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문제 정의
- 첫째, 소집단 논의를 강조한 과학실험수업에서 논의활동에 영향을 미치는 요인은 무엇인가?
- 이처럼 현재 초등학교 과학 실험수업에서 논의의 필요성과 소집단 토론의 중요성에 비추어 과학실험수업에서 학생들의 논의가 충분하게 일어나지 않는다는 것은 개선의 여지를 남기고 있다. 본 연구에서는 기존의 과학실험수업에서 소집단 논의활동 시간을 제공하여 새로운 방안의 표 2. 사전 과학에 대한 태도 점수의 t-검정 실험수업의 대안을 제시하고, 그 효과를 검증하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 기존의 과학실험수업에서 소집단 논의활동 시간을 제공하여 새로운 방안의 표 2. 사전 과학에 대한 태도 점수의 t-검정 실험수업의 대안을 제시하고, 그 효과를 검증하였다.
- 본 연구는 소집단 토론을 강조한 과학실험수업이 초등학생들에게 미치는 효과를 알아보기 위해서 P 광역시소재 M초등학교 6학년 2개 반 49명을 대상으로 실시하였다. 49명의 학생들을 실험집단 24명, 비교집단 25명으로 나눈 후, 실험집단과 비교집단의 동질성 여부를 확인하기 위해서 사전 과학성취도 검사 및 사전 과학에 대한 태도 검사를 실시하였다. 사전 과학성취도검사 점수에 대한 두 독립표본 t-검정(two-independent samples t-test)의 결과는 표 1과 같다.
- 05에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않아 과학에 대한 태도에 있어서 동질집단임이 확인되었다. 실험집단과 비교집단이 동질집단임을 확인 한 후 실험집단에게는 기존의 교과서 실험단계에서 전체 실험시간을 줄이는 대신, 소집단별로 논의할 수 있는 시간을 늘린 소집단 논의활동을 강조한 과학 실험수업을 진행하였고, 비교집단에게는 기존의 실험수업 형태를 그대로 적용하여 과학실험수업을 진행하였다. 실험수업은 초등학교 6학년 과학교과서에서 발췌한 10개의 주제에 대하여 실시하였다.
- 실험수업은 초등학교 6학년 과학교과서에서 발췌한 10개의 주제에 대하여 실시하였다. 실험수업의 처치는 2011년 9월부터 11월까지 진행되었으며, 실험수업의 처치가 모두 종료된 11월 20일 사후 과학성취도검사 및 사후 과학에 대한 태도검사를 각각 실시하였다.
- 본 연구에 사용된 검사 도구는 표 3과 같이 크게 과학성취도 검사지와 과학에 대한 태도 검사지의로 나누어진다. 또한 과학성취도 검사지는 실험단원과 관련된 과학성취도를 묻는 4지 선다형 20문항으로 구성되어 있으며 만점은 100점이다.
- 또한 과학성취도 검사지는 실험단원과 관련된 과학성취도를 묻는 4지 선다형 20문항으로 구성되어 있으며 만점은 100점이다. 또한 과학에 대한 태도 검사지는 이경훈(1996)이 개발한 과학에 대한 태도의 감정적 요소 척도 검사지 35문항을 본 연구의 취지 및 연구대상에 맞게 수정하여 사용하였다. 본 연구대상 학생들에게 투입한 결과 Cronbach α는 .
- 표 4는 소집단 논의 활동의 기본 단계를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 소집단 논의 활동을 의견 발표, 근거 제시, 반증, 의견 수정 및 개념정리의 4단계로 구성하였다. 이것은 학생들의 논의활동을 명료한 단계로 구분하여 제시함으로서 논의활동이 과학실험수업의 절제된 한 부분이면서도 전체 과학수업에 자연스럽게 융합될 수 있도록 하였다.
- 실험내용이 학생들에게 관찰과 추리과정을 충분하게 제공할 수 있다고 판단되는 단원을 주제로 선정하였다. 선정된 실험주제를 바탕으로 실험집단에게는 본 연구에서 개발한 소집단 논의활동을 강조한 과학실험수업 실시하고, 비교집단에게는 일반 과학실험수업을 진행하였다.
- 실험은 4인 1조로 6개 소그룹을 편성하여 운영하였는데, 학생들의 논의활동에서 어떤 요소들을 사용하는지를 분석하는 질적 연구에서는 1개조를 선정 하였다. 선정된 조는 교사용 실험대의 중앙에 있는 조로, 이 조의 조원들의 논의과정에서 나타난 언어적 표현을 녹음 후 전사하여 논의과정 분석 틀을 사용하여 분석하였다. 표 7은 10개 주제에 대한 10차시 동안 학생들의 전체 논의활동의 요소별 빈도를 나타낸 것이다.
- 소집단 논의활동을 강조한 실험수업의 효과를 검증하기 위해서 사후 과학성취도 및 사후 과학에 대한 태도검사를 실시하였다. 수업 처치 후 두 집단 간 과학성취도 점수에 대해서 두 독립표본 t-검정을 실시한 결과는 표 8과 같다.
대상 데이터
- 본 연구는 소집단 토론을 강조한 과학실험수업이 초등학생들에게 미치는 효과를 알아보기 위해서 P 광역시소재 M초등학교 6학년 2개 반 49명을 대상으로 실시하였다. 49명의 학생들을 실험집단 24명, 비교집단 25명으로 나눈 후, 실험집단과 비교집단의 동질성 여부를 확인하기 위해서 사전 과학성취도 검사 및 사전 과학에 대한 태도 검사를 실시하였다.
- 실험집단과 비교집단이 동질집단임을 확인 한 후 실험집단에게는 기존의 교과서 실험단계에서 전체 실험시간을 줄이는 대신, 소집단별로 논의할 수 있는 시간을 늘린 소집단 논의활동을 강조한 과학 실험수업을 진행하였고, 비교집단에게는 기존의 실험수업 형태를 그대로 적용하여 과학실험수업을 진행하였다. 실험수업은 초등학교 6학년 과학교과서에서 발췌한 10개의 주제에 대하여 실시하였다. 실험수업의 처치는 2011년 9월부터 11월까지 진행되었으며, 실험수업의 처치가 모두 종료된 11월 20일 사후 과학성취도검사 및 사후 과학에 대한 태도검사를 각각 실시하였다.
- 본 연구를 수행한 학교에 근무하는 초등학교 교사 68명을 대상으로 과학실험수업에서 학생들의 실험 후 논의활동을 하는데 어려움을 주는 요소들이 무엇인지를 설문조사하였다. 그림 2와 같이 교사들은 실험 후 논의활동을 하기 어려운 요인으로 실험 후 논의를 할 수 있는 시간의 부족이 28명(41%), 논의 활동을 위한 자료 부족이 16명(23%), 학생들의 발표력 미비가 10명(15%), 논의활동에 참여하는 학생 수 부족이 8명(12%), 기타가 6명(9%)로 각각 나타났다.
- 실험은 4인 1조로 6개 소그룹을 편성하여 운영하였는데, 학생들의 논의활동에서 어떤 요소들을 사용하는지를 분석하는 질적 연구에서는 1개조를 선정 하였다. 선정된 조는 교사용 실험대의 중앙에 있는 조로, 이 조의 조원들의 논의과정에서 나타난 언어적 표현을 녹음 후 전사하여 논의과정 분석 틀을 사용하여 분석하였다.
데이터처리
- 본 연구의 설문지 데이터는 한글 통계 패키지 SPSS/WIN 14.0을 사용하여 결과를 분석하였다.
- 한편, 소집단 논의활동을 강조한 실험수업이 학생들의 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 알아보기 위해서 사후 두 독립표본 t-검정을 실시한. 결과는 표 9와 같다.
이론/모형
- 이것은 실험활동에 관한 논의가 활발하게 전개되기 위해서 논의의 초기에 교사의 적절한 상호작용이 필요하다는 것을 시사해 준다고 할 것이다. 한편, 학생들의 논의과정에서 어떤 논의 요소를 사용하는지 알아보기 위해서 강순민(2004)이고안한 논의과정 요소 분석틀을 이용하였다. 표 6은 강순민이 고안한 논의과정 요소 분석틀을 나타낸 것이다.
성능/효과
- 표 2에서와 같이 사전 과학에 대한 태도점수의 t검정 결과 실험집단의 평균이 146.85 표준편차가 20.706이고, 비교집단의 평균이 147.62, 표준편차가 20.957이며, t= .143이고, p =.788로 나타나 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않아 과학에 대한 태도에 있어서 동질집단임이 확인되었다. 실험집단과 비교집단이 동질집단임을 확인 한 후 실험집단에게는 기존의 교과서 실험단계에서 전체 실험시간을 줄이는 대신, 소집단별로 논의할 수 있는 시간을 늘린 소집단 논의활동을 강조한 과학 실험수업을 진행하였고, 비교집단에게는 기존의 실험수업 형태를 그대로 적용하여 과학실험수업을 진행하였다.
- 소집단 논의 활동 중심의 과학실험수업은 크게 두 가지 측면에서 기존의 과학실험수업과 차별화 된다. 첫 번째는 기존의 과학실험수업에 비해 학생들의 조작적 활동 단계를 다소 축소하고, 대신 과정과 결과를 아우르는 전체 실험에 대한 반성적 분석과 논의 활동시간을 늘렸다는 것이다. 두 번째는 소집단 논의를 좀 더 활발하고 효율적으로 하기 위해서 실험의 과정에서 다양한 자료를 확보하는 것이다.
- 연구자가 선정한 10개의 주제에서 실험 후 논의활동이 상대적으로 높게 나타난 주제는 1차시 ‘물속에서의 물체의 무게’, 2차시 ‘물이 누르는 힘’, 5차시 ‘생태계 평형’, 10차시 ‘도르래를 사용하여 물건 들기’로 나타났다.
- )는 사실을 고려해 볼 때 논의활동의 양과 질을 높이기 위해서는 과학실험수업의 주제를 잘 선택하는 것이 필요하다는 시사점을 얻을 수 있다. 10개의 주제에서 논의활동의 빈도가 높은 주제를 분석해 보면, 학생들이 실험을 수행하기 용이하며, 조작적 활동의 결과로 나타난 현상들을 다양하게 시각적으로 확인할 수 있는 주제들이 상대적으로 논의활동이 더 활성화 된다고 볼 수 있다. 이러한 사실을 고려할 때 과학실험수업에서 논의 활동을 보다 더 활성화시키기 위해서는 흥미 있고, 학생들이 일상생활에서 경험할 수 있는 과학실험수업의 주제를 많이 개발하는 것이 과학실험수업에서 논의 활동을 활성화 시키는데 도움이 될 것이다.
- 한편 그림 5와 같이 학생들 사이의 상호작용이 강하게 나타나는 사회적 논의과정에서는 상대방의 주장에 질문하는 주장질문과 근거에 대한 질문이 많았다. 이에 반해 상대방의 주장에 대해서 긍정적인 강화를 주고, 자신이 현상에 대하여 구체적으로 재 진술해 보는 강화 및 정교화, 실험과정이나 논의 과정에 대한 반성적 성격을 가지는 메타질문은 상대적으로 빈도가 낮게 나타났다. 이것은 초등학생들의 논의과정에서 교사의 안내나 도움이 필요하다는 사실을 시시해준다고 할 수 있다.
- 사후 t-검정 결과는 표 10과 같이 실험집단의 평균이 168.94, 표준편차가 24.664이고, 비교집단의 평균이 152.62, 표준편차가 20.272이며, t=2.898이고, p=.041로 5% 유의확률에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 소집단 논의활동을 강조한 과학실험수업은 학생들의 과학에 대한 태도를 향상 시키는 데 효과가 있는 것으로 사료된다.
- 첫째, 실험의 소재가 친숙하고, 실험 과정이 학생들이 조작하기 쉬운 실험주제일수록 소집단 논의활동이 보다 더 활발하게 전개되었다. 이것은 학생들이 활발한 논의활동을 하기 위해서 실험 전에 일정한 수준의 배경지식이 필요하다는 것을 말해준다.
- 둘째, 소집단 논의활동을 강조한 실험수업을 처치 받은 집단이 기존의 실험수업을 받은 집단에 비해서 과학성취도 점수가 유의미하게 높게 나타났다. 이는 소집단 논의 활동이 실험을 통한 과학성취도 이해를 더 효과적으로 촉진시킨다는 것을 말해준다.
- 셋째, 소집단 논의활동을 강조한 실험수업을 처치 받은 실험집단이 기존의 실험수업을 받은 집단에 비하여 과학에 대한 태도 점수가 유의미하게 높게 나타났다. 이것은 소집단 논의활동을 통해서 학생들은 자신의 생각과 다른 사람의 생각들을 비교해 보고, 자신의 생각을 수정해 볼 수 있는 반성적 사고의 기회를 가질 수 있었기 때문으로 사료된다.
- 이상에서 보는 바와 같이 기존의 실험수업에서 실험결과를 얻고 그 결과를 정리하는 기존의 과학 실험보다 소집단 논의활동을 강조한 과학실험수업이 학생들의 과학성취도와 과학에 대한 태도를 향상시키는데 효과적이라는 사실을 말해준다. 또한 활발한 논의활동을 유도하기 위해서는 실험에서 학생들이 많이 조작해 볼 수 있는 주제를 선택하는 것이 필요하다는 것을 알게 되었다.
- 둘째, 짧은 시간에 탐구 기능의 영역인 조작적 실험활동과 인지적 영역인 과학지식의 발달을 동시에 추구하다 보니 시간의 부족이 많이 노정되었다. 초등학교 과학실험에서 학생들에게 충분한 논의의 시간을 주고, 실험을 충실하게 수행할 수 있는 토대를 조성하기 위해서 초등학교 과학수업을 한 시간으로 편성하지 말고 두 시간 연속으로 편성하여 수업의 집중도를 높이고 학생들로 하여금 충분한 논의 시간을 가질 수 있도록 배려하는 탄력적 과학실험수업의 운영이 요구된다.
후속연구
- 첫째, 본 연구에서 수행한 과학실험은 초등학교 6학년 2학기 단원에서 실험주제를 선택하여 연구를 수행하였는데, 추후 다른 학년의 교과서에 수록된 과학실험에 대해서도 연구가 수행된다면 본 연구의 결과를 검정하고, 또 일반화 하는데 도움이 될 것이다.
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