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문제 정의
- 따라서 본 연구는 고등학생들을 대상으로 자기주도적 탐구활동을 강조한 과제연구 프로그램을 적용하여 고등학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 또한 과제연구 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보고자 한다.
- 따라서 본 연구는 고등학생들을 대상으로 자기주도적 탐구활동을 강조한 과제연구 프로그램을 적용하여 고등학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 또한 과제연구 프로그램에 대한 학생들의 인식을 알아보고자 한다.
- 연구에서는 과제연구 프로그램이 탐구능력의 기초 탐구능력에 대한 하위 요소에 긍정적인 영향을 미치는지를 알아보았다. 처치 전후에 예상과 추리 두 영역 모두 사후에 평균점수가 증가하였으며 특히 추리의 경우는 유의미한 차이가 있었다(p< .
- 과제연구 프로그램을 활용한 실험집단 내에서 과학에 관련된 태도의 하위요소에 미치는 영향이 있는지를 알아보았다. 실험집단은 프로그램 처치 전후에 과학자의 사회적 의의, 과학자들의 규준, 과학적 태도의 적용, 과학 수업의 즐거움 영역은 사후검사 결과가 사전검사보다 평균점수가 모두 향상되었으며 통계적으로 유의미하였다(p<.
- 본 연구는 고등학생들에게 탐구의 기회를 충분히 제공하고자 개발한 과제연구 프로그램을 정규 수업시간에 14회, 총 28차시 동안 적용 후 학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이에 대한 결론은 다음과 같다.
제안 방법
- 이 학교는 이공계열에 흥미를 가진 학생들이 지원하여 과학교양, 과학 융합, 비교과 활동 등 일반계 고등학교와 다른 과학 중점 교육과정을 운영하고 있다. 과제연구 프로그램 투입 전 자율적으로 3인 1조로 조를 구성하게 하였으며, 스스로 연구 주제를 선정하여 제출하게 하였다. 이 중 연구 주제를 화학 관련 내용으로 구성한 조를 모아 재편성하여 2학급 72명으로 구성하였다.
- 연구 대상자는 2013년 3월 12일부터 7월 9일까지 총 14회 28차시에 걸쳐 과제연구 프로그램을 수행하였으며 사전검사와 사후검사는 프로그램 실시 전후 1주일 이내에 실시하였다.
- 본 연구는 이론적 배경 고찰 및 문헌조사, 과제 연구 프로그램 운영 방안 수립, 검사지 선정 및 설문지 작성, 적용 및 분석의 단계로 연구를 진행하였으며 구체적인 절차는 Fig. 1과 같다.
- 2와 같다. 과학 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 사전검사를 실시하였다. 그리고 프로그램 적용 후 사후검사 및 프로그램 인식에 대한 설문조사를 하였다.
- 과학 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 사전검사를 실시하였다. 그리고 프로그램 적용 후 사후검사 및 프로그램 인식에 대한 설문조사를 하였다.
- 과제연구 프로그램의 적용은 14회, 28차시의 프로그램을 연구자가 주교사로 수행하였다. 그리고 동료 과학교사 2인이 보조교사로 한 학급에 2인 교사체제로 정규 교육과정에 편성되어 과학실에서 진행되었다.
- 그리고 동료 과학교사 2인이 보조교사로 한 학급에 2인 교사체제로 정규 교육과정에 편성되어 과학실에서 진행되었다. 1회 수업 시 2시간 블록타임으로 하여 탐구의 흐름을 잃지 않도록 하였으며, 팀별로 탐구의 진행 속도와 필요에 따라 과제를 지속적으로 연구할 수 있도록 과학실을 개방하였다.
- 설문지 문항은 3개이며, 수업 프로그램 활동을 수행하면서 ‘가장 도움이 되었다고 생각하는 점은 무엇인가’, ‘가장 어려웠던 점은 무엇인가’, 수업 프로그램 활동이 ‘자신의 어떤 면이 변화되었다고 생각하는가’라는 내용으로 구성하였다.
- 본 연구에서는 사전· 사후 두 번의 검사를 위해 각 영역별로 5문항씩 추출, 35개의 문항으로 구성된 두 개의 검사지로 나누어 사용하였다.
- 과제연구 프로그램을 적용한 후 프로그램에 대한 학생들의 인식을 조사하기 위하여 설문지를 만들었다. 설문지 문항은 3개이며, 수업 프로그램 활동을 수행하면서 ‘가장 도움이 되었다고 생각하는 점은 무엇인가’, ‘가장 어려웠던 점은 무엇인가’, 수업 프로그램 활동이 ‘자신의 어떤 면이 변화되었다고 생각하는가’라는 내용으로 구성하였다.
- 설문지 문항은 3개이며, 수업 프로그램 활동을 수행하면서 ‘가장 도움이 되었다고 생각하는 점은 무엇인가’, ‘가장 어려웠던 점은 무엇인가’, 수업 프로그램 활동이 ‘자신의 어떤 면이 변화되었다고 생각하는가’라는 내용으로 구성하였다. 설문지의 문항은 완전 개방형으로 학생들은 특별한 제한 없이 자신의 생각을 자유롭게 기술할 수 있도록 하였다.
- 과제연구 프로그램은 조 편성 및 연구 주제 선정, 과제연구 계획서 작성 및 물품 신청, 과제연구 수행 및 피드백, 과제연구 보고서 작성 및 결과 포스터 작성, 과제연구 결과 포스터 발표의 5단계로 총 14회, 28차시로 구성하였다. 2013년 3월부터 7월까지 총 14회, 28차시의 프로그램을 수행하였다.
- 2013년 3월부터 7월까지 총 14회, 28차시의 프로그램을 수행하였다. 처치 전 학생들에게 과학 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사지를 투입하여 사전검사를 실시하였다. 또한 처치 후 같은 방법으로 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사를 하였으며.
- 처치 전 학생들에게 과학 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사지를 투입하여 사전검사를 실시하였다. 또한 처치 후 같은 방법으로 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사를 하였으며. 과제연구 프로그램의 인식을 묻는 설문 조사를 하였다.
- 또한 처치 후 같은 방법으로 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사를 하였으며. 과제연구 프로그램의 인식을 묻는 설문 조사를 하였다. 검사 걸과는 SPSS 21.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 설계방법은 과학중점 교육과정을 이수하고 있는 고등학고 2학년 72명을 대상으로 단일 집단 사전·사후 검사를 하였으며 연구설계는 Fig. 2와 같다.
- 과제연구 프로그램 투입 전 자율적으로 3인 1조로 조를 구성하게 하였으며, 스스로 연구 주제를 선정하여 제출하게 하였다. 이 중 연구 주제를 화학 관련 내용으로 구성한 조를 모아 재편성하여 2학급 72명으로 구성하였다.
- 과제연구 프로그램은 조 편성 및 연구 주제 선정, 과제연구 계획서 작성 및 물품 신청, 과제연구 수행 및 피드백, 과제연구 보고서 작성 및 결과 포스터 작성, 과제연구 결과 포스터 발표의 5단계로 총 14회, 28차시로 구성하였다. 2013년 3월부터 7월까지 총 14회, 28차시의 프로그램을 수행하였다. 처치 전 학생들에게 과학 탐구능력 및 과학에 관련된 태도 검사지를 투입하여 사전검사를 실시하였다.
- 본 연구는 U광역시 과학중점 교육과정을 운영하고 있는 고등학교 2학년 학생 중 과제연구의 연구 주제를 선정한 팀으로 재편성된 2개의 학급 72명을 대상으로 실시하였다. 이 학교는 이공계열에 흥미를 가진 학생들이 지원하여 과학교양, 과학 융합, 비교과 활동 등 일반계 고등학교와 다른 과학 중점 교육과정을 운영하고 있다.
이론/모형
- 과학 탐구능력을 측정하기 위하여 김병관(1997)이 번역한 Burns, Okey 및 Wise(1985)의 TIPSⅡ (Test of Integrated Process Skills Ⅱ)의 5가지 하위 영역(가설 설정, 변인 찾기, 조작적 정의, 실험 설계, 그래프화 및 데이터 해석) 36문항과 권재술과 김범기(1994)가 개발한 과학 탐구능력 검사지(TSPS, Test of Science Process Skills)의 3가지 하위 영역 (예상, 추리, 일반화) 9문항을 선택하여 총 45문항을 사용하였다. 각 검사지의 하위 영역은 ‘기초 탐구능력(예상, 추리)’, 통합 탐구능력(가설 설정, 변인 찾기, 조작적 정의, 실험 설계, 그래프화 및 데이터 해석, 일반화)‘으로 재분류하여 사용하였다.
- 과학에 관련된 태도 검사는 Fraser(1981)가 개발한 TOSRA(Test of Science-Related Attitudes)를 우리나라 실정에 맞게 수정·보완한 허명(1993)의 검사지를 사용하였다.
성능/효과
- 처치 전후에 예상과 추리 두 영역 모두 사후에 평균점수가 증가하였으며 특히 추리의 경우는 유의미한 차이가 있었다(p< .01).
- 모든 하위 요소의 사후검사 평균점수는 증가하였으며, 가설 설정, 변인 찾기, 실험 설계, 그래프화 및 데이터 해석의 경우 통계적으로 유의미하였다(p<.05).
- 이는 과제연구 프로그램이 통합 탐구능력 향상에 긍정적인 영향을 주는 것으로 여겨진다. 따라서 과제연구 프로그램은 자기 주도적으로 주제선정, 실험설계, 결론 도출 및 일반화까지 모든 과정을 스스로 하므로 통합 탐구능력이 향상되었다고 여겨진다.
- 실험집단은 프로그램 처치 전후에 과학자의 사회적 의의, 과학자들의 규준, 과학적 태도의 적용, 과학 수업의 즐거움 영역은 사후검사 결과가 사전검사보다 평균점수가 모두 향상되었으며 통계적으로 유의미하였다(p<.05).
- 첫째, 프로그램 활동을 수행하면서 가장 도움이 되었다고 생각하는 것은 ‘과학 탐구방법의 향상’ 24.26% 및 ‘협동심 함양’ 23.25%이었다.
- 특히 과학 탐구에 대한 태도, 과학에 대한 취미로서의 관심, 과학 직업에 대한 관심 영역의 경우 사후검사 평균점수가 사전검사 평균점수보다 오히려 감소하였지만 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p<.05).
- 두 번째, 프로그램 활동을 수행하면서 가장 어려웠던 점은 과제연구의 주제 선정(22.25%)이었다. 주제를 정하는데 두 달 이상의 충분한 시간이 부여 되었지만 자신이 정한 주제가 실험으로 검증 가능한 지를 확인하기 위해 실험을 구체적으로 설계하는 과정에서 시간, 돈, 환경적인 문제에 부딪혀 주제를 다시 탐색해야 하는 경우가 많이 발생하였다.
- 프로그램의 안내 과정에서 과학전람회 출품작이나 작년 프로그램 적용 후 얻은 결과 포스터들을 예시 자료로 제공하였지만, 주제 선정을 처음 자신들이 하는 과정이므로 매우 힘들었다고 하였다. 두 번째로 많은 의견은 계획과 다른 실험결과(15.17%)가 나왔을 때 가장 힘들었다고 하였다. 학생들은 실험 과정에서 자신의 예상과 다른 실험 결과가 나왔을 때 많이 당황하였으며 연구계획을 수정하고 필요한 물품을 다시 신청 및 구비되기까지 기다리는 과정에서 많은 인내심이 필요했다고 하였다.
- 학생들은 실험 과정에서 자신의 예상과 다른 실험 결과가 나왔을 때 많이 당황하였으며 연구계획을 수정하고 필요한 물품을 다시 신청 및 구비되기까지 기다리는 과정에서 많은 인내심이 필요했다고 하였다. 세 번째로 많은 의견은 실험을 통해 얻은 데이터들을 정리하고 보고서를 작성하는 단계(12.13%)가 어려웠다고 하였다. 학생들은 실질적으로 데이터를 표나 그래프로 정리하는 활동에 대한 경험이 많이 부족했으며 실험 결과를 정리된 보고서로 작성해 볼 기회가 거의 없었기 때문에 보고서 작성과정이 어려웠다.
- 중학생의 여름방학을 이용한 자유탐구 활동 후 자유탐구 보고서와 학생들의 인식 조사한 연구(박미현 등, 2012)에서도 연구주제 선정 단계가 탐구수행 과정 중에서 가장 어려운 단계였다. 이러한 연구 결과를 종합하면 학생들은 자기주도적인 탐구활동을 할때 주제 선정의 어려움을 가장 많이 느끼고 있었다. 또한 학생이 스스로 주제를 선정해 본 경험이 많이 부족했었고 학생들은 탐구주제가 지금껏 공개되지 않았던 새로운 것이거나 어려운 것을 해야 한다는 부담감을 많이 갖고 있었던 것으로 여겨진다.
- 셋째, 과제연구를 통하여 자신에게 어떤 변화가 생겼는지를 물어 보았더니 가장 많은 학생들이 과제연구 프로그램 종료 후 과학에 대한 흥미가 향상(29.17%)되었다고 하였다. 과학을 책이나 수업을 통해서만 접하다 직접 탐구의 과정을 겪으면서 과학이 재미있고 보람된 과정이라는 것을 느꼈으며, 과학 수업이 즐거워졌다고 하였다.
- 결론적으로 본 연구에서 고등학교 2학년을 대상으로 한 학기 동안 진행한 과제연구 프로그램이 학생들은 힘들었다고 하였지만, 교사 주도적이고 일률적인 수업에서 벗어나 학생들 스스로가 탐구과정을 수행하면서 성취감을 얻고 과학에 대한 흥미가 증가하여 프로그램 만족도가 높았다.
- 과학 탐구능력 검사에서 사후검사의 평균점수가 사전검사의 평균점수보다 더 높았으며 통계적으로 유의미하였다(p<.05).
- 둘째, 과제연구 프로그램이 학생들의 과학에 관련된 태도에 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05).
- 과학 탐구능력의 하위요소 중 추리, 가설 설정, 변인 찾기, 실험 설계, 그래프화 및 데이터 해석의 요소는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p0.05).
- 첫째, 과제연구 프로그램이 학생들의 과학 탐구 능력 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 과학 탐구능력 검사에서 사후검사의 평균점수가 사전검사의 평균점수보다 더 높았으며 통계적으로 유의미하였다(p<.
- 셋째, 참여 학생들에게 프로그램에 대한 의견을 물어 본 결과, 과제연구 프로그램은 과학탐구 방법을 알게 해주었으며 조별 협동의 중요성과 의사소통 능력을 향상시키는데 도움을 주었다고 하였다. 과제연구 프로그램은 학생들이 기존에 접하던 수업방식과는 다르게 자기 주도적으로 수행해야 되기 때문에 어렵다고 하였다.
- 따라서 과제연구 프로그램은 학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도의 하위요소들을 향상시키는데 긍정적인 효과가 있었다. 고등학생들에게 탐구활동을 강조한 수업은 입시위주의 교육환경에서 적용하기에 어려움이 있을 수 있다.
후속연구
- 둘째, 학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도를 신장시키기 위해서 지속적인 탐구전략을 강조한 수업의 적용이 필요하며, 다양한 수업 모형 개발과 교수·학습 자료 개발이 필요하다.
- 첫째, 과제연구 프로그램은 학생의 과학 탐구능력 및 과학에 대한 태도의 하위요소들의 향상에 긍정적으로 나타났으므로 학교 교육에 적극적으로 활용할 필요가 있다고 여겨진다.
- 둘째, 학생들의 과학 탐구능력과 과학에 관련된 태도를 신장시키기 위해서 지속적인 탐구전략을 강조한 수업의 적용이 필요하며, 다양한 수업 모형 개발과 교수·학습 자료 개발이 필요하다. 또한 초등학생을 대상으로 하는 자유탐구에 관한 연구는 활발히 진행되고 있지만 고등학생을 대상으로 한 학생 중심의 자기주도적 탐구과정에 관한 연구는 거의 없으므로 이에 대한 후속 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 여겨진다.
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