 있다. 본 연구에서는 평가 방법에 따른 독창성 점수의 차이를 알아보기 위해 빈도수에 의한 평가와 교사에 의한 평가뿐만 아니라, 학생에 의한 평가도 실시하여 평가 방법별 독창성 점수의 차이를 비교하였다.
- '생태계, 와 관련된 문제 상황은 생태계의 물질 순환과 에너지 전환(계), 환경과의 상호작용과 지구 생태계에서 인간의 위치와 역할(상호작용), 생태계의 속성과 지위(조화와 균형), 광합성 작용과 증산 작용(구조와 기능), 원소들의 순환 과정(순환) 등의 학습 내용과 관련이 있어 문제발견을 촉진하기 위한 주제로 적절하다고 판단된다. 연구자가 개발한 문제발견 과제의 내용은 어떤 미지의 행성에 지구 생태계와 유사한 환경으로 건설된 과학 연구소와 관련된 문제 상황을 제시한 다음, 학생들에게 이 연구소에서 발생할 수 있는문제를 찾아내도록 하는 방식으로 구성하였다.
- 학생들의 학업 성취도 분석을 위해 물리 I , 화학 I , 생물 I , 지구과학I 의 2006년 1, 2학기 중간고사와 기말고사의 성적을 수집하였으며, 4차례의 정기고사 점수의 평균값을 사용하였다. 단, 수행평가의 점수는 제외하였다.
- 한편, 세 가지 방법에 의해 산출된 독창성 점수들의 평균을 구하고, 그 평균 독창성 점수와 과학 과목의 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 상관관계를 분석하였다. 또한 평균 독창성 점수를 기준으로 학생들을 상위와 하위 집단으로 나누었으며, 각 집단별로 평균 독창성 점수와 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 상관관계를 분석하였다.
대상 데이터
- . 고등학교 교사 16명이 각자의 주관적 판단에 의해 독창성 정도에 따라 1점에서 5점을 부여하도록 하였다. 평가에 참여한 교사의 특성은 표 1과 같다.
- 본 연구는 경북에 소재하는 인문계 여자고등학교 2학년 자연 집중 과정 학생 73명을 대상으로 하였다. 본 연구에서 사용한 문제발견 과제는, 낮게 구조화된(山 -structured) 문제 상황'으로 구성되었기 때문에 학생들이 과제를 수행하는데 어려움이 많아 적극적인 참여도가 낮을 것으로 예상된다.
- 실시하였다. 평가에 참여한 학생들은 연구 대상 학생들과 같은 학교의 1학년 여학생들이었다. 세 가지 평가 방법에 따른 Cronbach's alpha를 이용한 내적 신뢰도는 0.
데이터처리
- 따라서 발견한 각각의 문제에 대한 평가 방법에 따른 독창성 점수의 차이를 알아보기 위하여 각 문제에 부여한 독창성점수를 대상으로 각 문제별로 카이자승 검증을 실시하였다. 또한 교사와 학생에 의한 주관적 평가 방법이 빈도수에 의한 평가 방법과 통계적으로 유의미한 차이가 있는지를 알아보기 위해 단일표본 t검증을 실시하였다.
- 평균 독창성 점수의 석차가 상위 50% 인 36명을 상위 집단으로 하였으며, 나머지 37명을 하위 집단으로 하였다. 또한 집단 간의 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 차이를 알아보기 위해 독립표본 t검증을 실시하였다. 채점된 자료는 SPSS 12.
이론/모형
- al.(1985)이 개발한 TIPS I[를 번안한 것을 사용하였다. 종 36개 문항인 검사지는 가설 설정(Identifying and stating hypothesis), 변인 찾기(Identifying variables), 조작적 정의(Operationally defining), 실험 설계(Designing investigations), 그래프 그리기 및 데이터 해석(Graphing and interpreting data) 등의 영역으로 구성되어 있다(임청환, 1992).
- 본 연구에서는 독창적인 문제발견 능력을 평가하기 위해 반응의 빈도수에 의한 평가와 교사와 학생에 의한 주관적 평가 방법을 모두 사용하였다. 따라서 발견한 각각의 문제에 대한 평가 방법에 따른 독창성 점수의 차이를 알아보기 위하여 각 문제에 부여한 독창성점수를 대상으로 각 문제별로 카이자승 검증을 실시하였다.
- 본 연구에서는 창의적 성격 특성을 측정하기 위하여 이신동(2002)이 개발한, 창의적 성격 특성 검사지, 를 사용하였다. 이 검사지는 11개의 하위 요소로 되어있고 각 요소당 3~4개의 문항이 있어 총 41문항으로 구성된다.
성능/효과
- 표 4에 제시된 바와 같이 “온실 효과(온난화)”, “외부의 변화(운석 충돌, 지각 변동 등)로 인한 위험 발생'', ''산소 부족 현상 발생''과 관련된 문제 유형의 빈도수 점수는 2점(20%~40%)이었으며, 교사와 학생이 부여한 점수와도 큰 차이가 없었다. 그러나 빈도수가 적어서 5점(3% .
-
05, **p<.01
14번 문제 유형은 “물의 부족”과 관련된 문제로서 빈도수에 의한 독창성 점수는, 매우 높다, 이지만, 교사집단과 학생 집단은 각각 6.3%와 0%로 나타났다
. 그러나, 보통이다, 에 점수를 부여한 교사 집단과 학생 집단은 각각 56. - 본 연구에 참여한 학생들이 산출한 문제의 유형은 총 28개였으며, 독창성 점수를 평가하기 위해서 이 문제 유형을 목록으로 작성하였다. 각 문제에 대한 전체 학생들의 반응을 바탕으로 빈도수에 의한 평가를 실시한 결과, 독창성 점수의 평균값은 7.60점, 표준편차는 2.94로 나타났다. 또한 교사 집단과 학생 집단의 주관적 평가에 의한 독창성 점수의 평균값은 각각 7.
- OOl). 그러나 생물 I 과 지구과학 I 의 학업 성취도는 상위 집단의 평균 점수가 하위 집단보다 각각 4.87점과 5.77 점 더 높았으나 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다. 따라서 과학 과목의 학업 성취도 평균점수는 상위 집단이 하위 집단 보다 모두 높게 나타났지만, 그 차이는 과목의 특성에 따라 약간 다르게 나타났다.
- 나타났다. 단, 3개의 문제 유형에 대해 빈도수에 의한 평가 방법과 교사와 학생의 주관적 평가 방법에서 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 문제발견 과제 구성의 특성에서 기인한 것으로 보인다.
- 둘째, 독창적인 문제발견 능력은 물리 I(r=.384, p <.01), 화학 I(r=.49O, p<.01), 생물 I(r=.279, p<.05), 지구과학 I(r=.322, p<.05)의 학업 성취도 및 창의적 성격(r=.321, p<.01)과 정적 상관이 있는 것으로 나타났다. 그러나 과학 탐구능력(r=.
- 77 점 더 높았으나 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다. 따라서 과학 과목의 학업 성취도 평균점수는 상위 집단이 하위 집단 보다 모두 높게 나타났지만, 그 차이는 과목의 특성에 따라 약간 다르게 나타났다.
- 따라서 학생들이 발견해 낸 28개의 문제 유형에 대한 세 가지 평가 방법은 전체적으로는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 단, 3개의 문제 유형에 대해 빈도수에 의한 평가 방법과 교사와 학생의 주관적 평가 방법에서 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 130). 따라서 학생들이 발견해 낸 28개의 문제 유형에 대한세 가지 평가 방법은 전체적으로는 유의미한 차이가 없음을 알 수 있다.
- 99였다. 또한 과학 탐구능력의 평균 점수는 28.53점(만점 33점), 표준편차는 2.81 이었고, 창의적 성격의 평균 점수는 68.14점(만점 123점), 표준편차는 9.95 였다. 본 연구에 참여한 학생들이 산출한 문제의 유형은 총 28개였으며, 독창성 점수를 평가하기 위해서 이 문제 유형을 목록으로 작성하였다.
- 05) 정적 상관이 있는 것으로 나타났다. 또한 세 가지 방법에 의해 산출한 독창성 점수를 평균한 값인 '평균 독창성 점수, 와 학업 성취도 및 창의적 성격에 대해서도 모두 통계적으로 유의미한 정적상관이 있는 것으로 나타났다. 그러나 과학 탐구능력은 세 가지 평가 방법 및 평균 독창성 점수와 통계적으로 유의미하지 않는 것으로 나타났다.
- 12점으로 차이가 거의 없었다. 물리 I 의 학업 성취도에서는 상위 집단의 평균 점수가 83.41 점으로 하위 집단의 평균 점수 74.31 점보다 9.10점이 더 높았으며, 통계적으로도 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(t= 3.237, p=.002). 화학 I 의 학업 성취도 역시 상위 집단의 평균 점수가 81.
- 분석 결과, 교사에 의한 주관적 평가 방법은 빈도수에 의한 평가 방법보다 평균값이 0.15점 낮게 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이가 없었다(t=-.517, p=.6O7). 학생에 의한 주관적 평가 방법 역시 빈도수에 의한 평가 방법보다 평균값이 0.
- 01) 정적 상관이 있는 것으로 나타났다. 생물 I 과 지구과학 I 의 학업 성취도도 모두 유의미한(각각 p<.05, p<.01) 정적 상관이 있는 것으로 나타났다. 창의적 성격 역시 빈도수에 의한 평가(.
- 셋째, 독창성 점수가 높은 상위 집단의 학업 성취도와 창의적 성격의 점수는 독창성 점수가 낮은 하위 집단보다 더 높은 것으로 나타났지만, 물리 I(t=3.237, p=.002)과 화학 I(t=3.440, p=.OOl)의 학업 성취도에서만 의미 있는 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 상 하위 집단 간의 학업 성취도 차이는 과목의 특성에 따라 약간 다르게 나타났다.
- 나타났다. 즉, 표 7에 제시된 카이자승 검증 결과를 보면, 14, 22, 23번 문제 유형에 대한 교사와 학생의 주관적 평가에 의한 독창성 점수는 통계적으로 의미 있는 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 첫째, 학생들이 발견한 문제 유형에 대한 세 가지 평가 방법(빈도수, 교사, 학생)은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 빈도수에 의해 문제의 독창성을 평가할 때 독창적이지 않은 친숙한 문제를 기술할 경우에도 낮은 빈도수에 의해 더 높은 점수를 받을.
- 표 9에 제시된 바와 같이 물리 I 의 학업 성취도는 독창성 평가의 세 가지 방법인 빈도수에 의한 평가(.338), 교사에 의한 주관적 평가(.383), 학생에 의한 주관적 평가(.408)에서 모두 통계적으로 유의미한(p<.01) 정 적 상관이 있는 것으로 나타났다. 화학I 의 학업 성취도 역시 빈도수에 의한 평가(.
후속연구
- 또한 문제발견과 관련된 최근의 연구에서는 독창성을 평가하기 위해서 대부분 빈도수에 의한 평가 방법을 사용하고 있으나 독창적이지 않은 문제라도 더 높은 점수를 받을 가능성이 있다. 따라서 문제발견 능력을 평가하기 위한 도구 개발에 관한 연구와 함께 평가 방법에 관한 체계적인 연구도 수행되어야 할 것이다. 또한 독창적인 문제발견 능력과 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 관계뿐만 아니라, 지능, 창의적 사고, 비판적 사고, 동기 등과의 관계에 대한 연구도 종합적으로 수행되어야 할 것이다.
- 따라서 문제발견 능력을 평가하기 위한 도구 개발에 관한 연구와 함께 평가 방법에 관한 체계적인 연구도 수행되어야 할 것이다. 또한 독창적인 문제발견 능력과 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 간의 관계뿐만 아니라, 지능, 창의적 사고, 비판적 사고, 동기 등과의 관계에 대한 연구도 종합적으로 수행되어야 할 것이다.
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