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문제 정의
- 따라서 본 연구는 VCS 문항 결과들을 통해 예비 지구과학 교사들이 화산개념을 어떻게 이해하고 있는지를 살펴보고, 오개념의 특징이 무엇인지를 파악하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 예비지구과학교사들을 대상으로 VCS 검사지를 통해 화산시스템에 대한 이해를 분석해 보았다. 이를 통해, 예비지구과학교사들에게 존재할 수 있는 오개념은 무엇이며, 화산 개념에 대한 VCS 문항의 이해수준을 알아보았다.
- 본 연구에서는 예비지구과학교사들을 대상으로 VCS 검사지를 통해 화산시스템에 대한 이해를 분석해 보았다. 이를 통해, 예비지구과학교사들에게 존재할 수 있는 오개념은 무엇이며, 화산 개념에 대한 VCS 문항의 이해수준을 알아보았다. 이에 대한 연구 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- VCS 검사지를 투입하기 위해 우리나라 대학생들의 실정에 맞게 일부 문항을 수정·보완한 후, 연구 대상자들과 동일한 학년들을 대상으로 1차 Pilot test 를 실시하였다.
- 지구과학 교육 전문가 3인이 예비 지구과학 교사들이 지닌 화산 개념 체계가 어떤 구조적 형태를 이루고 있는지를 그들이 작성한 응답 자료를 바탕으로 평가하고 3, 2, 1, 0점으로 문항별 점수를 부여한 후 정답 비율을 확인 하였다. 그리고 Bloom의 인지적 영역 중 지식, 이해, 적용의 범주로 학생 분포도를 알아보고, 각 점수별 학생 분포도 알아보았다. 답이 없는 경우와 정확하지 않은 응답 등은 0점으로 처리했으며, 이해수준이 낮은 응답에 대해서는 1점을 부여하였다.
- 이 결과를 바탕으로, 지구과학 교육을 전공한 전문가 2명과 각 문항들을 번안하였고, 최종적으로 검사지의 수정 및 타당성 검증을 위해 과학교육 박사 2명, 그리고 고등학교 지구과학 교사 경력이 있는 석·박사 과정의 대학원생 3명이 참여하였다. 또한 문항들이 검사하고자 하는 내용에 맞게 구성되었는지, 용어의 부적절한 사용은 없는지, 문항의 수준은 적절한지에 대하여 검증과정과 수정과정을 3회에 걸쳐 수행한 뒤, 최종적으로 10문항으로 구성된 검사지를 완성하였다. 본 연구에서 한국어로 번안하여 사용한 10개 문항들은 Appendix 1에 제시하였다.
- 반면에 이상 적인 답변, 즉 정확한 핵심을 응답한 학생에게는 최대 점수 3점을 주었다(Table 2). 비슷한 점수 코딩화 작업은 학생 개념을 평가하는 데 필요한 주관식 답안을 분류하고 분석하였다. 이 후 개방형 검사지 질문들의 특징 때문에 본 연구자가 직접 각 문항에 대한 정확한 점수 평가를 위해 재검토를 실시하였다.
- 본 연구는 2011년 5월말부터 6월말까지 약 1달 동안 충북의 모 국립대학교 사범대학 2곳의 예비 지구 과학 교사들을 대상으로 하였다. 예비 지구과학 교사들에게 VCS 검사지의 작성방법에 대해 약 5분간 자세히 설명하여 주었으며, 대학생들이 문제를 해결하는데 충분한 생각을 할 수 있도록 약 20-30분 정도의 시간을 주었다. 평가의 신뢰도를 높이기 위하여 지도교사와 연구자의 감독하에 평가를 실시한 후, 본 연구자가 직접 검사지를 회수하였다.
- 비슷한 점수 코딩화 작업은 학생 개념을 평가하는 데 필요한 주관식 답안을 분류하고 분석하였다. 이 후 개방형 검사지 질문들의 특징 때문에 본 연구자가 직접 각 문항에 대한 정확한 점수 평가를 위해 재검토를 실시하였다.
- (2010)은 InVEST-1)VCS을 개발하여 대학생들이 가진 지질관련 개념 중 화산에 관련된 개념을 보다 집중적으로 분석하였다. 즉, 마그마와 용암의 차이, 화산의 발생, 화산분출 과정 및 환경적 영향에 대한 다각적인 측면에서 학생들의 화산개념에 대한 오개념을 분석하였다. 또한 VCS 문항 각각은 Bloom의 분류학에 따라 정렬되어 있으므로, 문항별 점수를 통해 패턴들을 분석하고 가설을 예측하는 고도의 사고과정을 쉽게 알아볼 수 있다.
- 평가의 신뢰도를 높이기 위하여 지도교사와 연구자의 감독하에 평가를 실시한 후, 본 연구자가 직접 검사지를 회수하였다. 지구과학 교육 전문가 3인이 예비 지구과학 교사들이 지닌 화산 개념 체계가 어떤 구조적 형태를 이루고 있는지를 그들이 작성한 응답 자료를 바탕으로 평가하고 3, 2, 1, 0점으로 문항별 점수를 부여한 후 정답 비율을 확인 하였다. 그리고 Bloom의 인지적 영역 중 지식, 이해, 적용의 범주로 학생 분포도를 알아보고, 각 점수별 학생 분포도 알아보았다.
- 예비 지구과학 교사들에게 VCS 검사지의 작성방법에 대해 약 5분간 자세히 설명하여 주었으며, 대학생들이 문제를 해결하는데 충분한 생각을 할 수 있도록 약 20-30분 정도의 시간을 주었다. 평가의 신뢰도를 높이기 위하여 지도교사와 연구자의 감독하에 평가를 실시한 후, 본 연구자가 직접 검사지를 회수하였다. 지구과학 교육 전문가 3인이 예비 지구과학 교사들이 지닌 화산 개념 체계가 어떤 구조적 형태를 이루고 있는지를 그들이 작성한 응답 자료를 바탕으로 평가하고 3, 2, 1, 0점으로 문항별 점수를 부여한 후 정답 비율을 확인 하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상은 충청도에 소재한 두 곳의 대학교에 재학 중인 총 65명의 예비 지구과학교사이다. 대상자들은 지구과학교육과에 재학 중인 3학년과 4학년으로 구성되어 있으며, 지구과학 및 지질학 관련 수업을 수강하고 있는 학생들이다.
- 본 연구는 2011년 5월말부터 6월말까지 약 1달 동안 충북의 모 국립대학교 사범대학 2곳의 예비 지구 과학 교사들을 대상으로 하였다. 예비 지구과학 교사들에게 VCS 검사지의 작성방법에 대해 약 5분간 자세히 설명하여 주었으며, 대학생들이 문제를 해결하는데 충분한 생각을 할 수 있도록 약 20-30분 정도의 시간을 주었다.
- 본 연구의 대상은 충청도에 소재한 두 곳의 대학교에 재학 중인 총 65명의 예비 지구과학교사이다. 대상자들은 지구과학교육과에 재학 중인 3학년과 4학년으로 구성되어 있으며, 지구과학 및 지질학 관련 수업을 수강하고 있는 학생들이다.
- 이 결과를 바탕으로, 지구과학 교육을 전공한 전문가 2명과 각 문항들을 번안하였고, 최종적으로 검사지의 수정 및 타당성 검증을 위해 과학교육 박사 2명, 그리고 고등학교 지구과학 교사 경력이 있는 석·박사 과정의 대학원생 3명이 참여하였다.
이론/모형
- 화산에 대한 개념을 조사하기 위한 검사지로 Parham et al.(2010)의 InVEST Volcanic Concept Survey(InVEST-VCS)를 사용하였다. 이 검사지는 화산 개념에 대한 학생들의 사고과정을 분석하기 위해 인지적 측면으로 구성된 언어적 분석틀로 구성되어 있으며, 학생들의 이해, 분석, 적용 등의 개념인식의 수준을 체계적으로 분석하기 위해 만들어진 개념 집중 도구(a concept-intensive instrument)이다.
성능/효과
- 즉, 화산의 생성과 분출 및 영향에 대한 일정한 패턴들을 분석하는 고도의 사고를 필요로 하는 질문들이다. 4개의 하위 문항별 정답률을 알아보고 이들의 평균을 구하였는데, 10번 문항의 하위 4문항의 전체 평균은총 3점 중 1.36점(45%)으로 VCS 검사지의 총 평균 점수 21점보다 매우 낮은 점수를 나타내었다.
- 둘째, 화산 개념의 이해 수준에 대해 알아본 결과, 화산 개념에 관한 ‘지식’ 영역에서는 매우 높은 수준을 나타내었는데, 이는 단순 기억이 중요한 역할을 담당하였기 때문으로 보인다.
- 마지막으로 ‘적용’ 항목에서는 화산분출의 영향과 환경과의 상호작용을 정확히 이해하지 못하고 있으며, 화산분출의 직접적인 환경적 위험요소와 화산활동이 인간의 활동에 영향을 미치는 메커니즘을 파악하지 못하고 있음을 알 수 있었다.
- 오개념을 보인 학생들 중에서, 화산내부는 무엇으로 이루어져 있고 내부 구조는 어떻게 생겼는가에 대한 질문에 많은 학생들이 화산 내부는 마그마로만 가득 차 있다는 유형(A)의 43.5%와, 맨틀 내부는 액체상태로 되어 있고 화산을 통해 마그마가 분출된다는 유형(B)의 27.3%, 지표 내부의 흐르고 있던 마그마가 지표의 약한 틈을 통해 화산이 형성된 유형(C) 의 29.2%의 비율에 해당하는 오개념을 표현하였고, 일부는 답을 하지 않았다.
- VCS 결과를 살펴보면, 화산활동 과정을 이해하고 있는 학생이 다소 제한되어 있다는 것을 보여주고 있다. 이번 검사지의 총 평균 점수는 39점 만점에 21점이었다(53.8%). 하지만 화산과정의 특정 개념을 물어보는 각 문항에 대한 점수는 큰 차이를 보이고 있다(Table 3).
- 7번 문항에서는 화산분출에서의 물의 역할을 묻고 있다. 즉, 마그마 속 수증기가 많이 함유되어 있으면더 높은 압력을 만들어 낼 수 있고 이는 화산분출을 더욱 가속화시킬 수 있음을 의미하는데, 3점의 정확한 답을 응답한 학생들은 6명(9.2%)으로 매우 적었 으며, 평균점수는 총 195점 중 84점의 낮은 정답률 (43%)을 보였다. 이것은 폭발적인 화산분출을 야기하는데 있어 수증기압이 크게 작용하므로 이에 따른 물의 역할을 이해하지 못하고 있다는 것을 의미한다.
- 첫째, 예비 지구과학 교사들의 화산개념 이해의 특징을 살펴보면, 화산에 관한 단순개념에 대해서는 잘 이해하고 있었지만, 추측, 예상 및 상호관계를 나타내는 화산개념에 대해서는 오개념을 형성하고 있음을알 수 있었다. 즉, 삼차원 공간 지각능력이 매우 낮아 화산 내부의 마그마 활동이 어떻게 진행되고 분출되는지를 설명하는 데 어려움을 나타냈으며, 화산 분출에 영향을 미치는 물의 역할과 그리고 화산과 관련한 주변 환경과의 상호작용에 대해 이해도가 비교적 낮은 수준이었다.
- 1점을 나타내었다. 화산체의 높이에 따른 차이를 잘 구별하였으며, 용암의 종류에 따라 화산체를 연결시키는 응답자의 수가 많았다. 또한 SiO2성분과 점성의 성질에 따른 화산체의 높이를 언급하는 학생 들도 있었다.
후속연구
- 본 연구의 결과는 예비 지구과학교사들이 화산과 환경과의 상호작용을 해석하는 데 흥미와 호기심을 갖고 있으나, 그와 관련된 경험이 없으므로 연관된 지식이 조직되어 있지 못하여 결과를 예측하는 데 한계가 있었을 것으로 판단할 수 있다. 그러므로 화산에 대한 단순한 개념 전달보다는 화산시스템에 대한 전반적인 이해를 목적으로 하는 교육 프로그램이 필요할 것으로 보인다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.