초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지와의 관계 분석 Analysis on Hypothesis-generating Ability of Elementary School Gifted Students in Science and Its Correlation with Meta-cognition원문보기
본 연구는 초등과학영재의 가설설정 능력과 가설설정에서 나타나는 특성을 탐색하고 메타인지와의 관계를 분석하는 데 목적을 두었다. 본 연구의 연구대상은 2013학년도 광역시 소재 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 19명으로 선정하였으며, 가설설정 서술형 검사지, 메타인지 검사지, 과학수업방법 선호도 조사지를 활용하여 자료를 수집하였다. 가설설정 검사지의 서술형 응답자료는 가설의 내용이 과학지식에 기반하고 논리적으로 설정한 과학적 가설인지 또는 비과학적 가설인지로 분류하였으며, 비과학적 가설의 특성을 분석하였다. 연구결과, 초등과학영재들이 제시한 가설에서 과학적 가설은 47%(38개 가운데 18개)로 나타나 낮은 수준이었다. 특히 비과학적 가설은 53%로 인과관계가 분명하게 드러나지 않거나, 검증 불가능한 가설을 제시하는 특성이 가장 빈번하게 나타났다. 또한 가설설정 능력 및 가설의 특성은 탐구문제와 변인을 추출하는 과정을 제시하는지 여부에 따라 차이가 나타났다. 탐구문제와 변인추출과정이 제시된 경우에 더 높은 가설설정 능력을 보여주었다. 메타인지는 선행연구의 연구대상인 과학영재보다 높은 수준으로 나타났으며, 계획, 점검, 조절 가운데 점검 전략을 가장 빈번하게 사용하였다. 탐구문제를 스스로 제시하고 변인을 스스로 추출해야 하는 비구조화된 상황에서는, 가설설정 능력과 메타인지의 하위요소 조절 사이에 유의미한(p<.05) 상관이 있었으며, 메타인지의 계획과 조절 사이에도 높은 상관을 보였다. 메타인지의 조절 수준이 높은 학생들과 낮은 학생들의 가설설정 능력과 선호하는 과학수업방법에서도 차이나 나타났으며, 메타인지의 조절 수준이 낮은 학생의 경우는 가설을 스스로 설정하고 변인을 스스로 추출하는데 어려움을 겪는 것으로 나타났다.
본 연구는 초등과학영재의 가설설정 능력과 가설설정에서 나타나는 특성을 탐색하고 메타인지와의 관계를 분석하는 데 목적을 두었다. 본 연구의 연구대상은 2013학년도 광역시 소재 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 19명으로 선정하였으며, 가설설정 서술형 검사지, 메타인지 검사지, 과학수업방법 선호도 조사지를 활용하여 자료를 수집하였다. 가설설정 검사지의 서술형 응답자료는 가설의 내용이 과학지식에 기반하고 논리적으로 설정한 과학적 가설인지 또는 비과학적 가설인지로 분류하였으며, 비과학적 가설의 특성을 분석하였다. 연구결과, 초등과학영재들이 제시한 가설에서 과학적 가설은 47%(38개 가운데 18개)로 나타나 낮은 수준이었다. 특히 비과학적 가설은 53%로 인과관계가 분명하게 드러나지 않거나, 검증 불가능한 가설을 제시하는 특성이 가장 빈번하게 나타났다. 또한 가설설정 능력 및 가설의 특성은 탐구문제와 변인을 추출하는 과정을 제시하는지 여부에 따라 차이가 나타났다. 탐구문제와 변인추출과정이 제시된 경우에 더 높은 가설설정 능력을 보여주었다. 메타인지는 선행연구의 연구대상인 과학영재보다 높은 수준으로 나타났으며, 계획, 점검, 조절 가운데 점검 전략을 가장 빈번하게 사용하였다. 탐구문제를 스스로 제시하고 변인을 스스로 추출해야 하는 비구조화된 상황에서는, 가설설정 능력과 메타인지의 하위요소 조절 사이에 유의미한(p<.05) 상관이 있었으며, 메타인지의 계획과 조절 사이에도 높은 상관을 보였다. 메타인지의 조절 수준이 높은 학생들과 낮은 학생들의 가설설정 능력과 선호하는 과학수업방법에서도 차이나 나타났으며, 메타인지의 조절 수준이 낮은 학생의 경우는 가설을 스스로 설정하고 변인을 스스로 추출하는데 어려움을 겪는 것으로 나타났다.
The study aimed to investigate elementary school gifted students' hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses and to analyze the correlation between hypothesis-generating ability and meta-cognition. Nineteen students enrolled in a science gifted education center affiliated with a...
The study aimed to investigate elementary school gifted students' hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses and to analyze the correlation between hypothesis-generating ability and meta-cognition. Nineteen students enrolled in a science gifted education center affiliated with a university in 2013 were selected as research subjects. An instrument of open ended items about hypothesis generating was developed and administered to students, and their meta-cognition as well as their preferred science teaching method were examined. Hypotheses generated by students were classified into two categories: scientific and non-scientific hypotheses, and then a closer analysis was conducted on characteristics of non-scientific hypotheses. It was found that 47% (18 out of 38 hypotheses) was scientific ones showing that elementary school gifted students in science in this study presented low level of ability in generating hypothesis. It was also found that non-scientific hypotheses frequently showed characteristics of uncertain in causality or impossible to verify relationships. Furthermore, differences in hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses were appeared in conditions whether inquiry questions and variable identification process were given or not. Students showed high abilities in hypothesis generating and variable identifying when inquiry questions and variable identification process were given. Compared to previous research results, students in the study showed high level of meta-cognition and tendency of utilizing monitoring strategy more than planning and regulating. In ill-structured conditions that students themselves find inquiry questions and identify variables, a significant (p<.05) correlation appeared between hypothesis generating ability and meta-cognition and a high level of correlation between planning and regulating strategies. It was also found that differences existed in hypothesis-generating ability and preferred science teaching methods between students with high level and those with low level of meta-cognition; and students with low level of meta cognition showed difficulties in generating hypothesis and identifying variables.
The study aimed to investigate elementary school gifted students' hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses and to analyze the correlation between hypothesis-generating ability and meta-cognition. Nineteen students enrolled in a science gifted education center affiliated with a university in 2013 were selected as research subjects. An instrument of open ended items about hypothesis generating was developed and administered to students, and their meta-cognition as well as their preferred science teaching method were examined. Hypotheses generated by students were classified into two categories: scientific and non-scientific hypotheses, and then a closer analysis was conducted on characteristics of non-scientific hypotheses. It was found that 47% (18 out of 38 hypotheses) was scientific ones showing that elementary school gifted students in science in this study presented low level of ability in generating hypothesis. It was also found that non-scientific hypotheses frequently showed characteristics of uncertain in causality or impossible to verify relationships. Furthermore, differences in hypothesis-generating ability and characteristics of hypotheses were appeared in conditions whether inquiry questions and variable identification process were given or not. Students showed high abilities in hypothesis generating and variable identifying when inquiry questions and variable identification process were given. Compared to previous research results, students in the study showed high level of meta-cognition and tendency of utilizing monitoring strategy more than planning and regulating. In ill-structured conditions that students themselves find inquiry questions and identify variables, a significant (p<.05) correlation appeared between hypothesis generating ability and meta-cognition and a high level of correlation between planning and regulating strategies. It was also found that differences existed in hypothesis-generating ability and preferred science teaching methods between students with high level and those with low level of meta-cognition; and students with low level of meta cognition showed difficulties in generating hypothesis and identifying variables.
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문제 정의
이러한 필요성에 근거하여 본 연구에서는 첫째, 초등과학영재의 가설설정 능력은 어떤 수준이며 그들이 설정한 가설이 어떤 특징이 있는지를 파악하기 위해, 초등과학영재들이 개별적으로 설정한 가설의 특성을 분석하고자 한다. 둘째, 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 관계를 조사하기 위해, 이들의 가설설정 능력에 따른 메타인지 인지조절의 특성을 분석하고자 한다. 셋째, 개별 초등과학영재의 메타인지의 인지조절 수준에 따른 가설설정 능력과 이들이 선호하는 과학수업방법은 어떠한 지를 조사하고자 한다.
본 연구에서는 대학교 부설 과학영재교육원의 초등과학반 19명을 대상으로 가설설정 능력과 가설설정에서 나타나는 특성을 탐색하고 메타인지와의 상관관계를 분석하였다. 연구결과 첫째, 초등과학영재의 가설설정 능력에서 과학적 가설을 제시한 경우는 47.
둘째, 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 관계를 조사하기 위해, 이들의 가설설정 능력에 따른 메타인지 인지조절의 특성을 분석하고자 한다. 셋째, 개별 초등과학영재의 메타인지의 인지조절 수준에 따른 가설설정 능력과 이들이 선호하는 과학수업방법은 어떠한 지를 조사하고자 한다. 이러한 연구결과는 초등과학영재의 가설설정 능력을 신장시키기 위한 과학영재교육프로그램 개발의 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
과학영재교육은 과학에 타고난 재능과 적성을 가진 학생들을 대상으로, 과학영역에서 높은 지적성취, 과제집착력, 과학적 창의성을 발휘하도록 지도하여, 향후 과학영역에 기여할 업적을 이룰 수 있도록 지원하는 교육이다. 이러한 과학영재교육은 미래 첨단 과학기술의 발전을 이끌어 갈 과학자와 과학관련 전문가를 양성하는데 목적을 두고 있다. 이와 같은 목적에 따라, 과학영재교육에서는 과학영재들이 과학자의 과학탐구과정을 체험하고 이를 통해 과학적 창의성을 함양할 수 있는 학습기회를 제공하는데 주력하고 있다.
이러한 필요성에 근거하여 본 연구에서는 첫째, 초등과학영재의 가설설정 능력은 어떤 수준이며 그들이 설정한 가설이 어떤 특징이 있는지를 파악하기 위해, 초등과학영재들이 개별적으로 설정한 가설의 특성을 분석하고자 한다. 둘째, 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 관계를 조사하기 위해, 이들의 가설설정 능력에 따른 메타인지 인지조절의 특성을 분석하고자 한다.
가설 설정
’를 질문하고, 건강을 측정하기 위해 ‘감기에 걸리는 횟수’를 변인으로 설정하고, 건강에 영향을 주는 변인으로 ‘비타민 C를 먹는 양’을 설정한다면, ‘비타민 C를 더 많이 먹으면 감기에 걸리는 횟수는 줄어들 것이다.
따라서 가설은 아직 검증하지 않아서 검증할 필요가 있는 잠정적인 아이디어를 포함한다. 가설은 관찰한 현상이나 의문스러운 상황의 패턴을 설명하거나 결과를 예측하는 것이다. 과학자가 창출하는 새로운 과학이론은 가설을 제안하는 추론 능력에서 시작된다고 볼 수 있다(Norman, 1997).
제안 방법
가설1에서 높은 점수를 받았으나, 가설2에서 낮은 점수를 받은 E학생, G학생, H학생의 가설설정 능력의 특성을 구체적으로 살펴보았다().
가설설정 능력의 수준과 특징을 측정하기 위해, 연구진이 개발한 서술형 검사지를 활용하였다. 본 가설설정 능력 서술형 검사지에서는 이론적 배경에 근거하여, 가설설정 능력은 자연현상에서 나타나는 규칙성, 그 현상들 사이의 관계 또는 이미 일어났거나 앞으로 일어날 행동과 사건에 대해 잠정적인 설명(한국과학창의재단, 2011, p.
가설설정 서술형 검사지, 메타인지 검사지, 개별 학습자가 좋아하는 과학수업방법과 싫어하는 과학수업방법을 조사하였다. 조사는 2013년 8월 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 수업 종료 전에 실시하였으며 검사지 실시에 소요된 시간은 40분이었다.
과학영재교육에서는 개별 학습자의 특성을 심층 분석하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 개별 학습자의 특성으로 나타난 메타인지의 인지조절 수준에 따라 상위 집단과 하위 집단으로 나누고([그림 3]), 각 집단 내에서 메타인지의 인지조절 수준에 따른 가설설정 능력 및 선호하는 과학수업방법을 분석하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 2013학년도 광역시 소재 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 학생을 연구대상으로 선정하였다. 연구대상은 초등학생 5학년 2명(10.
2%(12명, 5학년 2명, 6학년 10명)로 구분되었다. 연구대상은 2007 개정 과학과 교육과정에 따른 과학교육을 받았으며, 이 교육과정에서는 자유탐구를 도입하여 연간 6차시 이상 지도하도록 규정하고 있다. 따라서 본 연구대상들은 4학년부터 변인통제, 5학년부터 가설설정을 지도받았으며, 6학년(연구대상의 89.
본 연구에서는 2013학년도 광역시 소재 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 학생을 연구대상으로 선정하였다. 연구대상은 초등학생 5학년 2명(10.5%)과 6학년 17명(89.5%)으로 총19명이며 여학생 36.8%(7명, 6학년)와 남학생 63.2%(12명, 5학년 2명, 6학년 10명)로 구분되었다. 연구대상은 2007 개정 과학과 교육과정에 따른 과학교육을 받았으며, 이 교육과정에서는 자유탐구를 도입하여 연간 6차시 이상 지도하도록 규정하고 있다.
초등과학영재들이 가설설정에서 나타내는 오류를 분석한 결과는 <표 4>와 같다. 응답자 19명이 2회에 걸쳐 제시한 총38개 가설 가운데 비과학적 가설 20개의 특성을 분석하였다. 가설 1개에서 1개 이상의 특성이 나타났으며, 분석한 결과, 20개 가설에서 40개의 특성이 나타났다.
5%)은 자유탐구를 경험하였다. 이를 바탕으로 본 연구의 연구대상인 초등과학영재는 일반학교에서 가설설정과 변인통제에 대해 학습한 것으로 간주할 수 있다.
통계분석을 위해 수집 자료의 분포를 살펴본 결과, 정상분포에서 벗어나는 극단치에 해당하는 2명의 응답자료를 제외한 17명의 자료를 분석하였다. 초등과학영재의 메타인지의 인지조절 수준을 선행연구와 비교한 결과, 본 연구의 초등과학영재 17명의 메타인지의 인지조절 수준은 선행연구의 과학영재(n=535, 초등 5, 6학년 및 중 1, 2학년 포함)보다 높게 나타났다 (<표 6>).
데이터처리
조사는 2013년 8월 대학교 부설 과학영재교육원 초등과학반 수업 종료 전에 실시하였으며 검사지 실시에 소요된 시간은 40분이었다. 응답결과는 SPSS v.18을 사용하여 빈도와 상관 분석을 실시하였다.
초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 관계를 살펴보기 위하여 상관분석을 실시하였다. 상관관계 분석 결과는 <표 7>과 같다.
이론/모형
연구대상의 메타인지의 인지조절을 측정하기 위해서, 선행연구의 자기조절 학습능력 검사도구(양명희, 2000; 정현철 외 2004; Pintrich et al., 1991)에서 메타인지 관련 문항을 추출하였으며, 메타인지의 인지조절에 포함되는 하위요소 계획 7문항, 점검 7문항, 조절 6문항의 총20문항으로 구성된 검사지를 실시하였다().
성능/효과
D학생은 메타인지의 조절 전략을 가장 빈번하게 사용하는 학생으로서, A학생과 마찬가지로 가설1보다 가설2의 점수가 더 높게 나타났으며 실험 문제가 주어지고 스스로 실험을 설계하는 과학수업방법을 선호하였다. 4명의 학생 가운데 C학생을 제외한 3명의 학생 질문이 제시되지 않고, 변인추출과정을 거치지 않는 경우에 더 완벽한 가설을 수립한 것을 확인할 수 있었다.
응답자 19명이 2회에 걸쳐 제시한 총38개 가설 가운데 비과학적 가설 20개의 특성을 분석하였다. 가설 1개에서 1개 이상의 특성이 나타났으며, 분석한 결과, 20개 가설에서 40개의 특성이 나타났다. 가설의 특성 가운데 인과관계의 부재가 가장 많이 나타났으며(30.
상관관계 분석 결과는 <표 7>과 같다. 가설1에서 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 상관관계는 유의미하지 않았다. 그러나 가설2에서는 유의미한 상관관계를 보였으며, 메타인지의 하위요소 계획과 조절은 높은 상관관계를 보였다.
47점(만점 4점)으로 나타났다. 가설1은 평균 3.11점으로 높게 나타났으나 가설2는 평균 1.84점으로 낮게 나타났다. 전체적으로 응답한 결과의 47.
가설 1개에서 1개 이상의 특성이 나타났으며, 분석한 결과, 20개 가설에서 40개의 특성이 나타났다. 가설의 특성 가운데 인과관계의 부재가 가장 많이 나타났으며(30.0%), 검증할 수 없는 모호한 문장으로 제시한 가설(27.5%), 종속변인의 부재(15.0%), 과학적 사실과 예상을 구분하지 못하는 가설(10.0%) 등이 나타났다.
가설1에서 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절의 상관관계는 유의미하지 않았다. 그러나 가설2에서는 유의미한 상관관계를 보였으며, 메타인지의 하위요소 계획과 조절은 높은 상관관계를 보였다. 특히 가설설정 능력과 조절 전략이 가장 높은 상관관계를 보였다.
넷째, 질문이 제시되지 않고 변인추출과정을 거치지 않은 경우, 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절 사이에 유의미한 상관관계가 나타났다. 특히 메타인지의 인지 조절 하위요소 가운데 계획과 조절 요소가 가설설정 능력과 높은 상관을 보였다.
다섯째, 메타인지의 인지조절 수준이 높은 학생들과 낮은 학생들의 가설설정 능력과 선호하는 과학수업방법에는 차이가 나타났다. 메타인지의 인지조절 수준이 높은 학생들은 가설 설정 상황과 무관하게 가설을 잘 설정하였으며, 선호하는 과학수업방법을 구체적으로 기술하였다.
둘째, 질문제시 및 변인추출과정의 유무에 따라 가설설정 능력 및 가설에서 나타나는 특성의 차이가 나타났다. 초등과학영재는 변인추출 과정을 거친 경우에 가설설정 능력을 더욱잘 발휘하였다.
문제가 주어지고 변인추출과정을 거치는 경우 가설설정을 잘 하였으나, 스스로 가설을 설정하는데 어려움을 보였으며 실험으로 진행되는 과학수업방법을 선호하였다. 따라서 메타인지 수준이 낮은 3명의 학생들은 가설을 이해하고 있음에도 불구하고 질문이 제시되지 않거나, 변인추출과정을 거치지 않으면 가설설정에 어려움을 겪는 것으로 나타났다. 또한 이미 알려진 과학적 사실을 가설로 제시하는 경향을 보여, 비구조화된 상황이나 개방형 문제를 해결하는데 어려움을 겪는 것으로 나타났다.
가설1에서 높은 점수를 받았으나, 가설2에서 낮은 점수를 받은 E학생, G학생, H학생의 가설설정 능력의 특성을 구체적으로 살펴보았다(<표 10>). 먼저, E학생은 메타인지의 인지조절 수준이 가장 낮은 학생으로, 문제가 주어지고 변인추출 과정이 제시된 경우에는 가설설정을 잘 하였으나 그렇지 못한 경우에는 가설설정에 어려움을 보였다. E학생의 응답을 살펴보면, 가설1에서는 물의 농도가 다소 모호한 점이 있으나, 문맥상 그 의미를 파악할 수 있으며 인과관계가 명확히 드러나지 않았지만, 가설로 간주할 수 있다.
따라서 탐구과정의 개방 수준과 다양한 메타인지 수준의 학생들을 소집단으로 편성하는 효과적인 방안을 마련할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 메타인지 수준에 따라 선호하는 탐구수준의 차이가 나타났으며, 가설설정 능력 역시 차이를 보였다. 하지만 본 연구는 연구대상의 표집 수가 소규모임에 따라 일반화하기 어려우므로, 보다 많은 수의 과학영재를 연구대상으로 가설설정 능력과 메타인지의 관계를 분석할 필요가 있다.
가설설정 과정에 따라 나타나는 가설의 특성을 분석하기 위해 가설1과 가설2를 구분하여 분석한 결과는 <표 5>와 같다. 분석결과 가설1과 가설2 모두에서 공통적으로 종속변인과 독립변인 사이의 인과관계가 명확히 드러나지 않는 점이 가장 두드러졌다. 그 외 특성들은 가설1과 가설2에서 서로 다른 차이를 보였다.
선호하는 과학수업방법의 경우 메타인지가 높은 상위 집단 학생은 자신이 선호하는 과학수업방법을 구체적으로 기재한 반면, 메타인지가 낮은 하위 집단 학생은 자신이 선호하는 과학수업방법을 ‘실험’, ‘탐구수업’ 등으로 매우 단순하게 기재하는 성향을 보였다.
셋째, 초등과학영재는 높은 수준의 메타인지를 보였다. 이는 높은 메타인지를 과학영재의 특성으로 본 선행연구(정현철 외, 2004; Snyder et al.
본 연구에서는 대학교 부설 과학영재교육원의 초등과학반 19명을 대상으로 가설설정 능력과 가설설정에서 나타나는 특성을 탐색하고 메타인지와의 상관관계를 분석하였다. 연구결과 첫째, 초등과학영재의 가설설정 능력에서 과학적 가설을 제시한 경우는 47.4%로 나타났다. 이는 과학영재의 가설에 대한 이해가 부족하다는 선행연구 결과(이혜정, 심규철, 2011)와 일치하는 것으로 고찰하였다.
과학영재의 가설설정 능력을 평가한 결과는 <표 3>과 같다. 응답자 19명의 가설설정 능력의 전체 평균은 2.47점(만점 4점)으로 나타났다. 가설1은 평균 3.
나아가, 초등 및 중등 과학영재의 자율연구능력 가운데 문제발견과 가설설정 능력이 일반학생에 비해 높다는 결과도 보고된 바 있다(정현철 외, 2004). 이 연구에서는 좀 더 구체적으로 과학영재들이 과학주제에 대해 높은 수준의 호기심을 보일 때, 문제를 발견하는 능력은 높게 발휘하나 문제를 정교화 시키는 능력은 상대적으로 낮게 나타나는 것을 지적하면서, 과학영재들이 탐구문제를 구체적으로 나타내는 학습기회는 부족한 것으로 결론짓고 있다. 반면, 일부 연구에서는 과학영재의 가설설정 능력이 일반학생의 능력과 차이가 없다는 결과를 보고하고 있다(조은부, 백성혜, 2006; 조현철, 유수창, 2011).
메타인지의 인지조절 점수가 낮은 하위 집단 4명(E, F, G, H학생)의 가설설정 능력 및 선호하는 과학수업방법은 <표 9>와 같다. 이들 4명의 학생 가운데 F학생은 가설1과 가설2 모두에서 낮은 점수를 받은 학생으로 조절 전략 수준이 상대적으로 낮았으며, 전반적으로 가설설정 능력도 낮게 나타났으며 단순히 실험으로 진행되는 과학수업방법을 선호하였다. 반면 나머지 3명인 E학생, G학생, H학생의 경우는 가설1에서 높은 점수를 받아 가설에 대한 이해는 이루어졌으나, 가설2에서 낮은 점수를 받았으며, 실험탐구수업을 선호하는 것으로 표현하였으며, 특히 E학생은 실험문제를 제시하는 것을 선호하는 것으로 표현하였다.
84점으로 낮게 나타났다. 전체적으로 응답한 결과의 47.4%가 과학적 가설로 평가되었으며 가설1은 52.6%, 가설2는 36.8%가 과학적 가설로 평가되었다. 개별 영재의 가설설정능력 평가결과를 살펴보면([그림 2]) 가설1에서 높은 점수를 받았지만 가설2에서 낮은 점수를 받은 학생들이 있었다.
종합적으로 가설설정 능력과 메타인지의 관계를 구체적으로 살펴본 바, 메타인지의 인지조절 수준이 높은 상위 집단은 질문이 제시되지 않거나 변인추출과정을 거치지 않아도 가설설정을 잘 하는 것으로 나타났다. 반면 메타인지의 인지조절 수준이 낮은 하위 집단은 하위요소 가운데 조절 전략의 수준이 대체로 낮게 나타났다.
이는 과학영재의 가설에 대한 이해가 부족하다는 선행연구 결과(이혜정, 심규철, 2011)와 일치하는 것으로 고찰하였다. 초등과학영재들이 제시한 비과학적 가설에서 나타난 특성을 분석한 결과, 인과관계가 분명하게 드러나지 않거나, 검증 불가능한 가설을 제시하는 특성이 가장 빈번하게 나타났다. 그 외에 가설설정에서 비과학적 실험설계를 제시하거나, 과학적 사실이나 비과학적 예상을 가설로 제시하는 등의 특성을 보였다.
그러나 가설2에서는 유의미한 상관관계를 보였으며, 메타인지의 하위요소 계획과 조절은 높은 상관관계를 보였다. 특히 가설설정 능력과 조절 전략이 가장 높은 상관관계를 보였다. 초등과학영재의 개별 메타인지 수준과 가설 설정 능력의 관계는 [그림 3]과 같다.
넷째, 질문이 제시되지 않고 변인추출과정을 거치지 않은 경우, 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절 사이에 유의미한 상관관계가 나타났다. 특히 메타인지의 인지 조절 하위요소 가운데 계획과 조절 요소가 가설설정 능력과 높은 상관을 보였다. 반면 질문이 제시되고 변인추출과정이 포함되는 경우에는 가설설정 능력과 메타인지의 인지조절 수준사이에 상관관계가 나타나지 않았다.
후속연구
둘째, 메타인지 수준에 따른 가설설정 능력의 차이에 대한 후속 연구를 수행할 필요가 있을 것이다. 과학영재의 가설설정 능력을 신장시키기 위해 질문과 변인추출과정을 제시하거나 또는 제시하지 않을 경우, 개별 과학영재의 메타인지 수준에 따라 가설설정 능력의 차이가 있었다.
과학영재의 가설설정 능력을 신장시키기 위해 질문과 변인추출과정을 제시하거나 또는 제시하지 않을 경우, 개별 과학영재의 메타인지 수준에 따라 가설설정 능력의 차이가 있었다. 따라서 탐구과정의 개방 수준과 다양한 메타인지 수준의 학생들을 소집단으로 편성하는 효과적인 방안을 마련할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 메타인지 수준에 따라 선호하는 탐구수준의 차이가 나타났으며, 가설설정 능력 역시 차이를 보였다.
이미 메타인지 기능을 강화한 과학 창의적 문제 해결 능력 신장 프로그램의 개발과 적용(박인숙, 2010)에 대한 연구가 이루어져 있으나, 탐구단계 별 효과적인 메타인지 활용 전략이나 이러한 메타인지 전략이 각 탐구단계에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 검증이 이루어지지 않고 있다. 따라서 후속 연구에서는 탐구단계별 메타인지의 효율적 지도방안과 이에 따른 탐구기능의 신장에 대한 연구가 이루어져야 할 것이다.
셋째, 개별 초등과학영재의 메타인지의 인지조절 수준에 따른 가설설정 능력과 이들이 선호하는 과학수업방법은 어떠한 지를 조사하고자 한다. 이러한 연구결과는 초등과학영재의 가설설정 능력을 신장시키기 위한 과학영재교육프로그램 개발의 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
이러한 연구결과에 근거하여 다음과 같이 시사점을 도출하였다. 첫째, 가설설정 능력을 신장시키는 과학영재교육프로그램을 개발하기 위해서는, 본 연구 결과와 같이 초등과학영재 들이 가설설정에서 나타내는 오류를 수정할 수 있도록 개발해야 할 것이다. 영재교육의 교수·학습지도방안은 개별영재가 나타내는 다양한 학습양식 등의 특성을 이해한 후 수립하는 것이 바람직하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과학영재교육이란?
과학영재교육은 과학에 타고난 재능과 적성을 가진 학생들을 대상으로, 과학영역에서 높은
지적성취, 과제집착력, 과학적 창의성을 발휘하도록 지도하여, 향후 과학영역에 기여할 업적을 이룰 수 있도록 지원하는 교육이다. 이러한 과학영재교육은 미래 첨단 과학기술의 발전을 이끌어 갈 과학자와 과학관련 전문가를 양성하는데 목적을 두고 있다.
과학영재교육은 무엇에 목적을 두고 있나?
지적성취, 과제집착력, 과학적 창의성을 발휘하도록 지도하여, 향후 과학영역에 기여할 업적을 이룰 수 있도록 지원하는 교육이다. 이러한 과학영재교육은 미래 첨단 과학기술의 발전을 이끌어 갈 과학자와 과학관련 전문가를 양성하는데 목적을 두고 있다. 이와 같은 목적에 따라, 과학영재교육에서는 과학영재들이 과학자의 과학탐구과정을 체험하고 이를 통해 과학적 창의성을 함양할 수 있는 학습기회를 제공하는데 주력하고 있다.
초등 및 중등 과학영재의 통합탐구 능력을 평가한 연구(정은영 외, 2013)에서 과학영재는 일반적으로 일반학생에 비해 어떤 능력이 높은 것으로 밝혀졌는가?
과학영재는 일반적으로 일반학생에 비해 더 높은 수준의 과학탐구능력을 나타낸다. 초등 및 중등 과학영재의 통합탐구 능력을 평가한 연구(정은영 외, 2013)에서는 가설설정, 변인추출, 탐구문제 도출의 능력이 자료변환, 자료해석의 능력보다 높은 것으로 나타났다. 이러한 과학영재의 통합탐구능력은 일반학생보다 높은 것으로 밝혀졌다.
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