[논문]초등과학 탐구수업에서 문제생성 학습전략의 효과

김혜란; 최선영; 이길재

doi:10.15267/keses.2014.33.4.700

초등과학 탐구수업에서 문제생성 학습전략의 효과
The Effect of Question-Generating Strategy for Science Inquiry Instruction in Elementary Science Class 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.33 no.4, 2014년, pp.700 - 709

김혜란 (효동초등학교) , 최선영 (경인교육대학교) , 이길재 (한국교원대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to examine the effects of question-generating strategy on science academic achievement, scientific attitude in elementary science class. To examine the effects of question-generating strategy this learning materials were applied to elementary science curriculum, and an experimental group and a control group were selected from $5^{th}$ graders at H elementary school located in Gyeonggi-do. Students were taught for 6 weeks. Control group take traditional lessons and solve questions presented textbook. Question generated group generate questions, solve them and feed back by themselves. The results of this study were found statistically significant difference in the pupil's enhancement of the science academic achievement, scientific attitude (p<.05). Thus question-generating strategy for elementary science inquiry instruction that has a positive effect on interests in class is useful and better be widely applied to science education.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 학습자가 주체적으로 탐구 학습에 임하여 능동적이고 효율적으로 지식구성을 돕기 위한 목적으로 문제생성 학습전략을 적용하여 이에 따른 효과로 학생들의 학업성취도와 과학적 태도의 변화에 대하여 알아보고자 한다.
본 연구에서는 과학 탐구 수업에 학습자가 주도 적으로 참여하여 능동적으로 지식을 구성할 수 있도록 문제생성 탐구 학습전략을 적용하여 이에 따른 효과로 학생들의 학업성취도와 과학적 태도의 변화에 대하여 알아보았다. 이에 대한 결과를 간단히 요약하면 다음과 같다.
1과 같은 절차로 과학 탐구 수업에 적용하고자 구성하였다. 이때 문제 만들기와 의견 교류 및 동료 평가 단계에서 학습자의 자유로운 문제생성과 원활한 피드백을 안내하기 위하여 [부록 1]과 같이 문제 활동지를 만들어 제시하였다. 활동지는 학습전략을 안내하는 발문에 따라 문제를 만드는 과정, 문제에 대하여 모범답안을 만들어 습득한 개념을 재확인하는 과정, 상호 피드백을 위한 문항 평가 기준과 피드백에 대한 내용을 쓰는 과정으로 구성하였다.
문제생성 전략을 사용하는 과정은 문제를 만드는 것뿐만 아니라, 만든 문제에 대하여 동료 피드백을 통해 완성 하는 과정까지 포함한다. 이에 따라 학습자가 자기주도적으로 탐구학습에 임하도록 주어진 문제를 해결하기보다, 학습한 개념을 가지고 능동적으로 문제를 만든 후에 그 타당성을 동료와 토의하게 하도록 문제생성 전략을 Fig. 1과 같은 절차로 과학 탐구 수업에 적용하고자 구성하였다. 이때 문제 만들기와 의견 교류 및 동료 평가 단계에서 학습자의 자유로운 문제생성과 원활한 피드백을 안내하기 위하여 [부록 1]과 같이 문제 활동지를 만들어 제시하였다.

제안 방법

(1998)이 개발한 초등학생을 위한 과학적 태도 측정도구를 사용 하였다. 검사지의 항목은 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성, 창의성으로 구성되어 있으며, 리커트 척도방식으로 총 21개의 문항이며, 긍정적인 문항이 18개, 부정적인 문항이 3개이다. 신뢰도 Cronbach’s α는 .
과학 학업 성취도 사전검사 도구는 초등학교 5학년 담임 5인이 과학 1단원과 2단원 내용을 바탕으로 출제 및 검토한 25문항을 선정하여 사용하였다. 사후검사의 평가도구는 본 연구에서 수업한 단원 목표에 따라 평가 목표를 추출하고, 35문항을 1차로 개발하였다.
기존의 과학 수업은 탐구 수업 후에 주어진 문제를 풀거나, 정리한 탐구 결과 발표가 주로 이루어져 학습자가 과학 탐구 학습에서 지식 구성 과정에 주도적으로 참여하지 못하였다. 그래서 이를 해결하는 방법으로 탐구수업 중에 교사, 동료와의 상호작용과 자기표현의 기회를 늘리고, 문제를 만드는 활동을 통해 능동적으로 지식을 구성한 후에 이를 친구들과 평가 및 토의하여 점검 및 수정하도록 하였다. 그 결과, 학습자가 흥미를 갖고, 과학 학습에 주도적으로 참여하게 되었으며, 과학 학습에 자신감과 긍정적인 태도를 가질 수 있었다.
다섯째, 자기 평가 및 반성하기 단계는 학습한 내용 및 수업 태도와 관련하여 자기 평가 및 반성을 한다. 또한 동료 평가 결과를 참고하여 잘못 이해한 학습 내용을 수정하고, 문항과 평가표를 개선 한다. 이때 교사가 직접 학생에게 잘못 이해했거나 어려워하는 내용에 대해 설명해 줄 수도 있다.
본 연구에서는 실험반 학생들의 과학적 태도의 변화를 알아보기 위하여 사전․사후검사를 실시하였으며, 분석한 결과는 Table 2와 같다. 사전검사 결과, 실험반이 비교반보다 점수가 낮았으나, 두 집단은 통계적으로 유의한 차이가 없는 동질집단이 었다(p>.
과학 학업 성취도 사전검사 도구는 초등학교 5학년 담임 5인이 과학 1단원과 2단원 내용을 바탕으로 출제 및 검토한 25문항을 선정하여 사용하였다. 사후검사의 평가도구는 본 연구에서 수업한 단원 목표에 따라 평가 목표를 추출하고, 35문항을 1차로 개발하였다. 이 문항을 대상으로 초등교사 3인의 내용타당도 검사와 과학교육 전문가와의 협의를 거쳐 25문항을 최종 선정하여 활용하였다.
본 연구는 경기도 소재 H 초등학교 5학년 2개 반을 정하여 각 한 반씩 실험집단(26명)과 비교집단(24명)으로 선정하였다. 실험집단은 자기 주도적 문제생성 탐구 학습을 실시하였고, 비교집단은 교사용 지도서에 따른 일반적인 과학 수업을 하였다.
사후검사의 평가도구는 본 연구에서 수업한 단원 목표에 따라 평가 목표를 추출하고, 35문항을 1차로 개발하였다. 이 문항을 대상으로 초등교사 3인의 내용타당도 검사와 과학교육 전문가와의 협의를 거쳐 25문항을 최종 선정하여 활용하였다. 측정도구의 신뢰도 Cronbach α는 0.
, 2007), ‘식물의 구조와 기능’의 주요 단원 학습 목표가 식물의 뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 열매의 구조와 기능을 이해하는 개념학습 위주로 관계를 설명하는 것이기 때문에본 연구에서 재구성한 모형을 적용하는 데에 특히 적합할 것으로 판단하였다. 이후 이를 지도할 수있도록 문제생성 학습전략의 과정에 따라 [부록 2] 와 같이 지도안을 작성하여 2013년 6월부터 7월말까지 수업에 적용하였다.
적용 효과 검증을 위하여 실험반과 비교반 학생을 대상으로 과학적 태도, 학업 성취도를 사전과사후에 검사하였고, 그 결과를 통계 처리하여 분석 하였다. 이때 활용한 통계프로그램은 SPSS 17.

대상 데이터

문제생성 학습전략을 적용하기 위하여 교과서에 제시된 내용을 분석하는 가운데 초등 과학 5학년 1학기 생명 단원인 ‘식물의 구조와 기능’을 선정하였다.
본 연구는 경기도 소재 H 초등학교 5학년 2개 반을 정하여 각 한 반씩 실험집단(26명)과 비교집단(24명)으로 선정하였다. 실험집단은 자기 주도적 문제생성 탐구 학습을 실시하였고, 비교집단은 교사용 지도서에 따른 일반적인 과학 수업을 하였다.

이론/모형

과학적 태도검사 도구는 Kim et al.(1998)이 개발한 초등학생을 위한 과학적 태도 측정도구를 사용 하였다. 검사지의 항목은 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성, 창의성으로 구성되어 있으며, 리커트 척도방식으로 총 21개의 문항이며, 긍정적인 문항이 18개, 부정적인 문항이 3개이다.

성능/효과

그래서 이를 해결하는 방법으로 탐구수업 중에 교사, 동료와의 상호작용과 자기표현의 기회를 늘리고, 문제를 만드는 활동을 통해 능동적으로 지식을 구성한 후에 이를 친구들과 평가 및 토의하여 점검 및 수정하도록 하였다. 그 결과, 학습자가 흥미를 갖고, 과학 학습에 주도적으로 참여하게 되었으며, 과학 학습에 자신감과 긍정적인 태도를 가질 수 있었다.
다섯째, 자기 평가 및 반성하기 단계는 학습한 내용 및 수업 태도와 관련하여 자기 평가 및 반성을 한다.
둘째, 탐구 수업에 문제생성 학습전략의 적용은 초등학생들의 과학적 태도의 모든 영역에 걸쳐서 긍정적인 영향을 미치며, 특히 과학적 태도의 구성요소인 자진성, 끈기성, 창의성에 긍정적인 영향을 미쳤다.
실험반과 비교반에서 사전검사의경우, 각 구성 요소별로 통계적으로 유의한 차이가 없었으나(p>.05), 사후검사에서는 실험반의 자진성, 끈기성, 창의성의 점수가 비교반보다 더 높았으며, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다.
이 단원을 선정한 이유는 생물 수업 시간에 교사들은 75% 이상을 강의식으로 진행하므로 탐구를 위한 시간이 부족하며(Kang et al., 2007), ‘식물의 구조와 기능’의 주요 단원 학습 목표가 식물의 뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 열매의 구조와 기능을 이해하는 개념학습 위주로 관계를 설명하는 것이기 때문에본 연구에서 재구성한 모형을 적용하는 데에 특히 적합할 것으로 판단하였다.
05), 사후검사에서는 실험반의 자진성, 끈기성, 창의성의 점수가 비교반보다 더 높았으며, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있음을 알 수 있었다. 이것으로 보아 본 연구에서 구안한 학습방법은 초등학생의 과학적 태도 향상에 효과가 있음을 알수 있었다. 이 결과는 또래간의 상호작용을 촉진하는 협동적인 분위기가 학습태도에 긍정적인 변화를 미친다는 연구(Lee, 2002; Jung, 2002)와 일치하며, 문제생성 학습전략을 적용한 탐구학습이 학생들로 하여금 과학 수업에 흥미를 갖게 하고, 학습에 주체가 되어 참여하여 자신의 의견을 표출할 기회를 많이 제공하였기 때문이라고 판단된다.
001). 이것으로 보아 본 연구에서 적용한 문제생성 학습전략은 초등학교 과학수업에서 학생들의 학업성취도 향상에 효과적임을 알 수있었다. 이는 문제생성 학습전략이 문제를 만드는 과정을 통해 인지적, 정의적으로 활성화하여 개념을 다양하게 적용할 수 있게 하고, 문제의 질을 평가하는 과정에서 동료 토론이 개념 형성 및 변화, 개념 적용에 있어서의 정교화를 이루도록 하여 학생들의 올바른 개념 형성에 긍정적인 효과를 발휘한다는 Lee(2009), Lee(2010b), Ryu et al.
이상의 연구 결과를 종합하여 보면, 탐구수업에 문제생성 학습전략의 적용은 초등 과학 학업성취도와 과학적 태도 향상에 효과적임을 알 수 있으며, 실천에 관심 있는 연구자와 초등학교 현장교사들에게 도움을 줄 수 있을 것이라는 기대를 해 볼 수 있다. 그러나 지금까지 초등 과학 교과와 관련하여 문제생성전략에 대한 연구가 다른 교과보다 많이 이루어지지 않았으므로, 이를 활용하여 향후 자기 주도 과학 학습능력, 과학적 창의성, 탐구능력, 흥미와 태도 등을 향상시킬 수 있는 다양한 연구가 계속될 필요가 있다.
첫째, 탐구 수업에 문제생성 학습전략의 적용은 초등학생들의 과학 학업성취도 향상에 긍정적인 영향을 미쳤다. 이는 본 연구에서 문제 만들기 활동이 학습자가 자발적으로 학습한 내용을 사전 지식과 연관시켜 익숙한 어휘로 바꾸고, 개념들 사이의 관계를 찾아내도록 하여 복합적인 지식 구성에 긍정적인 영향을 미쳤기 때문이라고 볼 수 있다.

후속연구

그러나 지금까지 초등 과학 교과와 관련하여 문제생성전략에 대한 연구가 다른 교과보다 많이 이루어지지 않았으므로, 이를 활용하여 향후 자기 주도 과학 학습능력, 과학적 창의성, 탐구능력, 흥미와 태도 등을 향상시킬 수 있는 다양한 연구가 계속될 필요가 있다. 또한 학습자 중심의 다양한 탐구형 교육 프로그램이 필요한 바, 그 중 하나의 모델 형식으로 개발되어 관심 있는 교사들에게 하나의 범례로 활용될 수 있도록 연구와 지원이 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2009 개정 교육과정은 무엇을 추구하나?	현대 사회는 지식 기반의 사회이며, 단순한 교과 지식의 습득보다 실천적 역량이 강조되고 있다. 이에 따라 우리나라 2009 개정 교육과정의 방향도 학생의 지나친 학습 부담을 경감하고, 학습 흥미를 유발하며, 단편적 지식․이해 교육이 아닌 학습하는 능력을 기르도록 하고, 지나친 암기중심 교육에서 배려와 나눔을 실천하는 창의 인재를 육성하는 교육으로의 변화를 추구하고 있다(Ministry of Education, Science and Technology, 2011).
	구성주의에서 학습은 무엇을 강조하나?	또한 21 세기 미래 교육을 위한 핵심역량 교육과정 개발 연구가 가속화 되면서, 구성주의에 기반한 자기 주도적 학습에서 학습자의 역할이 더욱 중요 하게 부각되고 있다(Park, 2013). 구성주의에서 학습은 학습자가 자신의 참여하고 있는 활동을 통해 스스로 지식과 이해를 구성하고 있는 과정이며, 사회적 구성주의에서는 근접발달영역 안에서 교수․ 학습이 이루어져야 함을 강조한다(Vygotsky, 1978). 이러한 관점에서 학교 교육에서는 수업에서의 자료 제시 방법과 학습자의 능동적 참여를 강조해야 하며(Kim et al.
	본 논문의 문제생성 학습전략을 적용한 탐구 수업 과정별 세부 내용은 무엇인가?	첫째, 학습할 문제 확인 단계에서는 학생들은 교사가 미리 준비한 동기유발 자료와 교과서를 가지고 학습 내용을 미리 살펴봄으로 학습 동기를 갖고, 학습 목표와 학습 문제를 확인한다. 둘째, 과학적 탐구 단계에서는 학생들은 실험관찰, 교과서 혹은 학습지를 이용하여 모둠별로 기초 탐구 및 통합 탐구 활동을 통해 개념을 탐구한다. 셋째, 문제 만들기 단계에서는 학습한 내용을 반 추하고, 중요한 학습 내용이 무엇인가를 생각하여 창의적인 문항을 만든다. 만든 후에는 평가표에 문항을 만든 의도와 답에 대한 설명을 작성한다. 이때문항 만들기는 모둠별로 협력하여 한 문제를 만드는 방법과 개인별로 한 문항씩 만드는 방법이 있다. 넷째, 의견 교류 및 동료 평가 단계에서는 만든 문항을 서로 바꾸어 문항의 적절성과 창의성 정도를 평가하여 수정 및 보완할 점을 피드백 한다. 이때 문제 교류 및 평가 방식은 평가표를 돌려가며 평가의견서를 작성하는 방법과 학습자가 개발한 문항과 평가표의 내용을 각자 발표하여 타당성에 대하여 토의하는 방법이 있다. 다섯째, 자기 평가 및 반성하기 단계는 학습한 내용 및 수업 태도와 관련하여 자기 평가 및 반성을 한다. 또한 동료 평가 결과를 참고하여 잘못 이해한 학습 내용을 수정하고, 문항과 평가표를 개선 한다. 이때 교사가 직접 학생에게 잘못 이해했거나 어려워하는 내용에 대해 설명해 줄 수도 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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