[논문]초등학교 '물체의 속력' 단원 수업에서 교사와 학생이 느끼는 교수.학습곤란도 분석

정하나; 전영석

doi:10.15267/keses.2014.33.1.172

초등학교 '물체의 속력' 단원 수업에서 교사와 학생이 느끼는 교수.학습곤란도 분석
Analysis on the Degree of Difficulty in Teaching and Learning the 'Speed of Objects' Chapter 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.33 no.1, 2014년, pp.172 - 180

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The first purpose of this study is to distinguish difficult chapters in 'Speed of objects' chapter and find the factors which give difficulty to the teachers and students. Also, it attempts to compare the students' assessment scores with the degree of difficulty in teaching and also with the degree of difficulty in learning. This report is expected to help science teachers develop their PCK(Pedagogical Content Knowledge) for teaching the chapter professionally. 15 teachers who had taught the 'Speed of Objects' chapter and their 386 students took part in the survey to acquire information about the difficulties in teaching and learning. 386 students also received a test to examine their understandings of the chapter. The results of this study are as follow; First, the degree of teachers' and students' difficulty is only affected by the contents, and the degree of onerousness felt by teachers is higher than that of students. Second, The topics caused higher difficulty to teachers were 'Understanding the meaning of motion(2nd lesson)', 'Understanding the meaning and unit of speed(5th lesson)', 'Changing unit of speed(6th lesson)', 'Drawing a distance-time graph(7th lesson)', and 'Understanding the relative motion(10th). The topics that led higher difficulty to students were the contents of 5th, 6th, and 7th lessons. Third, the 'Speed of Objects' chapter can be divided into 4 types of difficulty according to the degree of teaching and learning; 'Strong difficulty', 'Learning difficulty', 'Weak difficulty', and 'Teaching difficulty'. Last, students showed low achievement to the tasks that were related with 'Strong difficulty' and 'Teaching difficulty'.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 2007년 개정 교과서에 제시된 과학 내용 중 학생들이 어려워하는 ‘운동과 에너지’ 영역 중에서(Kim, 2009) 중요도가 큰 ‘물체의 속력’ 단원을 선정하여 교수·학습곤란도를 분석하고, 그 원인을 교수-학습 내용과 관련지어 생각해 보고자 하였다.
본 연구 목적은 첫째, ‘물체의 속력’ 단원 교수-학습에서 교수 곤란도와 학습곤란도가 높은 차시 내용을 알아보는데 있다.
둘째, ‘물체의 속력’ 단원 내용을 교수·학습곤란도에 따라 4가지 유형으로 나누고, 각 유형에 속하는 교수-학습내용의 특징을 분석하는데 있다. 셋째, 곤란의 유형에 따른 교수-학습 내용과 학생의 성취도 사이의 관련성을 탐색하고자 한다.
둘째, 곤란의 원인을 교수-학습 내용으로부터 추측해 보고자 교수·학습곤란도에 따라 ‘물체의 속력’ 단원 내용을 4가지 유형으로 나누고, 각 유형에 속하는 교수-학습 내용의 특징을 분석하였다. 셋째, 곤란의 유형에 따른 교수-학습 내용과 학생의 성취도사이의 관련성을 탐색해 보았다.

제안 방법

‘물체의 속력’ 단원 수업이 모두 끝난 후, 교수곤란도와 학습곤란도 설문 조사, ‘물체의 속력’ 단원성취도 평가를 실행하였다.
지필 평가의 한계로 태도 목표는 평가항목에 넣지 못하였다. 5학년 학생 159명에게 예비 평가를 시행하였는데, 그 결과 서술형인 문제는 문항 특성으로 인해 평가할 내용과 관계없이 정답률에 영향을 준다는 점을 발견하여 진위형, 선택형, 단답형으로만 문항 형태를 수정하였다. 또한 정답률이 너무 낮거나 높은 문항은 제외하였다.
각 구간이 가지는 교수-학습적 의미를 고찰하여 교수-학습 곤란 유형을 4가지로 분류하였다. A는 ‘강한 곤란형’, B는 ‘학습 곤란형’, C는 ‘약한 곤란형’, D는 ‘교수 곤란형’이라고 이름을 붙였다.
교사와 학생이 곤란을 느끼는 원인이 교수-학습 내용과 관계가 있는 지 알아보기 위해서 교수·학습곤란도에 따라 교수-학습 내용을 4가지로 유형화하였다 그리고 각 유형에 속한 내용의 특징을 정리하였다.
교수 곤란 및 학습 곤란에 따라 교수-학습 내용을 4가지로 유형화하기 위해 차시별로 교수곤란도(X축)와 학습곤란도(Y축)의 교차점에 표시를 하였다. 다음으로 교수곤란도 평균과 학습곤란도 평균을 기준선(점선)으로, 교수곤란도와 학습곤란도가 모두 높은 구간(A), 교수곤란도는 낮고 학습곤란도는 높은 구간(B), 교수곤란도와 학습곤란도가 모두 낮은 구간(C), 교수곤란도는 높고 학습곤란도는 낮은 구간(D) 총 4구간으로 나누었다(Fig.
둘째, 곤란의 원인을 교수-학습 내용으로부터 추측해 보고자 교수·학습곤란도에 따라 ‘물체의 속력’ 단원 내용을 4가지 유형으로 나누고, 각 유형에 속하는 교수-학습 내용의 특징을 분석하였다.
또한 이 단원의 교수-학습곤란도는 수학 과목의 교수-학습곤란도와 연계된다고 판단하여, 분석해 낸 교수·학습 요소를 근거로 수학 학습 내용을 추출하고, 수학 학습 내용을 포함하여 수정된 단원학습 계열(Table 1)을 세웠다.
마지막으로 교수·학습곤란 도와 성취도, 교수-학습 내용 사이에는 어떤 관련이 있는지 탐색해보기 위해 차시별 문제 정답률을 곤란의 유형과 연결 지어 해석하였다.
선행 연구를 검토하였고, 2007년 개정 과학과 교육과정과 5학년 2학기 과학 교사용 지도서를 참고하여, ‘물체의 속력’ 단원의 핵심적인 교수·학습 요소를 차시별로 분석하였다.
이런 기초 자료를 근거로 교수·학습곤란도 조사 설문지를 제작하고, 차시별 성취도 평가 문항을 개발하였다.
지금까지 본 연구는 첫째, ‘물체의 속력’ 단원 중 교수곤란도와 학습곤란도가 높은 차시 내용을 알아보았다.
‘물체의 속력’ 단원 수업이 모두 끝난 후, 교수곤란도와 학습곤란도 설문 조사, ‘물체의 속력’ 단원성취도 평가를 실행하였다. 평가 후에는, 교사와 학생들이 어려워하는 차시를 알아내기 위해 단원 전체의 평균 곤란도를 구하여 평균보다 높은 차시를 변별하였다. 그리고 각 차시별 평균 곤란도를 분산 분석하여 차시별로 유의미한 차이가 있는지 통계적으로 검증했다.

대상 데이터

본 연구에서 교수곤란도의 조사 대상은 2012학년도에 ‘물체의 속력’ 단원을 지도한 경험이 있는 초등 교사 15명이었고, 각 교사가 지도한 학생(총 386명)을 대상으로 학습곤란도를 조사하였다.
실제로 Jo(2009)는 고등학교 2학년 학생이 배우는 ‘운동과 에너지’ 관련 단원 중 ‘힘과 에너지’ 영역의 부진 시점은 5학년 ‘물체의 속력’부터라는 결과를 얻었다. 이와 같이 시기상 중요하며, 곤란도가 높다고 판단하여 이 단원을 연구 단원으로 선정하였다.

데이터처리

평가 후에는, 교사와 학생들이 어려워하는 차시를 알아내기 위해 단원 전체의 평균 곤란도를 구하여 평균보다 높은 차시를 변별하였다. 그리고 각 차시별 평균 곤란도를 분산 분석하여 차시별로 유의미한 차이가 있는지 통계적으로 검증했다. 교사와 학생이 곤란을 느끼는 원인이 교수-학습 내용과 관계가 있는 지 알아보기 위해서 교수·학습곤란도에 따라 교수-학습 내용을 4가지로 유형화하였다 그리고 각 유형에 속한 내용의 특징을 정리하였다.

성능/효과

교수 곤란형에 속하는 내용은 학생의 곤란도가 낮아 학생 그 내용을 이해한 것처럼 보였으나, 실제 성취도는 매우 낮았다. 물체의 위치를 표현하는 것, 상대운동의 의미를 아는 것은 개념 자체가 5학년 수준에 비해 어렵기 때문에 학생들은 그 내용이 어려운지 쉬운지 판단하지 못한 것으로 추측된다.
넷째, 학생의 성취도가 평균보다 낮은 내용은 교사와 학생이 모두 곤란을 느낀 강한 곤란형(5,6,7차시)과 교사가 주로 곤란을 느낀 교수 곤란형(2,10차시)에 해당된다. 학생이 주로 곤란을 느낀 학습 곤란형(3,4차시)과 교사와 학생 모두 쉽게 느낀 약한 곤란형(1,8차시)의 내용은 학생성취가 평균보다 높았다.
교수 곤란 및 학습 곤란에 따라 교수-학습 내용을 4가지로 유형화하기 위해 차시별로 교수곤란도(X축)와 학습곤란도(Y축)의 교차점에 표시를 하였다. 다음으로 교수곤란도 평균과 학습곤란도 평균을 기준선(점선)으로, 교수곤란도와 학습곤란도가 모두 높은 구간(A), 교수곤란도는 낮고 학습곤란도는 높은 구간(B), 교수곤란도와 학습곤란도가 모두 낮은 구간(C), 교수곤란도는 높고 학습곤란도는 낮은 구간(D) 총 4구간으로 나누었다(Fig. 2).
둘째, 교사와 학생이 곤란을 느끼는 내용을 살펴보면, 교사는 2차시(운동의 의미 알기, 물체의 운동을 위치변화로 나타내기), 5차시(속력의 의미와 단위 알기, 물체의 속력 구하기), 6차시(km/h를 m/s, m/s를 km/h로 바꾸기, 물체의 빠르기 비교하기), 7차시(일정 간격으로 고무동력수레가 이동한 거리를 측정하기, 시간-거리 그래프에 나타내기, 그래프에서 기울기의 의미 해석하기), 10차시(상대 운동의 의미 알기)를 가르치기를 어려워했다. 학생은 이중에서 5차시, 6차시, 7차시 내용을 배우기가 어렵다고 하였다.
만들기가 포함되어 학생의 흥미와 동기 수준이 기본적으로 높다. 또한 낮은 수준의 탐구 능력을 요구하며, 태도 요소의 비율이 상대적으로 높았다. 교육과정에 포함된 지식의 난이도가 높지 않고 만들기와 같은 흥미로운 활동이 포함된 경우, 태도 요소가 높은 경우 교사와 학생 모두 쉽게 느낀다는 점을 알 수 있다.
셋째, 교수곤란도와 학습곤란도에 따라 교수-학습 내용을 ‘강한 곤란형’, ‘학습 곤란형’,‘약한 곤란형’, ‘교수 곤란형’ 4가지로 분류할 수 있다.
첫째, ‘물체의 속력’ 단원에서 교수곤란도와 학습곤란도는 모두 차시별로 유의미한 차이가 있었고, 교사가 느끼는 곤란(3.16)이 학생(2.80)에 비해 컸다.
넷째, 학생의 성취도가 평균보다 낮은 내용은 교사와 학생이 모두 곤란을 느낀 강한 곤란형(5,6,7차시)과 교사가 주로 곤란을 느낀 교수 곤란형(2,10차시)에 해당된다. 학생이 주로 곤란을 느낀 학습 곤란형(3,4차시)과 교사와 학생 모두 쉽게 느낀 약한 곤란형(1,8차시)의 내용은 학생성취가 평균보다 높았다. 강한 곤란형에 속하는 내용 중 성취도가 낮은 문항은 수학과 관계된 것으로 수학 요소가 교수·학습 곤란의 원인인 동시에 낮은 성취의 원인이 되고 있음을 알 수 있다.
그리고 이 내용들은 강한 곤란형(5, 6, 7차시)과 교수 곤란형(2, 10차시)에 해당된다는 것을 알 수 있다. 학습 곤란형과 약한 곤란형에 해당되는 내용은 학생성취가 평균보다 높았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	물체의 속력 단원은 언제 등장하는가?	따라서 본 연구에서는 2007년 개정 교과서에 제시된 과학 내용 중 학생들이 어려워하는 ‘운동과 에너지’ 영역 중에서(Kim, 2009) 중요도가 큰 ‘물체의 속력’ 단원을 선정하여 교수․학습곤란도를 분석하고, 그 원인을 교수-학습 내용과 관련지어 생각해 보고자 하였다. ‘물체의 속력’은 중학교 7학년부터 다루어지는 ‘힘과 운동’의 기초적인 내용으로 매우 중요하나, 초등학교에서는 5학년 과학에 한 번 등장한다. 그렇기 때문에 5학년 학생이 ‘물체의 속력’ 단원 학습에 어려움을 겪는다면 후속 학습 역시 부진으로 이어질 가능성이 높다.
	PCK란 무엇인가?	Shulman (1986)은 전문적인 교사가 갖추어야 하는 지식 기반을 7가지 범주로 제시하였는데, 그 중 하나가 PCK(Pedagogical Content knowledge)이다. PCK는 교사가 가르치고자 하는 내용, 학생, 학교상황, 교수법, 교육과정 등 교수-학습에 관계하는 모든 지식이 융합된 형태로(Shulman, 1986; 1987), ‘학생들이 잘 이해할 수 있도록 교사가 교과 내용지식을 지도하는 실천적 방법에 대한 지식’(Kwak, 2007) 또는 ‘현장지식(practical knowledge)’이라고 정의할 수 있다.
	해당 연구에서 곤란도를 어떻게 정의하였는가?	본래 곤란도는 문항 난이도와 같은 뜻으로 검사 문항의 쉽고 어려운 정도를 뜻한다(National Special Education Reach Center, 2009). 하지만 본 연구에서는 교사와 학생이 교수-학습에서 겪게 되는 어려움의 정도(Jung, 2003; Go & Kwun, 2011)를 수량화 한 것을 일컫는다. 지금까지 교수곤란도와 학습곤란도에 대한 연구는 초등교사와 학생이 과학과 교수-학습에서 느끼는 곤란도에 관한 연구(Jung, 2003), 물질영역에서 초등교사의 과학 교수곤란도와 그 원인 연구(Ham, 2006; Kim, 2007) 등이 있었으나, 초등학교 과학 전반에 걸쳐 어떤 단원의 곤란도가 높다, 낮다는 식의 통계적 비교만 이루어졌었기 때문에, 특정 단원의 학습 내용을 잘 가르치기 위한 구체적인 시사점을 얻기는 어렵다.

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상세보기
Shulman, L. S. (1987). Those who understand: Foundations of the new reform. Harvard Educational Review, 57, 1-22.

상세보기
The Korean Association for Science Education (2005). An elaboration of terms about science education [과학교육학용어해설], Seoul: The Korean Association for Science Education.

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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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