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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 이들과 혼동을 피하기 위해 ‘머릿속 의미 구조’로 표현하고자 한다.
- 본 연구에서는 검사 환경이 학생들의 단어 연상 결과에 미치는 영향을 알아보는 것이 목적이므로 학생들이 다양하게 연상하는 과학용어를 고르기 위해 예비 검사를 실시하였다. 이를 위해 1차 검사 대상으로 선정된 과학용어를 이용하여 단어연상검사지를 만들었으며, 중학교 2학년 학생 140명을 대상으로 예비 검사를 실시하였다.
- 과학 교육 분야에서는 구성주의적 관점에서 학생들의 머릿속에 과학용어로 표현되는 개념들이 어떻게 자리 잡고 있는지가 관심 대상 가운데 하나이다. 본 연구에서는 과학용어들에 대한 학생들의 머릿속 의미 구조를 알아보기 위한 하나의 방법인 단어연상검사를 실시함에 있어 검사 결과에 영향을 미치는 검사 환경 변인을 알아보았다. 학생들이 제시된 자극어를 과학적 상황으로 제한하도록 유도할 가능성이 있다고 여겨지는 변인을 4가지 (자극어의 과학용어 여부 명시, 일상어와 섞어 제시, 검사자의 과학교사 여부, 해당 개념의 학습 여부)로 정하고, 실험 집단과 통제 집단의 검사 결과 비교를 통해 이들 4가지 변인이 과학용어에 대한 단어연상 검사 결과에 영향을 미치는지 확인해 보았다.
- 본 연구의 목적은 학생들이 과학용어를 일상적 상황 또는 과학적 상황으로 인식하는 데에 영향을 미치는 검사 환경 요인을 찾는 것이다. 따라서 학생들이 자극어를 보고 의미를 떠올림에 있어 직접적 혹은 간접적으로 과학적 상황임을 인지하는 데 영향을 미칠 가능성이 있다고 여겨지는 변인들을 설정하였다.
- 따라서 검사 과정에서 직접 혹은 간접적으로 자극어에 대해 일상적 상황인지 과학적 상황인지에 대한 단서가 제공된다면 검사 결과는 물론 결론에도 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 과학 교육 분야에서 과학용어에 대한 학생들의 머릿속 의미 구조를 알아보기 위해 단어연상검사를 활용하는 데에 있어, 학생들이 자극어를 과학적 상황 또는 일상적 상황으로 인식하는 데에 영향을 미칠 수 있는 검사 환경 변인에 대해 알아보고자 한다. 본 연구의 결과는 추후 과학용어를 이용한 단어연상검사를 실시함에 있어 검사의 목적과 방법에 맞게 변인을 통제하기 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
- 집단 1과 집단 2의 검사 결과를 비교하여 과학용어만 연속적으로 제시하는 것과 일상어를 섞어서 제시하는 것이 단어연상검사 결과에 영향을 미치는지 알아보았다. 두 집단 모두 자극어들이 과학용어라는 별도의 안내는 주지 않았으며, 집단 1은 과학용어 9개만 연속적으로 제시하여 9문항으로 이루어진 검사를 수행했으며, 집단 2는 과학용어와 일상어를 번갈아 제시하여 총 18문항으로 이루어진 검사를 수행하였다.
- 학생들이 과학용어와 관련하여 어떤 개념 구조를 가지고 있는지 알아보기 위한 도구로서 단어연상검사를 실시할 때, 검사 결과에 영향을 미칠 수 있는 환경 요인을 살펴보았다. 학생들의 사고를 과학적 상황으로 유도할 수 있다고 여겨지는 검사 환경 변인 4가지를 정하고 각각의 변인에 대해 실험 집단과 통제 집단의 집단별 응답평균을 비교하여 각 변인이 학생들의 단어연상에 영향을 미치는지 확인해 보았다. 본 연구에서는 과학용어를 일상적 의미가 아닌 과학적 의미로 인식하는 정도에 초점을 맞추었으므로 반응어를 분석할 때 자극어를 일상적 의미로 인식했는지 과학적 의미로 인식했는지 만을 구분하였으며, 과학적 개념 구조나 개념의 옳고 그름 등은 고려하지 않았다.
제안 방법
- 검사 실시 후 실험집단과 통제집단 사이의 차이를 통계적으로 알아보기 위해서 비모수 통계 방법인 독립표본 Mann-Whitney의 U검증을 사용하였는데, 이는 학생들의 응답이 0, 1로 되어 정규분포를 이루지 못하기 때문이다. 검사 방법은 예비 검사와 동일하며 검사자는 검사지에 제시된 안내 이외에 자극어와 관련된 언급은 전혀 하지 않도록 하였다.
- 과학용어 추출 방법은 교과서 텍스트를 모두 전산화 한 뒤 한국물리학회에서 정한 물리학 용어 및 표준국어대사전에서 물리학 전문용어로 구분하고 있는 용어 목록과 대조하여 일치하는 단어에 표지를 주었으며, 이 때 전문 용어 목록과의 대조는 과학언어분석프로그램(Yun & Park, 2013b)을 이용하여 수행하였다.
- 이에 본 검사 대상으로 선정된 과학용어를 이용하여 ‘과학용어임을 나타내지 않고 과학용어만으로 이루어진 검사지’, ‘과학용어임을 나타내지 않고 일상어를 섞어 제시한 검사지’, ‘과학용어임을 나타내고 과학용어만으로 이루어진 검사지’ 세 종류의 검사지를 만들었으며, 검사자 변인과 학습 변인은 검사 실시 상황에서 처치하였다. 남학생 139명, 여학생 143명, 총 282명의 중학생을 대상으로 4가지 변인에 대한 실험 집단과 통제집단을 각각 배치하되 최대한 집단 수를 줄일 수 있는 방안으로 설계하였다. 집단 구성은 임의 설계로 하였으며, 따라서 변인 간에 상호작용이 있을 수 있음은 본 연구의 제한점이다.
- 집단 1과 집단 2의 검사 결과를 비교하여 과학용어만 연속적으로 제시하는 것과 일상어를 섞어서 제시하는 것이 단어연상검사 결과에 영향을 미치는지 알아보았다. 두 집단 모두 자극어들이 과학용어라는 별도의 안내는 주지 않았으며, 집단 1은 과학용어 9개만 연속적으로 제시하여 9문항으로 이루어진 검사를 수행했으며, 집단 2는 과학용어와 일상어를 번갈아 제시하여 총 18문항으로 이루어진 검사를 수행하였다. 이는 과학용어만을 연속적으로 제시했을 때 학생들이 간접적으로 과학적 상황임을 인지하여 단어 연상 결과에 영향을 미칠 수 있을 것이라는 가설에서 출발한 것이다.
- 따라서 ‘자극어의 과학용어 여부 명시’, ‘일상어와 섞어 제시’, ‘검사자의 과학 교사 여부’를 검사 환경 변인으로 정하였으며 이에 추가로 학생들이 자극어의 과학적 의미를 학습하고 난 뒤의 효과를 확인하기 위해 ‘해당 개념의 학습 여부’를 포함시켜 모두 4 가지의 검사 변인을 설정하였다.
- 반대로 ‘근육, 세다’ 등은 ‘사람이나 동물이 몸에 갖추고 있으면서 스스로 움직이거나 다른 물건을 움직이게 하는 근육 작용’ 과 관련된 일상적 의미로 분류하였다. 또한 본 연구에서는 물리 단원을 다루고 있으므로 물리적 의미에 초점을 맞추어 분석하였다. 분석이 끝난 뒤 학생들이 과학용어를 과학적 의미로 잘 인식하고 있는 경우나 반대로 친숙도가 낮아 무응답이 많은 경우 등은 제외하고, 학생들이 비교적 다양한 연상을 하고 있는 과학용어들을 추출하여 검사 환경에 따라 연상 결과가 달라질 가능성이 높은 것들을 본 검사 대상으로 선정하였다.
- 먼저, 9개의 과학용어로 구성된 단어연상검사에 참여한 전체 학생들의 응답 평균을 살펴보았다. 학생들이 자극어를 과학적 의미로 인식하고 반응한 경우는 ‘1’, 나머지 의미로 인식하는 경우는 ‘0’으로 점수를 부여한 뒤 평균을 살펴보았다.
- 학생들의 사고를 과학적 상황으로 유도할 수 있다고 여겨지는 검사 환경 변인 4가지를 정하고 각각의 변인에 대해 실험 집단과 통제 집단의 집단별 응답평균을 비교하여 각 변인이 학생들의 단어연상에 영향을 미치는지 확인해 보았다. 본 연구에서는 과학용어를 일상적 의미가 아닌 과학적 의미로 인식하는 정도에 초점을 맞추었으므로 반응어를 분석할 때 자극어를 일상적 의미로 인식했는지 과학적 의미로 인식했는지 만을 구분하였으며, 과학적 개념 구조나 개념의 옳고 그름 등은 고려하지 않았다. ‘과학용어 여부 명시’, ‘일상어 함께 제시 여부’, ‘검사자의 과학 교사 여부’, ‘해당 개념의 학습 여부’의 4가지 환경 변인에 대해 연구를 실시한 결과 ‘과학용어 여부 명시’만이 집단 간 유의미한 차이가 있었고, 나머지 변인에 대해서는 집단 간에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 예비 검사를 끝낸 뒤 학생들의 반응어를 분석하여 학생들이 제시된 과학용어를 과학적 의미로 인식하는 경우와 그렇지 않은 경우로 구분하였다. 학생들이 응답한 반응어를 두고 ‘과학적 의미’ 인지 ‘일상적 의미’인지 구분하는 것은 해당 과학용어의 과학적 정의 및 관련 현상에 관계되는가를 기준으로 하였는데, 예를 들어 ‘힘’의 경우 과학적 의미로는 ‘물체에 작용하여 모양 또는 운동 상태를 변화시키는 것’이 있을 수 있으며 이와 관련하여 ‘물체, 작용하다, 크다, 작다, 모양, 운동 상태’ 등의 응답을 과학적 의미로 분류할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 검사 환경이 학생들의 단어 연상 결과에 미치는 영향을 알아보는 것이 목적이므로 학생들이 다양하게 연상하는 과학용어를 고르기 위해 예비 검사를 실시하였다. 이를 위해 1차 검사 대상으로 선정된 과학용어를 이용하여 단어연상검사지를 만들었으며, 중학교 2학년 학생 140명을 대상으로 예비 검사를 실시하였다. 피로효과를 고려하여 1명에게 제시되는 자극어는 50개를 넘지 않도록 했고, 피험자 효과를 줄이기 위하여 전체 예비 검사 대상 과학용어를 몇 개의 검사지로 분할 제작하여 학급 내에 여러 종류의 검사지를 무선적으로 배부하였다.
- 이에 본 검사 대상으로 선정된 과학용어를 이용하여 ‘과학용어임을 나타내지 않고 과학용어만으로 이루어진 검사지’, ‘과학용어임을 나타내지 않고 일상어를 섞어 제시한 검사지’, ‘과학용어임을 나타내고 과학용어만으로 이루어진 검사지’ 세 종류의 검사지를 만들었으며, 검사자 변인과 학습 변인은 검사 실시 상황에서 처치하였다.
- 학생들이 제시된 자극어를 과학적 상황으로 제한하도록 유도할 가능성이 있다고 여겨지는 변인을 4가지 (자극어의 과학용어 여부 명시, 일상어와 섞어 제시, 검사자의 과학교사 여부, 해당 개념의 학습 여부)로 정하고, 실험 집단과 통제 집단의 검사 결과 비교를 통해 이들 4가지 변인이 과학용어에 대한 단어연상 검사 결과에 영향을 미치는지 확인해 보았다. 일상적 의미와 과학적 의미를 모두 포함하는 과학용어 9개를 정하고 중학교 학생 282명을 통제집단과 실험집단으로 나누어 단어연상검사를 실시하였다. 그 결과 검사지에 제시된 자극어들이 모두 과학용어임을 직접적으로 명시 하는 경우에 학생들은 과학적 의미로 인식하는 비율이 높았으며, 나머지 변인에 대해서는 통제집단과 실험집단 사이에 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 중학교 학생들을 대상으로 실시한 예비 검사 결과에서 과학 교과서에서 의도하는 과학적 의미 이외에 다른 의미의 반응어가 많이 나타난 상위 빈도 과학용어를 본 검사 대상 과학용어로 선택하였다. 학생들의 반응어를 분석하여 과학적 의미에 해당하는 경우와 일상적 의미에 해당하는 경우 두 가지로 구분하여 코딩한 다음, 전체 응답 수 가운데 일상적 의미로 응답한 경우의 비율을 계산하여 비율이 높은 상위 9개의 과학용어를 선정하였다.
- 집단 1과 집단 3의 검사 결과를 비교하여 과학용어 명시 여부가 과학용어에 대한 단어연상검사 결과에 영향을 미치는지 알아보았다. 집단 3은 검사지에 제시된 자극어들이 과학 과목에서 사용되는 과학용어임을 말 한 경우이고, 집단 1은 자극어에 대한 아무런 안내 없이 검사를 실시한 경우이다.
- 집단 1과 집단 4를 비교하여 검사 실시 교사의 전공에 따라 학생들의 단어연상에 차이가 있는지 살펴보았다. 이는 학생들이 과학 수업 시간에 과학 교사가 수업을 진행하는 환경 자체를 과학적 상황으로 인식하여 연상에 영향을 미칠 수 있을 것이라는 가설에서 출발한 것이다.
- 집단 3과 집단 5를 비교하여 제시된 과학용어를 학습하기 전과 학습한 이후에 단어연상 검사 결과에 차이가 있는지를 살펴보았다. 집단 5는 ‘전기와 자기’ 단원을 학습하기 이전인 2학년 학생들을 대상으로 검사를 실시하였으며, 학습 유무 외의 나머지 변인은 집단 3과 모두 같았다.
- 이를 위해 1차 검사 대상으로 선정된 과학용어를 이용하여 단어연상검사지를 만들었으며, 중학교 2학년 학생 140명을 대상으로 예비 검사를 실시하였다. 피로효과를 고려하여 1명에게 제시되는 자극어는 50개를 넘지 않도록 했고, 피험자 효과를 줄이기 위하여 전체 예비 검사 대상 과학용어를 몇 개의 검사지로 분할 제작하여 학급 내에 여러 종류의 검사지를 무선적으로 배부하였다. 1개의 단어 당 응답자수는 평균 35명이었다.
- 중학교 학생들을 대상으로 실시한 예비 검사 결과에서 과학 교과서에서 의도하는 과학적 의미 이외에 다른 의미의 반응어가 많이 나타난 상위 빈도 과학용어를 본 검사 대상 과학용어로 선택하였다. 학생들의 반응어를 분석하여 과학적 의미에 해당하는 경우와 일상적 의미에 해당하는 경우 두 가지로 구분하여 코딩한 다음, 전체 응답 수 가운데 일상적 의미로 응답한 경우의 비율을 계산하여 비율이 높은 상위 9개의 과학용어를 선정하였다. 예비 검사에서 학생 대부분이 과학적 의미로 인식하고 있는 경우는 ‘전기’, ‘전구’, ‘번개’, ‘진동’, ‘충돌’ 등이 있었으며, 무응답이 대부분을 차지했던 경우는 ‘그리드’, ‘임피던스’, ‘단자’, ‘대전체’, ‘암페어’, ‘자침’ 등이 있었다.
- 학생들이 과학용어와 관련하여 어떤 개념 구조를 가지고 있는지 알아보기 위한 도구로서 단어연상검사를 실시할 때, 검사 결과에 영향을 미칠 수 있는 환경 요인을 살펴보았다. 학생들의 사고를 과학적 상황으로 유도할 수 있다고 여겨지는 검사 환경 변인 4가지를 정하고 각각의 변인에 대해 실험 집단과 통제 집단의 집단별 응답평균을 비교하여 각 변인이 학생들의 단어연상에 영향을 미치는지 확인해 보았다.
- 학생들이 자극어를 과학적 의미로 인식하고 반응한 경우는 ‘1’, 나머지 의미로 인식하는 경우는 ‘0’으로 점수를 부여한 뒤 평균을 살펴보았다.
- 본 연구에서는 과학용어들에 대한 학생들의 머릿속 의미 구조를 알아보기 위한 하나의 방법인 단어연상검사를 실시함에 있어 검사 결과에 영향을 미치는 검사 환경 변인을 알아보았다. 학생들이 제시된 자극어를 과학적 상황으로 제한하도록 유도할 가능성이 있다고 여겨지는 변인을 4가지 (자극어의 과학용어 여부 명시, 일상어와 섞어 제시, 검사자의 과학교사 여부, 해당 개념의 학습 여부)로 정하고, 실험 집단과 통제 집단의 검사 결과 비교를 통해 이들 4가지 변인이 과학용어에 대한 단어연상 검사 결과에 영향을 미치는지 확인해 보았다. 일상적 의미와 과학적 의미를 모두 포함하는 과학용어 9개를 정하고 중학교 학생 282명을 통제집단과 실험집단으로 나누어 단어연상검사를 실시하였다.
대상 데이터
- ‘전기와 자기’ 단원은 학생들이 매우 어려워하는 단원 가운데 하나로 지금까지는 주로 눈으로 직접 들여다보거나 구체물로 확인하기 어려움 등이 그 이유로 언급되어져 왔다. 그러나 이 외에 추가적으로 과학용어로 인한 요인도 크게 작용할 것으로 여겨져 분석 대상으로 정하였다. 그러나 본 연구를 통해 도출되는 결과는 ‘전기와 자기’ 단원에 국한되지 않으며, 다른 단원에도 적용 및 해석 가능하다.
- 단어연상검사에 자극어로 사용할 과학용어를 선정하기 위하여 가장 먼저 2009 개정 교육과정에 따른 중학교 3학년 과학 교과서 1종 출판사의 '전기와 자기' 단원에 수록된 물리 분야의 과학용어를 추출하였다.
- 또한 본 연구에서는 물리 단원을 다루고 있으므로 물리적 의미에 초점을 맞추어 분석하였다. 분석이 끝난 뒤 학생들이 과학용어를 과학적 의미로 잘 인식하고 있는 경우나 반대로 친숙도가 낮아 무응답이 많은 경우 등은 제외하고, 학생들이 비교적 다양한 연상을 하고 있는 과학용어들을 추출하여 검사 환경에 따라 연상 결과가 달라질 가능성이 높은 것들을 본 검사 대상으로 선정하였다.
- 중학교 3학년 과학교과서 ‘전기와 자기’ 단원 텍스트를 전산화하여 과학용어를 자동 추출한 결과 총 286개의 과학용어가 추출되었으며, 286개의 단어를 하나하나 확인하며 추출 오류 혹은 동음이의어 등을 삭제하고 동사나 형용사는 명사형으로 일치시키는 등의 가공을 통해 최종적으로 173개의 과학용어를 예비검사 대상 용어로 사용하였다(Table 2 참조).
- 집단 4는 과학이 아닌 다른 과목 시간에 해당 담당 교사가 실시하였으며, 집단 5는 ‘전기와 자기’ 단원을 학습하기 전인 중학교 2학년 학생으로 구성하였고, 나머지 집단은 모두 중학교 3학년 학생을 대상으로 실시하였다.
- 과학용어 추출 방법은 교과서 텍스트를 모두 전산화 한 뒤 한국물리학회에서 정한 물리학 용어 및 표준국어대사전에서 물리학 전문용어로 구분하고 있는 용어 목록과 대조하여 일치하는 단어에 표지를 주었으며, 이 때 전문 용어 목록과의 대조는 과학언어분석프로그램(Yun & Park, 2013b)을 이용하여 수행하였다. 프로그램을 이용한 과학용어 자동 추출 후에 추가로 수동 검토를 통해 추출 오류 혹은 동음이의어 등에 해당하는 단어를 제거하고 남은 단어들을 1차 검사 대상으로 선정하였다.
데이터처리
- 집단 3은 검사지에 제시된 자극어들이 과학 과목에서 사용되는 과학용어임을 말 한 경우이고, 집단 1은 자극어에 대한 아무런 안내 없이 검사를 실시한 경우이다. 각각의 과학용어에 대하여 집단별 응답 평균을 비교하였으며 집단간 평균의 차이가 통계적으로 유의미한가를 확인하기 위해 독립표본 Mann-Whitney의 U검증을 실시하였다. 그 결과 총점 비교에서 두 집단 간 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
- ‘검사자가 과학 교사인 것이 연상 결과에 영향을 미치는가’라는 가설에서는 집단 1이 통제집단, 집단 4가 실험집단이 되며, 끝으로 ‘해당 개념을 학습하기 전과 후에 연상 결과가 달라지는가’라는 가설에서는 집단 3이 통제집단, 집단 5가 실험집단이 된다. 검사 실시 후 실험집단과 통제집단 사이의 차이를 통계적으로 알아보기 위해서 비모수 통계 방법인 독립표본 Mann-Whitney의 U검증을 사용하였는데, 이는 학생들의 응답이 0, 1로 되어 정규분포를 이루지 못하기 때문이다. 검사 방법은 예비 검사와 동일하며 검사자는 검사지에 제시된 안내 이외에 자극어와 관련된 언급은 전혀 하지 않도록 하였다.
- 만약 그렇다면 과학 시간에 과학 교사가 실시한 단어연상검사에서는 그렇지 않은 환경에서 보다 학생들이 제시된 자극어를 과학적 의미로 인식하는 비율이 높아져야 할 것이다. 이에 집단 1은 과학 시간에 과학 교사가, 집단 4는 국어 시간에 국어 교사가 검사를 실시하였고, 두 집단 간의 응답 평균의 차이를 독립표본 Mann-Whitney의 U검증을 통해 알아보았다. 그 결과 전체적으로 두 집단 간에는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 7 참조).
성능/효과
- ‘과학용어 여부 명시’, ‘일상어 함께 제시 여부’, ‘검사자의 과학 교사 여부’, ‘해당 개념의 학습 여부’의 4가지 환경 변인에 대해 연구를 실시한 결과 ‘과학용어 여부 명시’만이 집단 간 유의미한 차이가 있었고, 나머지 변인에 대해서는 집단 간에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 개별 과학용어의 결과를 살펴보면, ‘값’, ‘용기’, ‘자기’, ‘일’, ‘운동’ 의 5가지 과학용어에 대해서는 집단 간 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났고, ‘힘’, ‘세기’, ‘대전’, ‘계기’의 4가지 과학용어에 대해서는 집단 간 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 5 참조).
- 교육적 측면에서 본다면 후자와 같은 경우 해당 과학용어들의 과학적 의미가 학생들의 머릿속에 친숙하게 혹은 강하게 용어와 연결되어 있지 않다고 볼 수 있으므로, 이를 해결하기 위한 교육적 대안을 마련할 필요가 있을 것이다. 결론적으로 과학용어에 대한 단어연상검사를 실시할 때 자극어가 과학용어임을 주지시키면 학생들이 과학적 의미를 떠올리는데 영향을 미침을 알 수 있었다.
- 그 결과 ‘세기’가 평균 .60으로 과학적 의미로 인식하는 비율이 가장 높았으며, 다음으로 ‘용기’, ‘자기’, ‘일’, ‘힘’, ‘값’, ‘운동’, ‘대전’, ‘계기’의 순서로 나타났다.
- 일상적 의미와 과학적 의미를 모두 포함하는 과학용어 9개를 정하고 중학교 학생 282명을 통제집단과 실험집단으로 나누어 단어연상검사를 실시하였다. 그 결과 검사지에 제시된 자극어들이 모두 과학용어임을 직접적으로 명시 하는 경우에 학생들은 과학적 의미로 인식하는 비율이 높았으며, 나머지 변인에 대해서는 통제집단과 실험집단 사이에 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 그러나 과학용어만을 제시하였을 때 과학적 의미로 인식하는 정도가 높아지는 것은 ‘세기’ 밖에 없었으며, ‘자기’의 경우는 반대로 일상어와 함께 제시하였을 때 과학적 의미로 인식하는 비율이 높게 나타났다.
- 그러나 두 집단 간의 응답 평균의 차이를 독립표본 MannWhitney의 U검증을 실시하여 비교해 본 결과 ‘전기와 자기’ 단원을 배우기 이전인 집단 5와 해당 단원을 배운 뒤인 집단 3의 응답 평균에 유의미한 차이는 나타나지 않았다(Table 8 참조).
- 두 집단 사이에 자극어를 과학용어로 인식하는 정도의 차이를 비교하기 위하여 각 집단의 응답 평균을 이용하여 독립표본 Mann-Whitney의 U검증을 실시한 결과 ‘세기’와 ‘자기’만이 두 집단 사이에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 한편, 해당 개념의 학습 유무가 단어 연상에 미치는 영향 역시 단편적인 결과만을 가지고 결론을 내리는 데에 무리가 있다. 연구 결과에서 총점에 있어서 실험 집단과 통제 집단 사이에 유의미한 차이가 없었으나, 세부적으로 살펴봤을 때 개별 용어에 따라 차이가 나타나는 것으로 보아 용어의 특성도 하나의 요인으로 작용할 가능성이 있다고 보여 진다. 예를 들어 ‘힘’, ‘일’, ‘운동’의 경우 최근에 학습한 2학년들이 학습 후 시간이 많이 지난 3학년에 비해 과학적 의미로 이해하는 비율이 유의미하게 높게 나타났다.
- 예비 검사에서 학생 대부분이 과학적 의미로 인식하고 있는 경우는 ‘전기’, ‘전구’, ‘번개’, ‘진동’, ‘충돌’ 등이 있었으며, 무응답이 대부분을 차지했던 경우는 ‘그리드’, ‘임피던스’, ‘단자’, ‘대전체’, ‘암페어’, ‘자침’ 등이 있었다.
- Table 6의 검증 통계량에서 + 값은 집단 1의 응답 평균이 집단 2보다 높은 경우, -값은 집단 2의 응답 평균이 집단 1보다 높은 경우에 해당한다. 즉, 본 연구의 결과만을 두고 봤을 때 단어연상검사에서 과학용어만을 연속적으로 제시하더라도 이것이 학생들로 하여금 과학적 상황으로 인식하여 제시된 단어들의 과학적 의미를 떠올리게 하는 효과가 나타나지 않았다. 그러나 이를 일반적 현상으로 확대하여 해석하는 데에는 제한이 따른다.
- ‘과학용어 여부 명시’, ‘일상어 함께 제시 여부’, ‘검사자의 과학 교사 여부’, ‘해당 개념의 학습 여부’의 4가지 환경 변인에 대해 연구를 실시한 결과 ‘과학용어 여부 명시’만이 집단 간 유의미한 차이가 있었고, 나머지 변인에 대해서는 집단 간에 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 즉, 학생들에게 자극어가 과학용어임을 명시하여 직접적으로 과학적 상황임을 주지시킨 경우에만 학생들은 자극어들을 과학적 의미로 인식하는 비율이 높아졌고, 과학용어만을 모아둔다거나 과학 시간에 과학 교사가 검사를 주도하는 등의 간접적인 요인은 학생들로 하여금 사고를 과학적 상황으로 전환하도록 하는 효과가 없었다. 학습에 의한 효과 역시 전체적으로는 단어 연상에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- Table 8의 검증 통계량에서 +값은 집단 3의 응답 평균이 집단 5보다 높은 경우이고, - 값은 집단 5의 평균이 집단 3의 평균보다 높은 경우에 해당한다. 즉, 학생들은 과학적 상황에서 제시된 과학용어들의 과학적 의미를 수업시간에 다루었음에도 불구하고 학습 후에 해당 용어들의 과학적 의미가 보다 잘 활성화되는 효과는 나타나지 않았다.
후속연구
- 결론적으로 과학용어를 대상으로 단어연상검사를 실시할 때에는 검사의 목적에 따라 과학용어임을 명시할 것인지 말 것인지를 선택하여 적절하게 설계할 필요가 있으며, 검사자의 과학 교사 여부가 검사 결과에 영향을 미치지 않으므로 과학 교사가 검사를 실시할 때의 효과는 무시해도 좋을 것이다. 다만, 과학용어만을 연속적으로 나열하는 것에 대한 효과와 관련 단원 학습 효과에 대해서는 본 연구의 결과에서는 효과가 없는 것으로 나타났으나, 이를 일반화하여 단정적인 결론을 내리기는 어렵다.
- 그러나 과학 수업시간 자체를 자연스럽게 과학적 상황으로 인식하지는 않는다는 결과는 과학 교사의 수업 설계, 혹은 수업 중 언어 사용 등에 분명한 시사점을 줄 수 있을 것이라 여겨진다. 과학 수업을 진행할 때 수업 내용 및 과제에 대한 초점 단계를 강조할 필요성, 과학적 상황과 일상적 상황을 명시적으로 구분하여 설명할 필요성, 학생들이 과학 교사의 설명을 일상적 의미로 해석할 수 있음에 과학 교사가 주의를 기울일 필요성 등이 논의될 수 있을 것이며, 이와 관련된 보다 확장되고 심도 있는 후속 연구들이 이어질 필요가 있겠다. 다만 집단 1, 2, 3의 경우 학급 변인에 의한 효과를 줄이기 위하여 학급 내에 집단을 고르게 분포시킨 반면, 집단 4는 다른 학급으로 구성되어 있다.
- 그러나 실제 과학 교실에서 발화되는 언어나 교과서에 제시된 텍스트를 살펴보면 과학용어와 일상어들이 섞여 있다는 점, 일부 과학용어의 경우 과학용어임을 알려 주었음에도 불구하고 여전히 일상적 의미를 연상하는 비율이 높았다는 점, ‘대전’, ‘자기’ 등의 과학용어에 대해 ‘전기와 자기’ 단원을 학습한 직후에도 여전히 일상적 의미를 떠올리는 비율이 높았다는 점 등에 비추어 보아 일반적인 과학 수업 또는 교실 환경에서 학생들이 과학용어에 대해 과학적 의미를 떠올리는 정도를 논하는 데 있어서는 본 연구의 설계 및 결과가 보다 유용할 것으로 여겨진다. 다만, 개별 과학용어에 대한 학생들의 개념적 의미 연결 및 개념의 위계 등을 알아보기 위해서 단어연상검사를 사용할 경우에는 본 연구의 결과를 참고하여 자유연상법이 아닌 제한적 변인 통제가 필요할 것이다.
- 결론적으로 과학용어를 대상으로 단어연상검사를 실시할 때에는 검사의 목적에 따라 과학용어임을 명시할 것인지 말 것인지를 선택하여 적절하게 설계할 필요가 있으며, 검사자의 과학 교사 여부가 검사 결과에 영향을 미치지 않으므로 과학 교사가 검사를 실시할 때의 효과는 무시해도 좋을 것이다. 다만, 과학용어만을 연속적으로 나열하는 것에 대한 효과와 관련 단원 학습 효과에 대해서는 본 연구의 결과에서는 효과가 없는 것으로 나타났으나, 이를 일반화하여 단정적인 결론을 내리기는 어렵다. 이 두 가지 변인 각각에 대해 다양하고 세부적인 분석을 하기에는 연구 방법이 다소 제한적이었으며, 교육 방법이나 교육 환경 등의 교육적 요소와 분리하여 논의하기 어렵기 때문이다.
- 그런데 만약 ‘대전체’, ‘전기’, ‘전자’ ‘플러스’, ‘마이너스’ 등 ‘대전’의 과학적 의미와 직접적으로 관련 깊은 단어들로만 자극어를 구성하였다면 결과가 다르게 나타날 가능성도 완전히 배제하기는 어렵다. 따라서 과학용어만을 연속적으로 제시하는 것의 효과를 보다 구체적으로 확인하기 위해서는 학생들이 과학적 의미로 인식하는 비율이 높은 과학용어들과 함께 제시하거나, 필터링 하지 않은 많은 수의 용어를 제시하여 환경 요인에 따른 변화를 보는 등의 추가적 연구가 필요할 것이다. 그러나 실제 과학 교실에서 발화되는 언어나 교과서에 제시된 텍스트를 살펴보면 과학용어와 일상어들이 섞여 있다는 점, 일부 과학용어의 경우 과학용어임을 알려 주었음에도 불구하고 여전히 일상적 의미를 연상하는 비율이 높았다는 점, ‘대전’, ‘자기’ 등의 과학용어에 대해 ‘전기와 자기’ 단원을 학습한 직후에도 여전히 일상적 의미를 떠올리는 비율이 높았다는 점 등에 비추어 보아 일반적인 과학 수업 또는 교실 환경에서 학생들이 과학용어에 대해 과학적 의미를 떠올리는 정도를 논하는 데 있어서는 본 연구의 설계 및 결과가 보다 유용할 것으로 여겨진다.
- 집단 3에 해당하는 중학교 3학년의 경우 ‘전기와 자기’ 단원을 학습하였으므로 검사지에 제시된 과학용어들을 과학적 상황에서 다루었을 뿐더러 관련 개념을 학습한 상태이다. 따라서 머릿속에서 제시된 과학용어들의 과학적 의미가 보다 잘 활성화될 수 있을 것이라 기대하였다. 그러나 두 집단 간의 응답 평균의 차이를 독립표본 MannWhitney의 U검증을 실시하여 비교해 본 결과 ‘전기와 자기’ 단원을 배우기 이전인 집단 5와 해당 단원을 배운 뒤인 집단 3의 응답 평균에 유의미한 차이는 나타나지 않았다(Table 8 참조).
- 그러나 읽기에 서툰 학생들의 경우 단어의 의미를 떠올리는 데 있어 맥락을 활용하는 능력이 낮다는 선행 연구 결과를 비추어볼 때 과학용어만을 연속하여 제시하는 것의 효과가 미미하다는 본 연구의 결과가 일반적 현상으로 확대 적용 가능할 가능성 또한 배제하기 어렵다. 따라서 보다 심층적인 추가 연구를 통해 확인해 볼 필요가 있을 것이다.
- 다만 집단 1, 2, 3의 경우 학급 변인에 의한 효과를 줄이기 위하여 학급 내에 집단을 고르게 분포시킨 반면, 집단 4는 다른 학급으로 구성되어 있다. 따라서 집단 1과 4의 차이를 논의함에 있어 학급 변인과 교사 변인이 개입되어 있을 수 있음은 본 연구의 제한점이라 하겠다.
- 언어의 습득과 개념의 습득은 분리하기 어렵고, 인간은 언어를 통해서만이 추상적 사고가 가능하다는 견해에서 봤을 때 과학용어의 연상적 의미 교육과 과학용어의 언어적 사용 및 활용 능력에 대한 교육은 학생들의 과학 학습 성취뿐만 아니라 과학적 사고력 향상에도 중요한 영향을 미칠 것으로 여겨진다. 따라서 학생들의 머릿속 의미 구조 속에 과학용어가 안정적이고 정확하게 연결되도록 하기 위한 방법에 대한 연구가 이어져야 할 것이며, 이 때 단어연상검사 및 본 연구의 연구 결과와 논의들이 바탕이 될 것이다.
- 이에 본 연구에서는 과학 교육 분야에서 과학용어에 대한 학생들의 머릿속 의미 구조를 알아보기 위해 단어연상검사를 활용하는 데에 있어, 학생들이 자극어를 과학적 상황 또는 일상적 상황으로 인식하는 데에 영향을 미칠 수 있는 검사 환경 변인에 대해 알아보고자 한다. 본 연구의 결과는 추후 과학용어를 이용한 단어연상검사를 실시함에 있어 검사의 목적과 방법에 맞게 변인을 통제하기 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
- 남학생 139명, 여학생 143명, 총 282명의 중학생을 대상으로 4가지 변인에 대한 실험 집단과 통제집단을 각각 배치하되 최대한 집단 수를 줄일 수 있는 방안으로 설계하였다. 집단 구성은 임의 설계로 하였으며, 따라서 변인 간에 상호작용이 있을 수 있음은 본 연구의 제한점이다. 피험자 집단별 변인 분포를 Table 1과 같이 구성하였고, 집단 1, 집단 2, 집단 3은 한 학급 내에서 고르게 분포되도록 하여 집단에 의한 효과를 통제하기 위해 노력하였다.
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