인지적 영역 중심의 뇌기반 진화적 접근법을 적용한 초등 과학 수업에서 학생들의 과학 창의성 분석 Analyses of Elementary School Students' Scientific Creativity in Cognitive Domain by Applying a Brain-Based Evolutionary Approach to Science Instruction원문보기
A brain-based evolutionary approach developed by reflecting the brain functions and authentic science is consisted of Affective, Behavioral, and Cognitive domains, and within each domain the processes of Diversifying, Evaluating, and Furthering are proceeded (ABC-DEF). Two core components of creativ...
A brain-based evolutionary approach developed by reflecting the brain functions and authentic science is consisted of Affective, Behavioral, and Cognitive domains, and within each domain the processes of Diversifying, Evaluating, and Furthering are proceeded (ABC-DEF). Two core components of creativity of originality and usefulness are inherent in each step. So, this study analyzed scientific creativity with the originality and usefulness components in cognitive domain, which is composed of diversifying the meanings inherent in the results of observations or experiments (C-D), evaluating the meanings (C-E), and furthering (C-F) in learning of 'World of Plants' unit which includes two topics of 'Plants on Land' and 'Plants in Water and Special Environment'. A total of 20 fourth grade students at Y elementary school in Gyeonggi province participated in the study. The main results of this study are as follows. First, the scientific creativity in step C-D (Diversifying stage) was assessed according to the scientific creativity assessment formula. The scores of scientific creativity were quite different with topics and showed different pattern in the originality and usefulness components. Second, when the students compare and evaluate the values of each meaning (C-E stage), they weighed more on usefulness than originality, such as "because it is useful" or "because it solve many everyday problems". Third, the overall scores of scientific creativity in step C-F (Furthering stage), as compared with those of step C-D, were low and showed decrease in the average scores of originality from 9.8 to 7.5 points, whereas increase in the average scores of usefulness from 5.4 to 6.1 points. In conclusion, these results showed that, even though the levels were not so high, the students, as scientists, can exhibit the scientific creativity in the processes of diversifying, comparing and evaluating, and applying the meanings about the results obtained by observations or experiments. The specific and various strategies to help students express their potential scientific creativity more effectively need to be developed.
A brain-based evolutionary approach developed by reflecting the brain functions and authentic science is consisted of Affective, Behavioral, and Cognitive domains, and within each domain the processes of Diversifying, Evaluating, and Furthering are proceeded (ABC-DEF). Two core components of creativity of originality and usefulness are inherent in each step. So, this study analyzed scientific creativity with the originality and usefulness components in cognitive domain, which is composed of diversifying the meanings inherent in the results of observations or experiments (C-D), evaluating the meanings (C-E), and furthering (C-F) in learning of 'World of Plants' unit which includes two topics of 'Plants on Land' and 'Plants in Water and Special Environment'. A total of 20 fourth grade students at Y elementary school in Gyeonggi province participated in the study. The main results of this study are as follows. First, the scientific creativity in step C-D (Diversifying stage) was assessed according to the scientific creativity assessment formula. The scores of scientific creativity were quite different with topics and showed different pattern in the originality and usefulness components. Second, when the students compare and evaluate the values of each meaning (C-E stage), they weighed more on usefulness than originality, such as "because it is useful" or "because it solve many everyday problems". Third, the overall scores of scientific creativity in step C-F (Furthering stage), as compared with those of step C-D, were low and showed decrease in the average scores of originality from 9.8 to 7.5 points, whereas increase in the average scores of usefulness from 5.4 to 6.1 points. In conclusion, these results showed that, even though the levels were not so high, the students, as scientists, can exhibit the scientific creativity in the processes of diversifying, comparing and evaluating, and applying the meanings about the results obtained by observations or experiments. The specific and various strategies to help students express their potential scientific creativity more effectively need to be developed.
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문제 정의
과학교육과정에 따르면, 이 단원은 여러 가지 식물의 생김새와 특징, 적응 방법 등을 알게 함으로써 식물의 다양성을 인식하게 하는 것을 목표로 한다. 이 단원은 ‘여러 식물의 생김새와 특징’, ‘사는 곳에 따른 식물의 생활 방식’, ‘여러 식물의 공통점과 차이점’ 등의 내용을 포함한다.
본 연구에서는 뇌기반 진화적 접근법을 정규 교육과정에 적용하기 위하여 인지적 영역의 진화적 요소를 중심으로(C-DEF) 초등학교 과학 4학년 2학기 생명 영역 ‘식물의 세계’ 단원에 적용하였을 때, 학생들의 과학 창의성에 대한 양상을 분석한 결과, 다음과 같은 결론과 제언을 할 수 있다.
그러나 유용성에 대한 기준은 사람마다 다를 수밖에 없다. 본 연구에서는 독창성과 유용성 속성을 창의성의 정의와 부합되게 반영하여, 독창성 점수와 유용성 점수의 곱으로 계산하도록 개발된 공식(임채성, 2014)을 사용하여 과학 창의성을 평가하였다. 독창성 점수는 이 공식에 따라 객관적으로 산출한 반면, 유용성 점수는 교육 전문대학원에서 초등과학교육을 전공하는 교사 17명에게 학생들의 응답 내용에 대해 초등학교 4학년 수준을 고려하여 유용성 혹은 과학적 타당성을 평가하게 하였다.
제안 방법
‘C-DEF(인지적 영역의 다양화 → 비교ㆍ선택 → 확장ㆍ적용) 활동지’를 투입하여 학생들이 제시한 사실적․현상적 설명, 근접적인 설명, 궁극적인 설명에 대한 과학 창의성을 분석․평가하였고, ‘과학 창의성 검사지’를 투입하여 정량적인 변화를 알아보았다.
‘식물의 세계’ 단원에 대해 인지적 영역 중심의 뇌기반 진화적 접근법을 통해 학습할 때 초등학생들의 과학 창의성이 어떤 양상으로 발현되는지를 알아보기 위하여 다음과 같이 다양한 방법을 통하여 신뢰도와 타당도를 높일 수 있게 자료를 수집․분석하였다.
넷째, 미발현형, 독창형, 유용형, 창의형 각각을 대표한다고 판단되는 학생들이 제시한 내용들을 범주별로 분류하여 비교하고 분석하였다.
다섯째, 면담은 과학 창의성 점수에 따라 유형화 한 학생들의 응답에서 드러나지 않았던 반응을 중점으로 살펴보았다. 따라서 구조화되지 않은 개방적 질문으로 심층적 정보를 수집하였다.
셋째, 설문지를 통해 수업 시간에 학생들이 수행한 인지적 영역의 활동들에 대해 독창성과 유용성 측면에서 창의성 평가에 대하여 질문하였다. 독창성, 유용성 측면에서 도움이 된 자료나 활동을 순위를 매겨 적고, 얼마나, 어떻게, 왜 도움이 되었는지 이유와 함께 작성하여 분석하였다.
둘째, 위의 C-DEF 활동지에 작성한 내용에 대하여 참신성 혹은 독창성과 유용성 혹은 과학적 타당성 측면에서 과학 창의성을 평가하였다. Batey(2012)는 창의성을 정의하는 두 가지 핵심 요소인 ‘새로운 것’과 ‘유용한 것’을 어떻게 해석하는가에 따라 평가 방식이 결정된다고 하였다.
다섯째, 면담은 과학 창의성 점수에 따라 유형화 한 학생들의 응답에서 드러나지 않았던 반응을 중점으로 살펴보았다. 따라서 구조화되지 않은 개방적 질문으로 심층적 정보를 수집하였다. 면담 대상자는 4가지 유형에 속하는 대표적 학생을 선정하였는데, 각 유형에서 과학 창의성 점수가 가장 높은 학생들이 그 유형의 특징을 많이 가지고 있을 것으로 판단하여 이들을 대상으로 면담하였다.
본 연구에서 다루는 창의성은 영역일반적 창의성(domain-general creativity)이 아니라, 영역특수적 창의성(domain-specific creativity)으로서의 과학 창의성(scientific creativity) 중 과학 주제관련 창의성(science topic-related creativity)이지만, 의사소통의 편리성을 위하여 과학 창의성이라는 용어를 사용한다. 또한 과학 창의성의 독창성과 유용성별로 점수를 유형화하여 학생들의 과학 창의성 양상을 살펴보고, 창의성을 효과적으로 발현시킬 수 있는 교수학습이나 교육과정을 탐색하였다.
본 연구는 인지적 영역 중심의 뇌기반 진화적 접근법을 통해 나타나는 학생들의 과학 창의성을 혼합연구를 적용하여 조사·분석하였다.
본 연구에서는 결과의 타당성을 높이기 위해, 같은 학년 1학기‘식물의 한살이’ 단원을 통해 뇌기반 진화적 접근법에 적응하게 한 다음 2학기 ‘식물의 세계’ 단원에 적용하였다.
셋째, 설문지를 통해 수업 시간에 학생들이 수행한 인지적 영역의 활동들에 대해 독창성과 유용성 측면에서 창의성 평가에 대하여 질문하였다. 독창성, 유용성 측면에서 도움이 된 자료나 활동을 순위를 매겨 적고, 얼마나, 어떻게, 왜 도움이 되었는지 이유와 함께 작성하여 분석하였다.
위 학습 내용을 뇌기반 교수학습 원리의 핵심 영역인 정의적․행동적․인지적 영역에 기초하되, 인지적 영역을 중점으로 뇌기반 진화적 접근을 부분 적용하여 재구성한 수업을 실시하였다. 재구성한 수업은 총 10차시였고, 기본적으로 교육과정 상의 내용이 결여되지 않게 하기 위해 핵심적이거나 기본적인 내용들에 대해 1개 차시는 교사 설명중심 수업, 4개 차시는 전통적 교사 안내 수업, 4개 차시는 C-DEF 단계를 적용한 수업, 마지막 1개 차시는 평가로 재구성하였다.
‘C-DEF(인지적 영역의 다양화 → 비교ㆍ선택 → 확장ㆍ적용) 활동지’를 투입하여 학생들이 제시한 사실적․현상적 설명, 근접적인 설명, 궁극적인 설명에 대한 과학 창의성을 분석․평가하였고, ‘과학 창의성 검사지’를 투입하여 정량적인 변화를 알아보았다. 이들 중 특이 유형 학생과의 면담 내용을 정성적으로 분석하였다.
인지적 영역의 비교ㆍ선택(C-E) 단계에서는 오늘의 공부에 대하여 다양화한 내용 중 ‘중요하다고 생각하는 순위’를 매긴 것으로 C-D 단계에서 학생들을 공식에 의한 과학 창의성 평가에 따라 유형화하였다. 이에 대한 유형별로 각 내용의 중요도를 평가할 때 학생들이 과학 창의성의 독창성과 유용성 요소 중 어디에 비중을 두는지를 분석하였다. 두 가지 주제에 대한 유형별 선택 기준과 그에 대한 응답 사례는 Table 4와 같다.
본 연구의 핵심 내용은 인지적 영역 중심의 뇌 기반 진화적 접근법을 적용한 수업에서 각 단계(C-D, C-E, C-F)별 과학 창의성의 발현 양상이다. 이에 대한 자세한 연구 결과를 인지적 영역의 다양화(C-D), 비교ㆍ평가(C-E), 확장ㆍ적용(C-F) 단계로 나누어 다룬다. 학생들이 활동 결과에 대해 다양하게 탐색한 의미들의 가치를 비교ㆍ평가하는 C-E 단계와 관련된 창의성 요소는 옥찬미 등(2016)의 연구에서 C-DEF 활동 자체를 분석하는 맥락에서 다뤄졌지만, 여기에서는 과학 창의성의 맥락에서 분석하고 논의한다.
위 학습 내용을 뇌기반 교수학습 원리의 핵심 영역인 정의적․행동적․인지적 영역에 기초하되, 인지적 영역을 중점으로 뇌기반 진화적 접근을 부분 적용하여 재구성한 수업을 실시하였다. 재구성한 수업은 총 10차시였고, 기본적으로 교육과정 상의 내용이 결여되지 않게 하기 위해 핵심적이거나 기본적인 내용들에 대해 1개 차시는 교사 설명중심 수업, 4개 차시는 전통적 교사 안내 수업, 4개 차시는 C-DEF 단계를 적용한 수업, 마지막 1개 차시는 평가로 재구성하였다.
6%였다. 점수를 더 정밀하게 하기 위하여 독창성과 유용성 점수를 각각 100점 만점으로 평가한 후, 10점 만점으로 소수첫째자리까지 환산하여 100점 만점의 과학 창의성 점수를 계산하였다. 직접 해보는 행동적 영역의 활동을 통해 얻은 결과와 관련된 다양한 과학적 의미들을 탐색하는 C-D 단계에서는 학생들이 답변한 사실적ㆍ현상적 설명, 근접인적 설명, 궁극인적 설명들에 대하여 독창성과 유용성을 평가하였다.
첫째, ‘식물의 세계’ 단원 내용을 학습한 후 C-DEF 단계별로 응답 내용을 정리하였다.
대상 데이터
학교는 읍 소재지에 위치하여 학원 및 과외 시설이 부족하고 과학 학습의 많은 부분을 학교 교육에 의존하는 상황이다. 과학을 배우는 3~6학년 학생 중 자신이 학습하여 이해한 내용을 비교적 적절히 표현하고, 새로운 학습법에 대한 흥미도가 높은 편인 4학년 1개 학급을 연구 대상으로 선정하였다. 또한, 이 논문의 저자 중 한 사람이 4학년 담임교사이므로 면담과 자료 수집도 용이하다고 판단하였다.
따라서 구조화되지 않은 개방적 질문으로 심층적 정보를 수집하였다. 면담 대상자는 4가지 유형에 속하는 대표적 학생을 선정하였는데, 각 유형에서 과학 창의성 점수가 가장 높은 학생들이 그 유형의 특징을 많이 가지고 있을 것으로 판단하여 이들을 대상으로 면담하였다.
본 연구는 경기도 양주시 소재 Y초등학교 4학년 학생 20명을 대상으로 하였다. 학교는 읍 소재지에 위치하여 학원 및 과외 시설이 부족하고 과학 학습의 많은 부분을 학교 교육에 의존하는 상황이다.
본 연구의 핵심 내용은 인지적 영역 중심의 뇌 기반 진화적 접근법을 적용한 수업에서 각 단계(C-D, C-E, C-F)별 과학 창의성의 발현 양상이다. 이에 대한 자세한 연구 결과를 인지적 영역의 다양화(C-D), 비교ㆍ평가(C-E), 확장ㆍ적용(C-F) 단계로 나누어 다룬다.
데이터처리
그리고 알아낸 내용을 확장ㆍ적용하는 C-F 단계에서는 학생들이 제시한 내용에 대해 역시 독창성과 유용성을 평가하였다. C-D 단계와 C-F 단계에서는 복수로 응답한 경우가 많으므로 평균 점수를 과학 창의성 점수 분석에 사용하였다.
인지적 영역의 확장ㆍ적용(C-F) 단계에서 오늘의 공부를 통해 ‘새롭게 알고 싶어진 것들이나 더 알아내고 싶은 것, 궁금해진 것’으로 학생들은 평균적으로 3개의 응답을 하였다. C-D 단계의 과학 창의성과 마찬가지로 학생들이 제시한 내용에 대한 평균 점수를 분석에 사용하였다.
각 응답 내용별로 과학 창의성 점수를 산출하였다. 한 학생이 두 가지 이상을 제시한 경우, 평균 점수로 분석하였다.
이론/모형
따라서 본 연구에서는 정규 과학 교육과정에 뇌 기반 진화적 접근법의 인지적 영역을 부분 적용하여 식물에 대한 학생들의 사실적ㆍ현상적 설명과 궁극인적 설명(Mayr, 1997)의 다양화, 비교․선택, 확장ㆍ적용 단계들에서 나타나는 과학 창의성을 과학 창의성 평가 공식(임채성, 2014)에 따라 평가하여 분석하였다. 그러므로 이 연구는 단일 집단을 대상으로 한 탐색적 연구이다.
성능/효과
알아낸 것을 확장․적용하는 단계(C-F)에서는 다양화 단계보다 과학 창의성 점수가 더 낮았다. 과학 창의성 사분면에 따라 학생들의 창의적인 응답 내용을 유형화하는 방식으로 실제 과학 수업 속에서 창의적인 사고를 유형화함으로써 학생들의 창의성 특성을 더 자세히 파악할 수 있었다.
연구에 적용한 단원은 4학년 2학기 과학 ‘식물의 세계’ 단원으로 식물 관찰과 조사 활동을 통해 얻은 결과에 대한 과학적 의미를 다양화, 비교ㆍ선택, 확장․적용하는 인지적 영역 중심의 뇌기반 진화적 접근법에 적합하다고 판단하였다.
즉, ‘산과 들, 땅에 사는 작은 식물’ 주제보다‘ 연못이나 강가 특수한 환경에 사는 식물’ 주제에서 더 높았다.
첫 번째 주제에 대해서, 총 20명의 학생 중 11명의 학생이 독창성보다는 “쓸모가 있어서”, “환경오염이나 생활의 문제를 해결할 수 있어서” 등의 유용성에 더 많은 비중을 두는 경향을 보였다.
후속연구
본 연구는 학교 현장과 과학 교육 연구에 몇 가지 중요한 시사점들을 제공한다. 본 연구에서 밝혀진 바와 같이, 학습이나 활동 주제에 따른 과학 창의성의 차이가 학생들의 내재적 호기심이나 흥미에 기인하는지 교수학습 상황과 같은 외재적 요인에 기인하는지를 규명하는 연구, 과학주제관련 창의성이 발현되는 메커니즘에 관한 연구, 인지적 영역뿐만 아니라, 정의적, 행동적 영역 영역에서의 과학 창의성 발현에 관한 심층적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 과학 창의성 점수를 평균으로 계산하여 분석하였는데, 한 항목에 대해 창의성이 낮은 수준에서부터 높은 수준에 이르기까지 넓은 범위에 걸쳐 다수의 의미나 아이디어를 제시한 학생과 소수의 의미나 아이디어를 제시한 학생도 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
창의성이란?
창의성 연구는 매우 다양하고 활발하게 진행되어 왔으나, 그 개념은 문화, 시대, 연구자에 따라 매우 다양하여 오히려 혼란을 야기하기도 한다(최인수, 2011; DasGupta, 1994; Weisberg, 1992) 그러나, 창의성 연구자들은 대부분 창의성의 정의에 독창성과 유용성이라는 두 가지 핵심 요소가 포함되어야 한다는 데 동의한다(Sternberg, 1998). 즉, 창의성은 새롭고 유용한 것을 만들어 내는 능력이라고 정의할 수 있다.
창의성의 필수적이고 바람직한 다양한 특성들에 대한 강조점은 맥락에 따라 달라지는데 그 예는 무엇인가?
창의성의 필수적이고 바람직한 다양한 특성들에 대한 강조점은 맥락에 따라 달라진다. 예를 들면, 예술가들은 적절성보다는 독창성을 더 강조하고, 건축가들은 참신성보다는 기능성을 더 강조하는 경향이 있다. 일반적으로, 건축가의 창의 활동은 예술가의 창의 활동보다 간결성, 상황, 물리학에 의해 더 많은 제약을 받는다(Glück et al.
창의성을 바라보는 두 가지 입장은 무엇인가?
창의성을 바라보는 두 가지 입장인 영역일반성(domain generality) 관점과 영역특수성(domain specificity) 관점은 자주 논란된다(Baer, 1998; Kaufman & Baer, 2004). ‘산물(product)’에 초점을 맞추면, 창의성은 영역특수적인 경우가 많다(Baer, 1993).
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