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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 Concluding 원문보기

과학교육연구지 : 경북대학교 과학교육연구소 = Journal of science education, v.39 no.3, 2015년, pp.376 - 388  

송신철 (경기신길고등학교) ,  길지현 (국립환경과학원) ,  심규철 (공주대학교)

초록
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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 쌍떡잎식물외떡잎식물의 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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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...

주제어

AI 본문요약
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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.
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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).
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참고문헌 (30)

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