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문제 정의
- 이상의 연구에서 볼 수 있듯이 지금까지의 연구들은 대부분 마술을 활용한 수업이 학습 동기유발 및 학습태도에 미치는 영향, 또는 과학행사 및 자유 탐구활동이 과학적 태도와 과학적 탐구능력에 미치는 영향에 대하여 각각 별개로 연구하는 수준에 그치고 있음을 알 수 있다. 따라서 여기서는 과학마술을 활용한 수업이 과학적 태도와 과학 탐구능력에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
제안 방법
- 과학마술 교육자료는 이미 개발된 과학마술 자료와 책자(오순훈 역, 1999; 이양 역, 2002)에서 교과내용과 관련된 것을 중심으로 재구성하였다. 여기서 개발된 자료는 과학교육전문가와 세 차례 협의과정을 통하여 수정 보완하였다.
- 과학마술을 활용한 수업이 초등학교 학생들의 과학적 태도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험 집단과 비교집단에 과학적 태도에 대한 사전검사와사후검사를 실시한 후, 집단 간 및 집단 내 차이를 검정하였다.
- 과학마술을 활용한 수업이 초등학생들의 과학 탐구능력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험집단과 비교집단에 과학 탐구능력에 대한 사전검사와 사후검사를 실시한 후 집단 간 및 집단 내의 차이를 검정하였다.
- 서울특별시에 소재하는 J초등학교 4학년 학생 82명을 대상으로 실험집단과 비교집단으로 구분하여 정규 수업시간에 과학마술을 활용한 수업이 학생들의 과학적 태도와 과학 탐구능력에 미치는 교육효과를 알아보았다. 그 연구 결과는 다음과 같다.
- 과학마술 교육자료는 이미 개발된 과학마술 자료와 책자(오순훈 역, 1999; 이양 역, 2002)에서 교과내용과 관련된 것을 중심으로 재구성하였다. 여기서 개발된 자료는 과학교육전문가와 세 차례 협의과정을 통하여 수정 보완하였다.
- 연구 대상은 과학마술을 활용한 수업이 초등학생의 과학적 태도와 과학 탐구능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 서울시에 소재하는 J초등학교 4학년 2개 학급 82명을 대상으로 하였다. 연구 대상자 중 비교집단 41명, 실험집단 41명으로 구분하여 이들을 대상으로 사전검사를 실시하고, 4학년의 열에 의한 물체의 부피변화, 모습을 바꾸는 물, 열의 이동과 우리생활 단원에 과학마술 학습프로그램을 개발하여 적용한 후 사전 및 사후검사를 실시하였다.
대상 데이터
- 연구 대상은 과학마술을 활용한 수업이 초등학생의 과학적 태도와 과학 탐구능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 서울시에 소재하는 J초등학교 4학년 2개 학급 82명을 대상으로 하였다. 연구 대상자 중 비교집단 41명, 실험집단 41명으로 구분하여 이들을 대상으로 사전검사를 실시하고, 4학년의 열에 의한 물체의 부피변화, 모습을 바꾸는 물, 열의 이동과 우리생활 단원에 과학마술 학습프로그램을 개발하여 적용한 후 사전 및 사후검사를 실시하였다.
데이터처리
- 0을 이용하여 그 평균치와 표준편차를 구하였다. 그 결과를 이용하여 성별, 집단 간의 사전 및 사후 검사의 점수차가 통계적으로 유의미한 차이가 있는지 알아보기 위해 t-검정을 실시하였다.
- 실험집단과 비교집단의 개인별 사전, 사후검사 점수차를 알아본 다음, 통계 프로그램 SPSS WIN 10.0을 이용하여 그 평균치와 표준편차를 구하였다. 그 결과를 이용하여 성별, 집단 간의 사전 및 사후 검사의 점수차가 통계적으로 유의미한 차이가 있는지 알아보기 위해 t-검정을 실시하였다.
이론/모형
- 김효남 등(1998)이 개발한 과학적 태도 검사도구를 사용하였다. 이 도구는 5단계 리커르트 척도방식으로 총 21개 문항으로 이루어져 있고, 개방성, 협동성, 자진성, 호기심, 증거존중, 끈기성, 비판성, 창의성으로 되어 있다.
- 송경혜(2004)가 개발한 과학 탐구능력 검사도구를 사용하였다. 이 도구는 5지 선다형 총 30문항으로 이루어져 있으며, 과학 탐구능력은 기초 탐구능력과 통합 탐구능력으로 구분되어 있고 신뢰도 Cronbach α계수는 0.
성능/효과
- 과학 탐구능력의 사전 및 사후검사에서 기초 탐구과정의 관찰과 분류요소는 유의미한 차이를 나타냈으며, 통합 탐구과정에서는 자료해석 요소가 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 실험집단 내에서 과학마술을 활용한 수업은 관찰, 분류, 자료해석의 탐구 요소에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다.
- 과학 탐구능력의 사전검사에서 실험집단과 비교 집단은 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 사후검사에서도 실험집단의 평균점수가 비교집단보다 1.
- 셋째. 과학마술을 활용한 수업은 과학수업에 있어서 동기유발과 흥미를 가지게 하는 데 보다 효과적인 것으로 파악되었다. 이는 과학마술을 활용한 수업을 마친 후 학생들의 설문조사와 탐구일기에서 학생들이 과학마술을 통해 과학에 대한 흥미가 증가하고 자신감이 생겼으며 과학내용을 보다 쉽게 이해할 수 있었다는 응답이 이를 뒷받침해주고 있다.
- 과학적 태도의 사전검사와 사후검사에서 비교집단과 실험집단 간에 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이로써 과학마술을 활용한 수업이 집단 간의 과학적 태도에 크게 영향을 미치지 않은 것을 알 수 있다.
- 관찰 요소의 사전검사에서는 두 집단이 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났으나 사후 검사에서는 실험집단의 평균점수가 비교집단보다 0.66점 높고, 두 집단이 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 파악되었다.
- 한편 집단 간 과학적 태도의 다른 하위요소를 보면, 실험집단과 비교집단에서 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성 및 창의성 요소가 모두 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 사후검사에서 호기심, 협동성, 끈기성 요소가 실험 집단이 비교집단보다 다소 높은 값을 보여 과학적 태도면에서 어느 정도 향상이 있었던 것으로 파악되었다. 앞에서 과학적 태도가 실험집단 내에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났으나, 집단 간 과학적 태도의 하위요소에는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 첫째, 집단 간 과학적 태도의 사전 및 사후검사에서 실험집단과 비교집단 간에 유의미한 차이가 없는 것으로 밝혀졌다. 그러나 실험집단 내에서는 과학적 태도의 사후검사의 평균점수가 사후검사보다 3.56점 높아졌으며, 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 즉 과학마술을 활용한 수업이 실험집단 내에서 과학적 태도 향상에 효과가 있는 것으로 파악되었으며, 이는 선행연구 결과와도 일치하는 것으로 밝혀졌다.
- 비교집단에서 사전검사와 사후검사의 평균점수가 다소 높아졌으나 비교집단에서는 과학 탐구능력에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 실험집단에서는 사전검사와 사후검사에서 평균 점수가 1.97점 향상되었으며, 과학마술을 활용한 수업이 과학 탐구능력 향상에 유의미한 것으로 나타났다. 이는 실험집단의 학습프로그램 내용이 일반 과학수업 내용에 비하여 관찰, 분류, 자료해석을 포함한 과학적 탐구능력을 향상시키는 요소들이 보다 체계적으로 구조화되었기 때문인 것으로 사료된다.
- 분류 요소는 사전 및 사후검사에서 두 집단이 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났는데, 이는 과학마술 활동 내용이 분류 요소보다는 관찰 중심으로 구성되었기 때문이라고 사료된다. 그리고 과학의 탐구과정에서 측정, 예상, 추리, 문제인식, 변인통제, 자료해석, 결론도출, 실험설계 요소에서는 실험집단이 비교집단보다 사후검사에서 다소 높은 점수로 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이는 없는 것으로 밝혀졌다. 이는 과학마술을 활용한 수업이 과학학습의 동기유발과 흥미를 가지게 하는데에는 효과가 있으나 과학의 탐구능력을 체계적으로 함양시키는 데에는 한계가 있음을 시사하고 있다(강주영, 2005; 이동규, 2002).
- 둘째, 집단 간 과학 탐구능력의 사전 및 사후검사에서 유의미한 차이가 나타나지 않았으나 실험집단 내에서는 관찰, 분류, 자료해석 요소가 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 교사가 과학마술을 학생들에게 직접 체험시키기 보다는 시연해 보임으로써 관찰과 분류에 영향을 미친 것으로 생각되며, 과학마술을 적용한 차시가 실험활동이 다소 많은 단원으로 실험을 하고나서 표나 그래프를 해석하는 내용이 많아 자료해석 요소에 영향을 미친 것으로 사료된다.
- 27)로 나타났다. 문제인식과 변인통제에서는 사전검사와 사후검사의 점수가 같고 결론도출, 실험설계에서는 사후검사의 평균점수가 오히려 낮아졌으며, 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리는 사후검사의 평균점수가 다소 향상된 것으로 나타났다.
- 비교집단에서 사전검사와 사후검사에서 과학적 태도에 유의미한 차이가 없었으나 실험집단에서는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 전준헌(2006)의 마술을 통한 동기유발이 초등학생들의 학습태도에 수학, 과학, 실과 교과목에서는 유의미한 차이가 있는 것으로 보고한 연구결과와 일치하는 것으로 파악되었다.
- 비교집단에서 사전검사와 사후검사의 평균점수가 다소 높아졌으나 비교집단에서는 과학 탐구능력에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 실험집단에서는 사전검사와 사후검사에서 평균 점수가 1.
- 실험집단 내에서 사전검사와 사후검사의 평균점수차가 각각 관찰(0.49), 분류(0.44), 측정(0.17), 예상(0.10), 추리(0.17), 자료해석(0.93), 결론도출(0.05), 실험설계(0.27)로 나타났다. 문제인식과 변인통제에서는 사전검사와 사후검사의 점수가 같고 결론도출, 실험설계에서는 사후검사의 평균점수가 오히려 낮아졌으며, 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리는 사후검사의 평균점수가 다소 향상된 것으로 나타났다.
- 실험집단 내의 사전검사와 사후검사의 평균점수차는 각각 호기심(0.44), 개방성(0.39), 비판성(0.19), 협동성(0.41), 창의성(0.17)으로 대부분 평균점수가 다소 향상되었고, 끈기성(1.95)은 다른 요소에 비해 사후검사의 평균점수가 많이 향상되었으나 사전-사후검사에서 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 이는 마술을 활용한 수업이 학습 동기유발과 호기심을 가지게 하는 데에는 효과가 있으나 학습능력의 향상에 유의미한 차이가 나지 않는다는 선행 연구결과와도 일치한다(강주영, 2005; 이동규, 2002).
- 실험집단과 비교집단의 호기심에 대한 사전 및 사후검사 결과 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 밝혀졌다. 즉 과학마술을 활용한 수업이 호기심에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 파악되었다.
- 56점 높아졌으며, 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 즉 과학마술을 활용한 수업이 실험집단 내에서 과학적 태도 향상에 효과가 있는 것으로 파악되었으며, 이는 선행연구 결과와도 일치하는 것으로 밝혀졌다.
- 실험집단과 비교집단의 호기심에 대한 사전 및 사후검사 결과 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 밝혀졌다. 즉 과학마술을 활용한 수업이 호기심에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 파악되었다. 그런데 설문조사에서 과학마술 수업이 어떤 부분에 효과가 있었는가라는 질문에 대부분(75%)의 학생들이 호기심 유발에 효과가 있었다고 응답한 것으로 보아 과학적 태도에서 호기심 요소의 조사 결과는 과학마술뿐만 아니라 과학의 일반적인 정의적 측면을 대변했다고 생각된다.
- 과학 탐구능력의 사전 및 사후검사에서 기초 탐구과정의 관찰과 분류요소는 유의미한 차이를 나타냈으며, 통합 탐구과정에서는 자료해석 요소가 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 실험집단 내에서 과학마술을 활용한 수업은 관찰, 분류, 자료해석의 탐구 요소에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 이는 과학마술을 활용한 수업에서 학습 프로그램 내용이 다른 과학 탐구요소에 비하여 관찰, 분류, 자료해석과 관련된 내용이 보다 의미있게 구성되었기 때문인 것으로 사료된다.
- 첫째, 집단 간 과학적 태도의 사전 및 사후검사에서 실험집단과 비교집단 간에 유의미한 차이가 없는 것으로 밝혀졌다. 그러나 실험집단 내에서는 과학적 태도의 사후검사의 평균점수가 사후검사보다 3.
- 한편 집단 간 과학적 태도의 다른 하위요소를 보면, 실험집단과 비교집단에서 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성 및 창의성 요소가 모두 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 사후검사에서 호기심, 협동성, 끈기성 요소가 실험 집단이 비교집단보다 다소 높은 값을 보여 과학적 태도면에서 어느 정도 향상이 있었던 것으로 파악되었다.
후속연구
- 그리고 과학마술을 활용한 수업이 과학관련 정의적 특성, 즉 과학에 대한 불안, 관심도, 흥미도 등에 어떤 영향을 주는지 후속 연구가 요구된다. 아울러 과학마술을 활용한 수업이 성취 수준별로 어떤 수준의 학생들에게 보다 효과적인지에 대한 연구 또한 필요하다고 생각된다.
- 둘째, 연구과정에서 실험 처치기간이 8주로써 장기간에 걸쳐 나타날 수 있는 교육효과를 검정하는데 한계가 있다.
- 과학마술을 활용한 수업이 학생들의 호기심에 영향을 미칠 것이라고 생각했으나 실제로 그러한 결과가 나지 않았다. 앞으로 충분한 연구기간을 가지고 보다 재미있는 과학마술 교육자료를 개발하는 것이 필요하다고 생각한다.
- 이상의 연구에서 밝혀진 바와 같이 과학마술을 활용한 수업은 일반 수업에 비하여 초등학교에서 학습 동기유발과 흥미를 일으키는 데 효과가 있는 것으로 보이나, 과학 탐구능력면에서 뚜렷한 차이가 나지 않은 것으로 밝혀져 이러한 유형의 수업 도입에 신중을 기할 필요가 있다고 사료된다.
- 첫째, 연구과정에서 서울특별시에 위치한 J 초등학교 4학년 2개 반 학생을 대상으로 하였으므로 본 연구결과를 일반화하는데 한계가 있다.
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