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문제 정의
- 본 연구에서는 중학교 2학년 학생들이 작성한 자유 탐구 보고서의 특징을 분석하고, 탐구 수행에 대한 학생들의 인식을 조사하였다.
- 선행 연구에서도 유사한 접근이 있었지만, 탐구 보고서에 제시된 일부분에 대해 집중함으로써18-21 학생들이 실제 탐구 과정에서 겪는 경험에 대한 포괄적이고 정확한 이해를 하기에는 부족한 면이 있었다. 이에 본 연구에서는 중학생들이 탐구 문제 설정에서부터 보고서 작성에 이르는 전 과정을 직접 수행한 뒤 제출한 결과 보고서의 다양한 측면을 분석하였다. 보고서 내용 중에서도 특히 과학적 탐구의 출발점이 되는 탐구 문제,22 탐구를 하고 있으면서도 잘못 파악하고 있는 경우가 많은 탐구 변인,18 그리고 탐구의 핵심이 되는 과학적 가설23을 중심으로 포괄적인 분석을 시도하였다.
제안 방법
- 개학 후 학생들이 제출한 보고서를 수합하였고, 수업 시간을 이용하여 자유 탐구 수행에 관한 학생들의 인식을 조사하는 설문을 실시하였다. 설문지는 주제 선정 방법, 탐구 수행시 가장 어려운 단계, 자신이 생각하는 가설의 정의에 대하여 객관식 및 주관식 문항으로 조사하였다.
- 결과보고서에는 주제, 가설, 실험 설계, 실험 수행, 결과 정리, 결론 도출 및 느낀 점, 부록을 포함하도록 하였다. 학생들의 이해를 위하여 기존 탐구 보고서의 주제 예시를 안내지를 통하여 제공하였다.
- 보고서 내용 중에서도 특히 과학적 탐구의 출발점이 되는 탐구 문제,22 탐구를 하고 있으면서도 잘못 파악하고 있는 경우가 많은 탐구 변인,18 그리고 탐구의 핵심이 되는 과학적 가설23을 중심으로 포괄적인 분석을 시도하였다. 또한 자유 탐구 수행과 관련하여 주제 선정과정에서 활용한 자료의 출처와 가설의 정의, 그리고 탐구 과정에서 가장 어려웠던 단계에 대한 학생들의 인식도 조사하였다.
- 즉 가설의 내용이 실험 결과에 대한 예상을 하고 있는 경우에는 예측 가설로, 이미 결과를 알고 있는 어떤 현상에 대해 그 원인을 설명하는 경우에는 설명 가설로 분류하였다. 또한 타당한 근거의 제시 여부는 가설의 수용 여부에 중요한 요소이므로,26 각 가설에 과학적인 근거를 포함하고 있는지 여부도 분석하였다. 이유를 제시했더라도 비과학적인 자신의 느낌이나 생각을 제시한 경우에는 가설을 포함하지 않은 것으로 분류하였다.
- 탐구 방법은 특별히 제한하지 않고 주제에 따라 다양하게 선택할 수 있도록 하였으나, 자신이 탐구를 수행하는 과정을 사진으로 찍어 보고서에 포함시키도록 하였다. 또한 탐구 과정에서 책을 참고한 경우 해당 도서의 서지사항을 부록에 기록하고 중요 부분을 복사하여 보고서에 첨부하도록 하였으며, 가급적 책에 있는 정보를 활용하도록 권고하였다.
- 마지막으로 과학적인 근거보다는 학생 자신의 임의적인 생각을 강조한 경우에는 ‘주관’으로 분류하였다.
- 이 연구는 현장에서 2007개정 교육과정에 의한 자유 탐구가 본격 시행되기 전인 2009년 여름방학 전후에 실시되었다. 방학 전, 2차시 동안 탐구의 의미와 수행 과정에 대해 전반적으로 안내하고, 도서관에서 탐구 주제를 탐색하도록 하였다. 이 과정에서 학생들은 자신들이 관심 있는 주제에 대하여 적합성 여부를 지도 교사와 상담하였다.
- 탐구 주제의 영역별 분포를 알아보기 위하여 결과보고서의 ‘주제’란에 기록된 내용을 분석하였다. 보고서의 주제 영역을 물리, 화학, 생물, 지구과학, 생활의 5개로 구분하였다. 주제 분류시 탐구 문제와 관련된 핵심 개념이나 이론이 과학의 네 영역 중 어디에 속하는지를 먼저 판단하였고, 관련 개념이 복합적이거나 생활 상식에 가까운 것, 그리고 과학 이외의 주제들은 생활로 분류하였다.
- 개학 후 학생들이 제출한 보고서를 수합하였고, 수업 시간을 이용하여 자유 탐구 수행에 관한 학생들의 인식을 조사하는 설문을 실시하였다. 설문지는 주제 선정 방법, 탐구 수행시 가장 어려운 단계, 자신이 생각하는 가설의 정의에 대하여 객관식 및 주관식 문항으로 조사하였다. 이후 학생들이 제출한 자유 탐구 보고서의 탐구 주제, 탐구 가설, 탐구 변인 그리고 설문 내용을 분석하였다.
- 2%)였다. 이 중 가설 항목을 포함하는 130개의 보고서를 분석하여 기록된 가설의 종류를 설명 가설과 예측 가설로 구분하고, 과학적 근거의 포함 여부를 확인하였다(Table 3).
- 이상의 모든 분석에는 연구자의 주관에 의한 편향된 분석을 막기 위하여 보고서 일부를 분석자 2인이 개별 분석한 뒤 비교하는 과정을 반복하여 분석자간 일치도가 90%이상이 된 이후에 분석자 1인이 전체 보고서를 분석하였다.
- 이에 따라 연구자들은 학생들의 가설을 예측 가설과 설명 가설로 분류하였고, 분석 요소를 명확하게 하기 위해 보고서에 기재된 ‘가설’이라는 항목에 해당하는 내용만을 분석하였다.
- 설문지는 주제 선정 방법, 탐구 수행시 가장 어려운 단계, 자신이 생각하는 가설의 정의에 대하여 객관식 및 주관식 문항으로 조사하였다. 이후 학생들이 제출한 자유 탐구 보고서의 탐구 주제, 탐구 가설, 탐구 변인 그리고 설문 내용을 분석하였다.
- 자유 탐구 보고서에 나타난 독립 변인과 종속 변인의 유형을 탐구 주제와 탐구 가설, 그리고 실험 설계 측면에서 분석하였다(Table 5). 전체적으로는 탐구 주제와 탐구 가설 단계에서는 변인이 뚜렷이 드러나지 않는 경우가 높은 비중을 차지하였다.
- 보고서의 주제 영역을 물리, 화학, 생물, 지구과학, 생활의 5개로 구분하였다. 주제 분류시 탐구 문제와 관련된 핵심 개념이나 이론이 과학의 네 영역 중 어디에 속하는지를 먼저 판단하였고, 관련 개념이 복합적이거나 생활 상식에 가까운 것, 그리고 과학 이외의 주제들은 생활로 분류하였다.
- 이에 따라 연구자들은 학생들의 가설을 예측 가설과 설명 가설로 분류하였고, 분석 요소를 명확하게 하기 위해 보고서에 기재된 ‘가설’이라는 항목에 해당하는 내용만을 분석하였다. 즉 가설의 내용이 실험 결과에 대한 예상을 하고 있는 경우에는 예측 가설로, 이미 결과를 알고 있는 어떤 현상에 대해 그 원인을 설명하는 경우에는 설명 가설로 분류하였다. 또한 타당한 근거의 제시 여부는 가설의 수용 여부에 중요한 요소이므로,26 각 가설에 과학적인 근거를 포함하고 있는지 여부도 분석하였다.
- 추측이나 예상, 예측 등의 단어를 사용하여 실험 결과를 미리 예측하는 것을 강조한 경우에는 ‘예측’으로, 가정, 가짜 등의 단어를 사용하여 진짜가 아닌 틀릴 가능성이 있는 어떤 것이라는 의미를 강조한 경우에는 ‘가상’으로 분류하였다.
- 학생들의 이해를 위하여 기존 탐구 보고서의 주제 예시를 안내지를 통하여 제공하였다. 탐구 방법은 특별히 제한하지 않고 주제에 따라 다양하게 선택할 수 있도록 하였으나, 자신이 탐구를 수행하는 과정을 사진으로 찍어 보고서에 포함시키도록 하였다. 또한 탐구 과정에서 책을 참고한 경우 해당 도서의 서지사항을 부록에 기록하고 중요 부분을 복사하여 보고서에 첨부하도록 하였으며, 가급적 책에 있는 정보를 활용하도록 권고하였다.
- 탐구 주제의 영역별 분포를 알아보기 위하여 결과보고서의 ‘주제’란에 기록된 내용을 분석하였다.
- 연구 대상 학생들은 자유 탐구의 경험이 없거나 초등학교에서 1회 정도 실시한 학생이 일부 있을 뿐이었다. 학생들은 여름 방학을 이용하여 개인적으로 원하는 주제를 선택하여 자유 탐구를 실시하고, 그 결과를 보고서의 형태로 제출하도록 하였다. 총 215명의 학생 중 보고서를 제출하지 않았거나 인터넷의 자료를 그대로 복사한 경우 등을 제외하여 총 165명(남 59명, 여 106명)의 보고서를 최종적으로 분석하였다.
- 결과보고서에는 주제, 가설, 실험 설계, 실험 수행, 결과 정리, 결론 도출 및 느낀 점, 부록을 포함하도록 하였다. 학생들의 이해를 위하여 기존 탐구 보고서의 주제 예시를 안내지를 통하여 제공하였다. 탐구 방법은 특별히 제한하지 않고 주제에 따라 다양하게 선택할 수 있도록 하였으나, 자신이 탐구를 수행하는 과정을 사진으로 찍어 보고서에 포함시키도록 하였다.
- 학생들의 탐구 보고서에 나타난 독립 변인과 종속 변인의 유형을 분석하였다. 변인의 유형은 선행 연구18의 기준을 참고하여 범주형 변인, 연속형 변인, 불확실 변인으로 분류하였다.
대상 데이터
- 가장 빈도가 높았던 응답은 ‘주제정하기’로 전체 165명 중 80명(48.5%)의 학생이 선택하였다.
- 본 연구는 대구광역시 소재의 중학교 2학년 5개 학급 215명을 대상으로 실시하였다. 연구 대상 학생들은 자유 탐구의 경험이 없거나 초등학교에서 1회 정도 실시한 학생이 일부 있을 뿐이었다.
- 이 연구는 현장에서 2007개정 교육과정에 의한 자유 탐구가 본격 시행되기 전인 2009년 여름방학 전후에 실시되었다. 방학 전, 2차시 동안 탐구의 의미와 수행 과정에 대해 전반적으로 안내하고, 도서관에서 탐구 주제를 탐색하도록 하였다.
- 학생들은 여름 방학을 이용하여 개인적으로 원하는 주제를 선택하여 자유 탐구를 실시하고, 그 결과를 보고서의 형태로 제출하도록 하였다. 총 215명의 학생 중 보고서를 제출하지 않았거나 인터넷의 자료를 그대로 복사한 경우 등을 제외하여 총 165명(남 59명, 여 106명)의 보고서를 최종적으로 분석하였다.
이론/모형
- 학생들의 탐구 보고서에 나타난 독립 변인과 종속 변인의 유형을 분석하였다. 변인의 유형은 선행 연구18의 기준을 참고하여 범주형 변인, 연속형 변인, 불확실 변인으로 분류하였다. 변인이 연속성을 띠지 않고 종류나 항목의 형태로 되었거나 비교에 의해 순서를 정한 것은 범주형 변인으로, 수치의 형태로 연속성을 띠는 경우는 연속형 변인으로 분류하였다.
성능/효과
- 7%) 이 훨씬 많았다. 각 가설에 과학적인 근거를 포함하고 있는지의 여부를 분석한 결과, 과학적인 근거를 가설 안에 포함한 것이 45개(34.6%), 근거가 제시되지 않은 것이 85개(65.4%)로 과학적 근거가 포함되지 않은 경우가 더 많았다. 이는 학생들이 가설을 진술할 때 과학적 근거를 제시할 필요를 느끼지 못하는 것으로도 볼 수 있는데, 이러한 경향성은 설명 가설보다 예측 가설의 경우에 더욱 분명하였다.
- 그러나 실제 실험 설계에서는 변인이 불확실한 경우가 줄어들었고, 범주형 변인이 상대적으로 많아지는 경향을 보였다. 이런 결과로부터 탐구 초기에는 학생들의 변인에 대한 인식이 모호하다가 실험 설계 단계에서 비로소 명확해진다는 것을 알 수 있으며, 주로 사고 과정에 해당하는 초기 단계와 달리 실제 실험을 설계할 때는 실험 장비상의 제약으로 범주형 변인이 많아지는 것으로 생각할 수 있다. 그러나 탐구 가설의 설정에 따라 실험 설계 내용이 달라질 수 있다는 점을 고려한다면, 독립 변인 및 종속 변인을 실제로 측정 가능한 형태의 변인으로 탐구 문제 및 가설 설정의 단계부터 구체적으로 진술하는 방법에 대해서도 함께 강조할 필요가 있다.
- 5%로 낮아졌다. 종속 변인의 경우에는 탐구 주제와 탐구 가설에서 범주형(탐구 주제:14.5%; 탐구 가설: 16.2%)보다는 연속형(탐구 주제: 30.3%;탐구 가설: 33.1%)이 많았는데, 실험 설계 단계로 가면서 범주형이 46.9%로 높아졌다. 즉, 독립 변인과 종속 변인 모두 실험 설계 과정에서 범주형 변인이 눈에 띄게 증가하고 있는 것을 볼 수 있다.
- 중학생들이 개별적으로 탐구를 수행하여 작성한 보고서를 분석한 본 연구의 결과, 학생들의 과학적 탐구 방법이나 탐구 기능에 대한 이해가 완전하지 못함을 알 수 있었다. 탐구 문제나 가설을 진술하는 탐구 초반부에 탐구 변인에 대한 인식이 명확하지 못하였고, 과학적 가설의 의미에 대해서도 부분적으로만 이해하고 있었다.
- 탐구 주제의 영역별 분포와 주제 예시를 Table 1에 제시 하였다. 탐구 주제를 영역별로 분석한 결과 빈도수가 화학, 생물, 생활, 물리, 지구과학의 순으로 나타났다. 165명의 학생 중 화학 영역의 주제를 선택한 학생들이 62명 (37.
- 학생들이 가설의 정의에 대해 서술한 내용을 크게 ‘예측’, ‘가상’, ‘주관’으로 분류한 결과(Table 4), 학생들은 주로 가설을 ‘아직 알지 못하는 어떤 현상에 대해 예측하는 것’으로 이해하고 있었다(59.4%).
후속연구
- 자유 탐구가 교과서에 도입되기 전에 실시된 본 연구 역시 여름 방학 기간 동안 학생들이 개별적으로 탐구를 수행한 상황에서 탐구 보고서가 작성되었다. 따라서 본 연구의 결과를 정규 수업시간에 협동적으로 진행되는 상황으로 일반화하는 데에는 한계가 있을 수 있다.
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