The purpose of this study is to investigate the degree of concept understanding on the stratum for elementary school students. For this objective, questions on the stratum concept were developed, and concept survey was conducted for random sampling of $5^{th}$ and $6^{th}$ grad...
The purpose of this study is to investigate the degree of concept understanding on the stratum for elementary school students. For this objective, questions on the stratum concept were developed, and concept survey was conducted for random sampling of $5^{th}$ and $6^{th}$ grade 536 students. As a result, students chosen correct answers of the average 57.4% for 16 questions. Below the average rate of correct answers in each domain were 1 question in the definition of the stratum, 3 questions in formation of the stratum, and 4 questions in features of the stratum. Especially, the percentage of correct answers were appeared in lowly that the difference between the visible side and non visible side on the stratum, the definition and formation process of a fault and the main cause of the stratum's exposure. Also, between the residence, grade, and gender of students, there were significant differences in 2 questions, 7 questions, and 1 questions, respectively. Therefore, many elementary school students do not have high understanding about the stratum concept. Through the results of this study, it can be contributed to find an efficient ways as a basic data for modify misconceptions of the stratum to the scientific concept.
The purpose of this study is to investigate the degree of concept understanding on the stratum for elementary school students. For this objective, questions on the stratum concept were developed, and concept survey was conducted for random sampling of $5^{th}$ and $6^{th}$ grade 536 students. As a result, students chosen correct answers of the average 57.4% for 16 questions. Below the average rate of correct answers in each domain were 1 question in the definition of the stratum, 3 questions in formation of the stratum, and 4 questions in features of the stratum. Especially, the percentage of correct answers were appeared in lowly that the difference between the visible side and non visible side on the stratum, the definition and formation process of a fault and the main cause of the stratum's exposure. Also, between the residence, grade, and gender of students, there were significant differences in 2 questions, 7 questions, and 1 questions, respectively. Therefore, many elementary school students do not have high understanding about the stratum concept. Through the results of this study, it can be contributed to find an efficient ways as a basic data for modify misconceptions of the stratum to the scientific concept.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
학생들의 오개념을 거주지, 학년, 성별에 따라 비교한 근거는 구성주의적 견해에 의하면, 아동들은 어릴 때부터 그들의 환경에 대해서 개인적 이론 또는 지식을 능동적으로 구성하므로, 환경은 그들의 사고의 기원이 될 수 있고, 물리적, 사회적, 그리고 학교 환경과 상호 작용하기 때문이다. 또한 학년에 따라 학습한 후 시간 경과에 따른 망각 정도의 차이 및 성별에 따른 관심 분야의 차이가 있는지 알아보기 위함이다.
본 연구는 지층에 대한 검사 문항을 개발하여 총 536명의 초등학생을 대상으로 개념의 이해 정도를 알아보았다. 그 결과, 초등학생들의 지층에 대한 평균 정답률은 57.
위에서 제시한 것처럼 지층과 관련한 선행 연구를 살펴보았으나, 초등학생의 지층 개념에 대해서 세밀하게 진행된 연구는 찾아보기 어려웠고, 검사지에 대한 연구도 부족하다. 이에 본 연구에서는 2007 개정교육과정 초등과학 지질 관련 단원의 지층 개념에 대한 초등학교 5, 6학년 학생들의 이해 정도와 거주지, 학년 그리고 성별 간 차이를 알아보고자 하였다. 학생들의 오개념을 거주지, 학년, 성별에 따라 비교한 근거는 구성주의적 견해에 의하면, 아동들은 어릴 때부터 그들의 환경에 대해서 개인적 이론 또는 지식을 능동적으로 구성하므로, 환경은 그들의 사고의 기원이 될 수 있고, 물리적, 사회적, 그리고 학교 환경과 상호 작용하기 때문이다.
가설 설정
둘째, 거주지, 학년 그리고 성별 간 지층 개념에 대한 이해 수준의 차이가 있는가?
제안 방법
2007 개정교육과정 초등과학 4학년 1학기 및 2학기 교사용 지도서와 교과서(Ministry of Education, Science and Technology, 2010)를 분석하여 지층 개념에 대한 검사 문항을 제작하였다. 작성된 검사 문항에 대해서 교육대학 과학교육과 교수 1인, 초등과학교육전공 박사과정 3인 그리고 석사과정 7인 등 총 10인에게 내용에 대한 안면타당도 검사를 의뢰하였다.
검사 문항 개발 과정에서 J대학교 교육대학 과학교육과 교수 1인, 박사과정 3인과 함께 문항을 수정·보완하였다.
또한 개발된 검사 도구를 투입하기 전에 초등학교 6학년 25명을 대상으로 사전 검사를 실시하여 문항의 난이도 등을 보완하였다. 그 후 검사 도구를 이용하여 J도내에서 무선 표집된 536명의 초등학생을 대상으로 지층에 대한 개념을 조사하였다. 초등학생들의 문항별 정답률과 오답의 원인 및 지역별, 학년별 그리고 성별 간의 개념 이해 정도의 차이를 검사 도구 제작에 참여한 전문가와 함께 분석하였다.
검사 문항 개발 과정에서 J대학교 교육대학 과학교육과 교수 1인, 박사과정 3인과 함께 문항을 수정·보완하였다. 또한 개발된 검사 도구를 투입하기 전에 초등학교 6학년 25명을 대상으로 사전 검사를 실시하여 문항의 난이도 등을 보완하였다. 그 후 검사 도구를 이용하여 J도내에서 무선 표집된 536명의 초등학생을 대상으로 지층에 대한 개념을 조사하였다.
먼저 지층의 개념과 관련된 선행 연구를 조사한 후, 2007 개정교육과정의 초등과학 교과서에 제시되어 있는 ‘지표의 변화’, ‘지층과 화석’ 및 ‘화산과 지진’ 단원에서 지층과 관련된 학습 목표와 주요 활동을 분석하였다.
무선 표집된 초등학교 5, 6학년 536명의 학생들에게 검사지를 투입하여 얻은 결과를 통계 처리하였다. 지역별, 학년별 그리고 성별로 지층 개념에 대한 이해 수준의 차이를 파악하기 위하여 검사 문항별 정답은 1점, 오답은 0점으로 하여 t-검정을 실시하였다.
먼저 지층의 개념과 관련된 선행 연구를 조사한 후, 2007 개정교육과정의 초등과학 교과서에 제시되어 있는 ‘지표의 변화’, ‘지층과 화석’ 및 ‘화산과 지진’ 단원에서 지층과 관련된 학습 목표와 주요 활동을 분석하였다. 이를 기초로 하여 지층 관련 검사 문항을 개발하였다. 검사 문항 개발 과정에서 J대학교 교육대학 과학교육과 교수 1인, 박사과정 3인과 함께 문항을 수정·보완하였다.
학생들은 ‘지표의 변화’ 단원에서 변화하는 지표에 대해서, ‘지층과 화석’ 단원에서 ‘지층의 정의’, ‘지층의 종류 및 특징’, ‘지층의 생성 원인’에 대해서, 그리고 ‘화산과 지진’ 단원에서 ‘단층과 습곡의 정의 및 특징’, ‘지진의 발생원인’, ‘지진이 자주 발생하는 지역의 특징’에 대해서 학습하게 된다. 이처럼 초등과학 교육과정 내 관련 단원의 분석을 통해서 지층에 대한 핵심 내용을 파악하여 개념 검사를 위한 문항을 제작하였다.
1%이었다. 지층에 대한 개념 문항에 대해 전문가들이 작성한 의견을 수렴하고, 초등학교 6학년 25명을 대상으로 한 사전검사를 실시한 후에 학습 요소와 계열성을 고려하여 적합한 질문의 내용, 표현 방법 그리고 문항 수의 수정을 통해서 16개의 선택형 검사 문항을 최종 적으로 완성하였다(Table 2).
그 후 검사 도구를 이용하여 J도내에서 무선 표집된 536명의 초등학생을 대상으로 지층에 대한 개념을 조사하였다. 초등학생들의 문항별 정답률과 오답의 원인 및 지역별, 학년별 그리고 성별 간의 개념 이해 정도의 차이를 검사 도구 제작에 참여한 전문가와 함께 분석하였다.
타당도 검사를 위해서 각 문항들이 본 연구의 목표와 개념에 바르게 부합되는지 Likert 척도로 평가하였고, ‘부적절’이나 ‘매우 부적절’로 표시한 경우, 알맞은 대안을 제시하도록 하여 문항을 수정․보완하는데 참고하였다.
대상 데이터
5학년 269명과 6학년 267명, 총 536명을 대상으로 지층 개념에 대한 검사를 실시하여 그 결과를 Fig. 2에 나타내었다.
연구 대상 학교의 학급에서 총 542명의 학생 중에 결석이나 조퇴 등 개인적인 사정으로 참여하지 못했거나, 무성의하게 답안을 작성한 학생을 제외한 98.9%의 검사지 회수율을 보였으며, 참여 학생의 성별은 남학생 282명, 여학생 254명, 총 536명이다.
연구 대상은 J도내 시 지역 4개교(도시형), 읍․면 지역 3개교(농촌형)를 무선 표집한 다음, 각 학교의 대표성을 고려하여 학년에 따라 1개 또는 2개 반을 무작위로 추출하여, 도시 학생과 농촌 학생의 개념 정도를 적절히 비교할 수 있도록 하였다. 연구에 참여한 학생은 총 536명으로 4학년 때 ‘지표의 변화’, ‘지층과 화석’ 및 ‘화산과 지진’ 단원에서 지층에 대해서 이미 학습한 5, 6학년 학생들로 구성하였으며, 구체적인 내용은 Table 3과 같다.
연구에 참여한 학생은 총 536명으로 4학년 때 ‘지표의 변화’, ‘지층과 화석’ 및 ‘화산과 지진’ 단원에서 지층에 대해서 이미 학습한 5, 6학년 학생들로 구성하였으며, 구체적인 내용은 Table 3과 같다.
2007 개정교육과정 초등과학 4학년 1학기 및 2학기 교사용 지도서와 교과서(Ministry of Education, Science and Technology, 2010)를 분석하여 지층 개념에 대한 검사 문항을 제작하였다. 작성된 검사 문항에 대해서 교육대학 과학교육과 교수 1인, 초등과학교육전공 박사과정 3인 그리고 석사과정 7인 등 총 10인에게 내용에 대한 안면타당도 검사를 의뢰하였다. 타당도 검사를 위해서 각 문항들이 본 연구의 목표와 개념에 바르게 부합되는지 Likert 척도로 평가하였고, ‘부적절’이나 ‘매우 부적절’로 표시한 경우, 알맞은 대안을 제시하도록 하여 문항을 수정․보완하는데 참고하였다.
데이터처리
무선 표집된 초등학교 5, 6학년 536명의 학생들에게 검사지를 투입하여 얻은 결과를 통계 처리하였다. 지역별, 학년별 그리고 성별로 지층 개념에 대한 이해 수준의 차이를 파악하기 위하여 검사 문항별 정답은 1점, 오답은 0점으로 하여 t-검정을 실시하였다.
성능/효과
12번 ‘지층에서 보이지 않는 면과 보이는 면의 차이’에 대한 문항이 가장 낮은 정답율(19.4%)을 보였고, 1번 ‘지 층의 개념’에 대한 문항이 가장 높은 정답율(95.1%) 을 보였다.
5번, 9번 문항에 대한 정답률은 각각 약 79%, 62%로 학생들은 ‘지층 형성 시 중요한 과정’과 ‘지층의 변화 원인’에 대한 개념은 대체적으로 잘 이해하고 있었고, 이를 바탕으로 지층의 생성과 관련하여 ‘단 층과 습곡의 생성’ 및 ‘퇴적물의 운반과 퇴적 작용’ 에 대한 이해 정도를 향상시킬 수 있는 방법을 강구해야 하겠다.
초등과학 교과서 4학년 2학기 ‘지층과 화석’ 단원을 살펴보면, 지층 모양 만들기 실험이 제시되어 있다. 겹쳐 있는 식빵을 플라스틱 칼을 이용하여 자른 후 식빵의단면을 살펴보면 자르기 전과 큰 차이가 없다는 것을 알 수 있다. 하지만 약 80%의 학생들이 ‘지층의 안쪽 면에 더 많은 퇴적물이 있고, 암석이 더 거칠다.
(2005)은 6학년 학생들에게 나타나는 지층에 대한 오개념을 알아보고, 이를 과학 개념으로 변화시키기 위해서 인지갈등 전략을 이용한 수업을 적용한 후 학생들의 개념 변화를 조사하였다. 그 결과, 전통적인 방식으로 학습한 학생들은 학습 후에도 많은 비과학적 개념을 가지고 있었으며, 인지갈등 수업을 적용한 실험반은 일부 개념에서 큰 효과가 나타났으나, 개념변화가 없는 내용도 있었다. Baek(2007)은 야외학습을 통해서 학생들의 지층에 대한 개념 수가 많아졌고 전체 개념에서 차지 하는 과학 개념의 비율이 높아졌다고 하였지만, 개념들을 단순히 나열하거나 개념의 위계를 나타내는 능력에 대해서는 부족한 경향을 보였다고 하였다.
본 연구는 지층에 대한 검사 문항을 개발하여 총 536명의 초등학생을 대상으로 개념의 이해 정도를 알아보았다. 그 결과, 초등학생들의 지층에 대한 평균 정답률은 57.4%이었고, 8개의 문항에서 평균 이하의 정답률을 나타냈고, 지층의 보이지 않는 면과 보이는 면과의 차이점, 단층의 정의 및 생성과정 그리고 지층 노두의 생성 원인에 대한 정답률이 낮게 형성되었다. 또한 지역별 1개, 학년별 3개 영역에서 유의미한 차이를 보였고, 성별 간에는 유의미한 차이를 보이는 영역은 없었다.
본 연구를 통해서 초등학생들의 ‘지층’ 개념에 대한 이해 정도가 높지 않다는 것을 확인할 수 있 었다.
Kim(2001)은 초등학생들을 대상으로 자연 상태에 있는 퇴적암 노두를 탐구하는 인지적 측면의 야외 학습활동을 실시하여 지층 개념을 이해하고 있는지 식별유형으로 분석하였다. 분석 결과, 40~50% 정도의 학생들만 지층의 개념을 잘 이해하고 있는 것으로 나타났다. Na et al.
이와 관련하여 1번 문항 ‘지층의 정의’, 2번 문항 ‘층리의 의미’에 대한 학생들의 개념 정도를 알아본 결과, 각각 약 95%, 73%의 높은 정답률을 보였으며, 이를 통해 학생들은 ‘지층과 층리’ 관련 개념을 대체적으로 이해하고 있다는 것을 알 수 있다.
후속연구
(2010)은 학생들의 오개념에 대한 내용은 효과적인 과학 수업을 위해 교사가 반드시 알고 있어야 하는 전문적 지식이라고 하였다. 그러므로 과학 학습에서 교사는 사전에 학생들의 선개념을 조사하여 인식 수준을 파악하고 학습에 활용한다면 좀 더 효율적으로 오개념을 줄일 수 있을 것이다.
그리고 학교 현장에서는 지질 관련 단원에 대한 현장 체험학습이 필수적이지만, 여러 가지 제약으로 인해서 ‘지층’ 단원에 대한 체험학습이 제대로 이루어지지 않는 것이 현실이기 때문에, 연구 결과를 바탕으로 초등학생들의 ‘지층’에 대한 과학 개념을 효과적으로 습득할 수 있는 현장 체험학습 방안 및 교수․학습 프로그램 개발에 대한 구체적인 후속 연구가 필요하다고 생각된다.
이는 성별에 따라서 그들의 관심 분야, 흥미도 그리고 과학 태도 등이 복합적으로 작용하였기 때문이라고 생각된다. 따라서 본 연구에서 성별에 따른 지층 개념에 대한 이해 정도의 차이는 지구과학의 흥미도와 상관관계가 있는지 여부를 후속 연구를 통해서 조사해 볼 필요가 있다. 또한, Song(2002) 은 지층의 이해도 면에서는 학습 환경이 더 좋거나, 학습 경험이 있는 학생들이 더 잘 이해한다고 하였고, 지층의 흥미도 면에서는 학습 환경이 좋지 못한 학생들과 학습 경험이 있는 학생들이 더 높았으며, 전체적으로 학생들의 이해도와 흥미도에서 미약하나마 상관관계가 있다고 하였다.
둘째, 교사는 지층 개념에 대해서 변인별로 유의미한 차이가 나타나는 영역에 대해서 그 원인을 파악하여 적절하게 대처해야 한다. 또한, 학생들의 정성적인 후속 연구를 통해 차이가 생기는 구체적인 원인을 파악하고, 이에 대한 지도 대책을 수립해야할 것이다.
본 연구와 선행 연구의 결과를 바탕으로 우리는 초등학생들이 지층에 대한 과학 개념을 가질 수 있도록 오개념의 유형과 원인을 파악하고, 앞으로 교수․학습 방법을 개선하여 과학 교육과정에 오개념 교정에 대한 내용을 추가하는 등의 적극적인 노력을 해야 할 것이다.
셋째, 학교 현장에서는 초등학생들이 지층에 대한 과학 개념을 갖도록 지속적으로 지층과 관련된 현장 체험학습과 자기주도적인 탐구학습을 실시하여야 한다. 이에 따라 지층 관련 현장 체험학습 및 과학실에서도 지층에 대해서 구체적으로 탐구할 수 있는 프로그램에 대한 개발이 필요하다.
또한, Song(2002) 은 지층의 이해도 면에서는 학습 환경이 더 좋거나, 학습 경험이 있는 학생들이 더 잘 이해한다고 하였고, 지층의 흥미도 면에서는 학습 환경이 좋지 못한 학생들과 학습 경험이 있는 학생들이 더 높았으며, 전체적으로 학생들의 이해도와 흥미도에서 미약하나마 상관관계가 있다고 하였다. 이런 이유 때문에 후속 연구에서 성별뿐만 아니라, 학습 환경과 학습 경험까지도 함께 고려하면 더욱 의미 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
첫째, 교사는 초등학생들의 지층 개념에 대한 이해 수준과 오개념의 원인을 사전에 파악하고, 학생들의 오개념 유형을 분석하여 이를 과학 개념으로 교정할 수 있는 효과적인 수업 전략을 마련해야 한다. 특히, 지층 단면의 모습, 단층의 정의와 생성 과정 및 지층 노두의 생성 원인에 대해서 중점적으로 다루어야 할 것이다.
첫째, 교사는 초등학생들의 지층 개념에 대한 이해 수준과 오개념의 원인을 사전에 파악하고, 학생들의 오개념 유형을 분석하여 이를 과학 개념으로 교정할 수 있는 효과적인 수업 전략을 마련해야 한다. 특히, 지층 단면의 모습, 단층의 정의와 생성 과정 및 지층 노두의 생성 원인에 대해서 중점적으로 다루어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초등학생들의 지층과 관련된 전체 16개 문항에 대한 평균 정답률은?
초등학생들의 지층과 관련된 전체 16개 문항에 대한 평균 정답률은 57.4%로 나타났다. 12번 ‘지층에서 보이지 않는 면과 보이는 면의 차이’에 대한 문항이 가장 낮은 정답율(19.
선개념이란?
학습자가 수업을 받기 이전부터 일상생활의 경험을 통하여 이미 형성된 개념을 선개념이라고 하며, 이러한 선개념 중 비과학적인 개념을 오개념이 라고 한다. 과학교육 전문가들은 학생들의 오개념이 매우 확고하기 때문에 쉽게 변화되지 않으며 (Gilbert et al.
학습이란 어떤 활동이며 초등학교 교육에서 어떤 것인가?
구성주의 관점에 따르면 학생들은 일상생활로부터 얻은 경험을 토대로 자연현상에 대하여 나름대로 개념을 형성하므로, 학습이란 이미 형성된 개념과의 상호작용을 토대로 학습자가 스스로 의미를 구성해 나가는 능동적인 활동이라고 할 수 있다. 그리고 그 능동적인 활동은 초등학교 교육에서 반드시 필요한 것이다(Chae, 2004). Driver(1985)는 학습 개념변화의 과정은 학생들의 선개념과 새로운 경험과의 상호 작용을 통해 능동적으로 새로운 의미를 구성해 가는 구성주의 관점에서 그 필요성을 찾을 수 있다고 하였다.
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