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문제 정의
- 이에 따라 본 연구에서는 대학부설 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 객관적이고 심층적으로 분석하기 위해 서술형 검사 도구를 이용하여 과학 통합 탐구 능력의 각 요소별로 능력 수준이 어떠한지, 영재교육을 받은 단계에 따라 과학 통합 탐구 능력이 향상되었는지, 남학생과 여학생의 탐구 능력에 차이가 있는지, 생물 분야의 학생들과 다른 분야 학생들의 탐구 능력에 차이가 있는지를 조사하였다.
제안 방법
- 70 정도로 상관이 높았다. 그러나 5번, 11번 문항의 경우 상대적으로 상관관계가 낮았기 때문에 채점 결과가 다를 경우에는 채점 결과에 대하여 비교 및 논의를 통해 점수를 결정하였다.
- 학생들이 응답한 내용에 대하여 예비 채점을 실시하였고, 기존의 채점 기준을 구체화시키며 수정·보완하였다. 이렇게 보완된 평가 기준을 바탕으로 채점을 실시하였는데 채점자간 신뢰성을 확보하기 위하여 한 평가지당 2명이 채점하였다. 채점자간 신뢰도를 Pearson 적률상관계수로 구한 결과(표 2), 9개 문항의 경우 상관계수는 0.
- 평가 문항 내용의 소재가 생물 영역에 해당되기 때문에 소재의 친숙함으로 인해 생물 분야와 다른 분야(물리, 화학, 지구과학) 학생들의 점수에 차이가 있는지를 살펴보았다.
- 학생들이 응답한 내용에 대하여 예비 채점을 실시하였고, 기존의 채점 기준을 구체화시키며 수정·보완하였다.
대상 데이터
- ‘과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구’를 광주 소재 C대학교 부설 과학영재교육원에 재학 중인 학생 102명에게 적용하였다.
- 2013년 현재, 광주 소재 C 대학교 부설 과학영재교육원에 재학 중인 학생들 중에서 과학 분야의 교육을 받고 있는 102명(초등과학반 15명, 중등과학심화Ⅰ반 58명, 중등과학심화Ⅱ반 29명으로, 초등학교 5학년부터 중학교 3학년까지 학생들로 구성됨)을 대상으로 과학 통합 탐구 능력을 조사하였다.
- 셋째, 막대 그래프로 나타내었다. 그림 4는 막대 그래프로 나타낸 학생의 예시로, 23명의 학생이 이와 같이 응답하였다. 선 그래프를 그려야 하는 문항에서 막대 그래프로 나타낸 것으로 보아 상황에 따라 어떤 그래프를 그려야 할지 모르고 있는 것으로 판단된다.
- 축 눈금 간격이 일정하지 않은 경우는 13명이었고, 표에 제시된 값만 그래프에 기입한 경우는 17명이었다. 표에 제시된 값만 그래프에 기입하고, 축 눈금 간격도 일정하지 않은 경우는 19명이었다. 즉, 102명의 학생 중 49명의 학생이 축 눈금 설정에서 어려워하는 것으로 나타났다.
데이터처리
- 0을 이용하였다. 과학영재교육원의 과정에 따른 평가 요소별 점수는 ANOVA를 통하여 통계적 유의성을 산출하였고, 사후 검정으로 Tukey 방법을 사용하였다. 또한 생물과 다른 분야 학생들간의 차이는 독립 표본 t 검정을 통하여 분석하였다.
- 과학영재교육원의 과정에 따른 평가 요소별 점수는 ANOVA를 통하여 통계적 유의성을 산출하였고, 사후 검정으로 Tukey 방법을 사용하였다. 또한 생물과 다른 분야 학생들간의 차이는 독립 표본 t 검정을 통하여 분석하였다.
- 평가 요소별 점수 결과 분석은 SPSS 20.0을 이용하였다. 과학영재교육원의 과정에 따른 평가 요소별 점수는 ANOVA를 통하여 통계적 유의성을 산출하였고, 사후 검정으로 Tukey 방법을 사용하였다.
이론/모형
- 이 연구에서는 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 조사하기 위하여 김유향(2013)이 개발한 ‘과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구’를 사용하였다.
성능/효과
- 6번 문항에서는 어떤 탐구 과정의 일부를 제시하고 통제변인, 조작변인, 종속변인을 쓰도록 하였는데, 전체 정답률이 87.5%로 높게 나타났다(표 3참조). 그런데 과정별로 점수에 유의미한 차이가 나타난 것을 볼 때 과학영재교육원의 교육을 통해 변인을 추출하는 능력이 향상되었다고 판단된다.
- Tukey 방법으로 사후 검정을 실시한 결과(표 7), ‘일반화’에서 중등과학심화Ⅰ반과 중등과학심화Ⅱ반이 유의확률 0.05 수준에서 유의미한 차이가 있었다.
- 과정에 따라 평가 요소별 문항 점수를 분석한 결과(표 8), ‘변인 추출’에 해당하는 6번, ‘일반화’에 해당하는 16번, ‘평가’에 해당하는 18번 문항의 경우 중등과학심화Ⅱ, 중등과학심화Ⅰ, 초등과학 순으로 점수가 높게 나타났고, 점수의 차이가 유의미한 것으로 나타났다.
- 과정에 따른 전체 점수와 평가 요소별 점수를 검정한 결과(표 6), 중등과학심화Ⅱ, 중등과학심화Ⅰ, 초등과학 순으로 전체 점수가 높게 나타나는 경향이 있지만 통계적으로 유의미하지 않았고, 평가 요소별 점수의 경우 ‘일반화’만 유의확률 0.05 수준에서 집단 간 유의미한 차이가 나타났다.
- 둘째, 과학영재교육원의 이수 과정별로 점수를 비교한 결과, ‘일반화’를 제외하고 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
- 셋째, 전공 분야에 따른 평가 요소별 점수를 비교하면, 평가도구의 내용이 생물 영역이기는 하나, 생물 분야의 학생들의 점수와 다른 분야의 학생들의 점수에 유의미한 차이가 나타나지 않았다. SAPA가 과학 탐구 능력의 함양에 중점을 둔 프로그램으로 과학 내용에 중점을 두지 않았다는 점을 고려해 볼 때, 과학 탐구 능력은 과학 내용 지식과는 다른 차원의 능력임을 시사 받을 수 있다.
- 이 연구에서 ‘과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구’를 사용하여 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 조사한 결과, 18문항 중 3문항의 정답률이 85%로 높게 나타났다.
- 전공 분야에 따른 평가 요소별 점수를 비교한 결과(표 10), 생물 분야의 학생들의 점수와 다른 분야의 학생들의 점수에 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 오히려 탐구 문제 도출, 실험 설계의 영역을 제외한 다른 영역에서 생물 분야의 학생들의 점수가 다른 분야의 학생들의 점수에 비해 다소 낮았다.
- 제2차 영재교육진흥종합계획의 추진 결과 영재학교, 영재교육원, 영재학급 등의 영재교육기관이 지속적으로 설치되고, 전체적인 영재교육 수혜자가 전체 초·중등학생의 1.76%로 크게 증가되어 우리나라의 영재교육이 양적으로 크게 확대되었다.
- 이렇게 보완된 평가 기준을 바탕으로 채점을 실시하였는데 채점자간 신뢰성을 확보하기 위하여 한 평가지당 2명이 채점하였다. 채점자간 신뢰도를 Pearson 적률상관계수로 구한 결과(표 2), 9개 문항의 경우 상관계수는 0.80 이상이고, 7개 문항의 경우 0.70 정도로 상관이 높았다. 그러나 5번, 11번 문항의 경우 상대적으로 상관관계가 낮았기 때문에 채점 결과가 다를 경우에는 채점 결과에 대하여 비교 및 논의를 통해 점수를 결정하였다.
- 첫째, 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력의 요소별 점수를 살펴보면, 동일한 평가도구로 일반 중학생들을 대상으로 시행한 결과(김유향, 2013)보다 정답률이 대부분 높게 나타나서, 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력이 일반 중 학생들보다 우수함을 알 수 있다. 평가 요소별로는 가설 설정, 변인 추출, 탐구 문제 도출의 점수는 상대적으로 높게 나타난 반면, 평가, 자료 변환, 자료 해석의 점수는 상대적으로 낮았다.
- 평가 요소별 점수를 비교한 결과(표 3), 가설 설정, 변인 추출, 탐구 문제 도출의 평균 점수가 높았다. 가설 설정은 조현철과 유수창(2013)의 연구와 동일하게 과학영재교육원 학생들의 능력이 높게 나타났다.
- 평가 요소별 점수의 분포를 중앙값, 25% 점수, 75% 점수를 통해 살펴보면(표 4), 일반 학생에 비해 과학영재교육원 학생들에게 천정 효과(ceiling effect)가 나타나 전반적으로 모든 영역에서 높게 나타났다. 가설 설정과 자료 해석의 경우 학생들의 능력에 따라 차이가 큰 영역임에도 불구하고(양태연 등, 2003) 중앙값과 75% 값이 같게 나타난 것을 볼 때 학생들의 변별에 중점을 위해서는 난이도 조정이 필요하다고 생각된다.
- 첫째, 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력의 요소별 점수를 살펴보면, 동일한 평가도구로 일반 중학생들을 대상으로 시행한 결과(김유향, 2013)보다 정답률이 대부분 높게 나타나서, 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력이 일반 중 학생들보다 우수함을 알 수 있다. 평가 요소별로는 가설 설정, 변인 추출, 탐구 문제 도출의 점수는 상대적으로 높게 나타난 반면, 평가, 자료 변환, 자료 해석의 점수는 상대적으로 낮았다. 특히, 낮은 정답률을 나타낸 9번 문항의 경우 자료 변환 중 선 그래프 그리기를 요구하였는데 학생들의 응답을 살펴본 결과, 축의 변인 설정과 축의 눈금 설정에서 어려움을 겪는 것으로 나타났다.
후속연구
- 영재교육의 평가에서 영재학생들의 특성을 고려하여 수준이 높고 어려운 문항을 사용할 필요가 있다는 점을 고려할 때, 영재교육의 평가에서 이 평가도구를 활용할 경우 정답률이 높게 나타난 문항을 수정·보완할 필요가 있다. 그리고 과학 통합 탐구 능력의 평가에서 더 나아가 과학영재학생들의 창의성, 문제해결력, 비판력, 통합력 등의 다양한 고등 정신 기능을 평가하기 위한 서술형 평가도구를 개발할 필요도 있다고 생각한다.
- 이에 따라 과학 통합 탐구 능력의 향상을 위한 교수·학습 자료를 모듈 형태로 개발하여, 과학영재교육원 수업에 적극적으로 활용할 것을 제안한다.
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