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문제 정의
- 이러한 맥락에서 본 연구에서는 서울 대학교 과학영재센터에서 과학영재 선발에 사용된 선발문항을 과학 영재 정의의 측면에서 문항의 구성 및 구조 분석과 양적 문항분석을 수행하였다. 이로 써 과학영재 선발 문항을 구성에 있어서 검사도구의 내용타당도를 높이 기 위한 방안을 모색해보고자 한다.
제안 방법
- 75 초과는 쉬운 문항으 로 판단하였다. P = -쯔一 N X SA R: 어떤 한 문항에서 전체 응답자들이 받은 점수의 합 SA: 그 문항에 주어진 배점 N: 총 사례수 선발문항의 변별도를 알기위해 총점과 각 문항별 점수간의 상관계수를 구하였다. 변별도값에 대한 문항양호도 수준을 판단하기 위해 Ebel & Frisbie，의 기준을 적용하였다.
- 61 이었다. 각 유형별 문항들이 합격점수에 미치는 영향을 알 아보기 위한 보충 지표로 각 유형의 전체 평균과 합 격한 학생들의 평균의 차이를 전체 표준편차로 나눈 값을 계산하였다. I = |M15 - M\ /Sd 그 값은 K유형 1.
- 과학 영재성 구성요인에 따른 문항 유형 분석 과학 영재성으로 추출한 과학지식 (K), 과학탐구능 력(I), 창의성 (C) 세 영역을 기준으로 각 문항의 유형 을 분석하였다. 그 결과 선발에 사용한 문항은 한 가 지 이상의 영역을 평가하는 문항으로 구성되어 있었 다.
- 과학 영재성 영역별 하위 요소 분석 서울대학교 과학영 재센터 에서 실시 한 선발문항을 과학 영재성의 각 영역별로 분석한 결과는 Table 2 와 같다. 과학지식 영역은 문제를 해결하는데 필요 한 과학지식 수준을 분석하였다. 그 결과 중학교 수 준이 15문항으로 가장 많았고, 고등학교 수준 5문항, 교육과정 외의 과학관련 책을 통해 학습할 수 있는 교육과정 외 2문항으로 나타났으며, 대학교 이상의 지식을 이용하는 문항은 나타나지 않았다.
- 분석방법 과학 영재성에 따른 문항 분석방법 과학 영재성의 요인은 선행 연구자들의 과학영재 정의궈-27와 창의적 문제해결력의 하위요소를 바탕으 로 지필평가로 측정할 수 없는 과제집착력을 제외한 과학지 식 , 과학 탐구능력 , 창의 성을 추출하였으며 , 이 를 과학 영재성의 구성요인으로 판단하였다. 과학지식은 문제를 해결하기 위해 필요한 과학지 식으로, 과학지식의 내용 자체에 중심을 두지 않고 문제를 해결하는 과정에서 이해하고 적용한 지식의 수준을 고려하여 분석하였다. 이에 따라 과학지식의 수준은 현행 교육과정인 7차 교육과정을 기준으로 중학교, 고등학교, 대학교, 교육과정 외로 분류하였 다.
- 융통성은 다양한 범주 에서 문제를 해결도록 하는 경우에는 융통성을 요구 하는 것으로 봤다. 과학탐구능력은 우종옥 등33의 과 학 탐구과정 단계 5단계 중 탐구수행을 뺀 문제발견 및 가설설정, 실험설계, 자료해석, 결론도출 및 일반 화 4단계로 나누어 각 문항에서 평가하고자 하는 능 력을 분석하였다. 과학영재성의 구성요인에 따라 선발 문항을 분석 하는 과정은 다음과 같다.
- 첫 번째로 연구자 2인이 분석기준을 숙지한 후 그 기준에 따라 분석하고 일 치도 여부를 확인한 후 불일치한 문항에 대해서는 논 의를 통해 연구자간 일치를 얻었다. 그 후 출제자와 함께 연구자 2인의 분석결과가 출제의도와 채점기준 과 일치하는지를 확인하였다. 고전적 문항 분석 문항의 양호도를 분석하기 위해 고전 검사 이론에 따라 문항의 난이도 (item difficulty: P：와 변별도를 분 석하였다.
- 지필 검사는 분과별 특성을 고려하여 창의적 문제해결력을 검사하는 문항으로 출제되었다. 문제를 해 결하는데 필요한 지식은 가능한 중학교 1학년 수준 으로 하였으며, 그 외에 꼭 필요한 지식은 문제에 제 시하도록 하였다. 검사에 포함된 문항들은 다양하고 독창적인 아이디어를 생성하도록 하였으며, 사고력 측면에서는 확산적 사고, 논리적 사고 등 종합적이 고 고차원적인 사고능력을 요구하도록 하였다.
- 과학지식, 과학탐구, 창의력을 모두 평가하는 8번 문항은 매우 어려웠으며, 변별도도 좋지 않은 문 항으로 분석되었다. 문항의 양호도를 알아보기 위해 가장 많이 사용되 고 있는 문항의 난이도 （P）와 변별도 지수 （DI）를 분석 하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다. 전체 문항의 평 균 난이도는 0.
- 출제 자는 화학을 전공한 전문가로 구성되었으며, 모든 문 항은 서술형으로 하였다. 본 연구에서 분석한 문항 은 2007년 선발에 사용하기 위해 출제기준에 맞춰 개발된 문항이다. 6개의 대 문항으로 구성되며, 각 문항마다 소 문항을 포함하고 있다.
- 문항유형과 각 영역별 분포를 함께 고 려하면, 고등학교 지식을 요구하는 5문항 중 3문항 은 과학지식 만을 측정하는 문항, 2문항은 과학지식 과 과학탐구영역을 측정하는 문항이었다. 선발에 대한 문항 의존성 분석 특정 문항이 선발에 미치는 영향을 알아보기 위해 서 과학 영재성의 구성요인에 따른 각 유형의 문항 과 선발시험 총점과의 상관관계를 분석하였다. 그 결 과는 Table 3에 나타냈으며, 5개의 문항유형과 총점 은 모두 통계적으로 유의한 상관이 있음을 알 수 있 었다.
- 이러한 논문 외에 각 영재원에서 과학 영재 선발에 사용한 검사문항을 분석 평가한 논문은 찾아 보기 힘들다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 서울 대학교 과학영재센터에서 과학영재 선발에 사용된 선발문항을 과학 영재 정의의 측면에서 문항의 구성 및 구조 분석과 양적 문항분석을 수행하였다. 이로 써 과학영재 선발 문항을 구성에 있어서 검사도구의 내용타당도를 높이 기 위한 방안을 모색해보고자 한다.
- 이러한 논문 외에 각 영재원에서 과학 영재 선발에 사용한 검사문항을 분석 평가한 논문은 찾아 보기 힘들다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 서울 대학교 과학영재센터에서 과학영재 선발에 사용된 선발문항을 과학 영재 정의의 측면에서 문항의 구성 및 구조 분석과 양적 문항분석을 수행하였다. 이로 써 과학영재 선발 문항을 구성에 있어서 검사도구의 내용타당도를 높이 기 위한 방안을 모색해보고자 한다.
- 과학 영재성의 구성요인에 따른 5가지 문항유형과총점 과의 상관관계.이수준에서 유의미 K:과학지식 , KI:과학지식과과학탐구능력 , KC:과학지식과창의성 IC: 과학탐구능력과창의성 , KIC: 과학지식과과학탐구능력과창의성 기 위해 결정계수를 계산하였다. 각 유형의 결정계 수를 살펴보면, K유형은 .
- 이에 따라 과학지식의 수준은 현행 교육과정인 7차 교육과정을 기준으로 중학교, 고등학교, 대학교, 교육과정 외로 분류하였 다. 창의성은 일반적인 창의성 구성요소인 독창성, 유창성, 융통성, 정교성을 살펴보았다. 독창성을 분 석하는데 있어서 문제 의도는 독창성을 측정하고자 하였으나 채점과정에서 답안이 독창성이 없어도 정 답처리가 가능한 문항은 독창성을 측정하는 문항이 라고 할 수 없으므로 독창성을 평가하는 문제로 분 류하지 않았다.
- 6개의 대 문항으로 구성되며, 각 문항마다 소 문항을 포함하고 있다. 총 시험 시간은 3시간 걸쳐 이루어지며 학생들이 충분히 생각하고 창의적 사고를 통해 문항을 해결할 수 있는 시간을 제공하였다. 문항 분석뿐만 아니라 문항의 특성과 학 생 응답 관계를 분석하기 위하여 응시자 234명의 채 점 결과를 이용하였다.
- 검사에 포함된 문항들은 다양하고 독창적인 아이디어를 생성하도록 하였으며, 사고력 측면에서는 확산적 사고, 논리적 사고 등 종합적이 고 고차원적인 사고능력을 요구하도록 하였다. 출제 자는 화학을 전공한 전문가로 구성되었으며, 모든 문 항은 서술형으로 하였다. 본 연구에서 분석한 문항 은 2007년 선발에 사용하기 위해 출제기준에 맞춰 개발된 문항이다.
대상 데이터
- 총 시험 시간은 3시간 걸쳐 이루어지며 학생들이 충분히 생각하고 창의적 사고를 통해 문항을 해결할 수 있는 시간을 제공하였다. 문항 분석뿐만 아니라 문항의 특성과 학 생 응답 관계를 분석하기 위하여 응시자 234명의 채 점 결과를 이용하였다. 분석방법 과학 영재성에 따른 문항 분석방법 과학 영재성의 요인은 선행 연구자들의 과학영재 정의궈-27와 창의적 문제해결력의 하위요소를 바탕으 로 지필평가로 측정할 수 없는 과제집착력을 제외한 과학지 식 , 과학 탐구능력 , 창의 성을 추출하였으며 , 이 를 과학 영재성의 구성요인으로 판단하였다.
데이터처리
- 연구에서는 서울대학교 과학영재센터에서 과학 영재 선발에 사용된 선발문항을 과학 영재 정의의 측 면에서 문항의 구성 및 구조 분석과 양적 문항분석 을 수행하였다. 분석 기준은 과학 영재의 정의와 창 의적 문제해결력에서 추출한 과학 영재성에 바탕을 두고 어떤 특징을 갖고 있는지 다양한 측면에서 문 항분석을 실시하였다. 전체 검사 문항을 과학 영재성의 구성요소인 과학 지식 (K), 과학 탐구능력(I), 창의성 (C) 세 가지 영역 으로 분류하였을 때, 선발에 사용한 문항은 5가지 유 형으로 나타났다.
이론/모형
- 그 후 출제자와 함께 연구자 2인의 분석결과가 출제의도와 채점기준 과 일치하는지를 확인하였다. 고전적 문항 분석 문항의 양호도를 분석하기 위해 고전 검사 이론에 따라 문항의 난이도 (item difficulty: P：와 변별도를 분 석하였다. 영재 선발문항의 난이도를 파악하기 위해 이기영 등34이 수정하여 사용한 문항난이도 공식을 사용하였다.
- P = -쯔一 N X SA R: 어떤 한 문항에서 전체 응답자들이 받은 점수의 합 SA: 그 문항에 주어진 배점 N: 총 사례수 선발문항의 변별도를 알기위해 총점과 각 문항별 점수간의 상관계수를 구하였다. 변별도값에 대한 문항양호도 수준을 판단하기 위해 Ebel & Frisbie，의 기준을 적용하였다. .
- 고전적 문항 분석 문항의 양호도를 분석하기 위해 고전 검사 이론에 따라 문항의 난이도 (item difficulty: P：와 변별도를 분 석하였다. 영재 선발문항의 난이도를 파악하기 위해 이기영 등34이 수정하여 사용한 문항난이도 공식을 사용하였다. Cangelosi(1990)의 기준을 적용한 이기 영 등34의 연구에 따라 난이도 .
성능/효과
- 전체 검사 문항을 과학 영재성의 구성요소인 과학 지식 (K), 과학 탐구능력(I), 창의성 (C) 세 가지 영역 으로 분류하였을 때, 선발에 사용한 문항은 5가지 유 형으로 나타났다. 5가지 유형은 과학지식만을 평가 하는 문항 (K), 과학지식과 과학탐구 능력을 평가하 는 문항(KI), 과학지식과 창의성을 평가하는 문항 (KC), 과학탐구 능력과 창의성을 평가하는 문항 (IC), 과학지식과 과학탐구 능력, 창의성을 평가하는 문항 (KIC) 이었다. 각 유형별 분포를 분석한 결과 K유형 이 있었지만 대체로 KI, KIC, KC, IC유형 등 복합적 인 형태로 문제가 출제되었다.
- 5가지 유형은 과학지식만을 평가 하는 문항 (K), 과학지식과 과학탐구 능력을 평가하 는 문항(KI), 과학지식과 창의성을 평가하는 문항 (KC), 과학탐구 능력과 창의성을 평가하는 문항 (IC), 과학지식과 과학탐구 능력, 창의성을 평가하는 문항 (KIC) 이었다. 각 유형별 분포를 분석한 결과 K유형 이 있었지만 대체로 KI, KIC, KC, IC유형 등 복합적 인 형태로 문제가 출제되었다. 복합적인 문항유형의 거의 모든 문제들이 과학지식 영역을 포함하고 있는 것으로 나타났다.
- 문항의 난이도와 변별도 지수를 바탕으로 문항 의 양호도를 판단한 결과는 Table 5에 제시한 것과 같이 전체 24문항 중 12문항이 양호한 것으로 나타 났다. 과학지식, 과학탐구, 창의력을 모두 평가하는 8번 문항은 매우 어려웠으며, 변별도도 좋지 않은 문 항으로 분석되었다. 문항의 양호도를 알아보기 위해 가장 많이 사용되 고 있는 문항의 난이도 （P）와 변별도 지수 （DI）를 분석 하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다.
- 창의성의 하위 구성요소영역에서 유창성과 독창성 이 각각 5문항, 7문항으로 높은 비중을 차지하고 있 었다. 과학탐구능력을 평가할 수 있는 문항 중 문제 발견 및 가설설정이 5문항, 실험설계와 자료해석이 각각 6문항, 7문항으로 많은 비중을 차지하고 있음 을 알 수 있다. 반면에 결론도출 및 일반화는 출제비 율이 낮았다.
- 과학지식 영역은 문제를 해결하는데 필요 한 과학지식 수준을 분석하였다. 그 결과 중학교 수 준이 15문항으로 가장 많았고, 고등학교 수준 5문항, 교육과정 외의 과학관련 책을 통해 학습할 수 있는 교육과정 외 2문항으로 나타났으며, 대학교 이상의 지식을 이용하는 문항은 나타나지 않았다. 즉, 대부 분의 문항들은 출제기준에 따라서 선수학습을 지향 함을 알 수 있었다.
- 그 결과 선발에 사용한 문항은 한 가 지 이상의 영역을 평가하는 문항으로 구성되어 있었 다. 그 유형은 과학지식만을 평가하는 문항 (K), 과학 지식과 과학탐구 능력을 평가하는 문항 (KI), 과학지 식과 창의성을 평가하는 문항(KC), 과학탐구 능력과 창의성을 평가하는 문항(IC), 과학지식과 과학탐구 능력, 창의성을 평가하는 문항(KIC)으로 분류되었다. 과학 영재성 요인을 바탕으로 나타난 5가지 유형 에 따라 서울대학교 과학영재센터에서 실시한 선발 문항을 분석 결과는 Table 1과 같다.
- 3 발해야 한다. 넷째, 문항이 전반적으로 다소 어렵고, 변별도는 양 호한 것으로 나타났다. 문항의 양호도가 더 높은 창 의적 문제해결력 검사가 되도록 하기 위해서는 보다 쉬운 문항들이 포함하여 난이도를 조절해야한다.
- 첫째, 과학 영재성을 평가하기 위해서 과학지식, 과 학탐구, 창의성 각각의 영역을 단독으로 평가하는 문 항이 아니라 이 두 가지 이상의 영역을 복합하여 종 합적으로 측정하는 문항이 개발되고 시행되고 있음 을 알 수 있었다. 둘째, 과학 영재성의 영역의 하위요소 분석결과 하 위요소 중 일부에 편중되어 있었다. 과학지식, 탐구 기능 및 탐구 사고력을 바탕으로 하여 다양하고 독 창적인 아이디어를 제기하는 것에서 그치는 것이 아 니라 여러 영역의 정보와 결합시키고 평가하여 가장 유용한 아이디어를 결정하는 등의 정교화 및 수렴화 단계를 포함하는 문항을 개발하여 과학영재성의 모 든 요소들이 고르게 측정될 수 있도록 고려할 필요 가 있다.
- 창의적으로 문제를 해결하기 위해서는 확산적 사고와 수렴적 사고가 함께 요구되므로"•쯔 창 의성 요인 중 수렴적 사고력을 측정할 수 있는 정교성 을 고려하는 것이 필요하다. 비슷한 경향이 과학탐구 영역 분석에서 나타나는데, 과학탐구 영역을 세 부적으로 분석한 결과 문제인식 및 가설설정, 탐구 설계와 자료해석이 높은 비중을 차지하고 있었으며, 결론 도출 및 일반화는 거의 다루고 있지 않음을 알 수 있었다. 총점과 선발문항의 유형들과의 상관계수와 결정계 수를 비교 분석하였을 때 KI유형이 가장 높은 상관 을 보였으며, 총점을 가장 많이 설명하고 있었으며, KIC유형이 두 번째로 높은 상관을 보였다.
- 과학지식, 탐구 기능 및 탐구 사고력을 바탕으로 하여 다양하고 독 창적인 아이디어를 제기하는 것에서 그치는 것이 아 니라 여러 영역의 정보와 결합시키고 평가하여 가장 유용한 아이디어를 결정하는 등의 정교화 및 수렴화 단계를 포함하는 문항을 개발하여 과학영재성의 모 든 요소들이 고르게 측정될 수 있도록 고려할 필요 가 있다. 셋째, 과학지식 수준을 분석한 결과 중학교 지식을 요구하는 문항이 대부분을 차지하고 있었다. 그러나 고등학교 수준의 지식을 요구하는 문항도 일부 포함 하고 있으므로 이는 앞으로 지양할 필요가 있다.
- 이는 합격한 학생들 의 KI유형 평균점수가 전체 KI유형 평균점수와 가장 많은 차이가 있음을 알 수 있다. 이 결과와 결정계수 를 통해 본 결과는 일관되게 KI 유형 이 최종합격점 수에 가장 많은 영향을 미쳤음을 나타낸다.고전 검사 이론을 이용한 문항 양호도 분석별해줄 수 있는 변별력을 갖추고 있음을 알 수 있었 다.
- 분석 기준은 과학 영재의 정의와 창 의적 문제해결력에서 추출한 과학 영재성에 바탕을 두고 어떤 특징을 갖고 있는지 다양한 측면에서 문 항분석을 실시하였다. 전체 검사 문항을 과학 영재성의 구성요소인 과학 지식 (K), 과학 탐구능력(I), 창의성 (C) 세 가지 영역 으로 분류하였을 때, 선발에 사용한 문항은 5가지 유 형으로 나타났다. 5가지 유형은 과학지식만을 평가 하는 문항 (K), 과학지식과 과학탐구 능력을 평가하 는 문항(KI), 과학지식과 창의성을 평가하는 문항 (KC), 과학탐구 능력과 창의성을 평가하는 문항 (IC), 과학지식과 과학탐구 능력, 창의성을 평가하는 문항 (KIC) 이었다.
- 이상과 같은 연구 결과를 바탕으로 과학영재 선발 에 대한 결론은 다음과 같다. 첫째, 과학 영재성을 평가하기 위해서 과학지식, 과 학탐구, 창의성 각각의 영역을 단독으로 평가하는 문 항이 아니라 이 두 가지 이상의 영역을 복합하여 종 합적으로 측정하는 문항이 개발되고 시행되고 있음 을 알 수 있었다. 둘째, 과학 영재성의 영역의 하위요소 분석결과 하 위요소 중 일부에 편중되어 있었다.
- 비슷한 경향이 과학탐구 영역 분석에서 나타나는데, 과학탐구 영역을 세 부적으로 분석한 결과 문제인식 및 가설설정, 탐구 설계와 자료해석이 높은 비중을 차지하고 있었으며, 결론 도출 및 일반화는 거의 다루고 있지 않음을 알 수 있었다. 총점과 선발문항의 유형들과의 상관계수와 결정계 수를 비교 분석하였을 때 KI유형이 가장 높은 상관 을 보였으며, 총점을 가장 많이 설명하고 있었으며, KIC유형이 두 번째로 높은 상관을 보였다. 즉 단순 히 과학지식이 많은 학생보다는 중학교 수준에서 습 득한 과학지식을 적용하여 이를 바탕으로 탐구하고 자신의 창의성을 발휘하는 능력이 평가되고 있음을 시사한다.
- 이러한 문 제들은 주어진 문제를 해결하는 방법을 다양하게 고 안한 후 이 아이디어들을 분류하고 평가하여 가장 적 절한 방법을 찾아가는 과정을 요구하는 부분이 부족 하였다. 확산적 사고를 통해 생성한 다양한 아이디 어를 분류하고 평가하는 과정은 수렴적 사고를 요구 하므로如 본 연구에서 분석한 창의적 문제해결력 검 사는 수렴적 사고보다는 확산적 사고를 더 많이 요구 하고 있었다. 창의적으로 문제를 해결하기 위해서는 확산적 사고와 수렴적 사고가 함께 요구되므로"•쯔 창 의성 요인 중 수렴적 사고력을 측정할 수 있는 정교성 을 고려하는 것이 필요하다.
후속연구
- 창 의적 문제해결력 검사를 개발할 때 지속적으로 난이 도와 변별도를 고려할 필요가 있다. 마지막으로 본 연구가 향후 과학영재 선발을 목적 으로 한 창의적 문제해결력 검사를 개발하는 있어서 보다 좋은 검사 도구를 개발하는데 기초가 될 수 있 기를 기대한다.
- 이 러한 유형의 문항에서는 이산화탄소 배출량의 증가 가 지속되면 미래에 어떤 현상이 벌어질 수 있는지 를 예측하고 감축할 수 있는 아이디어를 제시하는 것 과 같은 형식으로 출제 될 수 있다. 즉 이산화탄소의 특징 중 하나인 온실효과에 대한 지식을 알고 있고, 이를 바탕으로 일어날 수 있는 일을 예측하여 이를 해결하기 위한 다양한 아이디어를 제시하고 실험을설계할 수도 있다. 제시한 아이어가 독창적이고 다 른 영역과 통합되어 표출되는지를 판단할 수 있다.
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