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문제 정의
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4. 과학놀이 프로그램의 적용 효과
과학놀이 프로그램을 수업시간에 대체 투입한 효과를 알아보기 위하여 학생들에게 각 단원이 끝날때마다 소감문을 쓰게 하였다. 소감문의 대부분은 과학놀이 실험을 통하여 친구들과 상호작용을 통하여 즐거워하고 흥미로워 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 과학 수업시간에 추상적인 교과학습 내용을 가진 교과서의 실험 대신 적용할 수 있는 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 통하여 학생들이 과학탐구능력의 변화를 탐구과정 요소별로 알아보고자 하였다. 또한, 과학 관련 태도의 변화도 요소별로 어떤 변화가 있었는지 알아보고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 과학 수업시간에 추상적인 교과학습 내용을 가진 교과서의 실험 대신 적용할 수 있는 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 통하여 학생들이 과학탐구능력의 변화를 탐구과정 요소별로 알아보고자 하였다. 또한, 과학 관련 태도의 변화도 요소별로 어떤 변화가 있었는지 알아보고자 하였다.
- 본 연구에서는 과학 수업시간에 추상적인 교과서의 실험 대신 적용할 수 있는 과학 놀이 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램을 학생들에게 적용하여 놀이 활동을 통한 학생들의 과학 탐구능력의 변화를 탐구과정 요소별로 알아보고 또한 과학 관련 태도에 미치는 영향의 관계를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 과학놀이를 적용한 과학실험수업이 탐구능력의 신장에 얼마나 영향을 미치는지 알아보기 위해 탐구능력 검사를 사전, 사후에 실시하였다. 과학탐구능력 측정도구는 한국교원대학교에서 개발한 탐구능력 검사지 TSPS (Test of Science Process Skills)를 수정 없이 사용하였다(권재술과 김범기, 1994).
- 놀이를 통한 과학수업의 실시 전과 후의 과학에 대한 태도에 대해 설문지 조사 방법이 사용되었다. 과학에 대한 태도 변화를 알아보기 위한 사전․사후 검사도구로는 Munby(1997)의 과학에 대한 태도 분류, Klopfer(1971)의 과학교육목표분류, Fraser(1978)의 TORSA (Test of Science-Related Attitudes)와 최은경(2005)이 사용된 설문지 문항을 참고로 연구자가 재편성하여 사용하였다. 재편성한 검사도구의 Cronbach α 계수는 .
- 놀이를 통한 과학수업의 실시 전과 후의 과학에 대한 태도에 대해 설문지 조사 방법이 사용되었다. 과학에 대한 태도 변화를 알아보기 위한 사전․사후 검사도구로는 Munby(1997)의 과학에 대한 태도 분류, Klopfer(1971)의 과학교육목표분류, Fraser(1978)의 TORSA (Test of Science-Related Attitudes)와 최은경(2005)이 사용된 설문지 문항을 참고로 연구자가 재편성하여 사용하였다.
- 프로그램 개발은 대학원에 재학 중인 경력 10년 이상의 교사 3인과 과학교육전문가 2인과 논의를 거쳐 수정·보완되었다. 먼저 중학교 2학년 교과서 내용을 분석하고 과학놀이 프로그램을 개발하고 프로그램 적용단원을 선정한 후, 이를 현장에 적용시켜 과학탐구능력과 과학 관련 태도를 향상시키고자 하였다. 중학교 2학년 학생들이 과학수업시간에 교과서의 실험대신 적용할 수 있는 과학놀이 프로그램 개발과정은 [Fig.
- 프로그램 개발은 대학원에 재학 중인 경력 10년 이상의 교사 3인과 과학교육전문가 2인과 논의를 거쳐 수정·보완되었다.
대상 데이터
- 과학놀이 프로그램은 중학교 2학년 과학교과서 대단원 5개 단원에서 14개의 주제로 구성되었다. 연구자가 재직 중인 과학교사 6인들로부터 이 프로그램에 대한 타당성을 검증받았다.
- 본 연구는 부산시 해운대구에 소재하고 있는 여자중학교 2학년 4개 학급의 학생을 대상으로 선정하였으며, 임의로 2개 학급을 실험집단(61명)과 비교집단(51명)으로 구분하였다.
- 연구자가 재직 중인 과학교사 6인들로부터 이 프로그램에 대한 타당성을 검증받았다. 프로그램은 실험집단을 대상으로 3월에서 9월까지 수업시간 중 실험시간에 대체 투입되었다. 과학놀이 프로그램의 내용은 [Table 1]과 같다.
데이터처리
- 실험집단에 대하여 과학놀이를 실시하기 전과 실시한 후의 과학 탐구능력의 차이를 비교하기 위하여 대응표본 t-test를 실시한 결과를 [Table 4]에 나타내었다. 그 결과를 보면, 과학놀이 전과 과학놀이후의 과학 탐구능력은 통계적으로 유의미한 차이가 있었다(p<.
- 이 연구에서는 과학놀이 프로그램을 적용하기 전과 후의 과학탐구능력과 과학관련 태도의 차이를 비교하기 위하여 t-test를 실시하였다. 한편, 검사결과의 신뢰도를 높이기 위하여 사전과 사후에 모두 검사에 응한 학생들의 자료만 결과처리 하였다.
이론/모형
- 과학놀이를 적용한 과학실험수업이 탐구능력의 신장에 얼마나 영향을 미치는지 알아보기 위해 탐구능력 검사를 사전, 사후에 실시하였다. 과학탐구능력 측정도구는 한국교원대학교에서 개발한 탐구능력 검사지 TSPS (Test of Science Process Skills)를 수정 없이 사용하였다(권재술과 김범기, 1994). 이 검사 도구는 초등학교 5학년에서 중학교 3학년까지의 학생을 대상으로 한 검사지로 10개의 탐구과정 요소별로 3문항씩 총 30문항으로 구성되어 있으며, 검사 시간은 40분 간 측정하도록 되어 있다.
- 놀이 프로그램의 적용이 적당한지 알아보기 위하여 미국 Georgia 대학교에서 개발한 GALT(Group Assessment of Logical Thinking) 원본을 사전에만 검사하여 인지발달 정도를 확인하였다(Roadrangka 등, 1983). GALT지는 총 21문항이며 6개의 하위논리(보존, 비례, 변인 통제, 확률, 상관, 조합 논리)로 구성되어 있고 구체적 조작기와 과도기, 그리고 형식적 조작기에 분포된 학생들을 구별하기에는 충분한 신뢰도와 타당도를 가지고 있다.
성능/효과
- 이 연구에서 사용한 과학 탐구 능력 검사의 하위요소에 대하여 대응표본 t-test한 결과는 [Table 5]와 같다. 과학놀이 프로그램을 투입한 결과, 과학 탐구능력의 하위 요소 중 관찰능력, 추리능력, 예상능력, 자료해석능력, 가설설정 영역에 있어서 유의미한 결과가 나타나고 있다. 이러한 결과가 나온 것은 놀이학습 형태의 대부분은 학습자의 관찰을 통하여 이루어지고, 그 결과를 예상하고, 추리하는 과정을 거치도록 구성되어 있다.
- 01). 과학놀이를 실시한 실험집단의 경우 유의미한 차이가 있었으나, 과학놀이를 실시하지 않은 비교집단의 경우는 과학 탐구능력의 결과가 통계적으로 유의미한 차이가 없었다. 즉 과학 수업에 있어서 과학놀이 프로그램의 적용은 과학탐구능력의 향상에 영향을 미치고 있다고 여겨진다.
- 과학적 태도의 평균점수 역시 비교집단은 평균점수가 하락하였으나 실험집단의 경우 평균점수가 상승하였으며, 과학에 대한 태도나 과학교과에 대한 태도영역에서 실험집단의 평균점수가 하락하긴 했으나 비교집단에 비해 하락폭이 좁았다. 이것으로 보아 통계적으로 유의미하지는 않지만 과학놀이가 과학 관련 태도향상에 효과가 있다고 볼 수 있다.
- 그 결과를 보면, 과학놀이 전과 과학놀이 후의 과학탐구능력은 통계적으로 유의미한 차이가 있었다(p<.05).
- 그 결과를 보면, 과학놀이 전과 과학놀이후의 과학 탐구능력은 통계적으로 유의미한 차이가 있었다(p<.01).
- 둘째, 놀이를 통한 실험 수업이 과학 관련 태도점수에서는 실험 전과 실험 후에 소폭 상승해서 통계적으로는 유의미한 차이를 보이지 않으나 평균점수가 향상되었다. 하지만 같은 기간 동안에 비교 집단에서는 과학 관련 태도의 점수가 하락한 결과를 가져왔다.
- 첫째, 과학 놀이 프로그램을 투입한 실험 집단에서 과학 탐구능력의 향상이 유의미하게 나타났다. 또한 과학 탐구능력 하위요소 중 관찰능력, 추리능력, 예상능력, 자료해석능력, 가설설정능력에 있어서도 유의미하게 향상되었다. 반면에 과학 놀이를 실시하지 않고 전통적 수업을 진행한 비교 집단의 경우에는 과학 탐구능력의 결과가 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았기 때문에 과학 놀이 프로그램은 과학 탐구능력의 향상에 효과가 있다고 볼 수 있다.
- 05). 비교집단의 과학탐구능력의 하위 요소 중 사전과 사후 검사 결과 유의미한 차이가 있는 영역은 추리능력, 자료해석능력, 일반화능력이었다.
- 실험집단에서 과학놀이 후의 과학 탐구능력(22.01±3.60)이 과학놀이 전의 과학 탐구능력(19.65±3.88)보다 더 높은 것으로 나타나 과학놀이 프로그램을 통하여 과학 탐구능력의 신장에 효과가 있는 것으로 보인다.
- 비교집단의 과학 관련태도의 하위요소에 대한 사전․사후 t-test 검사 결과는 [Table 12]와 같다. 실험집단의 경우는 과학의 사회적 의미에 있어서 통계적으로 유의미한 차이를 보이고 있었으나 비교집단의 경우에는 과학의 사회적 의미의 평균점수가 오히려 하락한 것으로 나타났다. 즉 실험집단의 경우 과학의 사회적 의미의 평균점수가 사전 3.
- 실험집단의 경우는 인지발달 단계가 형식적 조작기에 있는 학생의 비율이 비교집단의 경우보다 다소 많고(실험: 9.4%, 비교: 6.3%), 구체적 조작기에 있는 학생의 경우도 비교집단의 경우보다 많은 것(실험: 57.8%, 비교: 55.6%)으로 나타났다. 실험집단과 비교집단 모두 구체적 조작기에 있는 학생 비율이 훨씬 높다.
- 연구는 준비 단계를 거쳐 프로그램 개발 계획 단계, 설계 단계, 제작 단계, 현장 투입 활용 단계, 활용결과 분석 및 검증 단계, 프로그램 수정 및 보완 단계를 거쳤다. 이를 위하여 고안된 실험설계는[Fig.
- 첫째, 과학 놀이 프로그램을 투입한 실험 집단에서 과학 탐구능력의 향상이 유의미하게 나타났다. 또한 과학 탐구능력 하위요소 중 관찰능력, 추리능력, 예상능력, 자료해석능력, 가설설정능력에 있어서도 유의미하게 향상되었다.
- 60)보다 점수가 높으며, 과학놀이를 통한 수업이 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 통계적으로 유의미한 차이는 없었지만 실험집단의 경우 사전점수보다 사후점수가 2.36점 상승하였으나, 비교집단의 경우 사후점수의 향상이 1.61점으로 실험집단보다 평균점수의 상승폭이 작은 것으로 나타났다. 이는 실험집단의 구체적 조작기의 학생들의 비율이 비교집단의 경우보다 다소 높아 전체 결과에 영향을 미친 것으로 여겨진다.
후속연구
- 둘째, 이 연구에서는 모든 교과과정을 놀이 프로그램으로 개발해서 적용하지 못했고, 기간도 짧아서 과학 탐구능력의 모든 하위요소에서 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 따라서 전 교과과정에 걸친 더 많은 놀이 프로그램의 개발과 장기간 걸쳐 투입한 연구가 추가적으로 필요하다.
- 둘째, 이 연구에서는 모든 교과과정을 놀이 프로그램으로 개발해서 적용하지 못했고, 기간도 짧아서 과학 탐구능력의 모든 하위요소에서 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 따라서 전 교과과정에 걸친 더 많은 놀이 프로그램의 개발과 장기간 걸쳐 투입한 연구가 추가적으로 필요하다.
- 셋째, 연구 대상이 된 학년의 과학교과 내용이 어려워지는 단계에서 과학놀이 프로그램을 실시하였기 때문에 과학 관련 태도의 점수가 비교 집단에서는 하락하고 실험 집단에서는 소폭 상승하였지만 통계학으로 유의미하지는 않았다. 따라서 후속 연구에서는 과학 교과내용의 단계별 수준에 맞는 다양한 수준별 놀이를 개발하고, 이를 적용할 수 있는 프로그램을 개발하여 학생들에게 적용하는 연구가 필요하다.
- 첫째, 이 연구는 부산시에 소재한 여자 중학교 4개 반 만을 대상으로 하였으므로 다양한 학생들을 대상으로 추가적인 연구가 필요하다. 연구의 효과를 학년, 지역, 성별 등으로 확대 적용한 연구가 이루어져야 하겠다.
- 이상과 같은 연구 결과로부터 재미있는 과학놀이는 학생들의 과학 탐구능력과 과학 관련 태도를 향상 시킬 수 있으며, 과학 교육을 보다 쉽고 다양하게 운영할 수 있는 과학 놀이 프로그램의 개발과 적용이 활발하게 이루어져야 할 것이다.
- 첫째, 이 연구는 부산시에 소재한 여자 중학교 4개 반 만을 대상으로 하였으므로 다양한 학생들을 대상으로 추가적인 연구가 필요하다. 연구의 효과를 학년, 지역, 성별 등으로 확대 적용한 연구가 이루어져야 하겠다.
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