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문제 정의
- 이 연구에서는 과학 오개념에 관한 지식 검사지, 과학 교수·학습관 검사지를 사용하였다. 과학 오개념에 관한 지식 검사지는 예비 교사들이 알고 있는 초등학생들의 오개념 유형과 비율을 조사하기 위해 개발하여 사용하였다. 이 검사지는 주어진 개념 검사 문항을 초등학생들이 답할 때 나타날 만한 개념 유형을 가능한 많이 기술하고, 각 개념 유형의 비율을 예상하도록 구성하였다.
- 이 연구에서는 교육대학교의 교육과정을 이수한 초등 예비 교사들이 초등학생들의 오개념 유형과 비율에 대해 얼마나 잘 알고 있는지를 조사하였다. 또한, 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화전공 여부에 따라 학생들의 오개념에 대한 지식이 어떻게 다른지 비교하였다.
- 이 연구에서는 초등 예비 교사들에게 몇 가지 과학 주제에 대한 초등학생들의 오개념 유형과 비율을 예상하도록 하고, 이를 문헌에 보고된 결과와 비교하여 초등학생들의 오개념에 대한 지식을 조사하였다. 또한, 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화 전공 여부에 따라 학생들의 오개념에 대한 지식에 차이가 있는지를 분석하였다.
제안 방법
- 1번 문항에서는 물이 든 시험관 입구를 풍선으로 막은 후 가열했을 때, 물이 기화하여 보이지 않게 되면서 풍선이 부풀어 오른 상황을 제시하였다. 물이 기화할 때의 질량 변화에 대한 초등학생들의 오개념 유형과 비율에 대한 예비 교사들의 예상은 표 2와 같다.
- 2번 문항에서는 컵을 마른 행주로 깨끗이 닦은 후 얼음을 넣었을 때, 컵 표면에 물방울이 맺히는 상황을 제시하였다. 얼음이 담긴 컵 표면에 물방울이 맺히는 현상에 대한 초등학생들의 오개념 유형과 비율에 대한 예비 교사들의 예상은 표 3과 같다.
- 3번 문항에서는 설탕과 물을 합한 질량과 설탕을 물에 녹인 설탕물의 질량을 비교하도록 하였다. 설탕을 물에 녹이기 전후의 질량 변화에 대한 초등학생들의 오개념 유형과 비율에 대한 예비 교사들의 예상은 표 4와 같다.
- 검사 문항은 총 4문항으로, 초등학생들을 대상으로 상태 변화와 용해에 대한 개념 이해도를 조사한 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)의 문항을 선택 후 설명 형태로 수정하여 사용하였다.
- 과학 오개념에 대한 지식을 분석하기 위해 예비 교사들이 예상한 오개념 유형과 학생 비율을 문헌에 보고된 결과와 비교하였다. 예비 교사들은 교육 현장에서 초등학생들의 오개념을 접할 기회가 거의 없으므로, 주로 문헌에 기초한 과학 교과교육학 자료로부터 초등학생들의 오개념을 알게 된다고 가정할 수 있기 때문이다.
- 이 때, 빈도가 2 이하인 오개념 유형은 논의가 필요한 경우를 제외하고, 모두 ‘기타’ 유형으로 통합하였다. 그리고 각 오개념을 지니고 있을 초등학생들의 비율에 대한 예비 교사들의 예상을 평균하여 구하였다. 특별히 빈도와는 별도로 오개념을 지닌 초등학생들의 비율, 즉 오개념 비율에 대한 예상의 평균을 구한 이유는 예비 교사들이 초등학생들의 오개념 유형을 바르게 예상하더라도 그 오개념이 얼마나 많은 초등학생들에게 광범위하게 분포되어 있는지에 대해서는 잘못된 예상을 할 수 있기 때문이다.
- 초등학생들의 오개념에 대한 지식에 영향을 미치는 예비 교사의 특성 변인을 탐색하기 위해, 과학교수·학습관 검사 점수의 상·하위 30%를 각각 상위와 하위 집단으로 구분하여 오개념에 대한 지식을 비교하였다. 또한, 심화 전공이 과학인 집단과 과학이 아닌 집단을 기준으로 오개념에 대한 지식을 비교하였다. 각 집단별 오개념에 대한 지식은 예비 교사들이 예상한 오개념 중 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzini- kita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에 공통적으로 보고된 주요 오개념 수의 평균으로 비교하였다.
- 또한, 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화 전공 여부에 따라 학생들의 오개념에 대한 지식에 차이가 있는지를 분석하였다.
- 또한, 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화전공 여부에 따라 학생들의 오개념에 대한 지식이 어떻게 다른지 비교하였다.
- 이 검사지는 주어진 개념 검사 문항을 초등학생들이 답할 때 나타날 만한 개념 유형을 가능한 많이 기술하고, 각 개념 유형의 비율을 예상하도록 구성하였다. 또한, 예상되는 개념 유형 중에서 과학적 개념이 무엇인지 표시하도록 함으로써(그림 1), 예비 교사들이 과학적 개념 유형과 오개념 유형을 구분하도록 하였다. 검사 문항에서 다룬 개념은 초등학교 과학교육과정(교육인적자원부, 2007)에 제시된 내용에 대한 오개념 연구를 고찰한 후 선정하였다.
- 분류 결과를 이용하여 각 오개념 유형별로 실제로 그 오개념을 예상하여 제시한 예비 교사들의 빈도를 구하였다. 이 때, 빈도가 2 이하인 오개념 유형은 논의가 필요한 경우를 제외하고, 모두 ‘기타’ 유형으로 통합하였다.
- 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화 전공 여부에 따라 초등학생들의 오개념에 대한 지식 차이를 조사하기 위하여 예비 교사들이 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에 보고된 주요 오개념을 예상한 수의 평균을 분석하였다. 분석 대상에서 과학적 개념을 오개념으로 오해한 예비 교사 4명을 추가로 제외함으로써 개념 이해도 수준에 의한 차이를 통제하였다. 예비 교사들이 예상한 오개념 중 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에서 실제 초등학생들에게 많이 나타난 주요 오개념의 수는 평균적으로 0.
- 예비 교사들의 과학 교수·학습관의 수준과 과학 심화 전공 여부에 따라 초등학생들의 오개념에 대한 지식 차이를 조사하기 위하여 예비 교사들이 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에 보고된 주요 오개념을 예상한 수의 평균을 분석하였다.
- 예비 교사들의 응답 중 무작위로 추출한 일부 응답을 2인의 분석자가 각자 분류한 뒤 논의를 통해 분류틀을 수정·보완하였다.
- 예비 교사들은 교육 현장에서 초등학생들의 오개념을 접할 기회가 거의 없으므로, 주로 문헌에 기초한 과학 교과교육학 자료로부터 초등학생들의 오개념을 알게 된다고 가정할 수 있기 때문이다. 예비 교사들이 예상한 오개념 유형과 학생 비율은 선행 연구 중 이 연구에서 사용한 지식 검사 문항과 내용이 유사하고, 서술형 또는 선택 후 설명형 검사를 사용하여 초등학생들의 개념을 조사한 결과(노금자와 김효남, 1996; 최후남, 1991)를 기준으로 비교하였다. 서술형 또는 선택 후 설명형 검사의 선행 연구가 없는 경우에는 선다형 검사를 사용한 연구(예종성, 1999; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)를 기준으로 비교하였다.
- 과학 오개념에 관한 지식 검사지는 예비 교사들이 알고 있는 초등학생들의 오개념 유형과 비율을 조사하기 위해 개발하여 사용하였다. 이 검사지는 주어진 개념 검사 문항을 초등학생들이 답할 때 나타날 만한 개념 유형을 가능한 많이 기술하고, 각 개념 유형의 비율을 예상하도록 구성하였다. 또한, 예상되는 개념 유형 중에서 과학적 개념이 무엇인지 표시하도록 함으로써(그림 1), 예비 교사들이 과학적 개념 유형과 오개념 유형을 구분하도록 하였다.
- 예비 교사들의 응답 중 무작위로 추출한 일부 응답을 2인의 분석자가 각자 분류한 뒤 논의를 통해 분류틀을 수정·보완하였다. 이 과정을 반복하여 최종적인 분류틀을 결정하고, 분석자간 일치도가 90% 이상에 도달한 후 분석자 1인이 모든 응답을 분석하였다.
- 이 연구에서는 물질 영역에서 초등학생들의 오개념을 조사한 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)를 분석하여, 공통적인 오개념이 많이 보고된 상태 변화(물의 기화 시의 질량 변화, 수증기의 응결)와 용해(용해 시의 질량 변화, 용액의 균일성) 주제를 선정하고, 검사에 사용할 세부 개념을 확정하였다.
- 초등학생들의 오개념에 대한 지식에 영향을 미치는 예비 교사의 특성 변인을 탐색하기 위해, 과학교수·학습관 검사 점수의 상·하위 30%를 각각 상위와 하위 집단으로 구분하여 오개념에 대한 지식을 비교하였다.
- 특별히 빈도와는 별도로 오개념을 지닌 초등학생들의 비율, 즉 오개념 비율에 대한 예상의 평균을 구한 이유는 예비 교사들이 초등학생들의 오개념 유형을 바르게 예상하더라도 그 오개념이 얼마나 많은 초등학생들에게 광범위하게 분포되어 있는지에 대해서는 잘못된 예상을 할 수 있기 때문이다. 한편, 오개념 비율에 대한 예상에서 특정 오개념의 존재를 예상한 예비 교사들의 응답만을 분석할 경우, 그 오개념 유형의 존재를 예상하지 못한 예비 교사들의 생각은 반영되지 못한다는 문제가 있으므로, 특정 오개념의 존재를 예상한 예비 교사들의 응답과 전체 교사들의 응답을 구분하여 분석하였다. 과학 오개념에 관한 지식 검사지에서 오개념 유형, 학생 비율, 과학적 개념의 표시 중 어느 하나라도 응답하지 않은 예비 교사는 분석 대상에서 제외하였다.
대상 데이터
- 이 연구에서는 과학 오개념에 관한 지식 검사지, 과학 교수·학습관 검사지를 사용하였다.
- 이 연구의 대상은 전라북도에 소재한 교육대학의 4학년 학생 106명으로, 성별과 심화 전공에 따른 사례 수는 표 1과 같다. 모든 검사는 교육 실습을 포함한 교육대학교의 모든 교육과정이 거의 끝난 4학년 2학기 말에 실시하였다.
데이터처리
- 각 집단별 오개념에 대한 지식은 예비 교사들이 예상한 오개념 중 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzini- kita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에 공통적으로 보고된 주요 오개념 수의 평균으로 비교하였다.
- 각 집단별 오개념에 대한 지식은 예비 교사들이 예상한 오개념 중 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzini- kita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)에 공통적으로 보고된 주요 오개념 수의 평균으로 비교하였다. 집단에 따른 예상한 주요 오개념 수의 차이 분석에는 비모수 통계 방법인 Mann-Whitney U 검증을 사용하였다.
이론/모형
- 또한, 예상되는 개념 유형 중에서 과학적 개념이 무엇인지 표시하도록 함으로써(그림 1), 예비 교사들이 과학적 개념 유형과 오개념 유형을 구분하도록 하였다. 검사 문항에서 다룬 개념은 초등학교 과학교육과정(교육인적자원부, 2007)에 제시된 내용에 대한 오개념 연구를 고찰한 후 선정하였다. 이 연구에서는 물질 영역에서 초등학생들의 오개념을 조사한 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)를 분석하여, 공통적인 오개념이 많이 보고된 상태 변화(물의 기화 시의 질량 변화, 수증기의 응결)와 용해(용해 시의 질량 변화, 용액의 균일성) 주제를 선정하고, 검사에 사용할 세부 개념을 확정하였다.
- 과학 교수·학습관 검사지는 Teaching Learning Con- ceptions Questionnaire(Chan & Elliot, 2004)를 번역하여 사용하였다.
- 서술형 또는 선택 후 설명형 검사의 선행 연구가 없는 경우에는 선다형 검사를 사용한 연구(예종성, 1999; Hatzinikita & Koulaidis, 1997; Osborne & Cosgrove, 1983)를 기준으로 비교하였다.
- 예비 교사들이 예상한 초등학생들의 오개념 유형을 분석하기 위해 선행 연구(노금자와 김효남, 1996; 예종성, 1999; 최후남, 1991; Osborne & Cosgrove, 1983)를 바탕으로 예비 분류틀을 구성하였다.
성능/효과
- 그러나 예비 교사들의 구성주의적 교수·학습관의 수준에 따라서 오개념에 대한 지식의 차이가 없었으므로, 학생들의 오개념에 대한 지식에는 구성주의적 관점을 얼마나 지니고 있는가보다는 전통적 관점을 얼마나 포기했는가가 더 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 그러나 전통적 교수·학습관 수준에 따라서는 차이가 있었는데, 전통적 교수·학습관 수준이 낮은 예비 교사들이 수준이 높은 예비 교사들보다 학생들의 오개념에 대한 지식이 많은 것으로 나타났다.
- 또한, 예비 교사들의 특성 변인에 따라서 학생들의 오개념에 대한 지식의 차이가 있었는데, 예비 교사들의 전통적 교수·학습관의 경우 그 수준이 낮을수록 오개념에 대한 지식이 많았다.
- 예비 교사들은 얼음이 담긴 컵 표면에 물방울이 맺히는 현상에 대한 초등학생들의 오개념을 평균 1.6개 제시하였는데, ‘얼음이 녹은 물이 컵을 뚫고 나온 것’과 ‘컵 속의 물이 컵을 뚫고 나온 것’이라는 유형이 제시 빈도가 가장 높았다.
- 이 때, 빈도가 2 이하인 오개념 유형은 논의가 필요한 경우를 제외하고, 모두 ‘기타’ 유형으로 통합하였다.
- 전반적으로 예비 교사들은 초등학생들이 과학적으로 타당하지 않은 오개념을 지닐 수 있다는 것을 알고 있지만, 학생들의 오개념의 유형과 비율에 대한 지식은 부족한 것으로 나타났다. 즉, 예비 교사들이 높은 비율로 나타날 것으로 예상한 오개념 유형은 문헌에 보고된 초등학생들의 주요 오개념과 일치하지 않았으며, 학생들의 비율에 대한 예상도 차이가 있는 경우가 많았다.
- 이러한 차이는 실제 초등학생들이 많이 또는 적게 지니고 있는 오개념에 대한 예비 교사들의 지식이 부족함을 보여 준다. 한편, 주요 오개념 유형을 제시한 예비 교사들의 예상 비율도 실제와 차이가 있었는데, 이는 주요 오개념 유형을 알고 있는 예비 교사이더라도 그 개념 유형의 분포에 대한 지식은 불완전함을 의미한다.
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