[국내논문]IIM을 적용한 천문학습 프로그램 개발.적용이 초등과학영재 학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 미치는 효과 The Effects of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the Elementary Scientific Gifted원문보기
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램 개발 적용이 초등과학영재학생의 과학탐구능력 및 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. IIM이란 독자적 탐구방법으로 학생들 스스로 탐구하고 연구하는 수업형태로 7단계의 학습단계를 가지고 있다. 본 연구의 실행을 위해서 초등학교 과학교과 5학년 천문영역의 내용을 바탕으로 IIM의 탐구단계를 적용하여 총 7차시(6주간)로 천문학습 프로그램을 구성하였으며, 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 구성하여 적용하였다. 본 연구의 효과를 검증하기 위해 연구반은 울산광역시 소재 G 초등학교 과학영재반(초등 3학년) 20명을 선정하였다. 검사도구는 과학탐구능력 검사와 과학적 태도 검사지를 사용하였고, 통계해석 프로그램은 SPSSWIN 18.0을 사용하여 결과를 분석하였다. 연구의 결과는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생의 과학탐구능력(F=4.920, p=.021)에 긍정적인 효과가 있었고, 초등과학영재학생의 과학적 태도(F=11.224, p=.001)에도 긍정적인 효과가 있었다. 본 연구를 통해 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학탐구능력 신장과 과학적 태도 함양에 도움이 된다는 것을 알 수 있으며 나아가 과학영재원이나 과학영재학급 교육과정에 기여할 수 있을 것이다.
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램 개발 적용이 초등과학영재학생의 과학탐구능력 및 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. IIM이란 독자적 탐구방법으로 학생들 스스로 탐구하고 연구하는 수업형태로 7단계의 학습단계를 가지고 있다. 본 연구의 실행을 위해서 초등학교 과학교과 5학년 천문영역의 내용을 바탕으로 IIM의 탐구단계를 적용하여 총 7차시(6주간)로 천문학습 프로그램을 구성하였으며, 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 구성하여 적용하였다. 본 연구의 효과를 검증하기 위해 연구반은 울산광역시 소재 G 초등학교 과학영재반(초등 3학년) 20명을 선정하였다. 검사도구는 과학탐구능력 검사와 과학적 태도 검사지를 사용하였고, 통계해석 프로그램은 SPSS WIN 18.0을 사용하여 결과를 분석하였다. 연구의 결과는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생의 과학탐구능력(F=4.920, p=.021)에 긍정적인 효과가 있었고, 초등과학영재학생의 과학적 태도(F=11.224, p=.001)에도 긍정적인 효과가 있었다. 본 연구를 통해 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학탐구능력 신장과 과학적 태도 함양에 도움이 된다는 것을 알 수 있으며 나아가 과학영재원이나 과학영재학급 교육과정에 기여할 수 있을 것이다.
The purpose of this study was to find out the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the elementary scientific gifted students. For this purpose, this research developed the Astronomical Learning Program Using IIM. This program was...
The purpose of this study was to find out the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the elementary scientific gifted students. For this purpose, this research developed the Astronomical Learning Program Using IIM. This program was totally consisted 7 lessen. There was 7 part in this program. It contained Select the subject (step 1), The aim settings (step 2), Collect the data (step 3), Doing inquiry (step 4), An aim evaluation (step 5), Making a report (step 6), Announcing (step 7). To find the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the elementary scientific gifted students. 20 participants was selected. These students were attended at a scientific gifted class(3rd grade) of an elementary school located in Ulsan. First, Science Process Skills test and Scientific Attitudes test was used to find the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM. And the results were analyzed by SPSS WIN 18.0. The results of this study were as follows. First, the Astronomical Learning Program Using IIM was a positive effects on Science Process Skills of elementary scientific gifted students (F=4.920, p=.021). Second, the Astronomical Learning Program Using IIM was a positive effects on Scientific Attitudes of the elementary scientific gifted students (F=11.244, p=.001). According to this research, the Astronomical Learning program Using IIM was verified to improve Science Process Skills and Scientific Attitudes on the elementary scientific gifted students. It will be contribute on the curriculum construction of the gifted school or gifted class.
The purpose of this study was to find out the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the elementary scientific gifted students. For this purpose, this research developed the Astronomical Learning Program Using IIM. This program was totally consisted 7 lessen. There was 7 part in this program. It contained Select the subject (step 1), The aim settings (step 2), Collect the data (step 3), Doing inquiry (step 4), An aim evaluation (step 5), Making a report (step 6), Announcing (step 7). To find the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM on Science Process Skills and Scientific Attitudes in the elementary scientific gifted students. 20 participants was selected. These students were attended at a scientific gifted class(3rd grade) of an elementary school located in Ulsan. First, Science Process Skills test and Scientific Attitudes test was used to find the effect of the Astronomical Learning Program Using IIM. And the results were analyzed by SPSS WIN 18.0. The results of this study were as follows. First, the Astronomical Learning Program Using IIM was a positive effects on Science Process Skills of elementary scientific gifted students (F=4.920, p=.021). Second, the Astronomical Learning Program Using IIM was a positive effects on Scientific Attitudes of the elementary scientific gifted students (F=11.244, p=.001). According to this research, the Astronomical Learning program Using IIM was verified to improve Science Process Skills and Scientific Attitudes on the elementary scientific gifted students. It will be contribute on the curriculum construction of the gifted school or gifted class.
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문제 정의
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위하여 첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 어떻게 구안하고 개발하여 적용할 것인가? 둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력에 신장에 미치는 효과 어떠한가? 셋째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도 형성에 미치는 효과는 어떠한가? 라는 연구 과제를 가지고 연구를 수행하였다. 연구의 효과적인 수행을 위하여 연구의 절차는 선행연구와 교육과정분석을 통하여 IIM의 집단과정 초보수준을 적용한 천문학습 프로그램을 개발한 후 울산광역시 소재 G초등학교에서 운영하는 초등과학영재반(초등 3학년) 학생들을 연구대상으로 하여 6주 7차시 수업을 적용하였으며, 수업 전, 후에 과학탐구능력과 과학적 태도에서 사전, 사후검사를 실시하여 그 효과를 분석하였다.
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위하여 첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 어떻게 구안하고 개발하여 적용할 것인가? 둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력에 신장에 미치는 효과 어떠한가? 셋째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도 형성에 미치는 효과는 어떠한가? 라는 연구 과제를 가지고 연구를 수행하였다. 연구의 효과적인 수행을 위하여 연구의 절차는 선행연구와 교육과정분석을 통하여 IIM의 집단과정 초보수준을 적용한 천문학습 프로그램을 개발한 후 울산광역시 소재 G초등학교에서 운영하는 초등과학영재반(초등 3학년) 학생들을 연구대상으로 하여 6주 7차시 수업을 적용하였으며, 수업 전, 후에 과학탐구능력과 과학적 태도에서 사전, 사후검사를 실시하여 그 효과를 분석하였다.
본 연구는 과학과의 3, 5학년 ‘지구와 우주’ 분야의 교과내용인 지구와 달, 태양계와 별에 관련된 ‘행성과 계절의 별자리’라는 주제를 가지고 초등과학영재학생(3학년)을 대상으로 IIM의 4가지 수준 중 집단과정 초보수준을 적용한 천문학습 프로그램을 개발하여 초등과학영재학생 학습에 직접 활용함으로써 초등과학영재학생의 과학탐구능력 신장과 과학적 태도 형성에 효과가 있는지 알아보기 위해 수행되었다.
본 연구는 초등과학영재학생을 위한 IIM 기반 천문학습 프로그램이 과학탐구능력 및 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 초등 과학영재 학급을 과학탐구능력 검사 점수를 기준으로 상, 중, 하 그룹으로 구분하여 집단간의 과학탐구능력검사와 과학태도검사를 IIM 기반 천문학습 프로그램 수업의 사전, 사후에 실시하였다.
본 연구를 위하여 연구반의 실험처치를 IIM의 4가지 수준 중 집단과정 초보수준에 적합한 천문학습 프로그램을 개발하여 실행하였다. 실험기간은 2011년 3월 14일부터 4월 28일까지 6주로 구성하였고, 실험처치 프로그램의 내용은 초등학교 2007년 개정 과학과 교육과정 ‘지구와 우주’ 분야에서 ‘지구와 달’, ‘태양계와 별’ 단원의 내용 중 계절적 환경과 학생수준을 고려하여 행성(토성)과 계절의 별자리(봄철)에 관한내용으로 제한하였다.
셋째, IIM의 4가지 수준 모두를 적용한 천문학습 프로그램의 개발과 적용이 필요하다. 본 연구에서는 IIM의 4가지 수준 중 연구 대상이 초등과학영재학생이나 초등학교 3학년 임을 감안하여 집단과정 초보수준에 기초하여 천문학습 프로그램을 개발하였다. 그러나 과학영재의 학년과 수준에 따라 IIM의 4가지 수준을 모두 적용한 천문학습 프로그램을 개발하고 적용한다면 좀 더 효과적으로 과학탐구능력을 신장시킬 수 있고 과학적 태도 함양시킬 수 있을 것이다.
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위하여 첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 어떻게 구안하고 개발하여 적용할 것인가? 둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력에 신장에 미치는 효과 어떠한가? 셋째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도 형성에 미치는 효과는 어떠한가? 라는 연구 과제를 가지고 연구를 수행하였다. 연구의 효과적인 수행을 위하여 연구의 절차는 선행연구와 교육과정분석을 통하여 IIM의 집단과정 초보수준을 적용한 천문학습 프로그램을 개발한 후 울산광역시 소재 G초등학교에서 운영하는 초등과학영재반(초등 3학년) 학생들을 연구대상으로 하여 6주 7차시 수업을 적용하였으며, 수업 전, 후에 과학탐구능력과 과학적 태도에서 사전, 사후검사를 실시하여 그 효과를 분석하였다.
제안 방법
첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 개발은 초등과학영재학생들의 발달수준(초등 3학년)을 고려해 IIM의 4가지 수준 중 집단과정 초보수준을 적용하여 선행연구 분석과 교육과정분석을 통하여 프로그램의 목표와 학습내용을 선정하였다. IIM 기반 천문학습 프로그램 구성은 IIM 교수학습과정과 천문학습과정을 적용하여 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 매주 2시간씩 총 7차시에 걸쳐 수업을 실시하도록 구성하여 개발 및 적용하였다.
IIM을 적용한 천문학습 프로그램의 학습목표 설정을 위하여 과학영재의 정의와 과학과의 교육목표를 먼저 살펴보았다. 과학영재란 일반적으로 높은 지능을 갖고 있으며, 과학 및 수학 분야에 뛰어난 학업 성취를 보이면서, 과학 학습에 대한 강한 학습 의욕과 높은 탐구 동기를 보이는 심리적 특성을 보유하고 있는 사람(김은진, 2007; 신지은 외, 2002)이고 과학과의 교육목표는 2007년 개정 교육과정의 구성 방향과 과학과의 성격을 기반으로 설정된 것으로서 크게 총괄목표와 하위 목표로 구성되어 있으며, 총괄 목표에서 달성하고자 하는 궁극적인 목표가 바로 ‘과학적 소양’이다.
Dollman (2007)에 의하면 협동학습이란 학습능력이 각기 다른 학생들이 동일한 학습목표를 향하여 소집단 내에서 함께 활동하는 수업방법이라고 하였다. 따라서 본 연구에서는 모둠원의 구성을 과학탐구능력점수 기준으로 상, 중, 하로 구분하고 각 수준별 구성원들이 균등하게 참여할 수 있도록 조직하였다. 또한 조사학습활동을 원활히 하기 위해서는 협동학습의 4가지 기본 원리를 적용하여 긍정적인 상호의존, 개인적인 책임감 부여, 동등한 참여, 동시 다발적 상호작용이 가능하도록 과학영재반 학생들을 7인 1조 총 3모둠으로 구성하고 문제를 해결할 수 있도록 한다.
천문학습 프로그램에서 목표 평가하기는 2단계의 목표 설정하기에서 설정된 목표의수, 질문수와 조사 기록문의 수를 기준으로 얼마만큼 조사학습이 잘 이루어졌는지 목표달성률을 점검하였으며, 부족한 부분은 추가 조사할 수 있도록 하였다. 또한 모둠별로 필수주제와 선택주제별로 자료 분류하여 수집하여 다음 단계인 보고서를 작성할 수 있는 기초 자료로 쓸 수 있도록 하였다.
따라서 본 연구에서는 모둠원의 구성을 과학탐구능력점수 기준으로 상, 중, 하로 구분하고 각 수준별 구성원들이 균등하게 참여할 수 있도록 조직하였다. 또한 조사학습활동을 원활히 하기 위해서는 협동학습의 4가지 기본 원리를 적용하여 긍정적인 상호의존, 개인적인 책임감 부여, 동등한 참여, 동시 다발적 상호작용이 가능하도록 과학영재반 학생들을 7인 1조 총 3모둠으로 구성하고 문제를 해결할 수 있도록 한다.
선책주제는 모둠별 천체관측 활동을 통하여 각각의 천체관측 대상물을 안시관측, 천체망원경 관측, 쌍안경 관측을 할 수 있도록 하였으며, 관측결과 자료의 작성과 수집이 동시에 이뤄질 수 있도록 하였다. 모둠별로 천체관측 계획에 따라 직접 탐구활동 내용들을 순서에 맞게 정리 하도록 하였으며, 천체관측 한 결과를 개인별로 정리할 수 있도록 하였으며, 그 결과를 서로 공유할 수 있도록 하였다.
천문학습의 탐구 목표를 설정하고 이를 토대로 학습계획을 수립하는 단계이다. 모둠별로 필수주제와 선택주제에 대한 알고 있는 것, 알고 싶은 것 그리고 알아야 하는 것을 탐색하고 탐구주제와 관련 있는 질문을 만든다. 필수주제에 관련된 질문은 교사가 제시하고 선택주제의 질문은 모둠원 각자가 1개 이상씩 선정할 수 있도록 한다.
본 연구에서 과학탐구능력을 검사하기 위하여 권재술과 김범기(1994)가 개발한 과학탐구능력 검사지를 사전 · 사후 검사지로 사용하였다. 본 검사지는 초등학교 학생을 대상으로 한 4지 선다형태의 문항으로 총 30문항으로 이루어져 있고, 과학탐구능력을 기초탐구 능력과 통합탐구능력으로 구분하고 있다. 기초탐구능력은 관찰, 분류, 측정, 추리, 예상의 5개 탐구 요소로 구분하고 있으며, 통합탐구능력은 자료 변환, 자료 해석, 가설 설정, 변인 통제, 일반화의 5개 탐구 요소로 구분되어 있다.
과학적 태도 검사는 시간제한을 하지 않았다. 본 연구에서는 과학적 태도의 하위 항목을 정직성, 호기심, 비판성, 개방성, 자진성 등으로 구분하여 검사하였다.
IIM은 집단과정과 개인 과정을 포함한 초보와 전문의 4가지 수준으로 구성되어 있으며 그 과정과 수준은 학습 목표와 학생들의 경험, 학년 수준에 따라 적절하게 선택되어져야 한다. 본 연구에서는 초등과학영재학급(3학년)을 대상으로 실시함에 따라 가장 낮은 수준을 적용하는 것이 타당하다고 보아 IIM의 첫 번째 수준인 집단과정 초보수준을 적용하였다.
본 연구의 독립변인은 IIM을 적용한 천문학습 프로그램(집단과정 초보수준)이며 종속 변인은 과학탐구능력과 과학적 태도 변화이다.
연구반은 IIM 학습과정을 준수하여 천문학습 프로그램을 매주 2시간에 걸쳐 수업을 실시하였으며, 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 구성하여 실시하였다. 사후검사는 4월 28일에 과학탐구능력검사와 과학적 태도 검사를 각각 실시하였다.
천체관측의 실시는 간단한 천체망원경의 사용법을 익히고, 교사의 안내에 의해 필수주제인 토성을 천체망원경으로 관측하였다. 선책주제는 모둠별 천체관측 활동을 통하여 각각의 천체관측 대상물을 안시관측, 천체망원경 관측, 쌍안경 관측을 할 수 있도록 하였으며, 관측결과 자료의 작성과 수집이 동시에 이뤄질 수 있도록 하였다. 모둠별로 천체관측 계획에 따라 직접 탐구활동 내용들을 순서에 맞게 정리 하도록 하였으며, 천체관측 한 결과를 개인별로 정리할 수 있도록 하였으며, 그 결과를 서로 공유할 수 있도록 하였다.
천체관측의 계획수립은 언제, 어디서, 무엇을, 왜, 어떻게 등의 항목에 맞추어 작성할 수 있도록 하였으며, 천체관측 시 주의사항을 조사하여 기록할 수 있도록 하였다. 시간과 장소는 천체관측의 제한적인 특성상 적절한 시기와 장소를 교사가 선정하여 제시하였으며 천체관측 대상물과 방법은 모둠별로 토의하여 결정하도록 하였다.
실험기간은 2011년 3월 14일부터 4월 28일까지 6주로 구성하였고, 실험처치 프로그램의 내용은 초등학교 2007년 개정 과학과 교육과정 ‘지구와 우주’ 분야에서 ‘지구와 달’, ‘태양계와 별’ 단원의 내용 중 계절적 환경과 학생수준을 고려하여 행성(토성)과 계절의 별자리(봄철)에 관한내용으로 제한하였다.
수업처지 이전 3월 14일에 과학탐구능력 검사와 과학적 태도 검사지로 사전검사를 실시 하였다. 연구반은 IIM 학습과정을 준수하여 천문학습 프로그램을 매주 2시간에 걸쳐 수업을 실시하였으며, 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 구성하여 실시하였다. 사후검사는 4월 28일에 과학탐구능력검사와 과학적 태도 검사를 각각 실시하였다.
본 연구는 IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력과 과학적 태도에 미치는 효과를 알아보기 위하여 첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 어떻게 구안하고 개발하여 적용할 것인가? 둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력에 신장에 미치는 효과 어떠한가? 셋째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도 형성에 미치는 효과는 어떠한가? 라는 연구 과제를 가지고 연구를 수행하였다. 연구의 효과적인 수행을 위하여 연구의 절차는 선행연구와 교육과정분석을 통하여 IIM의 집단과정 초보수준을 적용한 천문학습 프로그램을 개발한 후 울산광역시 소재 G초등학교에서 운영하는 초등과학영재반(초등 3학년) 학생들을 연구대상으로 하여 6주 7차시 수업을 적용하였으며, 수업 전, 후에 과학탐구능력과 과학적 태도에서 사전, 사후검사를 실시하여 그 효과를 분석하였다. 연구의 추진결과는 다음과 같다.
천문학습 프로그램의 필수주제와 선택주제에 대한 목표 설정 후, 모둠별로 다양한 유형의 자료를 사용하여 정보를 모으고 개인별로 조사기록문을 작성하고 새로운 낱말을 탐색하여 모둠별로 천체관측을 위한 사전정보를 수집 및 기록하는 단계이다. 자료 조사하기 학습에서 필수주제는 모둠별로 진행하고 선택주제는 개인별로 진행하도록 하였다. 장소는 모둠별로 교실, 도서관, 정보실 등 다양한 장소에서 자율적으로 진행할 수 있도록 하였으며, 자료의 가공 및 인쇄는 교사의 도움을 받아 해결할 수 있도록 하였다.
필수주제에 관련된 질문은 교사가 제시하고 선택주제의 질문은 모둠원 각자가 1개 이상씩 선정할 수 있도록 한다. 자료와 조사기록문은 각 주제별로 개인별 1개 이상씩 작성할 수 있도록 하였고 새로운 낱말은 개인별로 최소한 4개 이상씩 선정하고 작성할 수 있도록 하였다.
자료의 수집은 과학적 태도 검사를 40분간 실시하였고 문항 채점 시 긍정적인 문항의 경우, 매우 그렇다 5점, 그렇다 4점, 보통이다 3점, 아니다 2점, 전혀 아니다 1점으로 하고, 부정적인 문항의 경우는 그와 반대로 전혀 아니다 5점부터 채점하였다. 본 연구의 자료의 처리를 위해 과학탐구능력검사 점수를 기준으로 상, 중, 하 등 세 그룹으로 나누어 그룹별 과학탐구능력 검사 점수의 변화를 통계패키지 SPSS WIN 18.
자료의 수집을 위해 과학탐구능력검사를 40분간 실시하였으며, 채점결과는 각 문항 당 1점씩 30점 만점으로 처리하였다. 본 연구에서는 과학탐구능력검사의 자료 처리를 위해 과학탐구능력검사 총점을 기준으로 상, 중, 하 등 세 그룹으로 나누어 그룹별 과학탐구능력 검사의 하위요소 점수의 변화를 SPSS WIN 18.
장소는 모둠별로 교실, 도서관, 정보실 등 다양한 장소에서 자율적으로 진행할 수 있도록 하였으며, 자료의 가공 및 인쇄는 교사의 도움을 받아 해결할 수 있도록 하였다. 조사기록문을 작성한 후 모둠별로 수집하여 각 주제에 대한 종합적인 탐구 자료를 구성할 수 있도록 하였다.
천문학습 프로그램에서 목표 평가하기는 2단계의 목표 설정하기에서 설정된 목표의수, 질문수와 조사 기록문의 수를 기준으로 얼마만큼 조사학습이 잘 이루어졌는지 목표달성률을 점검하였으며, 부족한 부분은 추가 조사할 수 있도록 하였다. 또한 모둠별로 필수주제와 선택주제별로 자료 분류하여 수집하여 다음 단계인 보고서를 작성할 수 있는 기초 자료로 쓸 수 있도록 하였다.
IIM을 활용한 천문학습 프로그램에서 탐구 활동하기 단계는 프로그램의 특성이 가장 잘 반영되는 단계로 모둠별로 필수주제와 선택주제에 대하여 천체관측 계획을 수립하고 천체관측을 실시하여 자료를 수집하는 단계이다. 천체관측의 계획수립은 언제, 어디서, 무엇을, 왜, 어떻게 등의 항목에 맞추어 작성할 수 있도록 하였으며, 천체관측 시 주의사항을 조사하여 기록할 수 있도록 하였다. 시간과 장소는 천체관측의 제한적인 특성상 적절한 시기와 장소를 교사가 선정하여 제시하였으며 천체관측 대상물과 방법은 모둠별로 토의하여 결정하도록 하였다.
천체관측의 실시는 간단한 천체망원경의 사용법을 익히고, 교사의 안내에 의해 필수주제인 토성을 천체망원경으로 관측하였다. 선책주제는 모둠별 천체관측 활동을 통하여 각각의 천체관측 대상물을 안시관측, 천체망원경 관측, 쌍안경 관측을 할 수 있도록 하였으며, 관측결과 자료의 작성과 수집이 동시에 이뤄질 수 있도록 하였다.
첫째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램을 개발은 초등과학영재학생들의 발달수준(초등 3학년)을 고려해 IIM의 4가지 수준 중 집단과정 초보수준을 적용하여 선행연구 분석과 교육과정분석을 통하여 프로그램의 목표와 학습내용을 선정하였다. IIM 기반 천문학습 프로그램 구성은 IIM 교수학습과정과 천문학습과정을 적용하여 주제 선정하기(1차시), 목표 설정하기(2차시), 자료 조사하기(3차시), 탐구 활동하기(4차시), 목표 평가하기(5차시), 보고서 작성하기(6차시), 발표하기(7차시) 등으로 매주 2시간씩 총 7차시에 걸쳐 수업을 실시하도록 구성하여 개발 및 적용하였다.
작성한 보고서를 바탕으로 모둠별로 발표 자료를 준비하고 실물화상기를 이용하여 발표하여 학습결과를 학급 모두와 공유하는 단계이다. 필수주제는 같지만 선택주제는 각각 다르기 때문에 각 모둠에서는 필수주제와 선택주제에 관한 학습 내용과 학습방법을 정리하여 발표할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
본 연구는 울산광역시 울주군에 소재하는 G초등학교에 소재한 과학영재반(3학년) 학급을 대상을 대상으로 하였으며, 과학영재반의 구성원은 모두 20명(남 14명, 여 6명)이며, 교수학습조직은 7명 1조로 총 3모둠으로 조직하여 구성원이 자신의 역할을 설정해 활동할 수 있도록 하였다.
데이터처리
자료의 수집을 위해 과학탐구능력검사를 40분간 실시하였으며, 채점결과는 각 문항 당 1점씩 30점 만점으로 처리하였다. 본 연구에서는 과학탐구능력검사의 자료 처리를 위해 과학탐구능력검사 총점을 기준으로 상, 중, 하 등 세 그룹으로 나누어 그룹별 과학탐구능력 검사의 하위요소 점수의 변화를 SPSS WIN 18.0을 이용하여 변량분석(ANOVA)을 실시하였다.
자료의 수집은 과학적 태도 검사를 40분간 실시하였고 문항 채점 시 긍정적인 문항의 경우, 매우 그렇다 5점, 그렇다 4점, 보통이다 3점, 아니다 2점, 전혀 아니다 1점으로 하고, 부정적인 문항의 경우는 그와 반대로 전혀 아니다 5점부터 채점하였다. 본 연구의 자료의 처리를 위해 과학탐구능력검사 점수를 기준으로 상, 중, 하 등 세 그룹으로 나누어 그룹별 과학탐구능력 검사 점수의 변화를 통계패키지 SPSS WIN 18.0을 이용하여 변량분석(ANOVA)을 실시하였다.
이론/모형
본 연구에 사용한 과학적 태도 검사 도구는 정완호 외(1994)가 개발한 초등학생들의 과학적 태도 측정을 위한 도구이다. 전체 문항에 대한 신뢰도 Cronbach’s α 계수는 0.
본 연구에서 과학탐구능력을 검사하기 위하여 권재술과 김범기(1994)가 개발한 과학탐구능력 검사지를 사전 · 사후 검사지로 사용하였다.
성능/효과
이상과 같이 기초탐구능력과 통합탐구능력에서 유의미한 차이가 없지만 전체적인 과학탐구능력에서 유의미한 차이가 있다는 연구결과(김수연, 2006; 이용섭과 홍순원, 2009; 박윤희 외, 2010)와 유사하다. 다만 본 연구에서는 초등과학영재학급을 상, 중, 하 집단으로 구분하여 분석한 결과 전체 집단에서 상위집단보다 중, 하위 집단에서 평균점수의 향상이 있는 것으로 나타났다. 그러므로 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학탐구능력에는 긍정적인 영향을 미쳤다고 판단되지만 세부적으로는 기초탐구능력과 통합탐구능력을 향상시킬 수 있는 방법을 모색해야하고 상위집단의 과학탐구능력 향상을 위한 방법 또한 모색해야 할 것이다.
둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학탐구능력 신장에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 초등과학영재학생 상, 중, 하 세집단의 과학탐구 능력 결과검증에서 유의수준 .
따라서 유의수준 .05에서 p>.05로 기초탐구 능력 점수에서 유의미한 차이는 없는 것으로 나타났다.
본 검사지의 평균 난이도는 .61, 평균 변별도는 .41, Cronbach’s α는 .81이다.
통합탐구능력의 하위요소별로 점수의 평균과 표준편차를 살펴보면 <표 17>과 같다. 상위집단과 중위집단에서는 자료해석, 일반화에서 평균점수의 향상이 나타났고, 하위집단에서는 자료해석, 가설설정, 변인통제, 일반화 영역에서 평균점수의 향상이 나타났다.
기초탐구능력의 하위요소별로 점수의 평균과 표준편차를 살펴보면 <표 14>와 같다. 상위집단에서는 관찰, 추리, 예상영역에서 평균점수의 향상이 나타났고, 중위집단에서는 관찰, 분류, 측정, 추리, 예상 등 모든 영역에서 평균점수의 향상이 나타났으며, 하위집단에서는 관찰, 측정, 예상영역에서 평균점수의 향상이 나타났다.
셋째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학적 태도 함양에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 초등과학영재학생 상, 중, 하 세집단의 과학적 태도 결과검증에서 유의수준 .
이상과 같이 IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도의 하위요소 중에서 비판성을 제외한 나머지 하위요소와 과학적 태도 전체에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 정직성과 비판성의 하위요소를 제외한 다른 하위 요소와 과학적 태도에 긍정적인 효과가 없었다는 박윤희 외(2010)의 연구와는 다르게 나타났다.
IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 기초탐구능력에 미치는 효과는 과학탐구능력 사전점수 기준으로 상, 중, 하 집단별로 구분하여 그 효과를 기술통계 자료로 살펴보면 <표 13>과 같다. 학급 전체의 기초탐구능력 점수의 평균점수는 향상되었고 집단별 사전, 사후점수의 평균점수는 상위집단을 제외한 중, 하위집단에서 어느 정도 향상이 있는 것으로 나타났다.
과학적 태도의 하위요소별로 점수의 평균과 표준편차를 살펴보면 <표 22>와 같다. 학급전체는 정직성, 호기심, 비판성, 자진성에서 점수의 평균점수의 향상이 있었고, 집단별 하위요소 점수의 평균점수는 상, 중, 하위집단 모두 정직성, 호기심, 비판성, 자진성에서 평균점수의 향상이 나타났다.
IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학적 태도에 미치는 효과는 과학탐구능력 사전점수 기준으로 상, 중, 하 집단별로 구분하여 그 효과를 기술통계 자료로 살펴보면 <표 21>과 같다. 학급전체의 과학적 태도 점수의 평균점수는 향상되었고 집단별 사전, 사후점수의 평균점수는 상, 중, 하위집단 모두 향상이 있는 것으로 나타났다.
IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 과학탐구능력에 미치는 효과는 과학탐구능력 사전점수 기준으로 상, 중, 하 집단별로 구분하여 그 효과를 기술통계 자료로 살펴보면 <표 19>와 같다. 학급전체의 과학탐구능력의 평균점수는 향상되었지만 집단별 사전, 사후점수의 평균점수는 상위집단을 제외한 중, 하위집단에서만 향상이 있는 것으로 나타났다.
IIM을 적용한 천문학습 프로그램이 초등과학영재학생의 통합탐구능력에 미치는 효과는 과학탐구능력 사전점수 기준으로 상, 중, 하 집단별로 구분하여 그 효과를 기술통계 자료로 살펴보면 <표 16>과 같다. 학급전체의 통합탐구능력 평균점수는 향상되었지만 집단별 사전, 사후점수의 평균점수는 상, 하위집단을 제외한 하위집단에서만 점수의 향상이 있는 것으로 나타났다.
후속연구
본 연구에서는 IIM의 4가지 수준 중 연구 대상이 초등과학영재학생이나 초등학교 3학년 임을 감안하여 집단과정 초보수준에 기초하여 천문학습 프로그램을 개발하였다. 그러나 과학영재의 학년과 수준에 따라 IIM의 4가지 수준을 모두 적용한 천문학습 프로그램을 개발하고 적용한다면 좀 더 효과적으로 과학탐구능력을 신장시킬 수 있고 과학적 태도 함양시킬 수 있을 것이다.
다만 본 연구에서는 초등과학영재학급을 상, 중, 하 집단으로 구분하여 분석한 결과 전체 집단에서 상위집단보다 중, 하위 집단에서 평균점수의 향상이 있는 것으로 나타났다. 그러므로 IIM을 적용한 천문학습 프로그램은 초등과학영재학생들의 과학탐구능력에는 긍정적인 영향을 미쳤다고 판단되지만 세부적으로는 기초탐구능력과 통합탐구능력을 향상시킬 수 있는 방법을 모색해야하고 상위집단의 과학탐구능력 향상을 위한 방법 또한 모색해야 할 것이다.
둘째, IIM을 적용한 천문학습 프로그램의 탐색 활동하기 단계와 보고서 작성하기의 차시배정을 늘려야 하겠다. 조사기록문의 작성을 위해 다양한 사전 조사방법(도서, 인터넷, 동영상 등)을 활용하지만 실제 천체관측을 통한 관측 및 조사활동 시간이 1차시만으로는 제대로 된 과학 탐구 활동 경험을 제공하지 못하고 그 결과로 기초탐구능력 등에서 유의미한 차이가 나타나지 못했다.
첫째, 초등과학영재학생을 위한 IIM을 활용한 천문학습 프로그램을 어떻게 구안하고 적용할 것인가?
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IIM의 4가지 수준은 무엇인가?
IIM 수업모형은 학생들을 대상으로 실행한 연구 결과(Cindy & Virginia, 2003)로써 지식을 전달하는 형태의 수업이 아닌 조사(탐구)과정 자체를 학습하게 하는 수업 모형이라 볼 수 있다. IIM에는 초보적인 수준과 전문적인 수준의두 가지 기능적 수준이 있으며 각 수준은 집단과정과 개인 과정으로 구성된다. 따라서 이들 수준은 차례대로 집단과정 초보수준(Group Process Basic Level), 개인과정 초보수준(Independent Process Basic Level), 집단과정 전문수준(Group Process Proficient Level), 개인과정 전문수준(Independent Process Proficient Level) 등의 낮은 수준부터 높은 수준까지 4가지 수준으로 구성되어 있으며 반드시 차례대로 순서를 밟아야 하는 것이 아니라 조사 형태에 따라 선택하여 적용할 수 있다(이용섭과 최성봉, 2009). IIM학습과정은 주제선정 하기, 목표 설정하기, 조사하기, 정리하기, 목표 평가하기, 산출물 만들기, 발표하기 등 모두 7단계로 구성되어 있으며 각 수준별로 세부 내용에 어느 정도 차이가 있다.
과학영재교육은 무엇에 목적을 두고있는가?
과학영재교육은 Renzulli (2002)의 영재성의 세 고리 이론으로부터 출발하여 과학 분야에 뛰어난 재능과 흥미를 가진 학생이 그 잠재 능력을 발휘하여 개인의 자아실현과 국가 사회의 발전에 기여할 수 있는 기회를 제공하기 위해 창의성 및 과학탐구능력을 함께 기르는 것에 목적을 두고 있다. 따라서 과학영재를 위한 프로그램은 영재교육 대상자의 능력 증진을 극대화할 수 있는 적절한 학습 프로그램과 학습 환경이 필수적이며 어느 특정 영역의 지식에 대한 이해를 높이는 것뿐만 아니라 고차원적 사고력을 신장시키는 것이 중요하다.
IIM란?
그러나 초등과학영재학생을 대상으로 하는 IIM을 적용한 프로그램의 개발 및 적용을 통해 효과성을 검증하는 다양한 연구는 거의 없는 편이다. IIM은 ‘독자적 탐구 방법’이라는 뜻으로 학생들이 스스로 연구․조사하는 방법으로 이루어지는 수업형태를 뜻한다. IIM 수업모형은 학생들을 대상으로 실행한 연구 결과(Cindy & Virginia, 2003)로써 지식을 전달하는 형태의 수업이 아닌 조사(탐구)과정 자체를 학습하게 하는 수업 모형이라 볼 수 있다.
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