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문제 정의
- 이에 영재 선발의 도구로서 지필검사의 적합성에 대한 검토와 지필검사 문항 개발의 기초 자료에 대한 연구가 필요하게 되었다. 그래서 본 연구에서는 지난 3년간 K대학교 과학영재교육원에서 중학교 과정의 과학영재 선발에 사용된 지필 문항의 유형에 따른 문항 분석을 하였다. 이 분석은 특정한 하나의 영재교육원의 경험이기에 다른 경우로 일반화하기에는 상당한 제한이 따른다.
- 따라서 영재 선발 문항의 질을 높이고, 과학영재 선발의 타당성을 높이기 위해 지속적인 과학영재 선발 문항 분석이 필요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 과학영재교육원의 학생 선발에 사용된 수년간의 지필 검사 문항을 분석하여 영재교육 대상자를 선발하기 위해 적합한 지필 검사 도구를 개발하는 데 있어 필요한 기초 자료를 얻고자 한다.
제안 방법
- 객관형 문항은 영재교육원의 각 전공(수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학, 정보)에 지원한 학생들이 공통으로 치르는 1차 지필 검사이다. 2차 지필 검사는 창의적 문제해결력을 평가하는 서술형 문항으로 지원한 전공에 따라 문항이 다르기 때문에 본 연구에서는 물리 과정만을 분석하였다.
- 과학영재 선발 지필 문항은 객관형 검사와 서술형 검사로 이루어져 있었다. 객관형 문항의 경우 문항을 교과 영역과 내용 영역으로 나누어 분석하였다. 교과 영역의 경우, 수학과 물리 과목에 해당하는 문항들이, 내용 영역의 경우는 과학영재성 및 창의성에 해당하는 문항들이 가장 많이 출제되었다.
- 고전 검사 이론에 따라 문항의 난이도(item difficulty: P)와 문항의 변별도 (discrimination index: DI)를 분석하였다. 문항 난이도는 일반적으로 Cangelosi (1990)의 기준을 적용하여 0.
- 과학 영재 선발에 사용된 지필 문항들의 유형별, 교과별 및 내용별 상관계수를 산출하여, 상관관계를 분석하였다.
- 연구에 사용된 문항은 중학 물리 전공을 지원한 학생들을 선발하는 것으로 지원 대상은 초등학교 6학년 재학생이다. 과학영재교육원의 중학교 과정은 수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학의 전공별로 선발하며, 본 연구는 지난 3년간 물리 전공에 지원한 학생들의 점수 자료를 분석하였다.
- 즉, 어떤 문항에 답을 맞힌 피험자의 전체 점수가 높고, 문항에 답이 틀린 피험자의 전체 점수가 낮다면, 이 문항은 피험자를 변별하는 기능을 가진 문항이라 할 수 있다. 그러므로 문항의 변별도는 각 문항 점수와 피험자 총점의 상관계수에 의하여 구하였다. 문항 변별도에 대한 분석은 Ebel & Frisbie(1991)의 기준을 적용하였다.
- 먼저 교과 영역으로는 수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학으로 나누어져 있다. 내용 영역으로는 과학영재성 및 창의성, 기초수학능력, 과학탐구능력으로 나누어 문항의 내용을 분석하였다.
- 본 연구에서 분석된 문항들은 2단계 과정의 지필 검사에 사용된 것으로 객관형 문항과 서술형 문항으로 이루어져 있다. 객관형 문항은 영재교육원의 각 전공(수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학, 정보)에 지원한 학생들이 공통으로 치르는 1차 지필 검사이다.
- 서술형 문항의 경우는 문항 난이도와 변별도가 적절한 편이었으며, 객관형 문항에 비해 어렵게 출제된 문항이 많았고, 변별력이 높았던 것으로 분석되었다. 특정 문항들이 선발에 미치는 영향을 알아보기 위해 지필 문항 유형, 교과, 내용과 총점과의 상관계수를 산출하여 상관관계를 분석하였다. 모든 교과의 문항들이 총점과 유의미한 상관을 나타내었으나, 수학, 물리, 화학이 가장 높은 상관을 보였고, 상호상관도 높았다.
대상 데이터
- 본 연구는 K대학교 과학영재교육원에서 2008학년∼2010학년 동안 학생 선발에 사용한 93개 문항을 대상으로 하였다.
- 본 연구는 K대학교 과학영재교육원에서 2008학년∼2010학년 동안 학생 선발에 사용한 93개 문항을 대상으로 하였다. 연구에 사용된 문항은 중학 물리 전공을 지원한 학생들을 선발하는 것으로 지원 대상은 초등학교 6학년 재학생이다. 과학영재교육원의 중학교 과정은 수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학의 전공별로 선발하며, 본 연구는 지난 3년간 물리 전공에 지원한 학생들의 점수 자료를 분석하였다.
데이터처리
- 그리고 영재 선발에 사용된 지필검사 문항의 피험자의 점수와 지필검사 문항 유형, 문항 영역 등과의 상관을 알아보기 위해 상관계수를 산출하였다.
- 본 과학영재교육원 선발 시험에 응시하기 전에 다른 영재교육기관에서 영재교육을 받은 적이 있는 학생과 영재교육을 받은 적이 없는 학생들 간에 차이가 있는지를 알아보기 위해 t 검증을 사용하여 분석하였다.
- 본 과학영재교육원 선발 시험에 응시한 학생들은 초등학생 시절에 다른 영재교육기관에서 영재교육을 받은 학생들과 영재교육을 받지 않은 학생들로 이루어져 있다. 선발 문항이 초등학생 시절의 영재교육 수료 여부에 따라 어떤 차이를 나타내는지를 알아보기 위해 영재교육을 받은 경험이 있는 학생들과 그렇지 못한 학생들을 나누어 t 검증을 실시하였다. 영재교육 수료자는 대학부설 영재교육원이나 시도교육청 영재교육원 등에서 공부한 학생들이 해당되며, 일반 학원 등의 영재교육을 받은 경우는 영재교육 미수료자로 분류하였다.
이론/모형
- 문항 난이도는 일반적으로 Cangelosi (1990)의 기준을 적용하여 0.25 미만은 어려운 문항, 0.25∼0.75는 적절한 문항, 0.75 이상은 쉬운 문항으로 판정하였다.
- 문항 변별도에 대한 분석은 Ebel & Frisbie(1991)의 기준을 적용하였다.
성능/효과
- Table 5는 객관형 문항과 서술형 문항 및 총점과의 상관관계를 나타낸 것이다. 객관형 문항과 서술형 문항의 점수를 모두 합한 총점과 지필 검사 유형별 점수와의 상관은 객관형과 서술형 모두 높게 나타났는데, 서술형과총점과의 상관이 .827로 객관형과의 상관계수 .649보다 더 높게 나타났다. 과학영재 선발을 목적으로 한 시험에서 영재의 특성에 맞는 창의적 문제해결력을 중요한 선발 기준으로 평가한다면, 창의적 문제 해결력을 주로 평가하는 서술형 문항이 객관형 문항에 비해 선발에 더 큰 영향을 주는 것은 당연한 것으로 생각된다.
- 객관형 문항에서 영재교육을 받은 학생들의 평균은 71.6점, 영재교육을 받지 않은 학생들의 평균이 61.9점으로 10점 정도의 평균 차이가 나타났으며, 통계적으로 유의미한 것으로 분석되었다. 서술형 문항은 6점 정도의 차이를 보였으나, 통계적으로 유의미하지는 않았다.
- 78로 분포가 가장 큰 것으로 나타났지만, 변별도가 낮은 문항이 나타나지 않았기 때문에 변별도에는 문제가 없는 것으로 분석된다. 객관형 문항의 평균 변별도와 비교해 보면, 객관형 문항에 비해 서술형 문항의 변별력이 우수하였다.
- 고전 문항 검사 이론을 바탕으로 분석한 결과는 서술형 문항이 객관형 문항에 비해 더 어렵게 출제된 것으로 조사되었다. 교과별 평균 문항 난이도는 대체로 적절한 편이었다.
- 과학영재성 및 창의성과 과학탐구능력 문항에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 과학영재성 및 창의성의 경우는 영재교육을 받은 학생들의 평균이 38.
- 교과별 문항들과 총점과의 상관계수는 모두 유의미한 상관을 나타내었고, 특히 수학 문항들이 가장 높은 상관을 보였으며, 그 다음은 물리 문항들이 높은 상관을 나타내었다. 즉, 수학과 물리 영역에 해당하는 문항에서 점수를 많이 얻는다면, 총점에서 고득점을 할 수 있다는 분석이 나온다.
- 교과별 평균 난이도는 전반적으로 적절한 편이었으며, 그 중에서 생물이 0.57로 가장 쉬웠으며, 물리가 0.38로 가장 어려웠던 것으로 분석되었다. 특히 교과별로 너무 쉽거나 너무 어려운 문항이어서 문항 난이도가 0.
- 22로 낮은 편이었으며, 다른 과목의 문항들은 양호한 편이었다. 교과별로 변별도가 0.20 미만으로 변별도에 문제가 있는 문항들을 분석해 본 결과, 지구과학의 경우 42.9%(7문항 중 3문항)로 비율이 가장 높았으며, 물리는 18.8%(16문항 중 3문항)로 나타났다. 변별도에 문제가 있는 문항 중에는 문제와 관련하여 제시된 도표를 보고 해석 또는 추리를 요구하는 문항이 있었는데, 학생들이 문제에 대한 선행지식과 도표를 해석하는 능력이 부족한 것으로 판단된다.
- 그 결과, 객관형 문항에 대한 전체 평균 난이도는 0.44∼0.50으로 적절하였다.
- 38로 양호한 편이었다. 그러나 내용별로 각 문항에 따라 난이도에 문제가 있는 문항수를 분석한 결과, 기초수학능력의 경우 55.6%(18문항 중 10문항)로 비율이 가장 높았으며, 과학영재성 및 창의성이 25.0%(36문항 중 9문항)로 비율이 가장 낮았다. 문항 난이도 분포는 문항 내용에 따라 차이는 있지만, 대체로 큰 분포를 나타내어 난이도의 편차가 매우 심한 것으로 분석된다.
- 특정 문항들이 선발에 미치는 영향을 알아보기 위해 지필 문항 유형, 교과, 내용과 총점과의 상관계수를 산출하여 상관관계를 분석하였다. 모든 교과의 문항들이 총점과 유의미한 상관을 나타내었으나, 수학, 물리, 화학이 가장 높은 상관을 보였고, 상호상관도 높았다. 수학, 물리, 화학 내용의 문항들이 물리 전공 학생들을 선발하는 경우에 계속 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 문항 내용별 평균 변별도는 과학영재성 및 창의성이 0.30, 기초수학능력이 0.32로 적절한 편이었으나, 과학탐구능력은 0.26로 가장 낮았다. 특히 2010년의 과학탐구능력 문항의 경우 0.
- Table 4는 객관형 문항의 문항 내용 간 및 총점과의 상관계수를 나타낸 것이다. 문항 내용의 모든 영역들이 총점과 유의미하게 높은 상관이 있는 것으로 나타났으며, 과학영재성 및 창의성과 총점간의 상관이 .814로 가장 높게 나타났다. 문항 내용 간의 상관은 대체로 낮은 편으로 나타났다.
- 본 과학영재교육원 선발 시험에 응시하기 전에 다른 영재교육원에서 영재교육을 받은 적이 있는 학생과 영재교육을 받은 적이 없는 학생들의 차이를 t 검증으로 분석한 결과, 객관형 문항에서 수학과 물리 문항, 과학영재성 및 창의성과 과학탐구능력 문항에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 영재교육을 받은 학생들의 평균이 높게 나타났으며, 초등학생 시절의 영재교육이 중학교 영재교육 대상자 선발시험에 영향을 미치고 있는 것으로 판단되었다.
- 서술형 문항의 경우는 문항 난이도와 변별도가 적절한 편이었으며, 객관형 문항에 비해 어렵게 출제된 문항이 많았고, 변별력이 높았던 것으로 분석되었다. 특정 문항들이 선발에 미치는 영향을 알아보기 위해 지필 문항 유형, 교과, 내용과 총점과의 상관계수를 산출하여 상관관계를 분석하였다.
- 본 과학영재교육원 선발 시험에 응시하기 전에 다른 영재교육원에서 영재교육을 받은 적이 있는 학생과 영재교육을 받은 적이 없는 학생들의 차이를 t 검증으로 분석한 결과, 객관형 문항에서 수학과 물리 문항, 과학영재성 및 창의성과 과학탐구능력 문항에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 영재교육을 받은 학생들의 평균이 높게 나타났으며, 초등학생 시절의 영재교육이 중학교 영재교육 대상자 선발시험에 영향을 미치고 있는 것으로 판단되었다. 그러나 서술형 문항에서는 유의미한 차이가 없었다.
- 이상의 내용들을 종합해 보면, 중등 물리 전공 학생들을 선발하는 경우에, 수학, 물리, 화학 내용의 창의적 문제해결력 문항, 객관형 문항보다 서술형 문항이 더 적합하다고 할 수 있겠다. 따라서, 새로운 전형 방식인 관찰추천제에서도 수학, 물리, 화학 내용이 반영된 창의적 문제해결 결과보고서와 같은 서술형 문항의 가치를 살리는 방안이 강구되어야 한다고 본다.
- 지필 검사 유형과 총점간의 상관에서는 객관형과 서술형 모두 높게 나타났으나, 상호상관은 낮았다. 서술형 총점과의 상관계수가 0.
- 38로 가장 어려웠던 것으로 분석되었다. 특히 교과별로 너무 쉽거나 너무 어려운 문항이어서 문항 난이도가 0.25미만이거나 0.75 이상으로 나오는 문항을 조사해 본 결과, 생물의 경우 60.0% (10문항 중 6문항)로 비율이 가장 높았으며, 물리가 18.8%(16문항 중 3문항)로 비율이 가장 낮았다. 문항 난이도에 문제가 있는 문항 중에는 실험 조건에 따른 결과를 제시하여 그 차이를 파악하는 문항 등으로 쉽게 출제된 문항이 많았으며, 물리 문항의 경우는 선행 지식이 강조되어 어려웠던 문항이 많았다.
- 영재교육을 받은 학생과 받지 않은 학생의 수가 차이가 있었지만 수학과 물리 교과에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 특히 영재교육을 받은 학생들의 평균은 총점 120점 기준에서 수학이 차지하는 총점 48점 중에서 5점, 물리가 차지하는 총점 27점 중에서 3점 더 높은 것으로 분석되었다. 다른 과목에서는 유의미한 차이가 없었다.
후속연구
- 모든 교과의 문항들이 총점과 유의미한 상관을 나타내었으나, 수학, 물리, 화학이 가장 높은 상관을 보였고, 상호상관도 높았다. 수학, 물리, 화학 내용의 문항들이 물리 전공 학생들을 선발하는 경우에 계속 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 앞으로, 새로운 환경에서의 과학영재 선발의 타당성을 높이기 위한 지속적인 문항 분석과 개발이 필요하며, 이러한 문항 분석 자료를 통해, 영재교육 대상자로 선발된 학생들이 입학 후에 거두는 수행성적과의 관련성을 알아보는 연구도 이루어져야 할 것이다.
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