[국내논문]평가 문항을 통한 중학교 과학영재 학생들의 빛 개념 지식상태 분석 Middle School Science Gifted Students' Knowledge state Analysis of Light Concept Through Evaluation Questions원문보기
이 연구에서는 K대학교 영재교육원의 중학교 과학영재 학생들 30명을 대상으로 빛에 관한 진단평가 15문항을 개발하여 적용하였다. 그리고 빛에 대한 학생들의 지식상태에 관하여 지식공간론을 활용하여 분석하고 이것으로부터 얻은 위계를 도식화함으로써 중학교 과학영재 학생들의 지식상태를 파악함은 물론 교수 학습 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 중학교 과학영재 학생들의 빛에 대한 지식상태 평가결과를 분석하였고, 문항 간 위계구조 및 개별 학생들의 지식상태를 분석하였다. 그 결과 학습 집단 내에서 개인별로 서로 다른 지식구조를 갖고 있었고, 이에 따른 학습 진단도 서로 다르게 평가해야 함을 알 수 있었으며, 평가 문항과 문항 간의 관계(위계 구조)와 개별 학습자의 지식상태를 알 수 있게 한다는 시사점을 얻을 수 있었다.
이 연구에서는 K대학교 영재교육원의 중학교 과학영재 학생들 30명을 대상으로 빛에 관한 진단평가 15문항을 개발하여 적용하였다. 그리고 빛에 대한 학생들의 지식상태에 관하여 지식공간론을 활용하여 분석하고 이것으로부터 얻은 위계를 도식화함으로써 중학교 과학영재 학생들의 지식상태를 파악함은 물론 교수 학습 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 중학교 과학영재 학생들의 빛에 대한 지식상태 평가결과를 분석하였고, 문항 간 위계구조 및 개별 학생들의 지식상태를 분석하였다. 그 결과 학습 집단 내에서 개인별로 서로 다른 지식구조를 갖고 있었고, 이에 따른 학습 진단도 서로 다르게 평가해야 함을 알 수 있었으며, 평가 문항과 문항 간의 관계(위계 구조)와 개별 학습자의 지식상태를 알 수 있게 한다는 시사점을 얻을 수 있었다.
In this study, we developed and applied 15 evaluation questions about light to 30 middle school students in K University Science Education Institute for the Gifted. Then we used the theory of knowledge space and analyzed the middle school Science Gifted Students' knowledge state about light. By sche...
In this study, we developed and applied 15 evaluation questions about light to 30 middle school students in K University Science Education Institute for the Gifted. Then we used the theory of knowledge space and analyzed the middle school Science Gifted Students' knowledge state about light. By schematizing the hierarchy from it, we intended to not only measure students' knowledge state about light, but use it as the basic materials to improve teaching methods. To achieve the purpose of this study, we analyzed the evaluation results and individual knowledge state and hierarchy of questions. As a result, there were different knowledge structures in the individual, and we found that we should diagnose them differently. In addition, we have had implications that it has the connection with each questions and the individual knowledge state.
In this study, we developed and applied 15 evaluation questions about light to 30 middle school students in K University Science Education Institute for the Gifted. Then we used the theory of knowledge space and analyzed the middle school Science Gifted Students' knowledge state about light. By schematizing the hierarchy from it, we intended to not only measure students' knowledge state about light, but use it as the basic materials to improve teaching methods. To achieve the purpose of this study, we analyzed the evaluation results and individual knowledge state and hierarchy of questions. As a result, there were different knowledge structures in the individual, and we found that we should diagnose them differently. In addition, we have had implications that it has the connection with each questions and the individual knowledge state.
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문제 정의
이 연구에서는 과학 학습 평가에 대한 이러한 현실을 감안하여 우리나라 중·고등학생들에게 적용 가능하며, 학생들의 평가결과를 이용하여 학습준비도 및 학습 진전도를 파악할 수 있는 지식상태분석법을 이용한 학습 진단 검사 도구를 개발하고 물리 지식 영역에 적용하여 그 활용성을 분석하였다.
이에 본 연구에서는 중학교 과학영재 학생들의 빛에 대한 개념에 대해 평가 문항을 적용한 지식공간론을 활용하여 분석하였다. 그리고 이로부터 얻은 지식상태 위계를 도식화함으로써 개별 학생들이 지니고 있는 빛에 대한 지식상태를 파악함은 물론 교수 학습 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 첫째, 빛에 대한 진단평가 문항을 개발하여 중학교 과학영재 학생들에게 적용하였고, 둘째, 학생들의 빛에 대한 지식상태 평가결과를 분석하였으며, 셋째, 문항 간 위계구조 및 개별 학생의 지식 상태를 분석하였다.
또한 과학교육 전문가에게 과 같이 항목별로 개발한 평가 문항의 내용과 문항의 명료성 점검을 의뢰하였다.
K 대학교 영재교육원에서 사이버 영재강좌를 수강한 중학교 학생들의 빛에 대한 지식 상태의 결과를 다음과 같이 분석하였다. 한 학급에 중학교 사이버 과학영재 학생들 30명 전체 평가 결과의 분석과 표집 학생 개인별 평가 결과의 분석을 하면서 각 문항들이 어떤 위계 관계를 보이는지 살펴보았다. 또한 이 위계 관계를 바탕으로 중학교 사이버 과학영재 학생들의 전체 학습 집단과 개인별 학습 진단을 하였다.
본 연구에서는 앞에서 분석한 중학교 학생들 전체의 지식상태를 바탕으로 평가에 참여한 학생들 30명인 한 학급 전체의 지식상태가 어떻게 분포되어 있는지를 살펴보았다. 다음은 그 중에서 대표적인 사례를 표집학생들의 자료를 바탕으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.
박상태(2010)는 지식상태 분석을 통한 과학영재들의 힘에 관한 오개념을 연구하였다. 이 연구는 대학교 과학영재교육원 교육생 중 물리반 학생들의 힘과 운동 영역에 대한 지식상태를 지식공간론을 활용하여 분석하고, 이것으로부터 얻은 위계를 도식화함으로써 힘과 운동 개념, 특히 오개념에 대한 교수 학습 방법을 개선하기 위해 필요한 기초자료로 활용하였다. 그리고 김유진 외(2011)의 지식상태 분석법을 활용한 고등학생들의 전류와 전압 개념 위계도 분석에서는 전류와 전압 단원에서의 과학지식을 구분하여 각 물리 지식에 대한 진단 평가 문항을 개발하고 지식공간론을 활용하여 분석하여 이로부터 얻은 위계를 도식화함으로써 고등학생들의 지식상태를 파악함은 물론 각 개인의 위계를 분석함으로써, 개별화 학습을 위한 이정표로 활용한 바 있다.
다만 본 연구에서 의미 있는 답안이라는 것은 앞에서 가정한 것처럼 ‘모르는 문제를 우연히 맞히는 경우는 없다’와 ‘맞힐 수 있는 문제를 실수로 틀리는 경우는 없다’라고 가정하여 이에 부합하는 30명 학생들의 답안만을 분석 자료로 택하였다. 본 연구의 관점은 학생의 점수를 중심으로 한 평가 결과에 대한 분석보다는 학생들의 주어진 문제에 대한 지식상태와 구조에 대한 분석을 목표로 하였다. 지식상태 분석의 첫 단계에서 어떤 학생의 답안을 지식상태로 인정하느냐의 여부가 애매할 수도 있으나 그 밖의 과정은 일의적(unique)이다.
이 연구는 대학교 영재교육원에서 사이버 과학 강좌를 수강한 중학교 학생들을 대상으로 빛 개념에 대한 지식상태를 분석하기 위해 평가 문항을 개발하고, 학생들에게 투여함으로써 집단에서의 위계와 개인별 지식상태를 비교 분석하였다. 연구 결과 중학교 과학영재 학생들에게 적용한 빛에 대한 개념에서 빛의 반사와 분산, 그리고 본 연구에서는 기재하지 않았으나 회절에 관한 개념의 지식상태 위계가 형성되어 있음을 알 수 있었다.
제안 방법
평가 문항으로부터 얻어지는 하나의 집합을 지식구조라고 하는데 Q를 평가문항의 집합, K를 지식상태의 어떤 집합이라고 하면 순서쌍(Q, K)을 지식구조라고 하였다. 또한 추론의 방법을 정하는 규칙 등 지식을 정해진 표현 형식으로 나타내고자 할 때 그 지식 자체의 구조에 대한 지식으로서 Meta-Knowledge 개념을 도입하였고, 컴퓨터 프로그래밍을 통해 지식구조를 밝힐 수 있는 방안을 제안하였다. 그리고 Doignon과 Falmagne (1998)은 ‘Knowledge Space'에서 학습자 개인의 정답 문항에서 얻어지는 단편적인 정보들로부터 평가에 관련하여 학습자가 갖고 있는 지식 전체에 대한 정보를 추론하는 방법을 제안하였다.
그리고 이로부터 얻은 지식상태 위계를 도식화함으로써 개별 학생들이 지니고 있는 빛에 대한 지식상태를 파악함은 물론 교수 학습 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 첫째, 빛에 대한 진단평가 문항을 개발하여 중학교 과학영재 학생들에게 적용하였고, 둘째, 학생들의 빛에 대한 지식상태 평가결과를 분석하였으며, 셋째, 문항 간 위계구조 및 개별 학생의 지식 상태를 분석하였다.
빛에 대한 학생들의 지식상태를 알아보기 위한 연구 절차는 [그림 1]과 같다. 우선 사전 연구 단계로서 연구 문제를 정하고 검사 목표와 요소를 선정하여 평가 도구의 준거와 평가 대상자를 선정하였다. 연구 단계에서는 빛 개념을 진단하기 위한 평가 문항을 개발하였다.
연구 단계에서는 빛 개념을 진단하기 위한 평가 문항을 개발하였다. 개발된 문항의 내용 타당도와 명료성, 신뢰도와 난이도를 확인하고, 평가 문항을 완성하여 학생들에게 투입하였다. 검사 결과를 분석하여 빛 단원에 대한 개념의 위계와 개별 학생들의 지식상태를 조사하였다.
개발된 문항의 내용 타당도와 명료성, 신뢰도와 난이도를 확인하고, 평가 문항을 완성하여 학생들에게 투입하였다. 검사 결과를 분석하여 빛 단원에 대한 개념의 위계와 개별 학생들의 지식상태를 조사하였다.
K 대학교 영재교육원 사이버교육 일정은 입학식 및 사전교육을 7시간 받았으며, 1학기 동안에 사이버 영재교육을 12주 받았고, 사이버 교육을 통한 형성평가 및 과제평가를 통하여 수료 예정자를 선발되었다. 그리고 1학기 수료 예정자를 대상으로 방학 기간을 이용하여 합숙캠프를 2박 3일간 운영하였다. 또한 합숙캠프를 마친 수료예정자를 대상으로 2학기 동안 사이버 교육을 12주간 실시한 후에 최종적으로 수료자를 선발하는 과정으로 운영되었다.
평가 문항은 객관식 15문항으로 중학교 과학과 교육과정 중 빛과 관련된 단원 내용을 참고하여 문항을 개발하였다. 평가문항 개발은 현직 물리교육 전공 교사가 1차로 40개 문항을 개발하였고, 그 중에서 총 25문항을 선별하여 내용타당도를 과학교육 전문가(물리교육 전공 교수 1명, 물리교육 박사과정에 있는 현직 과학교사 2명)에게 의뢰하였다.
평가 문항은 객관식 15문항으로 중학교 과학과 교육과정 중 빛과 관련된 단원 내용을 참고하여 문항을 개발하였다. 평가문항 개발은 현직 물리교육 전공 교사가 1차로 40개 문항을 개발하였고, 그 중에서 총 25문항을 선별하여 내용타당도를 과학교육 전문가(물리교육 전공 교수 1명, 물리교육 박사과정에 있는 현직 과학교사 2명)에게 의뢰하였다. 1차로 선별된 25문항을 중학교 2학년 학생들 60명에게 2차에 걸쳐 투입하였고, 그 결과 협의를 통하여 15문항을 선별하였다.
평가문항 개발은 현직 물리교육 전공 교사가 1차로 40개 문항을 개발하였고, 그 중에서 총 25문항을 선별하여 내용타당도를 과학교육 전문가(물리교육 전공 교수 1명, 물리교육 박사과정에 있는 현직 과학교사 2명)에게 의뢰하였다. 1차로 선별된 25문항을 중학교 2학년 학생들 60명에게 2차에 걸쳐 투입하였고, 그 결과 협의를 통하여 15문항을 선별하였다. 선별된 문항에 대해 1차 점검 때 의뢰한 전문가에 다시 타당도를 검증한 결과 총 45개의 응답(3명의 평정자×15문항) 중 91.
평가 문항은 중학교 과학과 교육과정의 내용에 기초하여 빛에 대한 문항을 만들기 전 평가 준거를 설정하였다. 우선적으로 과학 지식을 국가수준의 과학지식 평가체제 개발(권재술 외, 1998)의 분류 기준을 토대로 [그림 2]와 같이 평가 문항을 개발할 때 반영하였다.
과학지식 평가 틀은 [그림 2]와 같이 지식, 행동, 상황의 3차원으로 이루어졌다. 지식은 사실, 개념, 법칙/원리, 개념체계(이론)로 하위 요소를 세분화하였고, 행동은 지식의 기억, 이해, 적용 수준으로 상세화 하였다. 과학 지식의 상황은 순수과학적 상황, 일상적 상황, 기술 산업적 상황, 사회적 상황 요소로 구성되어 있다.
본 연구의 평가 문항은 과학지식의 평가 틀 중 지식 영역에서 사실, 개념, 법칙/원리 3가지 요소로 구분하고, 행동 영역에서에서는 기억과 이해 요소의 일부분이 포함되도록 하였으며, 상황영역에서는 모든 요소들이 포함되도록 평가 문항에 반영하여 위계도 분석에 활용하였다. 평가 문항은 5지 선다형으로 제작하였고, 평가 시 학생들에게 성실하게 임하도록 앞에서 언급한 두개의 평가 전제조건을 준수하게 하였으며, 평가 시간은 1시간 내에 검사할 수 있도록 제한하였다.
본 연구의 평가 문항은 과학지식의 평가 틀 중 지식 영역에서 사실, 개념, 법칙/원리 3가지 요소로 구분하고, 행동 영역에서에서는 기억과 이해 요소의 일부분이 포함되도록 하였으며, 상황영역에서는 모든 요소들이 포함되도록 평가 문항에 반영하여 위계도 분석에 활용하였다. 평가 문항은 5지 선다형으로 제작하였고, 평가 시 학생들에게 성실하게 임하도록 앞에서 언급한 두개의 평가 전제조건을 준수하게 하였으며, 평가 시간은 1시간 내에 검사할 수 있도록 제한하였다. 또한 과학교육 전문가에게 <표 1>과 같이 항목별로 개발한 평가 문항의 내용과 문항의 명료성 점검을 의뢰하였다.
본 연구에서의 평가 문항 간 자체의 개념 위계 작성은 다음과 같다. 평가 문항 간 위계는 본 연구에 참여한 과학교육 전문가(물리교육 전공 교수 1명, 물리교육 박사과정에 있는 현직 과학교사 2명)에게 타당성을 검증받아 과학영재 학생들의 사전지식, 과학지식의 영역, 난이도, 과학 교육과정에서 빛 관련 단원에 관한 개념 수준 및 학습 순서 등을 고려하여 작성하였다. 평가 문항 간 위계 작성에 대한 타당도를 검증한 결과, 총 15개의 응답(3명×5개 영역) 중 86.
평가 문항은 빛의 반사, 굴절, 분산, 간섭, 회절에 관하여 제시되었으며, 각 영역들은 통합하여 위계를 제시하기 보다는 영역별로 분리하여 평가문항 간 위계를 나타내었다. 네모 안의 번호는 문항 번호를 나타내며, 상위에 있는 문항이 상위 개념의 문항이며, 상대적으로 아래에 위치한 문항은 하위 개념의 문항을 나타낸다.
한 학급에 중학교 사이버 과학영재 학생들 30명 전체 평가 결과의 분석과 표집 학생 개인별 평가 결과의 분석을 하면서 각 문항들이 어떤 위계 관계를 보이는지 살펴보았다. 또한 이 위계 관계를 바탕으로 중학교 사이버 과학영재 학생들의 전체 학습 집단과 개인별 학습 진단을 하였다.
지식공간론을 이용하여 지식상태를 분석하였을 때의 결과를 그림으로 나타내었다. 먼저 [그림 7]과 같이 전체 학생의 빛 개념에 대해 지식공간론을 통해 지식상태를 분석하여 나타내었다. [그림 7]에서 점선으로 된 네모 상자는 위계 관계가 밀접한 문항들을 나타낸 것이며, 학생들의 지식상태는 크게 빛의 반사와 분산, 회절에 관하여 위계 관계가 잘 나타나 있었다.
본 연구에서는 위계 관계가 잘 정립된 학생과 그렇지 못한 학생, 동일한 점수를 얻은 학생들에 대해서만 대표적으로 결과와 분석 내용을 제시하였으나, 실제로는 본 평가에 참여한 과학영재 학생들 30명 전체에 대해서 개별적 진단을 하였으며, 이를 통하여 각 개별 학생들에 대한 지식상태를 분석하여 진단하였다. 표집학생의 수가 30명으로 소규모인 경향이 있기 때문에 이를 일반화하기에는 어려움이 있다고 볼 수도 있으나 이 연구의 결과는 박상태(2010)와 김유진 외(2011)의 연구 등을 지지하였다.
표집학생의 수가 30명으로 소규모인 경향이 있기 때문에 이를 일반화하기에는 어려움이 있다고 볼 수도 있으나 이 연구의 결과는 박상태(2010)와 김유진 외(2011)의 연구 등을 지지하였다. 이 연구들은 학생들로부터 얻은 평가 결과 해석의 한 방법으로 지식 위계를 도식화함으로써 분석하였다. 박상태(2010)는 지식상태 분석을 통한 과학영재들의 힘에 관한 오개념을 연구하였다.
다만 본 연구에서 의미 있는 답안이라는 것은 앞에서 가정한 것처럼 ‘모르는 문제를 우연히 맞히는 경우는 없다’와 ‘맞힐 수 있는 문제를 실수로 틀리는 경우는 없다’라고 가정하여 이에 부합하는 30명 학생들의 답안만을 분석 자료로 택하였다.
대상 데이터
본 연구는 중학교 학생들의 빛에 대한 지식상태를 분석하기 위하여 K 대학교 영재교육원에서 운영하는 사이버 중등과학 영재수업을 수강한 중학생 중 30명을 대상으로 평가를 하였다. K 대학교 영재교육원의 사이버 과학 영재교육과정은 사이버 교육과 캠프로 나뉘어져 있으며, 학생들이 자기 주도적으로 수행할 수 있도록 구성되어 있다.
수료 조건은 1학기 사이버교육 종합평가를 통하여 수료예정자로 선정된 다음, 방학 중에 실시하는 영재캠프에 참가하고, 1학기와 2학기를 합하여 사이버 교육을 2/3이상 접속하여, 영재교육원에서 제시한 사이버 과제물 70%이상을 제출하여야 수료가 가능하다. K 대학교 영재교육원의 사이버 중등과학 영재교육을 통하여 방학 중 캠프에 참여한 학생은 66명이었다. 그러나 캠프에 참여한 학생 66명 중 프로그램 이수를 하지 못한 학생과 본 평가 문항 검사에 참여하였더라도 성실하게 응답하지 않은 학생들 36명을 제외한 나머지 학생 30명에 대하여 평가 문항 검사지를 분석하였다.
K 대학교 영재교육원의 사이버 중등과학 영재교육을 통하여 방학 중 캠프에 참여한 학생은 66명이었다. 그러나 캠프에 참여한 학생 66명 중 프로그램 이수를 하지 못한 학생과 본 평가 문항 검사에 참여하였더라도 성실하게 응답하지 않은 학생들 36명을 제외한 나머지 학생 30명에 대하여 평가 문항 검사지를 분석하였다.
이론/모형
이에 본 연구에서는 중학교 과학영재 학생들의 빛에 대한 개념에 대해 평가 문항을 적용한 지식공간론을 활용하여 분석하였다. 그리고 이로부터 얻은 지식상태 위계를 도식화함으로써 개별 학생들이 지니고 있는 빛에 대한 지식상태를 파악함은 물론 교수 학습 방법을 개선하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
성능/효과
평가 문항 간 위계 작성에 대한 타당도를 검증한 결과, 총 15개의 응답(3명×5개 영역) 중 86.7%가 평가 목표와 일치하였다.
물체가 특정한 색을 나타내는 것은 물체가 방출하거나 반사하는 빛이 특정한 파장 영역에 국한되고, 이를 시신경이 인식하기 때문이다. 그러나 본 연구에서 중학교 일부 과학 영재 학생들은 물체의 색을 물체가 가진 특정한 속성으로 생각하고 있었으며, 물체의 색이 변하는 것은 광원이 달라지거나 광원과 상호작용하는 관계가 달라진 것이 아니라, 속성 자체가 변하는 것으로 생각하는 것을 알 수 있었다. [문항 2]는 법칙/원리에 관한 영역으로 거울에 빛을 입사시킬 때 일어나는 현상에 관하여 묻는 문항이다.
K 대학교 영재교육원에서 사이버 강좌를 수강한 중학교 학생들 30명의 빛에 대한 지식 상태를 결과를 분석하여 보았을 때, 본 연구에 참여한 학생들의 지식상태가 [문항 10]-[문항 1]-[문항 11]-[문항 2]의 빛의 반사 개념에 대한 지식상태 위계와 [문항 10]-[문항 9]-[문항 8]의 빛의 분산 개념에 관한 지식상태 위계 관계가 밀접하게 형성되어 있음을 알 수 있었다. 또한 이 학습 집단에서의 위계를 보면 과학 지식의 영역에 따라 아래에서부터 사실-개념-원리/법칙의 구조를 보이고 있어, 학생들이 원리에 해당하는 문항을 어려워한다는 것을 알 수 있었다.
평가문항 간 개념의 연관성이 있는 [문항 10]-[문항 1]-[문항 11]-[문항 2]의 빛의 반사 개념과 [문항 10]-[문항 9]-[문항 8]의 빛의 분산 개념에 관한 문항을 모두 맞았다. 따라서 이 학생은 빛의 반사와 분산에 관한 개념의 위계 관계가 체계적으로 잘 형성되어 있음을 알 수 있었다.
이 연구는 대학교 영재교육원에서 사이버 과학 강좌를 수강한 중학교 학생들을 대상으로 빛 개념에 대한 지식상태를 분석하기 위해 평가 문항을 개발하고, 학생들에게 투여함으로써 집단에서의 위계와 개인별 지식상태를 비교 분석하였다. 연구 결과 중학교 과학영재 학생들에게 적용한 빛에 대한 개념에서 빛의 반사와 분산, 그리고 본 연구에서는 기재하지 않았으나 회절에 관한 개념의 지식상태 위계가 형성되어 있음을 알 수 있었다. 또한 빛에 관하여 지식상태 위계가 잘 정립되어 있는 학생과 그렇지 못한 학생들의 지식상태 위계를 분석함으로써 개개인의 학생에 대한 개별 진단 및 지식상태 정보를 얻을 수 있었다.
연구 결과 중학교 과학영재 학생들에게 적용한 빛에 대한 개념에서 빛의 반사와 분산, 그리고 본 연구에서는 기재하지 않았으나 회절에 관한 개념의 지식상태 위계가 형성되어 있음을 알 수 있었다. 또한 빛에 관하여 지식상태 위계가 잘 정립되어 있는 학생과 그렇지 못한 학생들의 지식상태 위계를 분석함으로써 개개인의 학생에 대한 개별 진단 및 지식상태 정보를 얻을 수 있었다. 연구 결과 표집학생 7번은 빛의 반사 개념과 분산 개념에 대한 지식상태 위계 관계가 체계적으로 정립되어 있는 반면에 표집학생 18번은 지식상태 위계 관계가 정립되어 있지 못하였다.
또한 빛에 관하여 지식상태 위계가 잘 정립되어 있는 학생과 그렇지 못한 학생들의 지식상태 위계를 분석함으로써 개개인의 학생에 대한 개별 진단 및 지식상태 정보를 얻을 수 있었다. 연구 결과 표집학생 7번은 빛의 반사 개념과 분산 개념에 대한 지식상태 위계 관계가 체계적으로 정립되어 있는 반면에 표집학생 18번은 지식상태 위계 관계가 정립되어 있지 못하였다. 또한 빛 관련 단원의 문항에 관하여 동일한 점수를 얻은 학생들일지라도 개별 학생들의 빛에 대한 지식상태 위계가 다름을 알 수 있었다.
연구 결과 표집학생 7번은 빛의 반사 개념과 분산 개념에 대한 지식상태 위계 관계가 체계적으로 정립되어 있는 반면에 표집학생 18번은 지식상태 위계 관계가 정립되어 있지 못하였다. 또한 빛 관련 단원의 문항에 관하여 동일한 점수를 얻은 학생들일지라도 개별 학생들의 빛에 대한 지식상태 위계가 다름을 알 수 있었다. 표집학생 6번과 13번은 동일한 점수를 얻었다.
이러한 점에서 지식공간론을 활용한 지식상태 분석은 평가 문항 간의 관계(위계 구조)와 개별 학습자의 지식상태를 알 수 있게 한다는 점에서 시사점을 찾을 수 있었다. 그리고 본 연구에서 빛에 대한 지식상태 분석법을 통해 얻어진 위계도는 학습 집단과 개인별 학생들의 지식 상태를 진단할 수 있는 평가 도구임을 확인하였다.
후속연구
그리고 학생의 지식상태 분석은 학생의 출발점 상태를 정확히 알 수 있게 하는 개별적 진단평가 역할을 할 수 있다. 또한 학습 후에 얻어지는 학생의 지식 상태는 추후 보충 심화 학습을 위한 교수 학습의 시사점도 얻을 수 있을 것이다. 대부분의 학생지도 자료는 교사의 이해를 위한 자료로 만들어진다.
이 연구와 관련하여 교수 학습의 계열성과 위계 관계의 정립 및 개별화 학습 등 학습자가 지니고 있는 지식의 위계뿐만이 아니라 과학과 교육과정에서 제시된 과학 탐구과정 위계와 교육 현장의 교수 학습에서 학생들이 지니고 있는 과학 탐구과정 요소에 대한 위계 관계 연구가 이루어질 필요가 있다고 본다. 그리고 이러한 지식상태 분석을 활용한 진단은 빛 개념 이외의 교수 학습을 계획하거나 이와 관련하여 학생들의 학습 진단을 할 때에도 고려되었으면 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
개인 학생뿐만 아니라 여러 학생들에 대한 평가 결과도 집단적으로 분석함으로써 학습 내용의 위계를 알아낼 수 있는 까닭은?
교수 학습의 과정에서 평가의 주된 목적은 학습자의 학습 정도를 알기 위해서이다. 평가문항에 대한 학습자의 정답 분포는 학습자 개개인의 학습 정도에 관한 정보뿐만 아니라, 평가가 충분히 많은 학생에 대해서 수행되었다면 각 평가 문항에 대한 교과 내용의 정보도 포함되어 있다고 볼 수 있다(윤마병, 김희수, 2010). 그러므로 개인 학생뿐만 아니라 여러 학생들에 대한 평가 결과도 집단적으로 분석함으로써 학습 내용의 위계를 알아낼 수 있다.
과학 교육의 목적을 달성하기 위해 수립해야 할 전략은?
Wenglinsky(2000)는 학생들의 성취 결과에 가장 큰 영향을 미치는 것은 교사 변인이라고 제시한 바도 있다. 과학 교육의 목적을 달성하기 위해서는 학생의 과학에 대한 흥미와 관심을 증진시키고, 효과적인 교수 학습 전략을 수립해야 한다(정순화 외, 2009). 학생들이 지닌 생각은 수업 초기에 학생들의 처음 학습 과정의 일부이기 때문에 새로운 단원을 시작할 때, 교사는 학생들이 수업 전에 지니고 있는 어떤 배경과 생각을 아는 것이 중요하다.
인간의 지능발달에 대해 Durva는 어떤 특징이 있다고 말하였는가?
Anderson (1995)은 학생들이 그들 앞에 주어진 문제를 해결하는 과정에서 이미 알고 있던 지식을 적용하여 문제를 해결하기도 하고 쉽게 해결되지 않는 문제들 앞에서는 이제까지 알고 있던 지식들을 관련시켜 문제의 구조를 파악하려고도 하며, 때로는 획기적인 발상으로 새로운 지식을 획득하기도 한다고 하였다. 또한 Durva (1985)는 인간의 지능발달은 일련의 인지 기능의 연속적인 계열성을 갖고 있어서 낮은 단계의 기능은 높은 단계의 기능의 선수학습 요소가 되는 특징을 갖고, 어떤 특별한 지식체계와 연관된 기능의 습득도 위계적인 조직을 갖는다고 하였다. 그러므로 학생들의 유의미한 이해를 이끌어내기 위해서는 지식 상태에 대한 파악이 우선되어야 하겠다(박혜경 외, 2008).
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