이 연구에서는 과학실험의 새로운 방법으로 학교현장에서 도입 단계에 있는 컴퓨터를 기반으로 하는 MBL실험에 대하여 초 중 고 교사들의 인식을 조사하였다. 이를 위해 초 중 고등학교의 과학교과서에 나오는 실험 주제 중 MBL(microcomputer based laboratory) 실험으로 대체할 수 있는 실험주제를 세 가지씩 선정 하여 초 중 고등학교 과학 교사들에게 연수를 실시한 후 MBL실험 연수 내용 MBL실험기대효과 연수 후 MBL실험 적용 의지에 대하여 설문조사를 실시하였다 연구 결과, 초 중 고등학교 교사 모두 MBL실험 연수가 매우 유익하고 유용하다고 생각하였으나 연수내용 수준에 대하여 약간 높게 생각하였다. 또한 MBL실험에 대한 기대효과로는 컴퓨터를 이용하는 MBL실험은 정확하고 빠르게 데이터를 수집하고 처리 할 수 있어 실험 시간을 단축할 수 있으며, 단축된 실험시간을 실험결과를 분석하고 토론하는 활동에 활용할 수 있어서 올바른 개념 형성과 그래프 해석 능력 및 탐구력 신장에 효과적일 것이라고 생각하였다. 그러나 실험기구 조작 능력 향상에는 효과적이라고 생각하지 않았다. 또한 대부분의 교사들은 연수 후에 과학실험 수업에 바로 이용하려는 의지가 높게 나타났으나, 새로운 교육과정에 도입하기 위해서는 MBL실험을 위한 도구 구입과 낙후된 실험실 여건, 교사 연수 기회 부족 등이 장애라고 지적하였다. MBL실험의 확장 적용을 위해서는 MBL실험 도구의 단가를 낮추기 위한 기술 개발 및 각종 센서의 제작 보급과 함께 MBL실험 자료 개발과 교사연수가 확대되어야 할 것이다.
이 연구에서는 과학실험의 새로운 방법으로 학교현장에서 도입 단계에 있는 컴퓨터를 기반으로 하는 MBL실험에 대하여 초 중 고 교사들의 인식을 조사하였다. 이를 위해 초 중 고등학교의 과학교과서에 나오는 실험 주제 중 MBL(microcomputer based laboratory) 실험으로 대체할 수 있는 실험주제를 세 가지씩 선정 하여 초 중 고등학교 과학 교사들에게 연수를 실시한 후 MBL실험 연수 내용 MBL실험기대효과 연수 후 MBL실험 적용 의지에 대하여 설문조사를 실시하였다 연구 결과, 초 중 고등학교 교사 모두 MBL실험 연수가 매우 유익하고 유용하다고 생각하였으나 연수내용 수준에 대하여 약간 높게 생각하였다. 또한 MBL실험에 대한 기대효과로는 컴퓨터를 이용하는 MBL실험은 정확하고 빠르게 데이터를 수집하고 처리 할 수 있어 실험 시간을 단축할 수 있으며, 단축된 실험시간을 실험결과를 분석하고 토론하는 활동에 활용할 수 있어서 올바른 개념 형성과 그래프 해석 능력 및 탐구력 신장에 효과적일 것이라고 생각하였다. 그러나 실험기구 조작 능력 향상에는 효과적이라고 생각하지 않았다. 또한 대부분의 교사들은 연수 후에 과학실험 수업에 바로 이용하려는 의지가 높게 나타났으나, 새로운 교육과정에 도입하기 위해서는 MBL실험을 위한 도구 구입과 낙후된 실험실 여건, 교사 연수 기회 부족 등이 장애라고 지적하였다. MBL실험의 확장 적용을 위해서는 MBL실험 도구의 단가를 낮추기 위한 기술 개발 및 각종 센서의 제작 보급과 함께 MBL실험 자료 개발과 교사연수가 확대되어야 할 것이다.
The aim of this study was to investigate teachers' perceptions on MBL (microcomputer-based laboratory) experiment training program for teachers, the expecting effects of MBL experiment and application of MBL experiment after conducting MBL experiment training for science classes in schools. This stu...
The aim of this study was to investigate teachers' perceptions on MBL (microcomputer-based laboratory) experiment training program for teachers, the expecting effects of MBL experiment and application of MBL experiment after conducting MBL experiment training for science classes in schools. This study showed that most of the teachers who participated in the training program thought that the MBL experiment training program was very useful and instructive. Many teachers considered that MBL experiments using a computer could decrease time spent in the experiment by accurate and fast data collection and analysis. They also thought that the reduced time could be used more effectively in the analysis of experimental data and discussion activities leading to correct concept formation as well as in the development of graphical analysis and science process skills. However, they thought that MBL experiments were ineffective in learning how to operate experiment apparatus. This study also revealed that most teachers intended to apply MBL experiments in real classrooms context right after the training course and they pointed out many obstacles in introducing MBL experiments into their classrooms such as a budget to purchase equipment, poor laboratory conditions, and few MBL experiment training opportunities. In order to apply MBL experiment into the real classrooms, further changes were suggested as follows; development of technologies to reduce unit cost of equipment for MBL experiments, production and supply of many kinds of sensors, development of MBL experiment materials, and expansion of the training program for teachers.
The aim of this study was to investigate teachers' perceptions on MBL (microcomputer-based laboratory) experiment training program for teachers, the expecting effects of MBL experiment and application of MBL experiment after conducting MBL experiment training for science classes in schools. This study showed that most of the teachers who participated in the training program thought that the MBL experiment training program was very useful and instructive. Many teachers considered that MBL experiments using a computer could decrease time spent in the experiment by accurate and fast data collection and analysis. They also thought that the reduced time could be used more effectively in the analysis of experimental data and discussion activities leading to correct concept formation as well as in the development of graphical analysis and science process skills. However, they thought that MBL experiments were ineffective in learning how to operate experiment apparatus. This study also revealed that most teachers intended to apply MBL experiments in real classrooms context right after the training course and they pointed out many obstacles in introducing MBL experiments into their classrooms such as a budget to purchase equipment, poor laboratory conditions, and few MBL experiment training opportunities. In order to apply MBL experiment into the real classrooms, further changes were suggested as follows; development of technologies to reduce unit cost of equipment for MBL experiments, production and supply of many kinds of sensors, development of MBL experiment materials, and expansion of the training program for teachers.
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제안 방법
검토 및 수정을 거쳐 개발하였다. 설문지 전체문항의 형태는 5단계 리커트척도로 응답하거나 '예'와 , 아니오, 또는, 그렇다, 와, 그렇지 않다'와 "기타 의견, 을 선택하여 응답한 후에 이유를 진술하는 형태로 구성하였다. 'MBL실험 연수 내용'에 대한 4문항은 5 단계 리커트척도 문항으로 구성하였다.
'MBL실험의 기대 효과, 에 대한 문항은 전체 4개 문항으로, 그렇다, , , 그렇지 않다, , , 기타, 로 응답한 후 그 이유를 기술하는 형식으로 구성되었다. MBL실험의 기대 효과에 대한 세부 범주별 교사들의 인식 분포를 표 5에 제시 하였는데 연수에 참여한 초 .
, MBL실험 연수 내용, 에 대한 교사들의 인식을 알아보는 문항 내용은 '연수의 유익성, 연수시간의 적절성, 연수내용의 수준, 학교 현장에서의 유용성, 의 4개 문항이며 5등급의 리커트척도로 평가하였다. MBL실험 연수에 대한 나머지 4개의 문항에 대한 응답 결과는 표 4에 정리하였으며 각 문항별 응답의 평균은 그림 1에 제시하였다.
'MBL실험 연수 내용'에 대한 4문항은 5 단계 리커트척도 문항으로 구성하였다., MBL실험의기대효과, 와, 연수 후 MBL실험 적용 의지, 에 대한 영역은 전체 8문항 중에서 7문항은 '그렇다' 혹은 '그렇지 않다', '기타 의견'을 선택한 후에, 이유를 기술하는 형식으로 구성하였으며, 나머지 'MBL실험을 도입할 때 장애 요인, 문항은 7개의 보기를 제시한 후순위를 정하도록 하였다. 7개의 보기 문항은 2004년 교사 연수 중에 교사들이 제시한 장애 요인들을 참고하여 구성하였다.
, 연수 후 MBL실험 적용 의지, 에 대한 문항은 4개 문항으로 3개 문항은 긍정적 혹은 부정적 응답과 그 이유를 기술하는 방법으로 구성하였고, 나머지 1개 문항은 7개의 보기를 제시하여 순위를 정하도록 하였다. 연수 후 MBL실험 적용의지에 대한 세부 범주별 교사들의 인식 분포는 표 10과 같으며 교사들의 긍정적 인식 비율은 그림 3에 나타내었다.
, MBL실험의기대효과, 와, 연수 후 MBL실험 적용 의지, 에 대한 영역은 전체 8문항 중에서 7문항은 '그렇다' 혹은 '그렇지 않다', '기타 의견'을 선택한 후에, 이유를 기술하는 형식으로 구성하였으며, 나머지 'MBL실험을 도입할 때 장애 요인, 문항은 7개의 보기를 제시한 후순위를 정하도록 하였다. 7개의 보기 문항은 2004년 교사 연수 중에 교사들이 제시한 장애 요인들을 참고하여 구성하였다.
실험 주제에 따른 MBL실험 안내서가 제시 되었으나 대부분의 교사들이 MBL실험에 대하여 처음 접하였기 때문에 연수강사의 실험안내를 받으며 실험을 진행하였다. 각 세가지 주제의 실험 활동을 마친 후 설문지를 나누어주고 작성하도록 하였다.
중 . 고 교사들의 인식을 각각 비교하여 보았다.
중. 고 교육현장에 컴퓨터에 기반을 둔 새로운 실험 방법인 MBL실험의 도입 가능성을 알아보기 위하여 과학실험연수 과정에 있는 교사들에게 몇 가지 주제의 MBL실험 연수를 실시한 후, MBL실험에 대한 교사들의 인식을 알아보았다. 이를 위하여 크게 세 가지 측면에서 접근하였는데 첫 번째는 MBL실험 연수 내용에 대한 인식, 두 번째는 MBL실험의 기대효과에 대한 인식, 세 번째는 연수 후 MBL실험 적용 의지에 대한 인식을 조사하였다.
중 . 고등학교 교과서에 제시된 실험주제 중 각각 세 가지 주제씩 선정하여 컴퓨터, 인터페이스, 센서를 사용하는 MBL실험으로 개발하였다. 개발된 MBL 실험들을 전라북도교육청에서 주관한「초 .
설문지는 교사의 개인적인 배경에 관한 문항(6문항), MBL실험 연수 내용에 대한 문항(4문항), MBL 실험의 기대효과에 대한 문항(4문항), 연수 후 MBL 실험 적용 의지에 대한 문항(4문항) 등 전체 18문항으로 구성하였으며, 과학교육전문가 4인과 현장교사 2 인의 검토 및 수정을 거쳐 개발하였다. 설문지 전체문항의 형태는 5단계 리커트척도로 응답하거나 '예'와 , 아니오, 또는, 그렇다, 와, 그렇지 않다'와 "기타 의견, 을 선택하여 응답한 후에 이유를 진술하는 형태로 구성하였다.
고등학교 교사 모두 4인 1조 또는 3인 1조의 모둠 수업으로 진행하였다. 실험 주제에 따른 MBL실험 안내서가 제시 되었으나 대부분의 교사들이 MBL실험에 대하여 처음 접하였기 때문에 연수강사의 실험안내를 받으며 실험을 진행하였다. 각 세가지 주제의 실험 활동을 마친 후 설문지를 나누어주고 작성하도록 하였다.
고등학교 교사들의 응답 비율은 유사하였다. 이 문항에 대해 응답을 한 교사들이 기술한 이유를 긍정적인 면과 부정적인 면으로 나누어 범주화 시켜 백분율로 비교하여 보았다(표 8).
7%가 긍정적인 응답을 하였다(그림 2). 이 문항에 대해 응답을 한 교사들이 기술한 이유를 긍정적인 면과 부정적인 면으로 나누어 범주화 시켜 비교하여 보았다(표 6). 표 6에서 선택형 무응답은 설문에 응답하지 않은 인원수를 의미하며 서술형 무응답은, 그렇다' 혹은, 그렇지 않다, 로 응답은 하였으나 그 이유를 기술하지 않은 인원수를 의미한다.
이 문항에 대해 응답을 한 교사들이 기술한 이유를 긍정적인 면과 부정적인 면으로 나누어 범주화시켜 비교하여 보았다(표 7).
고 교육현장에 컴퓨터에 기반을 둔 새로운 실험 방법인 MBL실험의 도입 가능성을 알아보기 위하여 과학실험연수 과정에 있는 교사들에게 몇 가지 주제의 MBL실험 연수를 실시한 후, MBL실험에 대한 교사들의 인식을 알아보았다. 이를 위하여 크게 세 가지 측면에서 접근하였는데 첫 번째는 MBL실험 연수 내용에 대한 인식, 두 번째는 MBL실험의 기대효과에 대한 인식, 세 번째는 연수 후 MBL실험 적용 의지에 대한 인식을 조사하였다. 그런데 제 7차 과학과 교육과정에서 3학년에서 5학년까지는 주제 중심, 6, 7학년은 주제와 개념중심, 8학년 이상은 개념 중심으로 단원 내용이 구성되어있다(교육인적자원부, 2001).
고 교사들의 생각을 탐색해 보고 MBL실험 도입 가능성에 대한 시사점을 찾기 위하여 과학실험 연수 과정 에 있는 초 . 중, 고등학교 교사들에게 각각 연수를 실시한 후, MBL실험 연수 내용, , , MBL실험의 기대 효과, , , 연수 후 MBL실험 적용 의지, 등 3영역에 대하여 교사들의 인식을 알아보았다
대상 데이터
초등학교 교사는 전공 구분이 뚜렷하지 않아 구분을 하지 않았다. 설문에 응답한 149명의 교사 모두, MBL실험 도입 경험이 없다'고 응답하였다.
이들 중 설문에 응답한 초등 93명, 중학교 30명, 고등학교 26명, 전체 149명의 교사들의 응답 결과로부터 MBL실험에 대한 교사들의 인식을 분석하였다. 응답한 교사들의 구성 특성을 표 1에 제시하였다.
전라북도교육청에서 주관한 2005년 과학교사 실험 연수 대상자 158명(초등학교 교사 : 96명 , 중학교 교사 : 32명^, 고등학교 교사 : 30명)을 대상으로 MBL 실험 연수를 실시한 후에 설문조사를 하였다.
데이터처리
중 . 고등학교 교사의 수가 동일하지 않으므로 빈도수를 백분율로 환산하여 비교하였다. MBL실험의 기대효과에 대한 긍정적 응답 비율은 그림 2에 정리하였다.
성능/효과
, MBL실험 활동은 전통적인 실험 활동과 비교하여 실험기구를 조작하는 능력을 키울 것이다, 라는 물음에 대한 긍정적 응답율은 30.0 〜57.0%, 부정적 응답률은 31.2〜53.3%정도로 긍정적 응답률과 부정적 응답률이 비슷하게 나타났다(표 5). 초등학교 교사인 경우 긍정적 비율이 다소 높은 반면, 중학교 교사인 경우는 부정적 비율이 높았으며, 고등학교 교사인 경우는 긍정과 부정의 응답 비율이 비슷하게 나타났다.
, MBL실험의 기대효과, 에 대하여 MBL실험은 컴퓨터가 정확하고 빠르게 측정과 분석을 해줌으로써 시간적 효율이 극대화되어 데이터 분석과 그래프 작성, 결과 도출에 걸리는 시간을 현저히 줄일 수 있고 실험 결과에 대한 신뢰성을 높여주어 전통적인 실험으로 하기 어려운 많은 실험들을 가능하게 해주어 탐구력 신장 및 올바른 개념형성, 그래프해석능력 신장에 효과를 줄 것이라고 교사들은 인식하고 있었다. 그러나 응답한 교사의 반 정도는 MBL실험 활동이 실험기구조작 능력 향상에 효과적일 것이라고는 생각하지 않았으며 특히 중학교 교사들의 긍정적 응답률이 더 낮았는데 MBL실험에 필요한 새로운 실험도구들인 센서나 인터페이스 등을 실험기구들 중의 하나로 인식하지 않은 때문으로 해석된다.
중 . 고 교사 모두 연수시간의 적절성에 대하여 다른 항목보다 낮은 평균점을 나타냈고, 연수내용 수준에 대하여는 약간 높게 생각하였는데 새로이 도입되는 MBL실험에 대하여 교사들의 확실한 이해를 돕기 위하여 연수 시간과 내용을 적절히 조정한 MBL실험 연수를 계획할 필요성이 있음을 알 수 있었다.
따라서 연수에 참여한 교사들의 MBL실험에 대한 인식조사 결과 새로운 실험방법으로써 MBL실험의학교 현장 적용 가능성에 대한 긍정적인 시사점을 찾을 수 있었다.
고등학교 교사들은 새로운 실험 기구들을 마련하기 위한 예산상의 문제를 장애 요인으로 생각하였다. 이러한 결과는 MBL실험을 수행할 수 있는 물리적 환경이 조성된다면 중, 고등학교 교사들이 초등교사에 비 하여 MBL실험을 수업에 도입하려는 의지가 높게 나타남을 알 수 있었다.
2003 년부터 과학실 현대화 사업으로 과학실 환경이 좋아지고 있으나 정부의 계속적인 지원이 있어야 함을 알 수 있었다. 중학교 교사들은 MBL실험 기구 구입에 , 학교 관리자들의 이해 부족, 을 어려움으로 생각하였으며 다음으로, MBL실험 수업 활동 자료 부족, 으로응답하였는데 학교 관리자들에게 새로운 실험 기구에 대한 홍보와 함께 MBL실험 활동 자료 개발과 보급의 필요성을 알 수 있었다. 중 .
3%정도로 긍정적 응답률과 부정적 응답률이 비슷하게 나타났다(표 5). 초등학교 교사인 경우 긍정적 비율이 다소 높은 반면, 중학교 교사인 경우는 부정적 비율이 높았으며, 고등학교 교사인 경우는 긍정과 부정의 응답 비율이 비슷하게 나타났다. 긍정적 응답과 부정적 응답을 한 이유에 대한 기술을 범주화시켜 살펴보면 표 9와 같다.
고등학교 교사 모두, 새로운 실험 도구인 MBL실험 도구 구입에 따른 예산상의 어려움, 을 가장 큰 문제점으로 응답하여 MBL실험의 가장 큰 장애 요인으로 교사들은 새로운 도구 구입에 대한 예산상의 부담을 가장 크게 느끼고 있음을 알 수 있었다(표 12). 초등학교와 고등학교 교사는 두 번째 장애 요인으로, 낙후된 실험실 여건, 으로 응답하여 컴퓨터가 과학실험대에 설치되어 있지 않은 환경을 꼽았다. 2003 년부터 과학실 현대화 사업으로 과학실 환경이 좋아지고 있으나 정부의 계속적인 지원이 있어야 함을 알 수 있었다.
후속연구
또한 2003년 정부의 과학교육 활성화 정책으로 각 학교 과학실 현대화를 위한 재정지원이 점차로 확대되어 진행되고 있으나, 시설 개선에 많은 비용이 지출되고 선진화된 실험 기자재 구입에는소홀함으로 예산 배정에 대한 제도적 개선이 필요하다고 사료된다. 그리고 새로운 실험방식 도입에 따른 교사 연수의 확대와 MBL실험 활동 자료의 개발과 보급이 필요하다고 하겠다.
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