과학 최상위권 남녀 학생 14명(남 7명, 여 7명)을 최종 선정하여 과학 탐구 문제 해결과정에 따른 성별 특성에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과, 남학생이 기초 탐구 능력에서 문제를 더 쉽게 해결하였고 통합 탐구 능력에서는 여학생이 문제를 더 쉽게 해결하였다. 성공하는 경우, 남학생은 기억에 의한 계획 유형과 문두와 답지의 내용을 모두 확실히 아는 풀이 유형 및 답지 중 확실히 알고 있는 유형으로 문제를 푸는 경향이 높았다. 여학생의 경우 문두와 답지를 분석하거나 표, 그래프, 그림을 분석하여 성공하는 경향이 높았다. 여학생이 남학생에 비해 다양한 방법으로 문제 해결을 하는 경향이 있음을 보여주고 있다. 실패하는 경우, 남학생은 즉시 풀이하면서 충분히 이해가 되지 않은 상태에서 답을 구하거나 잘못된 기억으로 해결하다 실패를 하는 경향이 높고 여학생은 잘 못 기억하거나 표, 그림, 그래프를 잘 못 분석한 풀이 유형이 많았다. 이 결과는 과학 탐구 능력 문제 해결에 대한 남녀 학생에 대한 이해를 높일 수 있고 프로그램 개발에 시사점을 제공한다.
과학 최상위권 남녀 학생 14명(남 7명, 여 7명)을 최종 선정하여 과학 탐구 문제 해결과정에 따른 성별 특성에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과, 남학생이 기초 탐구 능력에서 문제를 더 쉽게 해결하였고 통합 탐구 능력에서는 여학생이 문제를 더 쉽게 해결하였다. 성공하는 경우, 남학생은 기억에 의한 계획 유형과 문두와 답지의 내용을 모두 확실히 아는 풀이 유형 및 답지 중 확실히 알고 있는 유형으로 문제를 푸는 경향이 높았다. 여학생의 경우 문두와 답지를 분석하거나 표, 그래프, 그림을 분석하여 성공하는 경향이 높았다. 여학생이 남학생에 비해 다양한 방법으로 문제 해결을 하는 경향이 있음을 보여주고 있다. 실패하는 경우, 남학생은 즉시 풀이하면서 충분히 이해가 되지 않은 상태에서 답을 구하거나 잘못된 기억으로 해결하다 실패를 하는 경향이 높고 여학생은 잘 못 기억하거나 표, 그림, 그래프를 잘 못 분석한 풀이 유형이 많았다. 이 결과는 과학 탐구 능력 문제 해결에 대한 남녀 학생에 대한 이해를 높일 수 있고 프로그램 개발에 시사점을 제공한다.
As research results, male schoolchildren were found to solve problems more easily in the area of basic process skills while female schoolchildren were found to solve problems in the area of integrated process skills. Schoolboys showed the high tendency to solve problems in a planning pattern by memo...
As research results, male schoolchildren were found to solve problems more easily in the area of basic process skills while female schoolchildren were found to solve problems in the area of integrated process skills. Schoolboys showed the high tendency to solve problems in a planning pattern by memory, or solving pattern in which they are fully aware of the contents of both questions and choices in answer sheets, or the pattern which they are fully aware of distracters in answer sheets; in contrast, schoolgirls showed a high tendency to get a good result by analyzing both questions & choices in answer sheets or analyzing a chart, graph and illustration, which explains that female schoolchildren tend to solve problems in more diverse ways than male schoolchildren. In case of a poor achiever, male schoolchildren tend to make a failure while trying to find answers in an inadequately understood state or trying to solve on mistaken memories while doing questions immediately while female schoolchildren showed a lot of solving patterns based on mistaken memories or wrong analyses of a chart, illustration, or graph. Such results are believed to offer the implications on the understanding of male/female schoolchildren in their problem-solving pattern of their exploratory ability in elementary science and on its subsequent program development.
As research results, male schoolchildren were found to solve problems more easily in the area of basic process skills while female schoolchildren were found to solve problems in the area of integrated process skills. Schoolboys showed the high tendency to solve problems in a planning pattern by memory, or solving pattern in which they are fully aware of the contents of both questions and choices in answer sheets, or the pattern which they are fully aware of distracters in answer sheets; in contrast, schoolgirls showed a high tendency to get a good result by analyzing both questions & choices in answer sheets or analyzing a chart, graph and illustration, which explains that female schoolchildren tend to solve problems in more diverse ways than male schoolchildren. In case of a poor achiever, male schoolchildren tend to make a failure while trying to find answers in an inadequately understood state or trying to solve on mistaken memories while doing questions immediately while female schoolchildren showed a lot of solving patterns based on mistaken memories or wrong analyses of a chart, illustration, or graph. Such results are believed to offer the implications on the understanding of male/female schoolchildren in their problem-solving pattern of their exploratory ability in elementary science and on its subsequent program development.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 과학 탐구 능력 문제 해결에 있어서 문제 해결 과정에서 최상위권 본 학생들의 과학 탐구 능력 문제를 해결하는 데 있어 어떤 특성이 있으며 특히 문제 해결 과정(이해, 계획, 풀이, 검토 단계)에서 남녀에 따라 어떤 특성이 있는지를 파악하여 시사점을 제공하는데 있다.
본 연구는 과학 최상위권 학생들이 과학 탐구 능력 문제 풀이 과정에 따른 성별 특성을 알아보기 위하여 6학년 학생(남 7, 여 7)들을 대상으로 문제 풀이 과정을 발성 사고법을 활용하여 분석하였다. 본 연구 결과는 다음과 같다.
과학 문제를 해결하는 문제해결에 대한 연구들(Camacho & Good, 1989; 김은진, 2006; 김찬종 1998; 노태희와 전경문, 1997; 박학규과 권재술, 1991; 박학규와 이용현, 1993; 이혜주, 2006; 전경문, 1999; 홍미영과 박윤배, 1995; 홍순원과 이홍섭, 2008)은 주로 문제 해결 단계와 문제 해결 시간을 분석한 연구와 전문가와 초보자들이 가지는 문제 해결 과정에서의 차이를 비교한 연구, 문제 해결 전략을 사용하여 학생들의 문제 해결력을 향상시키기 위한 교수 방법의 효과를 분석한 연구 등 주로 중, 고등학생이나 일반학생들을 대상으로 한연구들이었다. 이에 본 연구에서는 초등학생 중 과학 최상위권 학생들의 과학탐구 문제 해결 과정에서 성공하는 경우와 실패하는 경우에 따른 문제 해결 시간, 문제 해결 단계에 따라 어떤 특성이 있는지에 대한 논의를 하고자 한다.
제안 방법
문제 해결의 첫 단계인 이해 단계에서의 유형을 조사하였다. 과학 최상위권 학생들이 과학 지식 문제를 읽고 난 후 문항에 대한 반응을 여러 가지로 나타내고 있었는데 이를 3단계로 범주화하여 분석하였다. u1(아니요.
과학 최상위권 학생의 과학 탐구 문제 해결 과정에서 검토 단계에서의 학생들의 반응 유형을 2개로 범주화하였다. 미심쩍은 부분이 있다(E1), 미심쩍은 부분이 없다(E2) 유형으로 남학생이 미심쩍은 부분이 없다는 유형이 여학생에 비해 높았다([그림 5] 참조).
과학 최상위권 학생의 문제 해결 풀이 단계에서 문제 성공한 경우와 실패한 경우의 풀이 유형을 각각 7가지 유형으로 범주화하였다.
결과 처리는 빈도 분석과 F 검증으로 분석하였다. 또한 학생들의 면담 내용을 프로토콜로 작성하였다. 총 140개의 프로토콜을 문제 해결에 성공한 경우와 실패한 경우를 구별하여 문제 해결 단계에 따라 분석하였다.
면담 대상자를 대상으로 발성사고법을 1회에 걸쳐 연습시켰고, 과학 탐구 능력(기초탐구능력, 통합탐구능력) 총 2회의 면담을 통해 문제 풀이 과정을 살펴보았다. 문항별 학생들의 문제 풀이 과정은 비디오로 녹화되었고, 녹화된 자료를 토대로 문제 해결 단계별 시간을 측정하여 분석하였다.
문제 해결 과정에 발성 사고법 적용에 있어 초등학생인 점을 감안하여 연구자가 각 단계별 질문을 하여 학생의 생각을 구체적으로 말할 수 있도록 하였다( 참조).
면담 대상자를 대상으로 발성사고법을 1회에 걸쳐 연습시켰고, 과학 탐구 능력(기초탐구능력, 통합탐구능력) 총 2회의 면담을 통해 문제 풀이 과정을 살펴보았다. 문항별 학생들의 문제 풀이 과정은 비디오로 녹화되었고, 녹화된 자료를 토대로 문제 해결 단계별 시간을 측정하여 분석하였다. 검사 결과는 SPSS Window Program(Version 12.
이 검사 도구는 한국교육개발원에서 조석희 외(1997)가 개발한 검사 도구로 대상은 초등학교 4~6학년이며 총 10개의 서술형 문항으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 과학 탐구 능력에서 우수한 성적을 거둔 상위 20% 학생 총 49명을 대상으로 방과 후에 총 60분 동안 실시하였다. 4개의 하위 점수를 100점 만점으로 환산하고, 네 점수의 평균으로 과학 창의적 문제 해결 전체 점수를 구하였다.
본 연구에서는 과학 탐구 능력은 크게 기초 탐구 능력과 통합 탐구 능력으로 구분하여 기초 탐구 능력(basic process skills)은 관찰, 측정, 분류, 추리, 예상을 포함하고 통합 탐구 능력(integrated process skills)은 자료 해석, 자료 변환, 변인 통제, 가설 설정, 일반화로 정의하였다. 초등학교 과학 교과서에 제시된 내용을 살펴보면 탐구의 기초가 되는 관찰, 측정, 분류를 하는 기초 탐구 과정과 실험, 자료를 통해 해석하고 가설을 설정하며, 이를 해결하는 통합 탐구 과정으로 구성되어 있으며, 고학년으로 갈수록 그 비중이 많이 구성되어 있다(홍순원과 이용섭, 2008).
또한 학생들의 면담 내용을 프로토콜로 작성하였다. 총 140개의 프로토콜을 문제 해결에 성공한 경우와 실패한 경우를 구별하여 문제 해결 단계에 따라 분석하였다.
학생들의 응답 내용은 비디오로 촬영하였으며 과학 전문가 2인의 도움을 받아 프로토콜을 작성하였다. 작성된 프로토콜을 상호 분석하였으며 분석자 간일치도는 .
대상 데이터
탐구 능력 검사 결과 분석 후 상위 20%에 해당되는 총 49명(남학생: 21명, 여학생: 28명)을 대상으로 한국교육개발원에서 개발한 과학 창의적 문제 해결력 검사(조석희, 시기자, 지은림, 1997)를 실시했다. 과학 창의적 문제 해결력 검사에서 최고의 성적을 받은 남녀 학생 각 7명씩 총 14명을 본 연구 대상자로 선정하였다.
학생들의 과학 탐구 능력 문제 해결 과정 특징을 살펴보기 위한 본 연구 목적을 달성하기 위해 초등학교 6학년에 재학 중인 151명(남학생: 73명, 여학생: 78명)을 대상으로 탐구 능력 검사를 실시했다. 탐구 능력 검사 결과 분석 후 상위 20%에 해당되는 총 49명(남학생: 21명, 여학생: 28명)을 대상으로 한국교육개발원에서 개발한 과학 창의적 문제 해결력 검사(조석희, 시기자, 지은림, 1997)를 실시했다. 과학 창의적 문제 해결력 검사에서 최고의 성적을 받은 남녀 학생 각 7명씩 총 14명을 본 연구 대상자로 선정하였다.
학생들의 과학 탐구 능력 문제 해결 과정 특징을 살펴보기 위한 본 연구 목적을 달성하기 위해 초등학교 6학년에 재학 중인 151명(남학생: 73명, 여학생: 78명)을 대상으로 탐구 능력 검사를 실시했다. 탐구 능력 검사 결과 분석 후 상위 20%에 해당되는 총 49명(남학생: 21명, 여학생: 28명)을 대상으로 한국교육개발원에서 개발한 과학 창의적 문제 해결력 검사(조석희, 시기자, 지은림, 1997)를 실시했다.
데이터처리
본 연구에서는 과학 탐구 능력에서 우수한 성적을 거둔 상위 20% 학생 총 49명을 대상으로 방과 후에 총 60분 동안 실시하였다. 4개의 하위 점수를 100점 만점으로 환산하고, 네 점수의 평균으로 과학 창의적 문제 해결 전체 점수를 구하였다. 학생들의 분석 점수는 (주)학습심리에서 채점한 결과를 이용하였다.
0)을 사용하여 분석하였다. 결과 처리는 빈도 분석과 F 검증으로 분석하였다. 또한 학생들의 면담 내용을 프로토콜로 작성하였다.
이론/모형
탐구 능력 검사 도구는 권재술과 김범기(1994)가 초등학교 5학년부터 중학교 3학년까지 적용할 수 있도록 개발한 과학 탐구 능력 검사 도구(TSPS)를 사용하였다.
성능/효과
과학 최상위권 학생들이 과학 탐구 능력 문제 해결에 있어 기초 탐구 능력의 경우 남학생이 이해 단계를 제외한 나머지 부분에서 시간이 덜 걸렸고 특히 검토 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.05) 통합 탐구 능력에서는 여학생이 남학생에 비해 문제해결 전 단계에서 평균 시간이 덜 걸렸고 특히 이해 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.05).
과학 탐구 능력 문제 해결 과정에서 이해, 풀이, 검토 단계에서는 성공하는 경우와 실패하는 경우에 따라 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다(p<05).
과학탐구 능력의 문제 해결 시간을 성별로 분석해 보면, 문제 해결 이해 단계에서 남학생이 여학생에 비해 시간이 많이 걸렸으며 통계적으로는 이해 단계에서 유의미한 결과를 보였다(p<05).
둘째, 문제를 성공하는 경우, 남학생은 기억에 의한 계획 유형과 문두와 답지의 내용을 모두 확실히 아는 풀이 유형 및 답지 중 확실히 알고 있는 유형으로 문제를 푸는 경향이 높았다. 여학생의 경우 문두와 답지를 분석하거나 표, 그래프, 그림을 분석하여 성공하는 경향이 높았다.
또한 기초 탐구 능력의 경우 남학생이 이해 단계를 제외한 나머지 부분에서 시간이 덜 걸렸고 특히 검토 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다 (p<.05) 통합 탐구 능력에서는 여학생이 남학생에 비해 문제해결 전 단계에서 평균 시간이 덜 걸렸고 특히 이해 단계에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.05).
또한, 과학탐구 능력의 문제 해결 시간을 성공하는 경우와 실패하는 경우에 따라 성별로 분석해 보면, 문제 해결 이해 단계에서 성공하는 경우, 실패하는 경우 모두 여학생이 더 적은 시간이 걸렸다. 특히, 실패하는 경우는 통계적으로는 이해 단계에서 유의미한 결과를 보였다(p<05).
셋째, 문제를 실패하는 경우, 남학생은 즉시 풀이하면서 충분히 이해가 되지 않은 상태에서 답을 구하거나 잘못된 기억으로 해결하다 실패를 하는 경향이 높고 여학생은 잘 못 기억하거나 표, 그림, 그래프를 잘 못 분석한 풀이 유형이 많았다. 김유정 외(2009)의 연구에서도 고등학생들 중 학업 성취도가 낮은 학생들에서 그래프 해석 과정에서 많은 오류가 있는 것으로 보고하고 있는데 초등학생의 경우 최상위권 학생들도 실패하는 것으로 보아 탐구 능력 문제 해결 능력 신장을 위해서는 일반 학생들에 대한 표와 그림, 그래프 해석 능력을 신장시키는데 관심을 갖고 지도해 나아가야 할 필요가 있다.
첫째, 학생들의 문제 해결 과정을 시간을 비교해 본 결과 성공하는 경우와 실패하는 경우의 단계별 시간을 분석해 본 결과, 과학 탐구 능력 문제 해결 과정에서 이해, 풀이, 검토 단계에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다(p<05).
후속연구
과학탐구 문제 해결 과정에서 다양한 전략을 사용할 수 있도록 과학 교수-학습이 이루어지도록 해야 하고 올바른 과학 지식 개념의 습득과 표, 그림, 그래프 분석 능력의 향상을 위해 프로그램 개발 및 적용이 이루어져야 할 것이다.
김유정, 최길순, 노태희(2009)는 고등학생들의 그래프 해석 오류 유형을 자료의 잘못된 독해, 잘못된 내삽, 외삽, 관계 잘못 설정으로 구분하여 분석하였다. 초등학생에 있어서도 그래프 분석에 있어서 좀 더 밀도 있는 연구가 이루어져 그에 맞는 프로그램이 적용되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과학 최상위권 남녀 학생 14명(남 7명, 여 7명)을 최종 선정하여 과학 탐구 문제 해결과정에 따른 성별 특성에 대한 연구를 수행 한 결과는?
과학 최상위권 남녀 학생 14명(남 7명, 여 7명)을 최종 선정하여 과학 탐구 문제 해결과정에 따른 성별 특성에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과, 남학생이 기초 탐구 능력에서 문제를 더 쉽게 해결하였고 통합 탐구 능력에서는 여학생이 문제를 더 쉽게 해결하였다. 성공하는 경우, 남학생은 기억에 의한 계획 유형과 문두와 답지의 내용을 모두 확실히 아는 풀이 유형 및 답지 중 확실히 알고 있는 유형으로 문제를 푸는 경향이 높았다. 여학생의 경우 문두와 답지를 분석하거나 표, 그래프, 그림을 분석하여 성공하는 경향이 높았다. 여학생이 남학생에 비해 다양한 방법으로 문제 해결을 하는 경향이 있음을 보여주고 있다. 실패하는 경우, 남학생은 즉시 풀이하면서 충분히 이해가 되지 않은 상태에서 답을 구하거나 잘못된 기억으로 해결하다 실패를 하는 경향이 높고 여학생은 잘 못 기억하거나 표, 그림, 그래프를 잘 못 분석한 풀이 유형이 많았다. 이 결과는 과학 탐구 능력 문제 해결에 대한 남녀 학생에 대한 이해를 높일 수 있고 프로그램 개발에 시사점을 제공한다.
Hayes가 말한 문제 해결이란 무엇인가?
"라고 하였다. 또한 문제 해결을 “문제를 정의하고 관련된 요소를 이해하며, 사전 지식과 해결 과정을 탐색하고 최종 목적지에 도달하기 위해 전략과 개념을 조작하는 인지적 과정으로 고차원적인 사고 과정”이라고 하였다(Hayes, (1989).
Johnstone가 말한 문제해결에 대한 정의는?
문제 해결에 대한 정의는 학자들 마다 차이가 있다. Johnstone(1993)은 “문제해결은 문제 조건과 관련된 사실, 개념, 절차 지식, 그리고 하나 이상의 수리적 조작 등이 요구되는 복잡한 과정이다."라고 하였다.
참고문헌 (31)
권재술, 이성왕 (1998). 물리 문제 해결 실패자와 성공자의 문제 해결 사고 과정에 관한연구. 한국과학교육학회지, 8(1), 43-56.
김용권, 이총영, 이석희 (2004). 과학놀이 활동이 아동들의 과학적 태도와 탐구능력에 미치는 효과. 초등과학교육, 23(1), 17-26.
Abruscato, J. (2000). Teaching children science; A discovery approach. 5th ed. Boston, MA:Allyn and Bacon.
Beller, M., & Gafni, N. (1996). The 1991 International assessment of educational progress in mathematics and science: The gender differences perspective. Journal of Educational Psychology, 88, 365-377.
Camacho, M., & Good, R. (1989). Problem solving and chemical equilibrium: Suddessful versus unsuccessful performance. Journal of Research in Science Teaching, 26(3), 251-272.
Lyle, K. S., & Robinson, W. R. (2001). Teaching science problem solving: An overview of experimental work. Journal of Chemical, 78(9), 1162-1163.
Mason, D. S., Shell, D. F., & Crawley, F. E. (1997). Difference in problem solving by nonscience majors in introductory chemistry on paired algorythmic-conceptual problems. Journal of Research in Science Teaching, 34(9), 905-924.
Martin, M. O., Mullis, I. V. S., Gonzales, E. J., Gregory, K. D., Smith, T. A., Chrostowski, S. J., Garden, R. A., & O'Connor, K. M. (2000). TIMSS 1999: International science report. International Study Center Boston College Lynch School of Education, 11, 331-351.
Smith, M, U,. & Good, R, (1984). Problem solving and classical genetics: Successful versus unsuccessful performance. Journal of Research in Science Teaching, 21(9), 895-912.
Taconis, R., Ferguson-Hessler, M. G. M., & Broekkamp, H. (2001). Teaching science problem solving: An overview of experimental work. Journal of Research in Science Teaching, 38(4), 442-468.
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