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문제 정의
- 실제 생활에서 학생들이 부딪히는 과학적 문제의 대부분이 환경과 관련된 문제임을 생각해 본다면, 환경 영역에 STS 수업 전략을 적용하여 학생들의 문제 해결력에 미치는 영향을 분석하는 것은 의미 있는 일이다. 따라서 본연구에서는 고등학교 과학「환경」단원에 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 적용하여 학생들의 과학에 대한 태도, 학업 성취도 및 문제 해결력에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
- 그러나 중학생들에게 STS 프로그램을 처치한 조현순과 정영란(1995) 은 STS 프로그램이 전통적 설명식 수업 방법보다 더 효과적일 수 없다고 하였으며, 강순희와 김은숙(2005)의 연구에서도 STS 가설 연역적 수업 전략을 처치한 집단과 전통적 강의 수업을 처치한 집단 간 학업 성취도 변화에 유의미한 차이가 없다는 결과가 나왔는데, 이는 본 연구 결과와 일치한다. 본 연구에서 학생들은 역할놀이 방법에 익숙하지 않아 어느 정도 부담감을 느끼는 상황이었으므로 수업 방법과 학업 성취도 사이에 연결성이 부족했던 것으로 판단된다.
- 강순자 등(2002)의 연구에서는 생물 수업 에서 과학의 유용성에 대해 다루는 내용이 많았고, 이는 과학에 대해 부정적신념을 갖고 있던 학생들의 신념에 부조화를 일으킴으로써 태도의 변화를 일으킬 수 있었다. 본연구에서는 역할놀이를 통해 강의식 수업보다 더 실제적으로 과학과 기술로 인한 문제점에 대해 경험하게 하였다. 하지만, 학생들은 이러한 경험을 통해 기존에 자신들이 갖고 있던 과학에 대한 부정적 이미지를 개선시키지도 못하였고, 개인이 과학에 대해 갖고 있던 신념과 수업 내용 사이에 갈등을 일으키지도 않은 것으로 판단된다.
제안 방법
- '생물 농축' 중단원 수업에 적용한 역할 놀이를 중심으로 한 수업 지도안을 에 제시하였다.
- 수업 처치 전 사전 검사로는 학생들의 과학에 대한 태도를 조사하였고, 학업 성취도와 문제 해결력 사전 검사는 수업 처치 전 학기 학기말 과학 지필고사 성적으로 대체하였다. 4주간 총 10차시의 수업 후, 사후 검사로는 과학에 대한 태도 검사, 학업 성취도 검사, 문제 해결력 검사를 실시하였다.
- 문항 형태로 개발하였다.「환경」단원 중 산성비 6문항, 생물 농축 5문항, 온실효과 5문항, 소음 4문항, 총 么)문항으로 학업 성취도 검사지를 구성하였다. 각 문항 당 5점 배점으로 하여 총 100점 만점으로 하였다.
- '생물 농축' 중단원 수업에 적용한 역할 놀이를 중심으로 한 수업 지도안을 <부록 1>에 제시하였다. 모든 구성원이 역할 놀이 활동을 경험할 수 있도록 하기 위해, 전체 인원을 4개의 모둠으로 나누었고, 각 모둠은 7~8 명으로 구성되었다. 각 중단원에서 역할 놀이를 맡은 특정 모둠 학생들에게는 일주일 전, 역할 놀이 주제에 대한 읽기 자료 및 예시문을 미리 주었으며, 이를 참고로 학생들이 30분 정도의 역할극을 구성할 수 있도록.
- 5>와 같다. 문제 해결력 검사(36점 만점) 는과학적 지식을 이용한 문제 해결력이므로 수업 처치 전 두 집단의 학생들의 과학적 지식의 수준을 통제하기 위해 수업 처치 전 학기말 과학 지필 성적(60점 만점)을 사전검사로 이용하였다. 분석 결과, 실험집단에 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업 처치에 따른 학생들의 문제 해결력 향상은 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다 (P<.
- 문제 해결력 검사지는 홍정림(2001b)이「생식」과「유전공학」단원에 대하여 개발한 문제 해결력 측정 도구를 바탕으로 개발하였다. 홍정림 (2001b)은 문제 해결 능력의 세부 영역을 '개념이해 및 적용', '가치 판단 및 분석' 및 '대안 생성 및 통합'의 세 개의 행동영역으로 세분하고 있다.
- 본 연구는 사전-사후 검사 통제 집단 설계 (pretest-posttest control group)에 기초하여 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 적용한 실험집단과 교과서 위주의 강의식 수업을 적용한 비교집단으로 나누어 실험 설계를 하였다. 수업 처치 전 사전 검사로는 학생들의 과학에 대한 태도를 조사하였고, 학업 성취도와 문제 해결력 사전 검사는 수업 처치 전 학기 학기말 과학 지필고사 성적으로 대체하였다.
- 본 연구에서는 문제 해결 과정을 경험하기 위한 교수-학습 방법으로서 역할놀이를 선정하였다. 역할놀이는 학생들이 실제 문제를 가지고 행동해 봄으로써 문제 상황의 본질을 통찰할 수 있게 해 주는 실천적인 교수-학습 방법이다.
- 원 검사지는 과학에 대한 태도의 세부 요소인 '감정적 요소 35문항, '행동 의도적 요소' 33문항 및 '인지적 요소' 34문항으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 원 검사지 문항 중각 요소별로 8문항씩 추출한 전체 24문항으로 과학에 대한 태도 검사지를 구성하였다. 각 문항은 5단계 리커트 척도로 구성하였다.
- 또한, 이 도구는 학생의 문제 해결력을 평가하기에 용이하다고 판단되는 서술형이나 간단한 논술 형식 문항으로 구성되어 있으며, 문항의 내용은 개인적 상황과 사회적 상황으로 나누어져 있다. 본 연구에서는 이를 토대로, '고등학교 1학년 수행 평가 문항'(강순희 등, 2002)을 수정한 문항과 연구자가 직접 개발한 문항으로 문제 해결력 검사지를 구성하였다, '개념 이해 및 적용', '가치 판단 및 분석' 및 '대안 생성 및 통합' 영역마다 중단원별 1문제씩 총 12문항으로 구성하였다. 이 검사지는 측정 시간이 오래 걸리기 때문에, A형, B형에 각 6문항씩 나누어 2차시에 걸쳐 실시하였다.
- 학업 성취도 사전검사는 수업 처치 전 학기말 과학 성적에서 수행평가를 제외한 지필고사 성적(60점 만점)으로 대체하였다. 수업 처치 후 실험집단과 비교집단의 학업 성취도 검사의 평균점수의 향상이 수업 처치의 차이로 인한 것인지 알아보기 위해 공변량 분석을 실시하였다. 분석 결과, 실험집단과 비교집단의 수업 처치에 따른 학생들의 학업 성취도의 향상은 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다 수업 처치 전 학기 과학 지필 평가 평균을 기준으로 상위집단과 하위집단으로 구분하여 분석한 결과에서도, 상위집단과 하위집단 모두에서 수업 처치 후 학업 성취도의 차이는 통계적으로 유의미하지 않은 것으로 나타났다(p>.
- 실험집단에 실시한 수업 처치는 문제로의 초대(1단계)-탐색(2단계)-설명 및 해결 방안 제시 (3단계)-실행(4단계) 순서로 이루어졌고, 매 차시마다 모든 단계를 실시하는 처치는 아니고 각 중단원마다 4단계를 실시하는 형태로 이루어졌다. 4단계 중 탐색 단계에서 역할놀이 수업 방법이 실시되었다.
- 본 연구에서는 이를 토대로, '고등학교 1학년 수행 평가 문항'(강순희 등, 2002)을 수정한 문항과 연구자가 직접 개발한 문항으로 문제 해결력 검사지를 구성하였다, '개념 이해 및 적용', '가치 판단 및 분석' 및 '대안 생성 및 통합' 영역마다 중단원별 1문제씩 총 12문항으로 구성하였다. 이 검사지는 측정 시간이 오래 걸리기 때문에, A형, B형에 각 6문항씩 나누어 2차시에 걸쳐 실시하였다. 각 문항 당 3점 배점으로 하여 36점 만점으로 하였다.
- 수업 처치 후 실험집단과 비교집단의 평균 점수는 약간 상승한 것을 볼 수 있다. 이러한 점수의 향상이 실험집단과 비교집단 학생들의 수업 처치의 차이로 인한 것인지 알아보기 위해 사전검사의 효과를 통제하는 공 변량 분석을 실시하였다. 분석 결과, 실험집단과 비교집단의 수업 처치에 따른 학생들의 과학에 대한 태도의 향상은 통계적으로 유의미하지 않은 것으로 나타났다(p>.
- 학업 성취도 검사지는「환경」단원에 대한 '고둥학교 1학년 수행평가 문항, (강순희 등, 2002) 에제시된 필수 학습 요소와 성취 기준을 바탕으로 선다형 문항 형태로 개발하였다.「환경」단원 중 산성비 6문항, 생물 농축 5문항, 온실효과 5문항, 소음 4문항, 총 么)문항으로 학업 성취도 검사지를 구성하였다.
- 결과는<표 4>와 같다. 학업 성취도 사전검사는 수업 처치 전 학기말 과학 성적에서 수행평가를 제외한 지필고사 성적(60점 만점)으로 대체하였다. 수업 처치 후 실험집단과 비교집단의 학업 성취도 검사의 평균점수의 향상이 수업 처치의 차이로 인한 것인지 알아보기 위해 공변량 분석을 실시하였다.
- 환경」 단원에서 4주간 총 10차시에 걸쳐 실시하였다. 실험집단에는 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 도입한 수업을, 비교집단에는 교과서.
대상 데이터
- 90명이었다. 2개 학급 45명을 실험집단으로, 다른 2개 학급 45명을 비교집단으로 선정하였다.
- 본 연구는 서울시에 있는 실업계 고등학교 1 학년 4개 학급 122명 학생을 대상으로 하였으나 연구 기간 동안 눈병과 인문계 학교로의 전학으로 인하여 검사나 활동 처치를 받지 못한 학생 32명을 제외하여 최종 연구 대상은 90명이었다. 2개 학급 45명을 실험집단으로, 다른 2개 학급 45명을 비교집단으로 선정하였다.
이론/모형
- 과학에 대한 태도 검사지는 이경훈과 우종옥 (1996)이 개발한 과학에 대한 태도 3요소 모델을 사용하였다. 원 검사지는 과학에 대한 태도의 세부 요소인 '감정적 요소 35문항, '행동 의도적 요소' 33문항 및 '인지적 요소' 34문항으로 구성되어 있다.
성능/효과
- 각 중단원별 학업 성취도와 문제 해결력 간의 상관관계를 분석한 결과(표 9), '산성비', '온실효과', '생물농축'에서는 비교적 높은 상관관계를 보여주고 있으나, '소음'에서는 낮은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이 결과는 '산성비', '온실효과', '생물농축'에서 사용한 STS 주제는 사회적으로 이슈가 될 만한 주제들로 구성되어 있다.
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간의 상관관계 분석 결과
과학에 대한 태도의 세부 요소와 학업 성취도 간의 상관관계에 대해 분석한 결과(표 8) 과학에 대한 태도 중 행동 의도적 요소와 인지적 요소는 통계적으로 유의미하지만 낮은 상관관계를 보여주고, 감정적 요소는 비교적 높은 상관관계를 보여준다(p<.01)
. 또한, 과학에 대한 태도의 세부요소 중 감정적 요소와 문제 해결력 간에도 낮은 상관관계가 있는 것으로 나타났다(p<. - 그러므로 이를 보완하여 과학과 기술의 긍정적인 면에 대해 다루는 수업을 했을 경우 학생들의 과학에 대한 태도 변화의 연구가 필요하겠다. 둘째, 본 연구 결과, 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략은 학생들의 문제 해결력 함양에 효과적이다. 그러나 이것은 문제 해결력 함양을 위한 교수-학습 전략의 하나의 사례일 뿐이다.
- 역할놀이를 하면서 학생들은 다양한 의사 결정 과정을 경험하게 되는데, 그러한 경험들이 결과적으로 문제 해결력 신장까지 영향을 미쳤다고 본다. 둘째, 학생들의 문제 해결력은 학업 성취도와는 높은 상관관계를 보여 주고 있고, 과학에 대한 태도 중 감정적 요소와 통계적으로 유의미한 상관관계를 보여주고 있다(p <.01), 환경 문제와 관련된 과학적 지식이 많은 학생일수록 과학에 대한 태도 중 감정적 요소에 다소 긍정적이며 문제 해결력이 우수할 가능성이 높다고 볼 수 있다.
- 01). 또한, 과학에 대한 태도의 세부요소 중 감정적 요소와 문제 해결력 간에도 낮은 상관관계가 있는 것으로 나타났다(p<.01). 이경훈(1997)에 따르면 감정적 요소는 태도 대상에 의해서 도출된 느낌이나 정서로서, 태도 대상에 대한 개인들의 좋고 나쁜 느낌이나 감정에 대한 태도의 측면을 의미한다.
- (K). 또한, 학업 성취도 상위집단과 하위집단 모두에서 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업모형의 적용이 문제 해결력 향상에 효과적인 것으로 나타났다(p<.O5).
- 문제 해결력의 세부 영역에 대한 분석 결과 (표 6)를 보면 '개념 이해 및 적용', '가치 판단 및 분석', '대안 생성 및 통합' 모든 세 영역에서 수업 처치 후 실험 집단이 비교집단보다 통계적으로 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다 (p<.05).
- 이러한 문제 해결에는 교과 영역의 지식, 과정적 지식의 습득과 함께 문제를 명확하게 인식하고 표상하는 능력, 정보를 통합하는 능력, 종합, 요약, 추론, 평가 등의 사고 기능이 요구된다고 한다(홍정림, 2001b). 본 연구에서는, 문제 해결 시 문제와 관련된 과학적 지식뿐만 아니라 학생들에게 관심 있는 사회적 이슈가 될 만한 문제 선택도 중요하다는 사실이 드러났다. 이는 환경에 대한 문제 해결력 함양을 위해서는 학생들에게 환경에 관한 지식의 학습뿐만 아니라 학생들에게 친근하고 관심 있는 주제를 선정하는 것이 중요함을 의미한다.
- 즉, 역할놀이는 의사 결정 능력 신장에 좋은 교수법이고, 학생들은 의사 결정 과정에서 문제 해결에 대한 전략을 학습할 수 있다고 한다. 본 연구의 분석 결과는 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업전략 과정을 통해 학생들이 다양한 의사 결정 과정을 경험하는 것이 문제 해결력 신장에 효과적이라는 내용이 증명된 결과라고 보여진다.
- 이러한 점수의 향상이 실험집단과 비교집단 학생들의 수업 처치의 차이로 인한 것인지 알아보기 위해 사전검사의 효과를 통제하는 공 변량 분석을 실시하였다. 분석 결과, 실험집단과 비교집단의 수업 처치에 따른 학생들의 과학에 대한 태도의 향상은 통계적으로 유의미하지 않은 것으로 나타났다(p>.05).
- 수업 처치 후 실험집단과 비교집단의 학업 성취도 검사의 평균점수의 향상이 수업 처치의 차이로 인한 것인지 알아보기 위해 공변량 분석을 실시하였다. 분석 결과, 실험집단과 비교집단의 수업 처치에 따른 학생들의 학업 성취도의 향상은 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다 수업 처치 전 학기 과학 지필 평가 평균을 기준으로 상위집단과 하위집단으로 구분하여 분석한 결과에서도, 상위집단과 하위집단 모두에서 수업 처치 후 학업 성취도의 차이는 통계적으로 유의미하지 않은 것으로 나타났다(p>.05).
- 문제 해결력 검사(36점 만점) 는과학적 지식을 이용한 문제 해결력이므로 수업 처치 전 두 집단의 학생들의 과학적 지식의 수준을 통제하기 위해 수업 처치 전 학기말 과학 지필 성적(60점 만점)을 사전검사로 이용하였다. 분석 결과, 실험집단에 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업 처치에 따른 학생들의 문제 해결력 향상은 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다 (P<;.(K).
- 지속적인 연구를 통해 문제 해결력에 영향을 미치는 교육적 요인을 밝혀내고, 실제 생활 속에서의 문제해결력을 신장시킬 수 있는 교수-학습 전략의 개발로 이어져야할 것이다. 셋째, 환경교육에서 강조하고 있는 의사 결정과 문제 해결력 중시, 참여 정신의 강조, 과학과 기술의 발달로 인한사희적 문제의 관심과 실행 등은 모두 STS 교육에서 강조하고 있는 점들이다. 따라서 환경 교육과정에 STS 교육을 적극적으로 도입시킬 필요가 있음을 제언한다.
- 첫째, 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략은 학생들의 과학에 대한 태도 변화와 학업 성취도의 향상에는 영향을 미치지 못하지만, 문제해결력의 향상에는 상당한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 역할놀이를 하면서 학생들은 다양한 의사 결정 과정을 경험하게 되는데, 그러한 경험들이 결과적으로 문제 해결력 신장까지 영향을 미쳤다고 본다.
후속연구
- 그러므로 이를 보완하여 과학과 기술의 긍정적인 면에 대해 다루는 수업을 했을 경우 학생들의 과학에 대한 태도 변화의 연구가 필요하겠다. 둘째, 본 연구 결과, 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략은 학생들의 문제 해결력 함양에 효과적이다.
- 셋째, 환경교육에서 강조하고 있는 의사 결정과 문제 해결력 중시, 참여 정신의 강조, 과학과 기술의 발달로 인한사희적 문제의 관심과 실행 등은 모두 STS 교육에서 강조하고 있는 점들이다. 따라서 환경 교육과정에 STS 교육을 적극적으로 도입시킬 필요가 있음을 제언한다.
- 그러나 이것은 문제 해결력 함양을 위한 교수-학습 전략의 하나의 사례일 뿐이다. 지속적인 연구를 통해 문제 해결력에 영향을 미치는 교육적 요인을 밝혀내고, 실제 생활 속에서의 문제해결력을 신장시킬 수 있는 교수-학습 전략의 개발로 이어져야할 것이다. 셋째, 환경교육에서 강조하고 있는 의사 결정과 문제 해결력 중시, 참여 정신의 강조, 과학과 기술의 발달로 인한사희적 문제의 관심과 실행 등은 모두 STS 교육에서 강조하고 있는 점들이다.
- 첫째, 본 연구에서 사용된 STS 주제는 과학 및 기술의 발달로 인한 사회적인 환경 문제에 대한 내용이므로, 학생들이 과학에 대해 긍정적인 태도를 형성하는데 기여하지 못했을 수 있다. 그러므로 이를 보완하여 과학과 기술의 긍정적인 면에 대해 다루는 수업을 했을 경우 학생들의 과학에 대한 태도 변화의 연구가 필요하겠다.
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