선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 관찰주제에 대한 사전 지식을 알아보기 위한 사전 지식 확인지와 관찰 결과를 기록할 수 있는 실험보고서를 개발하였다. 사전지식 확인지 및 실험보고서에 포함된 내용들이 학생들의 관찰 결과 보고에 미치는 영향을 최소화하고 관찰에만 초점을 맞출 수 있도록 개발하였다.
- 본 연구는 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하기 위해 분석틀을 고안하고 적용하는 것이다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 2가지로 구분된다.
- 본 연구에서는 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 실제 결과와 보고된 결과의 오류를 분석할 수 있는 관찰 결과 보고 오류 유형 분석틀을 고안하고 적용하였다. 고안된 분석틀은 실제 결과와 보고 결과의 일치 여부에 따라 일치보고, 변형보고, 생략보고의 요소로 구성되었다.
- 이에 본 연구에서는 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하기 위한 분석틀을 고안하고 적용해보고자 한다. 관찰이 중심이 되는 현미경을 이용한 생물 실험에서 학생들의 반응 유형을 분석하면 학교 실험 수업에서 관찰의 현주소 파악이 어느 정도 가능하며 제대로 된 관찰 활동이 이루어질 수 있는 방안을 모색할 수 있다.
제안 방법
- 학생들의 사전 지식 확인은 생물Ⅰ을 이수하는 과정에서 변화될 수 있음을 고려하여 2단계에 걸쳐 이루어졌다. 2명의 학생들이 모둠을 이루어 실험을 실시했으며, 교사의 설명에 의한 요인을 최소화하기 위해 실험시 안전사고와 관련된 주의 사항만을 제시하고 실험 관련 부연 설명은 하지 않았다. 4회에 걸쳐 프레파라트 제작과 현미경 사용방법을 습득하도록 하여 실험 미숙에 의한 데이터의 누락을 최소화하였으며, 성능이 우수한 현미경(Leica CM E 모델)을 이용하여 현미경 성능에 따른 관찰 누락을 최소화하였다.
- 본 연구에서는 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 실제 결과와 보고된 결과의 오류를 분석할 수 있는 관찰 결과 보고 오류 유형 분석틀을 고안하고 적용하였다. 고안된 분석틀은 실제 결과와 보고 결과의 일치 여부에 따라 일치보고, 변형보고, 생략보고의 요소로 구성되었다. 이 분석틀은 생물 학습에서 학생들의 관찰 실험 활동에서 보고 오류의 유형을 분석 할 수 있음을 확인하였다.
- 고안한 분석틀을 적용하여 학생들의 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하였다. 생물교육 전문가 2인과 함께 분석하여 일치도를 확인하였다.
- 과학사에서 나타난 연구부정행위를 살펴보면 데이터를 누락하거나 첨가한 경우가 가장 빈번하므로 첨가와 제거 항목을 추가하였다. 현미경을 이용한 생물 실험에서의 결과 보고는 주로 시각적인 관찰의 이미지화로 표현되는 형태적 관찰이 대부분이므로 변형과 배율 항목을 추가하였다.
- 과학사에서 중요한 역할을 했던 관찰 사례와 과학자들의 연구 부정행위 사례에 대한 문헌 조사를 통해 관찰 결과 보고의 오류 유형 분석틀을 고안하였다. 분석틀은 정기적인 세미나를 통해 수정∙보완했으며, 최종적으로 과학교육 전문가 2인과 과학 교사 3인으로부터 타당성을 검증받았다.
- 첫째, 생물학과 과학사 문헌 연구를 통해 관찰 결과 보고의 오류 유형 분석틀을 고안하였다. 둘째, 고안한 분석틀을 이용하여 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하였다.
- 관찰주제에 대한 사전 지식을 알아보기 위한 사전 지식 확인지와 관찰 결과를 기록할 수 있는 실험보고서를 개발하였다. 사전지식 확인지 및 실험보고서에 포함된 내용들이 학생들의 관찰 결과 보고에 미치는 영향을 최소화하고 관찰에만 초점을 맞출 수 있도록 개발하였다. 실험보고서는 과학 수업에서 흔히 사용하는 일반적인 실험 보고서 형식과는 다르게 결과해석 부분을 제거하여 관찰 결과에만 초점이 맞추어지도록 구성하였다.
- 고안한 분석틀을 적용하여 학생들의 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하였다. 생물교육 전문가 2인과 함께 분석하여 일치도를 확인하였다. 분석자간 일치도는 96%였으며, 분석자 일치도는 98%였다.
- 현미경을 이용한 생물 실험에서의 결과 보고는 주로 시각적인 관찰의 이미지화로 표현되는 형태적 관찰이 대부분이므로 변형과 배율 항목을 추가하였다. 실제 결과의 전체적이거나 부분적인 세포의 수나 구조의 첨가 및 제거, 배열이나 모양의 변형, 배율의 확대 및 축소 측면으로 나누어 관찰 결과 보고의 오류 세부 유형을 나누었다.
- 실험 수행 이후 최소 2일 경과 후 학생 개인별로 회상적 면담을 실시하였다. 실제 관찰 결과 사진과 실험 중 질문했던 내용 등을 연구자와 함께 살펴보며 면담을 실시하였다.
- 4회에 걸쳐 프레파라트 제작과 현미경 사용방법을 습득하도록 하여 실험 미숙에 의한 데이터의 누락을 최소화하였으며, 성능이 우수한 현미경(Leica CM E 모델)을 이용하여 현미경 성능에 따른 관찰 누락을 최소화하였다. 실험 수행 이후 최소 2일 경과 후 학생 개인별로 회상적 면담을 실시하였다. 실제 관찰 결과 사진과 실험 중 질문했던 내용 등을 연구자와 함께 살펴보며 면담을 실시하였다.
- 사전지식 확인지 및 실험보고서에 포함된 내용들이 학생들의 관찰 결과 보고에 미치는 영향을 최소화하고 관찰에만 초점을 맞출 수 있도록 개발하였다. 실험보고서는 과학 수업에서 흔히 사용하는 일반적인 실험 보고서 형식과는 다르게 결과해석 부분을 제거하여 관찰 결과에만 초점이 맞추어지도록 구성하였다. 최종적으로 고안한 사전지식 확인지와 실험보고서는 과학교육 전문가 2인과 과학교사 3인으로부터 타당성을 검증받았다.
- 과학철학적 관점에서 관찰에 대한 견해는 학자들마다 다르지만, 동일한 현상을 두고 관찰 진술이 달라질 수 있음에는 대부분 동의하고 있다. 이러한 문헌연구를 바탕으로 실제 관찰 결과와 보고 결과의 일치 여부에 따라 학생들의 관찰 결과 보고의 오류 유형 분석틀을 고안하였다<;표 1>.
- 이들은 모두 생물Ⅰ을 이수하였다. 자료 수집은 실험 수행 과정을 녹화한 테이프, 피험자의 사전 지식 확인지와 실험보고서, 피험자와의 면담을 통해 이루어졌다.
- 이를 위한 구체적인 연구 내용은 2가지로 구분된다. 첫째, 생물학과 과학사 문헌 연구를 통해 관찰 결과 보고의 오류 유형 분석틀을 고안하였다. 둘째, 고안한 분석틀을 이용하여 현미경을 이용한 고등학생들의 생물 실험에서 관찰 결과 보고의 오류 유형을 분석하였다.
- 면담결과 완전불일치보고의 정도는 더 높았다. 학생들은 평가와 직접적인 관련이 없는 계발 활동 시간에는 실제 결과에 입각하여 보고하지만, 성적과 관련될 경우 실제 결과와 상관없이 실험보고서를 작성하였다. 이는 입시 위주의 학교 현장 교육이 과학의 기본적 덕목인 정직성도 위협하고 있음을 시사한다.
- 현미경을 이용한 실험 주제 선정을 위해 8종의 고등학교 생물 교과서와 중학교 과학 교과서의 생물 영역 실험을 분석하여 공통적으로 제시되고 있는 양파 표피세포의 관찰, 입안 상피세포의 관찰, 양파 세포의 삼투 현상 관찰, 혈액의 관찰, 체세포분열 관찰 5가지 실험주제를 선택하였다.
대상 데이터
- 연구대상은 B 광역시 소재의 인문계 고등학생 12명을 선정하였다. 이들은 모두 생물Ⅰ을 이수하였다.
성능/효과
- 2명의 학생들이 모둠을 이루어 실험을 실시했으며, 교사의 설명에 의한 요인을 최소화하기 위해 실험시 안전사고와 관련된 주의 사항만을 제시하고 실험 관련 부연 설명은 하지 않았다. 4회에 걸쳐 프레파라트 제작과 현미경 사용방법을 습득하도록 하여 실험 미숙에 의한 데이터의 누락을 최소화하였으며, 성능이 우수한 현미경(Leica CM E 모델)을 이용하여 현미경 성능에 따른 관찰 누락을 최소화하였다. 실험 수행 이후 최소 2일 경과 후 학생 개인별로 회상적 면담을 실시하였다.
- 고안된 분석틀을 이용하여 관찰 보고 오류 유형을 분석한 결과, 변형보고, 완전불일치보고, 일치보고, 생략보고의 유형이 나타났다. 3%정도의 학생들이 일치보고 유형을 보였을 뿐 대부분의 학생들은 다양한 형태의 관찰 결과 보고 오류를 보이고 있었다.
- 이는 사전 지식에 입각하여 관찰에 의존한다는 선행연구결과와 유사하다(Cordaro & Ison, 1963). 관찰에 있어 학습자의 기대 수준이 결과 보고에 많은 영향을 미치며 학생들은 실제 결과를 바탕으로 결과 보고하기 보다는 자신이 기대한대로 결과를 보고하는 것을 확인하였다.
- 3%정도의 학생들이 일치보고 유형을 보였을 뿐 대부분의 학생들은 다양한 형태의 관찰 결과 보고 오류를 보이고 있었다. 면담 결과 변형보고, 완전불일치보고에 대해 잘못되었다고 느끼는 학생들은 거의 없었으며 실험보고서 작성의 부정직성에 대해 관대하게 생각하는 경우가 많음을 확인하였다.
- 실험목표에 부합하는 결과는 아니지만 실험 결과가 일부 있고(△), 실제 결과와 일치하지 않는 결과(○)가 존재하므로 변형보고-2에 해당한다. 면담을 통해 염색 전의 핵 구조를 부분 제거한 경우, 염색 후 핵을 관찰할 수 있다는 사전 지식으로 인해 관찰 자체를 시도조차 하지 않아 핵을 관찰하지 못한 경우와 관찰했지만 고의적으로 제거한 두 가지 경우가 있음을 알 수 있었다. 다음은 학생 J와의 면담 내용 중 일부이다.
- 생물교육 전문가 2인과 함께 분석하여 일치도를 확인하였다. 분석자간 일치도는 96%였으며, 분석자 일치도는 98%였다.
- 과학사에서 중요한 역할을 했던 관찰 사례와 과학자들의 연구 부정행위 사례에 대한 문헌 조사를 통해 관찰 결과 보고의 오류 유형 분석틀을 고안하였다. 분석틀은 정기적인 세미나를 통해 수정∙보완했으며, 최종적으로 과학교육 전문가 2인과 과학 교사 3인으로부터 타당성을 검증받았다.
- 셋째, 학생들은 실험 결과가 원래 교과서와 다르며 의도한 결과가 나오지 않을 때는 완전불일치보고를 해서라도 점수를 잘 받는 것이 당연하다고 여기고 있었다. 따라서 학생들에게 과학 연구 윤리에 대한 교육이 절실히 필요함을 알 수 있다.
- 노태희 등(2008)은 과학 실험 보고서를 이용한 불일치 사례에 대한 학생들의 반응 분석을 통해서 학생들이 감각기관을 통해 얻어진 확인 가능한 정보에 의존하는 경향이 강하기 때문에 직접적인 관찰을 통해 선개념이 쉽게 고쳐진다고 하였으나 본 연구에서는 이와 대비되는 결과가 나타났다. 실제 결과와 달리 전체 배율을 축소, 전체 수 첨가하는 경우, 기포 제거, 세포의 모양 및 핵의 위치와 크기 변형이 많았다. 세포의 모양이 부분적으로 다양하지만 식물 세포는 규칙적이라는 사전 지식에 따라 세포의 모양을 획일화하여 동일하게 결과 보고하였다.
- 실제 결과와 보고된 결과가 일치하면 일치보고, 부분 불일치하면 변형보고, 실험 결과가 존재함에도 불구하고 결과 보고가 없으면 생략 보고, 실제 결과가 없지만 보고된 결과가 있을 경우는 완전불일치보고라고 정의했다.
- 고안된 분석틀은 실제 결과와 보고 결과의 일치 여부에 따라 일치보고, 변형보고, 생략보고의 요소로 구성되었다. 이 분석틀은 생물 학습에서 학생들의 관찰 실험 활동에서 보고 오류의 유형을 분석 할 수 있음을 확인하였다.
- 이 실험에서는 전체 모양 변형과 전체 배열 변형의 비중이 가장 높았다. 실제 결과와 다르게 전체 모양을 변형하거나 겹쳐져 있는 세포를 펼쳐서 보고하는 경우가 많았다.
- 실험보고서는 과학 수업에서 흔히 사용하는 일반적인 실험 보고서 형식과는 다르게 결과해석 부분을 제거하여 관찰 결과에만 초점이 맞추어지도록 구성하였다. 최종적으로 고안한 사전지식 확인지와 실험보고서는 과학교육 전문가 2인과 과학교사 3인으로부터 타당성을 검증받았다.
- 이 실험의 경우 다수의 학생들이 다른 실험주제에 비해 사전지식이 정확한 편이었으며 실험을 해본 경험이 있었기 때문에 변형보고가 높게 나타났다. 학생들의 실험보고서와 사전지식 확인지를 비교한 결과 학생들의 결과 보고는 학생들의 사전지식에서 크게 벗어나지 않음을 확인할 수 있었다. 예를 들어 변형보고-1을 한 학생 I은 양파 표피세포에 대해 직사각형 구조의 규칙적인 세포 이미지를 가지고 있었는데, 실제 결과와는 상관없이 사전 지식의 이미지와 비슷하게 모두 직사각형 모양으로 보고했다(그림 1).
후속연구
- 관찰이 중심이 되는 현미경을 이용한 생물 실험에서 학생들의 반응 유형을 분석하면 학교 실험 수업에서 관찰의 현주소 파악이 어느 정도 가능하며 제대로 된 관찰 활동이 이루어질 수 있는 방안을 모색할 수 있다. 또한 현미경을 이용한 생물 실험에서 단순한 현미경 조작이 아니라 관찰 활동 자체에 초점을 맞춘 탐구 활동이 이루어지도록 지도할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
- 본 연구는 남자 고등학생만을 대상으로 이루어져 성별에 따른 관찰 성향의 차이, 실험보고서 작성의 차이 등이 고려되지 못했으며, 탐구 활동을 통해 도출된 연구결과의 사례가 충분치 않아 사례연구로써의 가치를 지니는 제한점이 있다.
- 생물 교과서에는 현미경의 조작 방법에 대한 안내는 있지만 기록 방법에 대한 안내는 소개 되지 않는다. 학생들의 관찰 활동이 구조화될 수 있는 기록 방법 교육 및 결과 보고 비교 등을 포함한 관찰 후 활동이 마련되어야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.