[논문]과학 글쓰기 활동이 초등학생들의 인지적.정의적 측면에 미치는 효과

문미희; 신애경

doi:10.15267/keses.2012.31.4.413

문제 정의

이러한 연구들은 대부분 교과서 밖의 내용을 적용하고 있거나 교과서 내용을 다룬다고 하더라도 제 7차 교육과정의 내용을 다루었다. 따라서 이 연구에서는 2007 개정 과학과 교육과정을 근거로 과학교과시간에 적용할 수 있는 과학 글쓰기 프로그램을 개발하여 효과를 검증하고자 한다.
따라서 이 연구에서는 과학 글쓰기 활동이 학생들의 인지적 · 정의적 측면에 미치는 효과를 알아보기 위해 다음과 같은 연구문제를 선정하였다.
이 연구에서는 과학교육에서 의사소통 능력을 포함한 과학적 소양을 향상시키기 위한 방법의 하나로 과학 글쓰기 프로그램을 개발하고 적용하였다. 과학 글쓰기 프로그램의 효과를 알아보기 위해 과학 개념, 과학 탐구 능력, 과학 태도에 미치는 영향을 비교·분석하였다.
이에 초등학교 과학교과 수업 중에 과학 글쓰기가 이루어졌을 때 2007 개정 교육과정에서 나타난 과학 글쓰기의 목적과 과학교육 전문가 집단에서 지향하는 과학 글쓰기의 목적대로 인지적 측면에서 과학 개념 형성과 과학 탐구 능력 향상, 정의적 측면에서 과학 태도 형성에 효과가 있는지 알아보고자 한다.

가설 설정

S2: 처음 과학 글쓰기를 한다고 했을 때 참 기대되었다. 하지만 과학에는 별 관심도 없고 어려울 것 같아서 걱정이 되었다.
S4: 나는 원래 과학을 좋아한다. 그런데 과학이 더 좋아 졌다.
S8: 과학 글쓰기를 하기 시작했을 때 정말 재미있어서 열심히 했다. 하지만 계속 하다 보니 지루하기도 했다.
둘째, 과학 글쓰기 활동이 과학 탐구 능력 향상에 효과가 있는가?
첫째, 과학 글쓰기 활동이 과학 개념 형성에 효과가 있는가?

제안 방법

각 단원은 10차시로 구성되어 있으나, ‘재미있는 과학’, ‘ 과학 생각 모음’, ‘나도 과학자’를 제외한 ‘과학 실험방’ 7차시씩 총 14차시 분량의 과학 글쓰기 프로그램을 개발했다.
검사지는 그 단원의 단원명이 중심개념으로 쓰인 빈 종이로 구성되었다. 개념의 구조화 정도, 개념의 수준, 개념의 다양성에 따라 평가틀 초안을 제작하였다. 과학교육전문가 1인과 과학교육 전공 초등교사 3인이 제작된 평가틀 초안으로 몇 개의 응답지를 채점한 후, 논의과정을 통해 수정 · 보완하여 평가틀을 완성하였다.
과학 개념 검사는 프로그램 적용 전 학업 성취도 검사를 실시하였고, 적용 후 마인드맵 형태로 학생들이 가지고 있는 과학 개념을 나타내게 한 마인드맵 구조화 개념 검사를 실시하였다. 마인드맵 구조화 개념 검사는 단순한 지식뿐만 아니라, 체계적이고 조직적인 과학 지식의 구조화를 살펴보기에 용이하다.
과학 글쓰기 프로그램은 박은희 등(2007), 이남은(2009)이 개발한 과학 글쓰기 수업 모형을 참고하고, 과학교육전문가 2인과 협의하여 그림 1과 같은 흐름으로 개발하였다. 과학 글쓰기 프로그램을 적용한 수업은 매 차시 그림 1의 흐름도에 따라 진행하였다.
과학 글쓰기 프로그램의 효과를 알아보기 위해 과학 개념, 과학 탐구 능력, 과학 태도에 미치는 영향을 비교·분석하였다. 과학 글쓰기 프로그램은 초등학교 5학년 2학기 2개 단원 14차시로 구성하였고, 탐색하기, 글쓰기, 의견나누기, 고쳐쓰기의 과정 별로 수업을 진행하였다.
과학 글쓰기 프로그램의 효과를 알아보기 위해 과학 개념, 과학 탐구 능력, 과학 태도에 미치는 영향을 비교·분석하였다.
과학교육전문가 1인과 과학교육 전공 초등교사 3인이 제작된 평가틀 초안으로 몇 개의 응답지를 채점한 후, 논의과정을 통해 수정 · 보완하여 평가틀을 완성하였다.
05). 따라서 두 집단 간에는 사전 학업 성취도에 있어 동질 집단이라 가정하고 프로그램을 적용한 후 사후 검사를 실시하였다.
05). 따라서 두 집단은 과학 탐구 능력에 있어 동질 집단이라 가정하고, 프로그램을 적용한 후 사후 검사를 실시하였다.
05). 따라서 두 집단은 과학 태도에 있어 동질 집단이라 가정하고 프로그램을 적용한 후 사후 검사를 실시하였다.
실험 집단과 비교 집단 간의 사전 과학 개념의 차이를 알아보기 위해 5학년 1학기 과학 학업 성취도 결과를 이용하였다(표 3). 사전 학업 성취도 분석 결과, 실험 집단과 비교 집단의 평균은 86.
이 연구의 대상은 실험 집단 31명, 비교 집단 29명으로 표 1과 같이 구성되어 있다. 실험 집단에는 과학 글쓰기 프로그램을 적용한 과학 수업이 이루어졌고, 비교 집단에는 과학 교과서를 이용한 일반적 과학 수업이 이루어졌다.
용해와 용액’ 단원의 과학 글쓰기 프로그램을 개발하였다.
이 연구에서는 상위 개념을 먼저 정리하고, 그 밑으로 하위 개념을 조직화하는 경우를 구조화가 된 것으로, 상위 개념과 하위 개념 등을 구분하지 않고 무작위로 기록한 경우를 비구조화 된 것으로 분류하였다(그림 6). 표 5와 같이 구조화되게 마인드맵 검사지를 작성한 학생수는 ‘우리 몸’ 단원에서는 실험 집단에서 19명, 비교 집단에서 11명이었고, 용해와 용액 단원에서는 실험 집단에서 24명, 비교 집단에서 10명이었다.
이 연구의 효과를 살펴보기 위해 과학 개념 검사, 과학 탐구 능력 검사, 과학 태도 검사를 실시하였다.
이 프로그램에서는 과학 교과서 보조 교재 ‘실험 관찰’ 대신 과학 글쓰기 교재를 개발하고 활용했다.
정량적인 결과를 얻은 후 학생들의 과학 글쓰기에 대한 생각을 알아보기 위하여 소감문을 작성하게 하였다. 학생들이 생각하는 과학 글쓰기 수업의 효과, 좋았던 점, 힘들었던 점 등을 기록한 내용은 아래와 같다.
탐색하기에서 얻은 정보를 바탕으로 학습 주제에 맞는 과학 글쓰기를 한다. 글쓰기는 차시별로 동화, 설명문, 실험 일기 등 다양한 형태로 이루어지며, 실험 결과와 탐색하기에 기록된 정보들을 사용하여 글로 나타내게 한다.

대상 데이터

이 연구는 제주특별자치도 J시에 위치한 S초등학교 5학년 2개 학급을 연구 대상으로 선정하였다. 그 중 한 학급은 실험 집단으로, 나머지 학급은 비교 집단으로 배정하였다.
그 중 한 학급은 실험 집단으로, 나머지 학급은 비교 집단으로 배정하였다. 이 연구의 대상은 실험 집단 31명, 비교 집단 29명으로 표 1과 같이 구성되어 있다. 실험 집단에는 과학 글쓰기 프로그램을 적용한 과학 수업이 이루어졌고, 비교 집단에는 과학 교과서를 이용한 일반적 과학 수업이 이루어졌다.

데이터처리

‘용해와 용액’ 단원에서는 등분산이 가정되지 않아 Welch-Aspin 검증을 하였다.
과학 글쓰기 활동이 과학 개념, 과학 탐구 능력, 과학 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해 검사 결과를 SPSS 12.0 프로그램을 활용하였고, 독립 표본 t-검증을 실시하여 분석하였다. 이 때, 두 집단 간의 차이는 유의수준 0.

이론/모형

과학 탐구 능력 검사는 권재술과 김범기(1994)가 초 · 중학생들의 탐구 능력을 측정하도록 개발한 과학 탐구 능력 검사 도구를 사용하였다.
과학 태도 검사는 김효남 등(1998)이 개발한 정의적 특성 평가 체제를 사용하였다. 이 검사는 인식, 흥미, 태도의 세 범주로 나누어져 있고 그 하위에 16개의 소범주가 있어 소범주별 3개씩 총 48개의 문항으로 되어 있으며, 리커트식 5점 척도로 이루어진 검사로 만점은 240점이다.

성능/효과

결론적으로 과학 글쓰기 수업은 초등학생들의 과학 개념의 형성과 과학 태도의 함양에 긍정적인 영향을 주며, 학교에서 과학 글쓰기를 체계적으로 과학 교과 시간에 적용한다면 학생들의 인지적․정의적 측면에 긍정적인 효과를 주는 교수·학습 활동이 될 수 있을 것으로 보인다.
둘째, 과학 글쓰기 활동은 인지적 측면 중 과학 탐구 능력을 향상시키는데 효과가 없었다. 과학 글쓰기 프로그램 적용 후 과학 탐구 능력의 향상은 실험 집단이 비교 집단에 비해 컸으나, 두 집단 간에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 이는 과학시간에 비교 집단에서도 실험 관찰을 통해서 탐구 활동이 이루어지고 있기 때문이다.
셋째, 과학 글쓰기 활동은 정의적 측면을 향상시키는데 효과가 있었다. 과학 글쓰기 프로그램 적용 후 학생들의 과학 태도가 효과적으로 형성되었다. 이 결과는 과학 글쓰기 전 과정을 통해 자율적이고 적극적인 참여가 이루어졌기 때문이며, 활동 내용을 조직화하여 글로 표현하는 과정에서 과학에 대한 인식이 긍정적으로 변화했다고 볼 수 있다.
과학 글쓰기 활동이 초등학생의 인지적·정의적 측면에 미치는 효과를 비교·분석한 결과, 첫째, 과학 글쓰기 활동은 인지적 측면 중 과학 개념을 형성시키는데 효과가 있었다.
과학적 태도는 실험 집단의 경우 평균 67.23점에서 프로그램 적용 후 평균 76.32점으로 9.09점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 64.76점에서 평균 65.59점으로 0.83점의 향상을 보였다. 두 집단간의 사후 검사를 t-검증한 결과 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.
두 단원의 개념의 합을 비교하면 실험 집단은 평균 37.90점, 비교 집단은 평균 20.97점으로 그 차이를 t-검증한 결과, 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.05).
두 집단 간의 사후 검사를 t-검증한 결과, 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.05).
둘째, 과학 글쓰기 활동은 인지적 측면 중 과학 탐구 능력을 향상시키는데 효과가 없었다. 과학 글쓰기 프로그램 적용 후 과학 탐구 능력의 향상은 실험 집단이 비교 집단에 비해 컸으나, 두 집단 간에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다.
마인드맵을 활용한 개념 검사를 실시한 결과, 과학 글쓰기 프로그램을 통해 학생들의 지식이 구조화되는 모습을 시각적으로 확인할 수 있었다. 이는 김영희(2008)의 글쓰기 활동을 적용한 과학수업 후 화산에 대한 개념의 위계성이 크게 신장되었다는 연구 결과와 유사하다.
셋째, 과학 글쓰기 활동은 정의적 측면을 향상시키는데 효과가 있었다. 과학 글쓰기 프로그램 적용 후 학생들의 과학 태도가 효과적으로 형성되었다.
셋째, 과학 글쓰기 활동이 과학 태도 형성에 효과가 있는가?
전체 과학 탐구 능력 역시 실험 집단의 경우 평균 17.03점에서 프로그램 적용 후 평균 19.58점으로 2.55점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우, 평균 17.72점에서 평균 18.38점으로 0.66점의 향상을 보여 실험 집단의 평균 향상 폭이 다소 컸으나, 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05).
전체적으로 과학 태도는 실험 집단의 경우, 평균 156.84점에서 프로그램 적용 후, 평균 178.10점으로 21.26점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 150.90점에서 평균 153.90점으로 3.00점의 향상을 보였다. 두 집단 간의 사후 검사를 t-검증한 결과, 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.
통합 탐구 능력은 실험 집단의 경우 평균 7.03점에서 프로그램 적용 후 평균 8.39점으로 1.36점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 7.17점에서 평균 7.28점으로 0.11점의 향상을 보여 실험 집단의 평균 향상 폭이 다소 컸으나, 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05).
표 6에서 보는 바와 같이 과학 글쓰기 프로그램이 과학 탐구 능력 향상에 미치는 효과를 분석한 결과, 기초 탐구 능력은 실험 집단의 경우 평균 10.00점에서 프로그램 적용 후 평균 11.19점으로 1.19점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 10.55점에서 평균 11.10점으로 0.55점의 향상을 보여 실험 집단의 평균 향상 폭이 다소 컸으나, 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05).
두 집단 간의 프로그램 적용 후 과학 태도 형성을 비교 분석한 결과는 표 7과 같았다. 표 7에서 보는 바와 같이 과학 글쓰기 프로그램이 과학 태도 형성에 미치는 효과를 분석한 결과, 인식은 실험 집단의 경우 평균 41.13점에서 프로그램 적용 후 평균 46.94점으로 5.81점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 41.45점에서 평균 42.45점으로 1.00점의 향상을 보였다. 두 집단 간의 사후 검사를 t-검증한 결과, 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.
흥미는 실험 집단의 경우 평균 48.48점에서 프로그램 적용 후 평균 54.84점으로 6.36점의 향상을 보였고, 비교 집단의 경우 평균 44.69점에서 평균 45.86점으로 1.17점의 향상을 보였다. 두 집단 간의 사후 검사를 t-검증한 결과 두 집단은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<.

후속연구

2007 개정 과학 교육과정의 경우, 실험 관찰 책에 학생들의 과학 탐구 능력을 신장시키기 위해 다양한 탐구 과정 요소가 포함되도록 구성되어 있다. 따라서 실험 관찰 책을 보조 교재로 적절히 활용한다면 학생들의 과학 탐구 능력을 신장시킬 수 있는 하나의 방안이 될 것으로 보인다. 탐구적 과학 글쓰기 실험 수업이 학생들의 과학 탐구 능력 향상에 의미 있는 효과가 없다는 김미연과 공영태(2012)의 연구와 같은 결과이다.
2011년부터 5·6학년에 적용된 2007 개정 과학교육과정의 경우, 실험 관찰에 학생들의 과학 탐구 능력을 신장시킬 수 있는 다양한 활동이 체계적으로 이루어지고 있어, 과학 교과 활동과 실험 관찰을 체계적으로 활용한다면 학생들의 과학 탐구 능력을 향상시키는데 효과가 있을 것으로 보인다. 또한, 과학 글쓰기 활동만으로는 과학 탐구 능력을 향상시키는데 한계가 있는 것으로 판단되어, 체계적인 탐구 활동과 연계된 지속적인 지도가 필요할 것으로 여겨진다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마인드맵 구조화 개념 검사는 어떤 점에서 용이한가?	과학 개념 검사는 프로그램 적용 전 학업 성취도 검사를 실시하였고, 적용 후 마인드맵 형태로 학생들이 가지고 있는 과학 개념을 나타내게 한 마인드맵 구조화 개념 검사를 실시하였다. 마인드맵 구조화 개념 검사는 단순한 지식뿐만 아니라, 체계적이고 조직적인 과학 지식의 구조화를 살펴보기에 용이 하다. 검사지는 그 단원의 단원명이 중심개념으로 쓰인 빈 종이로 구성되었다.
	과학적 소양의 함양하는 것은 무엇인가?	최근에는 과학교육의 목적을 문제 해결력과 의사결정력을 중심으로 하는 과학적 소양의 함양에 두는 것이 세계적 추세이다. 과학적 소양을 함양한다는 것은 과학지식을 이해하고, 과학적 방법으로 탐구할 수 있는 능력, 과학과 관련된 사회와 개인의 문제를 해결할 수 있는 능력을 길러내는 것으로 과학적 소양을 함양하기 위해서는 의사소통능력이 요구된다(손정우, 2006).
	글쓰기란 무엇인가?	글쓰기는 학습자의 기본 감각뿐만 아니라 두뇌 활동을 통합하는 다중 표현 방법으로 학습 과정과 학습 결과를 모두 포함하는 매우 효과적인 학습 전략이다(Emig, 1977). 한 때 인문학의 소양 수업이나 국어과 수업에서 이루어지는 것으로만 여겨지던 글쓰기는 오늘날의 국제 사회에서 과학 분야뿐만 아니라, 다양한 학문 분야와 영역에서 필수적인 능력으로 여겨지고 있다(Knipper & Duggan, 2006).

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