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문제 정의
- 인지적 측면의 특성으로는 평균이상의 지능(IQ), 특정 교과 분야의 일반적 능력인 높은 성취도를, 정의적 측면의 특성으로는 과제집착력, 관심, 흥미, 호기심, 열정을, 성격적 측면의 특성으로는 적극성, 자기중심적 사고, 자유분방함, 개방적 사고를, 사고력 측면의 특성으로는 특정 교과 분야의 특수능력인 높은 탐구 능력, 창의력, 자기주도적 학습능력, 장독립적 사고, 높은 문제해결력, 고차적 사고력을, 가정 환경적 측면의 특성으로는 부모의 높은 경제력과 학력이 지적 되고 있으며 그밖에 과학교과 분야에 뛰어난 업적을 이룰 것으로 예상되어 과학 분야에 특별한 교육프로그램을 필요로 하는 학생들을 영재라고 할 수 있겠다. 본 연구에서는 과학 영재의 다양한 행동 특성 중에서 논리적 사고력, 과학탐구능력, 창의력과 지구과학창의력, 과학적 태도, 자기주도적 학습능력, 인지양식이 일반학생과 어느 정도 차이가 있는지를 분석하여 과학영재교육 목표 설정, 교육과정 개발, 선발과 판별, 환류 등 과학영재교육 전반에 관한 효율성 극대화의 단서를 찾고자 하였다. 더불어 본 연구에서는 표집한 40명의 과학영재를 대상으로 하였기 때문에 연구의 결과를 일반화 시키는 데는 제한이 따른다.
제안 방법
- 본 연구에서는 과학영재들의 논리적 사고력, 과학탐구능력, 창의력과 지구과학창의력, 과학적 태도, 자기주도적 학습능력, 인지 양식이 일반학생과 어느 정도 차이가 있는 지를 연구 문제로 설정하였다.
- 위와 같은 방법으로 조합논리를 제외한 각 논리들을 측정하는 문항들에 대한 응답 종류를 구분한 후, 어떤 논리의 형성 정도는 그 논리를 측정하는 2문항에 대한 각각의 응답 종류를 Fig. 1에서의 예와 같은 교차 확인 방법에 의하여 형성, 과도, 미형성의 세단계로 구분하였다.
- 이분법적으로 응답하는 행동특성 영역(과학탐구능력, 창의력, 지구과학창의력)과 5단계 리커트 스케일로 응답하는 영역(과학적 태도, 자기주도적 학습능력) 의 결과 분석은 두 집단간 평균 차이 비교에 의한 t-검증으로 분석하고, 자유반응 유형으로 응답하는 영역(논리적 사고력과 인지 양식)은 단순 총점 기준에 의해 분류하였다.
- 과학영재집단의 행동 특성을 일반학생들과 비교하기 위하여 동 · 서부지역 영재교육원 2개 학급 40명의 영재집단과 일반학생 38명(남학생 21명, 여학생 17명)을 일반학생으로 하였다. 일반학생은 본 연구에서 영재선발의 어느 조건에도 해당되지 않는 학생들만을 대상으로 하였으며, 두 집단에 7종의 검사도구를 투입하였다.
대상 데이터
- 과학영재집단 중 논리적 사고력 검사지의 모든 항목에 성실하게 응답해 준 38명과 일반학생 33명을 대상으로 분석하였다. 과학영재집단의 논리적 사고력 수준은 38명 중 36명(94.
- 과학영재집단의 행동 특성을 일반학생들과 비교하기 위하여 동 · 서부지역 영재교육원 2개 학급 40명의 영재집단과 일반학생 38명(남학생 21명, 여학생 17명)을 일반학생으로 하였다.
- 학년초(2008년 3월) 중학교 2학년 학생으로 교육감이 인정하는 영재교육기관(D광역시의 지역공동 영재학급, 교육청 및 대학부설영재교육원, 타시 · 도 교육감이 인정하는 영재교육기관)에서 연간 100시간 이상 영재교육을 이수한 학생이거나 교육인적자원부장관이나 교육감이 인정하는 각종과학경진대회(D광역시교육청 주최 수학 · 과학 올림피아드대회 입상자, D광역시교육청 주최 과학전람회 입상자, D광역시교육청주최 학생과학발명품경진대회입상자, 교육인적자원부 후원 올림피아드대회 입상자, D광역시교육청 주최 전국 나라사랑 · 과학사랑 창의력경연대회입상자, 교육 인적자원부 후원 전국자연관찰탐구대회, 과학탐구실험대회, 과학동아리활동 발표대회 입상자 등)에서 입상한 자와 학교 내신 성적 중 수학 · 과학 상위 1%인자 중에서 추천을 받은 학생들을 대상으로 과학성취도를 측정하는 판별고사와 특정 과학 주제에 대한 종합적 문제해결력 및 심화된 지식을 측정하는 구술 면접 과정을 거쳐 최종 영재교육대상자로 확정된 과학영재를 연구 대상으로 하였다. 따라서 학년 초 D 광역시 2학년 학생을 모집단으로 하고 그들로부터 과학영재교육 대상자로 선발된 학생이 연구 대상이다. 전집의 크기는 과학영재 선발에 지원한 남학생 452명, 여학생 403명 총 855명이다.
- 이들로부터 본 연구를 위해 표집된 연구 대상 집단은 동 · 서부지역 영재교육원 2개 학급의 총 40명(남학생 27명, 여학생 13명)이고 전집의 4.7%에 해당한다.
- 따라서 학년 초 D 광역시 2학년 학생을 모집단으로 하고 그들로부터 과학영재교육 대상자로 선발된 학생이 연구 대상이다. 전집의 크기는 과학영재 선발에 지원한 남학생 452명, 여학생 403명 총 855명이다. 이들로부터 본 연구를 위해 표집된 연구 대상 집단은 동 · 서부지역 영재교육원 2개 학급의 총 40명(남학생 27명, 여학생 13명)이고 전집의 4.
- 학년초(2008년 3월) 중학교 2학년 학생으로 교육감이 인정하는 영재교육기관(D광역시의 지역공동 영재학급, 교육청 및 대학부설영재교육원, 타시 · 도 교육감이 인정하는 영재교육기관)에서 연간 100시간 이상 영재교육을 이수한 학생이거나 교육인적자원부장관이나 교육감이 인정하는 각종과학경진대회(D광역시교육청 주최 수학 · 과학 올림피아드대회 입상자, D광역시교육청 주최 과학전람회 입상자, D광역시교육청주최 학생과학발명품경진대회입상자, 교육인적자원부 후원 올림피아드대회 입상자, D광역시교육청 주최 전국 나라사랑 · 과학사랑 창의력경연대회입상자, 교육 인적자원부 후원 전국자연관찰탐구대회, 과학탐구실험대회, 과학동아리활동 발표대회 입상자 등)에서 입상한 자와 학교 내신 성적 중 수학 · 과학 상위 1%인자 중에서 추천을 받은 학생들을 대상으로 과학성취도를 측정하는 판별고사와 특정 과학 주제에 대한 종합적 문제해결력 및 심화된 지식을 측정하는 구술 면접 과정을 거쳐 최종 영재교육대상자로 확정된 과학영재를 연구 대상으로 하였다.
데이터처리
- 84이다. 과학탐구능력의 두 집단간 평균과 성별 평균 차이, 과학탐구능력 하위요소별 평균 차이는 독립표본 t-검증으로, 각 집단내 성별 평균 차이는 독립표본 t-검증으로 분석하였다.
- 84이다. 본 연구에서는 세부적인 분석보다는 과학적 태도의 총합적 입장에서 과학적 태도의 두 집단간 평균차이와 성별 평균 차이를 독립표본 t-검증으로 분석하였다.
- 78이다. 본 연구에서는 세부적인 분석보다는 자기주도적 학습능력의 총합적 입장에서 두 집단간 평균 차이와 성별 평균 차이를 독립표본 t-검증으로 분석하였다.
- 78이다. 지구과학창의력의 두 집단간 평균 차이와 성별 평균 차이, 하위요소별 평균 차이는 독립표본 t-검증으로, 각 집단내 하위요소별 성별 차이는 독립표본 t-검증으로 분석하였다.
- 91이다. 창의력의 두 집단간 평균과 성별 평균 차이, 창의력 하위요소별 평균 차이는 독립표본 t-검증으로, 각 집단내 창의력 하위 요소별 평균 차이는 대응표본 t-검증으로 분석하였다. 창의력 평가는 2명의 평가자가평가한 결과의 평균을 개인별 창의력 점수로 하였다.
이론/모형
- 인지양식 유형 Oltman et al.(2002)이 개발한 인지 양식 검사지를 본 연구자가 번역하여 사용하였다. 숨은 그림 찾기 유형의 25문항으로 구성되어 있으며, 신뢰도는 0.
- 과학적 태도 본 연구에서 사용한 과학태도 검사도구인 TOSRA(Fraser, 1978)는 과학의 사회적 함의, 과학자의 평범함, 과학 탐구에 대한 태도, 과학적 태도의 수용, 과학 수업의 즐거움, 과학 관련 취미에 대한 관심, 과학 관련 직업에 대한 관심 등 7개 영역 5단계 평정법 70문항으로 구성되어 있으며, 신뢰도 계수 Cronbach’ α는 0.80-0.84이다.
- 전체적인 인지수준의 유형별 구분은 검사지의 획득 점수(12점 만점)를 기준으로 4점 이하는 구체적 조작기, 5-7점은 과도기, 8점 이상은 형식적 조작기로 분류하였다. 그리고 각 논리의 형성 정도를 형성, 과도, 미형성의 3단계로 구분 하는 교차 확인(cross checking)법을 사용하였는데 이에 대한 설명은 다음과 같다. 6개의 논리를 측정하는 문항은 각 논리별로 2개씩 이고, 조합 논리를 제외한 나머지 5가지 논리를 측정하는 각 문항은 정답을 묻는 4지선다형 문제와 그 정답을 선택한 이유를 묻는 완성형 문제로 되어 있다.
- 이 개발한 GALT(Group Assessment of Logical Thinking)로서, 1985년 서울대학교의 화학교육과에서 우리말로 번안 수정하여 ‘논리적 사고력 검사’라고 이름을 붙인 것 (최영준 외, 1985)을 사용하였다.
성능/효과
- Table 3에서 볼 수 있는 것처럼, 과학탐구능력의 모든 하위 요소들에서 과학영재집단과 일반학생집단 간에 통계적으로 유의미한 차이가 나타났고, 과학영재 학생들과 일반 학생들 간의 과학탐구능력 평균 차이에서도 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 또한, 과학영재 학생들과 일반학생들 간의 과학탐구 능력 성별 차이를 비교하기 위해 독립표본 t-검증한 결과는 다음 Table 4와 같이 통계적으로 유의미한 차이를 보였다.
- Table 8에서 볼 수 있는 것처럼, 지구과학창의력 하위 요소별 두 집단 간 평균 검사에서는 독창성을 제외한 유창성, 유연성, 정교성에서 통계적으로 유의미한 차이가 있었고, 과학영재집단에서 더 높은 점수를 나타났고, 과학영재 학생들과 일반 학생들 간의 지구과학창의력 평균 차이에서도 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 과학영재 학생들과 일반학생들 간의 지구과학창의력 성별 차이를 비교하기 위해 독립표본 t-검증한 결과는 다음 Table 9와 같이 통계적으로 유의미한 차이를 보였다.
- 검증 결과 과학영재집단과 일반학생집단 사이의 자기주도적학습능력은 통계적으로 유의미한 차이가 있 었다. 이는 과학영재학생의 자기주도적학습능력이 일반학생보다 높음을 의미한다.
- 과학영재집단에서 지구과학 창의력 하위 요소 중 유창성과 정교성에서만 남여 집단 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 있었고, 여학생이 남학생보다 더 높은 유창성과 정교성을 나타냈다. 일반학생집단에서 지구과학 창의력의 모든 하위 요소에서 성별 차이는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다.
- 과학영재학생집단에서 창의력을 구성하는 모든 하위요소에서 남여 집단 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 일반학생집단에서는 정교성에서만 남여 집단 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 있었고, 다른 요소들에서는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다.
- 셋째, 과학영재의 창의력은 일반학생집단보다 통계적으로는 유의미한 차이가 나타나 과학영재집단의 평균 점수가 일반학생집단보다 높았다. 넷째, 과학영재집단의 지구과학창의력은 일반학생집단보다 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 특히 지구과학창의력 하위 요소 중 유창성, 유연성, 정교성에서 유의미한 차이를 보였다.
- 다만 독창성에서 미미한 차이를 보인 것은 지구과학적 지식의 적용 수준이 독창성 발현에 끼치는 영향이 미미함을 의미한다. 다섯째, 과학영재집단의 과학적 태도는 일반학생집단과 통계적으로 유의미한 차이가 있었고, 과학영재집단의 과학적 태도가 더 높았다. 여섯째, 과학영재집단의 자기주도적 학습능력은 일반학생집단과 통계적으로 유의미한 차이가 있었다.
- 두 집단간 과학적 태도의 성별 차이를 분석한 결과 남자는 두 집단 간에 통계적으로 유의미한 차이가 없었으나, 여자는 유의미한 차이가 있었다. 이는 과학영재집단의 여학생이 일반학생집단의 여학생보다 과학적 태도가 높음을 의미한다.
- 5%는 구체적조작기 수준으로 약 2/3정도가 형식적 조작기에 도달하지 못하고 있다. 둘째, 과학영재집단의 과학탐구능력 성취도는 일반학생인 일반학생보다 통계적으로 유의미한 차이가 있으며 약 24.6% 정도 높았다. 이는 과학영재들은 과학교육의 고유한 목표 중의 하나인 과학탐구능력이 높다는 것을 의미한다.
- 이는 과학영재들은 과학교육의 고유한 목표 중의 하나인 과학탐구능력이 높다는 것을 의미한다. 셋째, 과학영재의 창의력은 일반학생집단보다 통계적으로는 유의미한 차이가 나타나 과학영재집단의 평균 점수가 일반학생집단보다 높았다. 넷째, 과학영재집단의 지구과학창의력은 일반학생집단보다 통계적으로 유의미한 차이가 있었다.
- 다섯째, 과학영재집단의 과학적 태도는 일반학생집단과 통계적으로 유의미한 차이가 있었고, 과학영재집단의 과학적 태도가 더 높았다. 여섯째, 과학영재집단의 자기주도적 학습능력은 일반학생집단과 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 이는 과학영재집단이 자기주도적 학습능력이 높다는 것을 의미하므로 학생들이좀 더 개방적인 탐구를 할 수 있는 여건을 조성해 주는 것이 필요하다.
- 9%)의 학생이 장독립적인 사고를 하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 과학영재집단이 일반학생집단보다 장독립 적으로 사고하는 학생의 수가 약 10% 정도 더 많다는 것을 알 수 있었다. 또한 과학영재집단에서는 여학생 과학영재가 남학생 과학영재보다 장독립적으로 사고하는 경향이 높다는 것을 알 수 있다.
- 이는 과학영재집단이 자기주도적 학습능력이 높다는 것을 의미하므로 학생들이좀 더 개방적인 탐구를 할 수 있는 여건을 조성해 주는 것이 필요하다. 일곱째, 과학영재집단이 일반학생보다 약 10% 정도 많은 학생이 장독립적 사고 유형이었고, 여학생 과학영재가 남학생 과학영재보다 장독립적으로 사고하는 경향이 높았다. 이러한 결과는 선행 연구의 결과를 지지하고 있으며, 과학영재들이 높은 논리적 사고력과 과학탐구능력, 높은 탈내용적 (content-free) 창의력과 지구과학 내용의존적(contentladen) 창의력, 긍정적인 과학적 태도, 높은 자기주도적 학습능력, 장독립적 사고를 하는 행동 특성을 발현하고 있음을 의미한다.
- 첫째, 과학영재집단의 약 94.7%는 형식적 조작기에 도달해 있으며, 세부 논리별 형성 정도에서는 부분적으로 과도기와 미형성기에 머문 사례도 있었다. 일반학생의 약 36.
- 넷째, 과학영재집단의 지구과학창의력은 일반학생집단보다 통계적으로 유의미한 차이가 있었다. 특히 지구과학창의력 하위 요소 중 유창성, 유연성, 정교성에서 유의미한 차이를 보였다. 다만 독창성에서 미미한 차이를 보인 것은 지구과학적 지식의 적용 수준이 독창성 발현에 끼치는 영향이 미미함을 의미한다.
후속연구
- 본 연구에서는 과학 영재의 다양한 행동 특성 중에서 논리적 사고력, 과학탐구능력, 창의력과 지구과학창의력, 과학적 태도, 자기주도적 학습능력, 인지양식이 일반학생과 어느 정도 차이가 있는지를 분석하여 과학영재교육 목표 설정, 교육과정 개발, 선발과 판별, 환류 등 과학영재교육 전반에 관한 효율성 극대화의 단서를 찾고자 하였다. 더불어 본 연구에서는 표집한 40명의 과학영재를 대상으로 하였기 때문에 연구의 결과를 일반화 시키는 데는 제한이 따른다.
- 즉, 과학영재교육의 본질과 효율성을 극대화하기 위해서는 과학 영재의 선발과 판별, 프로그램의 개발 등과 같은 과학영재교육 관련 소프트웨어 전반에 과학교과의 학문적 특성과 과학영재의 특성이 균형 있게 반영되어야 한다. 따라서 본 연구에서 재조명된 과학영재들의 행동특성들이 과학영재교육 활동 전반에 균형있게 반영되기를 기대한다.
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