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문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 학생들의 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식, 실험 수업에 대한 태도를 측정하고, 인식론적 관점과 나머지 변인 사이의 상관 관계를 조사하였다. 그리고 이 변인들이 이론과 자료에 대한 인식론적 관점에 관련되는 정도를 비교하기 위해 인식론적 관점에 대한 각 변인의 설명력을 조사하였다.
- 따라서 이 연구에서는 학생들의 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식, 실험 수업에 대한 태도를 측정하고, 인식론적 관점과 나머지 변인 사이의 상관 관계를 조사하였다. 그리고 이 변인들이 이론과 자료에 대한 인식론적 관점에 관련되는 정도를 비교하기 위해 인식론적 관점에 대한 각 변인의 설명력을 조사하였다.
- 는 점에서 교육적 의미가 크다. 이에 많은 연구자들은 학생들이 가설 설정, 실험 설계 등의 과학 과정 기술을 수행하면서 과학 지식이나 방법에 내재된 가치나 신념을 자연스럽게 이해할 것으로 기대하고 이에 대한 연구를 진행하였다.7-12 그러나 과학 과정 기술과 과학에 대한 인식론적 관점과의 관계를 조사한 연구에서는 두 변인 사이에 유의미한 상관이 없다고 보고되었다.
제안 방법
- 이 검사지는 응집성, 개방성, 통합성, 준칙성, 물리적 환경 하위 범주 별로 7문항씩 총 35개의 문항으로 구성되어 있다. 각 범주에서는 실험 학습에서 학생 간 협력, 실험 방법의 다양성, 이론과의 연계, 규칙 인식, 실험실 시설 및 기구 개선에 대한 학생들의 선호도를 5단계 리커트 척도로 측정한다. 이 연구에서는 검사지 개발 과정에서 개방성 범주의 타당도를 저해하는 것으로 보고된24 27번 문항을 제외하고 총 34개의 문항을 사용하였다.
- 이 때 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사 문항은 자료 중심 관점에 동의하는 경우, ‘매우 동의한다’는 1점, ‘동의하는 편이다’는 2점, 관련성 중심 관점에 동의하는 경우, ‘매우 동의한다’는 5점, ‘동의하는 편이다’는 4점, 두 관점에 모두 동의하지 않는 경우는 3점으로 채점하였다. 또한, 변인들 사이의 관련성을 조사하기 위해 각 검사 점수 사이의 상관 관계를 분석하였다. 그리고 이론과 자료에 대한 인식론적 관점에 대한 나머지 변인들의 설명력을 조사하기 위해 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 준거 변인으로 하고 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식의 각 하위 범주, 실험 수업에 대한 태도를 예언 변인으로 하는 단계적 중다 회귀 분석(stepwise multiple regression analysis)을 실시하였다.
- 이 번역한 검사지를 사용하였다. 이 검사지는 연구 가능한 문제의 인식, 가설 설정, 변인 파악, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석 및 일반화 능력을 측정하는 총 40개의 4지선다형 문항으로 구성되어 있다(Fig. 2). 원래 6학년에서 9학년을 대상으로 개발되었지만 10학년～12학년에서도 사용되고 있으므로, 22,23 이 연구의 대상인 고등학교 1학년의 통합적 과학 과정 기술을 측정하기에 무리가 없을 것으로 생각된다.
- 의 선호형(preferred form)을 번역하여 사용하였다. 이 검사지는 응집성, 개방성, 통합성, 준칙성, 물리적 환경 하위 범주 별로 7문항씩 총 35개의 문항으로 구성되어 있다. 각 범주에서는 실험 학습에서 학생 간 협력, 실험 방법의 다양성, 이론과의 연계, 규칙 인식, 실험실 시설 및 기구 개선에 대한 학생들의 선호도를 5단계 리커트 척도로 측정한다.
- 각 범주에서는 실험 학습에서 학생 간 협력, 실험 방법의 다양성, 이론과의 연계, 규칙 인식, 실험실 시설 및 기구 개선에 대한 학생들의 선호도를 5단계 리커트 척도로 측정한다. 이 연구에서는 검사지 개발 과정에서 개방성 범주의 타당도를 저해하는 것으로 보고된24 27번 문항을 제외하고 총 34개의 문항을 사용하였다. 이 검사지는 과학 교육 전문가 3인으로부터 번역의 적절성과 안면타당도를 검증받았으며, 이 연구에서의 내적 신뢰도 계수(Cronbach's α)는 응집성, 개방성, 통합성, 준칙성, 물리적 환경 하위 범주 별로 각각 0.
- 이 연구에서는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사지, 과학 과정 기술 검사지, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사지, 실험 수업에 대한 태도 검사지를 사용하였다. 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사지는 실험 설계, 자료의 수집 및 분석, 결론 도출 과정에서 이론과 자료 사이의 관계에 대한 인식론적 관점을 측정하는 Theory and Data19를 번역하여 사용하였다.
대상 데이터
- 모든 검사는 과학의 본성과 관련된 내용을 독립적으로 다룬 탐구 단원의 학습이 끝난 1학기 말에 실시하였다. 1가지 이상의 검사에서 무응답 또는 불성실한 응답을 한 학생들을 제외한 205명의 응답을 분석하였다.
- 이 연구는 경기도에 소재한 인문계 고등학교 1학년 학생 228명(남 120명, 여 108명)을 대상으로 하였다. 모든 검사는 과학의 본성과 관련된 내용을 독립적으로 다룬 탐구 단원의 학습이 끝난 1학기 말에 실시하였다.
데이터처리
- 고등학생들의 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사 점수와 과학 과정 기술 검사 점수, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사의 하위 범주별 점수, 실험 수업에 대한 태도 검사 점수의 평균과 표준편차를 구하였다. 이 때 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사 문항은 자료 중심 관점에 동의하는 경우, ‘매우 동의한다’는 1점, ‘동의하는 편이다’는 2점, 관련성 중심 관점에 동의하는 경우, ‘매우 동의한다’는 5점, ‘동의하는 편이다’는 4점, 두 관점에 모두 동의하지 않는 경우는 3점으로 채점하였다.
- 또한, 변인들 사이의 관련성을 조사하기 위해 각 검사 점수 사이의 상관 관계를 분석하였다. 그리고 이론과 자료에 대한 인식론적 관점에 대한 나머지 변인들의 설명력을 조사하기 위해 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 준거 변인으로 하고 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식의 각 하위 범주, 실험 수업에 대한 태도를 예언 변인으로 하는 단계적 중다 회귀 분석(stepwise multiple regression analysis)을 실시하였다.
이론/모형
- 과학 과정 기술 검사지는 실험 설계, 자료의 수집 및 분석에 요구되는 통합적 과학 과정 기술을 측정하기 위해 MIPT(Middle Grades Integrated Science Process Skills Test)20를 노태희 등21이 번역한 검사지를 사용하였다. 이 검사지는 연구 가능한 문제의 인식, 가설 설정, 변인 파악, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석 및 일반화 능력을 측정하는 총 40개의 4지선다형 문항으로 구성되어 있다(Fig.
- 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사지는 SLEI(Science Laboratory Environment Inventory)24의 선호형(preferred form)을 번역하여 사용하였다. 이 검사지는 응집성, 개방성, 통합성, 준칙성, 물리적 환경 하위 범주 별로 7문항씩 총 35개의 문항으로 구성되어 있다.
- 실험 수업에 대한 태도 검사지는 실험 수업에 대한 학생들의 태도와 흥미를 측정하는 ALWSS(Attitude toward Laboratory Work Scale: Science)25에서 실험 학습 경험에 대한 전반적인 태도 범주의 16개 문항을 번역하여 사용하였다. 모든 문항은 5단계 리커트 척도로 구성되어 있다.
- 이 연구에서는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사지, 과학 과정 기술 검사지, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사지, 실험 수업에 대한 태도 검사지를 사용하였다. 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사지는 실험 설계, 자료의 수집 및 분석, 결론 도출 과정에서 이론과 자료 사이의 관계에 대한 인식론적 관점을 측정하는 Theory and Data19를 번역하여 사용하였다. 이 검사지는 총 7개의 문항으로, 각 문항은 이론과 자료의 관계에 대한 진술 쌍을 읽고, 어느 것에 동의하는지 응답하도록 구성되어 있다(Fig.
성능/효과
- 그러나 실험 수업을 통해 과학 과정 기술을 학습하는 것만으로는 학생들이 이론과 자료의 관계에 대해 적절한 인식론적 관점을 갖는 데 충분하지 않을 수 있다.10 실험 수업에 대한 태도가 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 설명하는 정도가 상대적으로 높았던 이 연구 결과는, 학생들의 실험 수업에 대한 태도를 증진시키는 것이 이론과 자료의 관계 등에 대한 인식론의 이해 향상을 위한 실험 수업의 효과를 높이는 효율적인 방안이 될 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 교사가 실험을 통해 과학 과정 기술과 이와 관련된 인식론적 측면을 가르칠 때, 학생들의 흥미를 고려하여 실험의 소재나 내용을 선정한다면, 학생들이 과학 과정 기술과 관련된 인식론적 측면에 대해 깊이 있게 생각하도록 촉진할 수 있을 것이다.
- 연구 결과, 과학 과정 기술은 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 유의미한 상관이 있었다. 또한, 중다 회귀 분석을 실시한 결과, 과학 과정 기술은 인식론적 관점을 유의미하게 예측하였다. 이는 과학 과정 기술이 과정 기술 자체에 대한 반성적인 사고를 유도하여 이론과 자료의 관계에 대한 인식론적 관점의 발달에 영향을 줄 수 있음을 의미한다.
- 학생들의 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 설명하는 예측 변인을 탐색하기 위해 단계적 중다 회귀 분석을 실시한 결과는 Table 3과 같다. 분석 결과, 유의미한 설명력을 지닌 변인은 실험 수업에 대한 태도, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 중 물리적 환경 범주, 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 중 개방성 범주였으며, 전체 변량의 24.0%를 설명하였다.
- 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사도 응집성, 개방성, 통합성, 준칙성, 물리적 환경의 모든 하위 범주 점수가 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사 점수와 유의미한 상관이 있었다(r = .141 ~ .312, p < .05).
- 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 중 개방성 범주는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 추가적으로 2.6% 설명하였다. 개방적인 실험 학습 환경을 선호하는 학생들은 실험의 목적을 탐구 문제에 대해 깊이있게 탐색하거나 더 설득력있는 설명을 제안하는 것으로 여기는 경향이 있다.
- 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 중 물리적 환경 범주는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 추가적으로 5.0% 설명하였다. 학생들이 원하는 학습 환경은 학습을 통해 무엇을 달성할 것인지에 대한 기대와 관련이 있으므로,24 선호하는 실험 학습 환경은 학생들이 실험 학습의 목적을 어떻게 인식하는지에 따라 달라질 수 있다.
- 실험 수업에 대한 태도 검사 점수도 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 검사 점수와 유의미한 상관이 있었다(r = .365, p < .01).
- 즉, 고등학생들은 동료 간 협의와 다양한 실험 방법이 허용되고 이론 수업과 연계되며 지켜야 할 규칙이 명확하며 양질의 물리적 시설이 갖춰진 실험 학습 환경을 선호하는 것으로 나타났다. 실험 수업에 대한 태도 검사 점수의 평균도 총점의 중앙값보다 높았으며, 이는 학생들의 실험 수업에 대한 태도가 긍정적임을 보여준다.
- 연구 결과, 과학 과정 기술은 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 유의미한 상관이 있었다. 또한, 중다 회귀 분석을 실시한 결과, 과학 과정 기술은 인식론적 관점을 유의미하게 예측하였다.
- 한편, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식의 하위 범주 중에서 응집성, 통합성, 준칙성은 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 유의미하게 설명하지 못하였다. 응집성, 통합성, 준칙성 범주는 모두 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 유의미한 상관이 있었다. 그러나 이 변인들과 유의미한 상관이 있는 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 중 개방성 범주, 물리적 환경, 실험 수업에 대한 태도의 설명력에 가려져 인식론적 관점을 설명하는 데 독자적인 기여를 하지 못하였을 것으로 판단된다.
- 이와 같이 실험 학습과 관련된 과학 과정 기술, 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식, 실험 수업에 대한 태도가 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 특히, 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 과학 과정 기술과의 관련성은 과학 과정 기술이 강조된 실험 수업이 이론과 자료의 관계를 포함한 과학 지식의 타당화 과정에 대한 과학의 본성 교수ㆍ학습에 적합할 가능성을 보여준다.
- 또한, 실험 수업에 대한 태도도 이론과 자료에 대한 인식론적 관점과 유의미한 상관이 있었다. 중다 회귀 분석 결과, 실험 수업에 대한 태도는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점을 가장 잘 설명하는 것으로 나타났다. 이는 이론과 자료에 대한 인식론적 관점의 발달에 실험 수업에 대한 긍정적인 태도의 기여가 상대적으로 크다는 것을 시사한다.
- 선호하는 실험 학습 환경에 대한 인식 검사의 하위 범주별 점수의 평균은 모두 총점의 중앙값보다 높게 나타났다. 즉, 고등학생들은 동료 간 협의와 다양한 실험 방법이 허용되고 이론 수업과 연계되며 지켜야 할 규칙이 명확하며 양질의 물리적 시설이 갖춰진 실험 학습 환경을 선호하는 것으로 나타났다. 실험 수업에 대한 태도 검사 점수의 평균도 총점의 중앙값보다 높았으며, 이는 학생들의 실험 수업에 대한 태도가 긍정적임을 보여준다.
- 01). 즉, 실험 설계, 자료 분석, 결론 도출 등을 수행할 수 있는 능력인 과학 과정 기술과 과학 지식의 타당화 과정 측면에 초점을 둔 이론과 자료에 대한 인식론적 관점은 상호 관련성이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 실험 자료에서 결론이 자동으로 나타난다고 믿는 자료 중심 관점이 수집한 자료를 증거로 활용하여 결론을 도출하는 실험 학습 과정을 방해할 수 있다는 주장26을 뒷받침한다.
- 01). 즉, 실험 수업에 대해 긍정적인 태도를 지닌 학생들은 이론과 자료에 대한 적절한 인식론적 관점을 지니고 있는 것으로 나타났다. 이는 과학 과정 기술에 관한 인식론 측면 중 하나인 과학적 방법에 대해 적절한 인식론적 관점을 지닌 예비 교사가 실험 수업에 대한 태도도 긍정적이었다는 선행 연구27의 결과와 일관된다.
후속연구
- 이러한 인식은 실험에서 자료의 역할에 대한 이해를 높임으로써 이론과 자료에 대한 관점의 발달에 기여할 것으로 해석된다. 그러나 실험 학습의 목적을 알려진 지식을 재현하는 것으로 인식하는 경우에도 오류 없는 자료를 얻기 위해 물리적 환경의 개선을 희망할 수 있으므로,16 명확한 해석을 위해서는 추후 연구로 실험 학습의 목적 인식 유형에 따른 물리적 환경에 대한 선호를 조사할 필요가 있다.
- 또한, 지금까지 정의적 변인이 과학에 대한 인식론적 관점에 미치는 영향에 대해서는 그 가능성만 제기되었을 뿐 실증적인 연구 결과는 부족한 면이 있었다. 이 연구에서 다른 변인들에 비해 정의적 변인인 실험 수업에 대한 태도의 인식론적 관점에 대한 설명력이 크게 나타났던 결과로 볼 때, 실험 학습에 영향을 주는 다양한 정의적 변인과 이론과 자료에 대한 인식론적 관점 사이의 관계를 탐색하는 연구도 이루어져야 할 것이다.
- 한편, 이론과 자료의 관계 등의 과학 과정 기술과 직결된 인식론 측면에 관한 연구는 부족한 실정이므로, 기초 연구로서 과학 과정 기술과 직결된 인식론의 세부적인 측면을 구체화하고 이에 대한 학생들의 관점을 조사하는 등의 연구가 요구된다. 또한, 지금까지 정의적 변인이 과학에 대한 인식론적 관점에 미치는 영향에 대해서는 그 가능성만 제기되었을 뿐 실증적인 연구 결과는 부족한 면이 있었다.
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