초등 과학 영재의 과학 탐구 능력 평가 사례 연구 : 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력을 중심으로 A Case Study on the Evaluation of Scientific Inquiry Ability of Elementary Scientifically Gifted Students : Observing and Inferring, Designing an Experiment, and Concluding원문보기
본 연구에서는 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 활용성에 대해 살펴보고자 하였다. 과학 탐구 능력 평가 문항은 실험 기반의 형태로 '식물의 구조와 기능' 단원의 식물 관다발 구조에 대한 것으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 영역으로 구성되어 있다. 그리고 평가 문항의 채점 기준은 관찰 및 추리 영역의 경우 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 배열과 구조, 물관의 위치, 잉크에 식물을 담가 두는 이유 등의 요소를 가지고 상세화하였다. 실험 설계 영역의 경우 식물해부 방법, 실험 과정 구성 등을 요소로, 결론 도출영역의 경우는 실험 결과에 대한 예상, 예상과 결과에 대한 비교와 검증 등으로 상세화하였다. 이렇게 개발된 과학 탐구 능력 평가 문항을 대학부설 과학영재교육원에서 교육받고 있는 22명의 초등 과학영재들에게 적용하였다. 그 결과 과학영재들에게 활용 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다.
본 연구에서는 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 활용성에 대해 살펴보고자 하였다. 과학 탐구 능력 평가 문항은 실험 기반의 형태로 '식물의 구조와 기능' 단원의 식물 관다발 구조에 대한 것으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 영역으로 구성되어 있다. 그리고 평가 문항의 채점 기준은 관찰 및 추리 영역의 경우 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 배열과 구조, 물관의 위치, 잉크에 식물을 담가 두는 이유 등의 요소를 가지고 상세화하였다. 실험 설계 영역의 경우 식물해부 방법, 실험 과정 구성 등을 요소로, 결론 도출영역의 경우는 실험 결과에 대한 예상, 예상과 결과에 대한 비교와 검증 등으로 상세화하였다. 이렇게 개발된 과학 탐구 능력 평가 문항을 대학부설 과학영재교육원에서 교육받고 있는 22명의 초등 과학영재들에게 적용하였다. 그 결과 과학영재들에게 활용 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다.
The purpose of this study was to develop the experiment-based problem for evaluating scientific ability of elementary scientifically gifted students, and to examine its potential of application for them. The problem for evaluating scientific ability was related to the plant vascular structure of 'th...
The purpose of this study was to develop the experiment-based problem for evaluating scientific ability of elementary scientifically gifted students, and to examine its potential of application for them. The problem for evaluating scientific ability was related to the plant vascular structure of 'the structure and function of plants' unit of elementary school science, and consisted of three components such as observing and inferring, designing an experiment, and concluding. In order to apply for scientifically gifted students, scoring criteria were detailed. For the observing and inferring domain, the arrangement and structure of vascular bundles of the dicotyledon and the monocotyledon, xylem position, reason of putting plants in ink were included. Those of designing an experiment domain were method of dissecting stems of plants, and design experimental procedures, those of concluding were the prediction of experimental results, and comparison and verification with prediction and results. Finally, the scientific ability evaluation problem was applied for 22 scientifically gifted students, who had been taught in the Science Education Institute for the Gifted adjacent University, and we had found the potential of utilization for scientifically gifted students.
The purpose of this study was to develop the experiment-based problem for evaluating scientific ability of elementary scientifically gifted students, and to examine its potential of application for them. The problem for evaluating scientific ability was related to the plant vascular structure of 'the structure and function of plants' unit of elementary school science, and consisted of three components such as observing and inferring, designing an experiment, and concluding. In order to apply for scientifically gifted students, scoring criteria were detailed. For the observing and inferring domain, the arrangement and structure of vascular bundles of the dicotyledon and the monocotyledon, xylem position, reason of putting plants in ink were included. Those of designing an experiment domain were method of dissecting stems of plants, and design experimental procedures, those of concluding were the prediction of experimental results, and comparison and verification with prediction and results. Finally, the scientific ability evaluation problem was applied for 22 scientifically gifted students, who had been taught in the Science Education Institute for the Gifted adjacent University, and we had found the potential of utilization for scientifically gifted students.
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문제 정의
본 연구는 초등 과학 영재용 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 본 연구에서는 과학 탐구 능력 평가를 위해 개발한 식물 관다발 구조 관찰 실험을 활용한 평가 문항과 평가요소, 채점 기준 등을 대학교 부설 과학영재교육원 교육생 총 22명(남학생 16명, 여학생 6명)의 초등과학 영재학생들을 대상으로 적용하여 그 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력을 중심으로 초등 과학 영재의 과학 탐구 능력 평가 사례 분석을 통해 다음과 같은 연구를 수행하고자 하였다.
본 연구에서는 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 적용함으로써 과학 영재 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항은 초등 과학 교과에서 다루고 있는 식물의 구조와 기능 단원의 식물 관다발 구조 관찰 내용을 중심으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력을 평가할 수 있는 실험 기반 형태의 문항으로 개발하였으며, 평가 준거에 따른 채점 기준을 상세화하여 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 결과를 분석하여 그 활용성을 알아보았다.
이에 본 연구는 과학 영재 교육에서 매우 중요한 과학 탐구 능력을 평가할 수 있는 실험 기반 평가 문항을 개발하고, 평가 요소와 채점 기준 등을 상세화하여 적용하고자 하였다. 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 분석함으로써 과학 영재 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다.
이에 본 연구는 과학 영재 교육에서 매우 중요한 과학 탐구 능력을 평가할 수 있는 실험 기반 평가 문항을 개발하고, 평가 요소와 채점 기준 등을 상세화하여 적용하고자 하였다. 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 분석함으로써 과학 영재 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다.
초등 과학 영재들의 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 등 각 영역에 대한 채점을 실시하여 과학 탐구 능력을 알아보고자 하였다. 각각의 영역별 점수를 비교하기 위하여 20점 만점으로 환산하여 비교 · 분석하였다.
가설 설정
1. 면도칼로 식물의 줄기를 적당량 자른다.
3. 실체현미경으로 잘 맟춰가며 보다 광학현미경으로 본다.
5. 사용한 페트리접시는 휴지로 잘 닦는다.
fs1 : (가)와 (나) 식물의 공통점은 줄기에 물을 공급하는 곳에 잉크가 물들여진 것이며 차이점은 물을 공급하는 줄기의 개수가 다르다는 것이다.
ms1 : (가)와 (나) 식물의 공통점은 잉크를 흡수한다는 것이며 (가) 식물은 (나) 식물보다 잉크를 빨아들이는 양이 더 많다는 것이다.
제안 방법
4. 광학현미경에 (가)샬레를 넣고 빛과 렌즈를 맞춘 후 관찰한다.
각각의 영역별 점수를 비교하기 위하여 20점 만점으로 환산하여 비교 · 분석하였다.
결론 도출 영역에서는 봉선화 줄기와 백합 줄기의 단면을 잘라 자신이 만든 프레파라트를 현미경으로 관찰한 후 두 식물이 갖고 있는 관다발의 공통점과 차이점에 대해 비교하여 설명하도록 하였다(표 4). 이는 실험을 기반으로 한 서술형 평가 문항의 활용에서 실험 결과에 대한 분석 활동은 매주 중요한데, 과학 영재가 관찰하기 전에 자신의 지식과 경험을 토대로 스스로 결과에 대해 예측한 것을 실험 결과와 비교하고 분석함으로써 단순히 주어진 문제를 해결하기보다는 여러 정보를 종합하여 추론하도록 과학적 탐구 사고력을 자극한다.
초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력 평가 문항은 초등 과학 교과 ‘식물의 구조와 기능’ 단원의 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 관찰과 관련된 탐구 활동을 참조하여 개발하였다. 과학탐구능력 평가 문항은 실험을 기반으로 관찰 및 추리 영역 1문항, 실험 설계 영역 1문항, 결론 도출 영역 1문항 등의 총 3문항으로 구성하였다(그림 1). 이를 토대로 관찰 및 추리 영역 3개의 평가 준거, 실험 설계 영역 2개의 평가 준거, 결론 도출 영역 1개의 평가 준거를 기반으로 구성하였다(표 1).
초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항은 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 영역 등에 대해 평가 요소별 평가 준거에 따라 채점 기준을 개발하였다. 관찰 및 추리 영역에서는 빨간색 잉크에 담가 둔 쌍떡잎식물인 봉선화 줄기와 외떡잎식물인 백합 줄기를 절단했을 때의 모양을 관찰한 후 관다발의 존재, 배열, 위치, 구조, 명칭 등에 대해 설명하도록 하였다. 이 영역에서는 평가요소를 3가지로 구분하여 채점 기준을 구성하였다(표 2).
각각의 평가 영역은 다시 세부적인 평가 요소로 구분하여 채점 기준에 따른 점수를 부여하였다. 관찰 및 추리 영역에서는 평가 요소를 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열 상태, 관다발의 위치와 구조, 명칭, 물관의 위치와 줄기를 잉크에 담가둔 이유에 대한 설명 등으로 구분하였다. 실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험과정 설계 등을 평가요소로 설정하였고 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가요소를 구성하였다.
첫째, 과학 탐구 능력 평가 문항의 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 등 3개의 평가 영역에 맞추어 총 6개의 평가 준거를 개발하고 그에 적절한 채점 기준을 개발하였다. 관찰 및 추리 영역에서는 평가 준거를 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열 상태, 관다발의 위치와 구조, 명칭, 물관의 위치와 줄기를 잉크에 담가둔 이유에 대한 설명 등으로 세분화하여 채점 기준을 설정하였다. 실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험 과정 설계 등을 평가 준거로 설정하였고, 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가 준거를 구성한 후 채점 기준을 개발하였다.
먼저 관찰 및 추리 영역의 평가 요소 중 ‘쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열’에서는 쌍떡잎식물인 봉선화 줄기와 외떡잎식물인 백합 줄기를 구분하고 관다발의 배열이 규칙적인지, 불규칙적인지를 관찰하여 서술하도록 하였으며 채점기준에 따라 부분 점수를 부여하였다.
관찰 및 추리 영역에서는 평가 준거를 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열 상태, 관다발의 위치와 구조, 명칭, 물관의 위치와 줄기를 잉크에 담가둔 이유에 대한 설명 등으로 세분화하여 채점 기준을 설정하였다. 실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험 과정 설계 등을 평가 준거로 설정하였고, 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가 준거를 구성한 후 채점 기준을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 초등 과학 영재용 과학 탐구 능력 평가 영역와 평가 준거, 채점 기준 등은 과학영재교육원의 과학 영재 선발이나 평가에 활용할 수 있을 것이다.
관찰 및 추리 영역에서는 평가 요소를 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열 상태, 관다발의 위치와 구조, 명칭, 물관의 위치와 줄기를 잉크에 담가둔 이유에 대한 설명 등으로 구분하였다. 실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험과정 설계 등을 평가요소로 설정하였고 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가요소를 구성하였다. 평가 문항과 평가 준거, 채점 기준에 대한 내용 타당도는 과학 영재 담당 교사 및 과학영재교육원 지도 교수 등 과학 교육 전문가 5인을 통해 검증 받았다.
실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 주어진 실험 도구를 활용한 프레파라트 제작 과정과 실험 과정 설계 등으로 구분하여 채점 기준을 개발하였다(표 3). 주어진 실험 도구를 활용하여 실험 과정을 설계하는 것은 이전에 학습했던 과학지식의 활용은 물론 창의적인 방법으로 탐구문제를 해결하는 과정이 포함된 활동이다.
초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력 문항에 대한 답안을 평가 영역 및 평가 준거에 따른 채점을 실시한 후, 그 적절성을 과학 영재 담당 교사 및 과학영재교육원 지도 교수 등 과학 교육 전문가 5인이 협의하여 채점 기준을 마련하였다. 이를 이용하여 초등 과학 영재들의 문항에 대한 응답 결과를 바탕으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력에 대한 분석을 하였다.
과학탐구능력 평가 문항은 실험을 기반으로 관찰 및 추리 영역 1문항, 실험 설계 영역 1문항, 결론 도출 영역 1문항 등의 총 3문항으로 구성하였다(그림 1). 이를 토대로 관찰 및 추리 영역 3개의 평가 준거, 실험 설계 영역 2개의 평가 준거, 결론 도출 영역 1개의 평가 준거를 기반으로 구성하였다(표 1).
첫째, 과학 탐구 능력 평가 문항의 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 등 3개의 평가 영역에 맞추어 총 6개의 평가 준거를 개발하고 그에 적절한 채점 기준을 개발하였다. 관찰 및 추리 영역에서는 평가 준거를 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 존재와 배열 상태, 관다발의 위치와 구조, 명칭, 물관의 위치와 줄기를 잉크에 담가둔 이유에 대한 설명 등으로 세분화하여 채점 기준을 설정하였다.
본 연구에서는 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 적용함으로써 과학 영재 교육에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 초등 과학 영재들을 위한 과학 탐구 능력 평가 문항은 초등 과학 교과에서 다루고 있는 식물의 구조와 기능 단원의 식물 관다발 구조 관찰 내용을 중심으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력을 평가할 수 있는 실험 기반 형태의 문항으로 개발하였으며, 평가 준거에 따른 채점 기준을 상세화하여 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 결과를 분석하여 그 활용성을 알아보았다. 이에 따른 본 연구의 결론은 다음과 같다.
초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력 문항에 대한 답안을 평가 영역 및 평가 준거에 따른 채점을 실시한 후, 그 적절성을 과학 영재 담당 교사 및 과학영재교육원 지도 교수 등 과학 교육 전문가 5인이 협의하여 채점 기준을 마련하였다. 이를 이용하여 초등 과학 영재들의 문항에 대한 응답 결과를 바탕으로 관찰 및 추리, 실험 설계, 결론 도출 능력에 대한 분석을 하였다.
초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력 평가 문항은 초등 과학 교과 ‘식물의 구조와 기능’ 단원의 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 관찰과 관련된 탐구 활동을 참조하여 개발하였다.
대상 데이터
본 연구는 초등 과학 영재용 과학 탐구 능력 평가 문항을 개발하고 이를 초등 과학 영재들에게 적용하여 그 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 본 연구에서는 과학 탐구 능력 평가를 위해 개발한 식물 관다발 구조 관찰 실험을 활용한 평가 문항과 평가요소, 채점 기준 등을 대학교 부설 과학영재교육원 교육생 총 22명(남학생 16명, 여학생 6명)의 초등과학 영재학생들을 대상으로 적용하여 그 결과를 분석하였다.
실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험과정 설계 등을 평가요소로 설정하였고 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가요소를 구성하였다. 평가 문항과 평가 준거, 채점 기준에 대한 내용 타당도는 과학 영재 담당 교사 및 과학영재교육원 지도 교수 등 과학 교육 전문가 5인을 통해 검증 받았다.
데이터처리
각각의 영역별 점수를 비교하기 위하여 20점 만점으로 환산하여 비교 · 분석하였다. 과학 탐구 능력 평가 문항에 대한 결과와 성별 차이를 알아보기 위해서 기술 통계 및 독립 2-표본 비모수 검정 등을 실시하였다. 특히 표본의 크기가 작고 성별에 따른 정규성 가정이 만족하지 않아 비모수 검정 방법으로 Mann-Whitney 검정을 사용하였다.
과학 탐구 능력 평가 문항에 대한 결과와 성별 차이를 알아보기 위해서 기술 통계 및 독립 2-표본 비모수 검정 등을 실시하였다. 특히 표본의 크기가 작고 성별에 따른 정규성 가정이 만족하지 않아 비모수 검정 방법으로 Mann-Whitney 검정을 사용하였다. 통계 분석 프로그램은 SPSS WIN 22.
성능/효과
결론 도출 영역의 경우 초등 과학 영재들은 (가) 와 (나)식물의 관다발 프레파라트를 현미경을 통해 관찰하여 그 결과를 그림과 글을 통해 비교적 구체적으로 잘 기술하고 있었다. 이는 실험 설계 영역에서 필요한 창의적 사고는 다소 부족하지만 주어진 결과를 통해 이를 해석하고 분석하는 능력은 비교적 잘 수행하고 있다고 할 수 있다.
과학 탐구 능력 평가 문항의 평가 영역에 따른 성별 Mann-Whitney 검정 결과 관찰 및 추리 영역과 실험 설계 영역에서는 여학생이 남학생에 비해 평균 점수가 높게 나타낸 반면 결론 도출 영역에서는 남학생이 더 높은 점수를 나타내었다. 그러나 평가 영역에 따라 남녀 간에 유의미한 차이는 나타나지 않았다(p>.
둘째, 본 연구에서 개발한 과학탐구 능력 평가 문항을 초등 과학 영재들에게 적용하여 분석한 결과, 과학 영재들은 탐구 사고력 평가 영역 중 관찰 및 추리 영역과 결론 도출 영역에서 매우 낮은 탐구 능력을 나타낸 반면 실험 설계 영역에서는 보통을 상회하는 탐구 능력을 보이는 것으로 조사되었다. 이는 과학 영재들의 과학 탐구 능력 중 결론 도출 능력을 향상시킬 수 있는 교육적 접근의 필요성을 시사한다고 할 수 있다.
본 연구에서 개발한 과학 탐구 능력 평가 문항과 평가 요소 및 채점 기준 등을 적용한 결과 초등 과학 영재들의 탐구 능력에 있어 부족한 점과 과학 영재 교육에 대한 시사점을 발견할 수 있었다. 또한 과학 영재들의 과학적 탐구 능력을 평가하기에 그 활용 가능성이 높은 것으로 나타났다. 아울러 과학 교육의 핵심이라고 할 수 있는 탐구 능력의 평가 도구의 개발은 매우 의미있는 일이라 할 수 있다.
또한 초등 과학 영재들에게 적용한 과학 탐구 능력 평가 문항의 평가 영역에 따른 채점 결과를 살펴보면, 관찰 및 추리 영역에서는 20점 만점에 평균 4.2점, 결론 도출 영역에서 4.5점의 매우 낮은 탐구 능력을 나타낸 반면 실험 설계 영역에서는 13.0점으로 보통을 상회하는 탐구 능력을 보이는 것으로 조사되었다(표 5).
본 연구에서 개발한 과학 탐구 능력 평가 문항과 평가 요소 및 채점 기준 등을 적용한 결과 초등 과학 영재들의 탐구 능력에 있어 부족한 점과 과학 영재 교육에 대한 시사점을 발견할 수 있었다. 또한 과학 영재들의 과학적 탐구 능력을 평가하기에 그 활용 가능성이 높은 것으로 나타났다.
이는 과학 영재들의 과학 탐구 능력 중 결론 도출 능력을 향상시킬 수 있는 교육적 접근의 필요성을 시사한다고 할 수 있다. 학생들은 전반적으로 개념적 평가 문항에 대한 세심한 관찰 및 추리, 통제변인에 대한 고려가 부족한 상태에서 실험의 결론을 도출하는 경향을 보였다. 따라서 학생들의 과학적 인지 수준의 발달과 탐구 활동의 연속성을 고려하여 영재 교육 과정이 수립되고 개발되어야 하며 학생들의 과학적 탐구 능력을 향상시킬 수 있는 교수 · 학습 전략과 교재 개발이 필요하다고 하겠다.
후속연구
본 연구의 결과로 볼 때 초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력을 평가할 때 관찰 결과를 바탕으로 하는 설명 또는 추리, 실험 결과에 대한 분석 등이유용하게 활용될 수 있을 것이다. 대부분의 과학 영재의 탐구 능력의 평가는 관찰, 탐구 설계, 탐구 결과 분석 등의 과학적 탐구 능력이 과학 영재 선발에 있어 중요한 요소(김소아, 2003; 심규철, 김현섭, 2007; Heller, 2002; Renzulli, 1998, 2002)로 활용하고 있다고 하나 초등 과학 영재 선발 평가에서 과학 기초 지식보다는 과학 탐구 능력을 강조한 문항의 개발의 필요성이 강조되어 온 것에 비추어볼 때(서혜애, 2004; 심규철, 김현섭, 2007; Lee et al., 1999), 본 연구에서 개발한 과학 탐구 능력 평가 문항의 요소를 과학 영재 선발이나 판별에 활용 할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서 개발한 초등 과학 영재용 과학 탐구 능력 평가 영역와 평가 준거, 채점 기준 등은 과학영재교육원의 과학 영재 선발이나 평가에 활용할 수 있을 것이다. 더불어 과학 탐구 능력 평가 문항의 개발 과정을 토대로 이를 다양한 실험 주제에 적용하여 주제별 과학영재용 평가 문항을 개발할 필요성이 있다.
따라서 학생들의 과학적 인지 수준의 발달과 탐구 활동의 연속성을 고려하여 영재 교육 과정이 수립되고 개발되어야 하며 학생들의 과학적 탐구 능력을 향상시킬 수 있는 교수 · 학습 전략과 교재 개발이 필요하다고 하겠다. 또한 초등과학영재 선발과정에 있어 모든 과학적 탐구 과정 요소를 반영한 평가가 이루어져야 할 것이다.
실험 설계 영역에서는 관다발 관찰을 위한 절단 방법, 관다발 프레파라트를 제작하여 광학현미경을 통해 관찰하기 위한 실험 과정 설계 등을 평가 준거로 설정하였고, 결론 도출 영역에서는 자신이 제작한 프레파라트를 현미경을 통해 관찰한 후 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발 구조의 공통점과 차이점을 분석하도록 평가 준거를 구성한 후 채점 기준을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 초등 과학 영재용 과학 탐구 능력 평가 영역와 평가 준거, 채점 기준 등은 과학영재교육원의 과학 영재 선발이나 평가에 활용할 수 있을 것이다. 더불어 과학 탐구 능력 평가 문항의 개발 과정을 토대로 이를 다양한 실험 주제에 적용하여 주제별 과학영재용 평가 문항을 개발할 필요성이 있다.
본 연구의 결과로 볼 때 초등 과학 영재들의 과학 탐구 능력을 평가할 때 관찰 결과를 바탕으로 하는 설명 또는 추리, 실험 결과에 대한 분석 등이유용하게 활용될 수 있을 것이다. 대부분의 과학 영재의 탐구 능력의 평가는 관찰, 탐구 설계, 탐구 결과 분석 등의 과학적 탐구 능력이 과학 영재 선발에 있어 중요한 요소(김소아, 2003; 심규철, 김현섭, 2007; Heller, 2002; Renzulli, 1998, 2002)로 활용하고 있다고 하나 초등 과학 영재 선발 평가에서 과학 기초 지식보다는 과학 탐구 능력을 강조한 문항의 개발의 필요성이 강조되어 온 것에 비추어볼 때(서혜애, 2004; 심규철, 김현섭, 2007; Lee et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과학 교육에서 강조하는 탐구는 무엇을 목적으로 하는가?
과학 교육에서 강조하는 탐구는 학생들의 과학적 사고력, 문제 해결력과 창의력 등의 신장은 사고의 본질적인 변화를 목적으로 하고 있다. 또한 탐구 중심의 과학 교육은 과학적 활동의 산물인 지식보다는 과학적 개념이나 원리를 발견하고 창출해 나가는 탐구 과정 및 방법을 습득하여 창의적으로 문제를 해결하는 능력을 향상시키는데 중점을 두고 있다(박문영, 2001; 송신철, 심규철, 2012).
탐구 학습은 어떤 학습인가?
탐구 학습은 학생이 직접 탐구의 과정을 설계하고 그에 따라 잠정적인 답을 구하며 또는 학생이 문제를 확인하고 그 과정을 설계하고 그에 따라 잠정적인 답을 구하며 또는 학생이 문제를 확인하고 그 과정을 설계하며 결론을 도출하는 학습이라 할 수 있다. 학생들은 탐구 수업에서 실험의 목적을 분명하게 이해하고 실험을 통해 데이터를 변형하거나 변환하고 해석하여 결론을 도출하는 과정을 통해 논리적으로 추론하는 능력을 사용하게 됨으로써(송신철, 심규철, 2012; 조희형, 촤경희, 2001) 과학 창의성을 신장시킬 수 있다.
실험 기반 과학 탐구 능력에 대한 서술형 평가 문항은 어떻게 사용될 수 있는가?
과학 실험을 기반으로 한 서술형 평가 문항의 활용은 과학 영재 스스로 관찰하고 실험한 것에 대해 자신의 생각이나 주장을 기술하는 것이므로, 주어진 문제의 해결을 위하여 단순한 내용 지식뿐만 아니라 여러 정보를 분석, 종합, 평가하여 자신의 생각을 표현할 수 있게 한다(송신철, 심규철, 2012). 그리고 답이나 결론을 진술하게 할 뿐 아니라 그 이유도 함께 진술하게 할 수 있으므로 학생의 개념 체계뿐만 아니라, 사고의 과정까지도 평가할 수 있어 과학 영재들에게 필요한 창의력과 같은 고등 정신 기능의 평가에 사용할 수 있다. 따라서 실험 기반 과학 탐구 능력에 대한 서술형 평가 문항은 과학 개념이나 원리의 이해 및 적용과 관련된 인지적 능력을 측정할 뿐만 아니라 가설 설정, 실험 설계, 자료 해석, 결론 도출 및 일반화 등의 능력을 평가하는 데에도 효과적으로 사용될 수 있다(김유향, 김영수, 2012; 황진석, 이현주, 곽대오, 2010).
참고문헌 (30)
김소아(2003). 영재의 선발 준거와 성격 특성 요인의 탐색. 성균관대학교 박사학위논문.
김수경, 김명숙, 이은경, 하민수, 김동훈, 김중복, 차희영, 김성하, 강성주, 김정률(2007). 중학생의 과학 탐구 능력 측정을 위한 평가 도구의 개발. 생물교육, 35(2), 163-177.
김유향, 김영수(2012). 과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가 도구 개발. 생물교육, 40(1), 167-177.
김태선, 고수형, 김범기(2005). 고등학생들의 그래프 능력과 과학탐구능력 및 과학 학업성취도의 관계. 한국과학교육학회지, 25(5), 624-633.
Renzulli, J. S. (1998). The Three-Ring conception of giftedness. In Baum, S. M., Reis, S. M., & Maxfield, L. R. (eds.). Nurturing the Gifts and Talents of Primary Grade Students. Mansfield Center, CT: Creative Learning Press.
Renzulli, J. S. (2002). What is this called giftedness? And how do we develop it? In Programs of International Conference on Education for the Gifted in Science, pp. 5-46. in Busan, South Korea.
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