[논문]중학생들의 과학창의력 신장을 위한 발문지 개발

정지은

doi:10.15523/jksese.2016.9.3.255

중학생들의 과학창의력 신장을 위한 발문지 개발
The Development of Question Sheet to Improve Middle School Students' Scientific Creativity 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.9 no.3, 2016년, pp.255 - 268

정지은 (한국교원대학교)

초록
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변화하는 시대에 잘 적응할 수 있고, 새로운 시대를 창조할 수 있는 교육이 이루어져야 한다. 이러한 교육의 필요성에 의해 중학생들의 과학창의력 신장을 위한 발문지를 개발하였다. 본 연구에서는 중학교 3학년 과학 7단원 태양계의 운동 중 14개의 주제를 추출하여 총 146개의 발문을 개발하였다. 중학교 3학년 142명을 실험집단과 통제집단으로 나누어 발문지를 약 5주간에 걸쳐서 투입하여 과학창의력과 학업성취도의 변화를 알아보았다. 과학창의력과 학업성취도 모두 유의미한 결과가 나왔다. 발문지 활용 수업이 학생들이 창의적으로 사고하는 학습 활동을 이끌어 내는데 용이하게 작용한 것으로 해석된다. 그러므로 발문지 활용 수업이 학생들의 창의력 신장을 위한 방법으로 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The education should adapt learners well to any changes and have them create something for such a era. Form the point of this view. question sheet was developed for middle school students to improve their scientific creativity. For this study, 146 item questions, which was from chapter 7 about solar system movement in the 3rd grade textbook for middle school students, was developed. For 5 weeks, 142 third graders in middle school were chosen and observed. They were divided into an experimental group and a control group. The teaching model using question sheet was applied to the experimental group, while the traditional teaching model, to the control group. This study compared two groups based on scientific creativity and academic achievement. In both scientific creativity and academic achievement, the group using question sheet showed meaningful differences. This result of the analysis indicated that teaching model using question sheet stimulated student's creative thinking and helped them to achieve a goal of lesson. The teaching model using question sheet can be used as an effective way to increase students' creativity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

개발한 발문지를 적용하였을 때 학생들에게 미친 영향을 알아보았고, 발문지와 그 활용에 대한 교사와 학생들의 인식을 조사·분석하여 향후 일반화를 위한 방안을 제고해보았다.
개발한 발문지를 활용함에 있어 연구의 특성상 적용의 신뢰도를 높이기 위하여 노력하였다. 비교적 생활수준이 비슷하고 사교육에 의한 선행학습이나 학력 격차가 적은 것으로 판단되는 소도시 학교인 충남 A시 소재 O중학교의 3학년 4개 반 학생을 선정하여 적용하였다.
본 연구는 주어진 문제에 대해 확산적인 사고 작용을 거쳐 추론적으로 해결해나가는 발문지를 개발하고자 한다. 또한 이 개발된 발문지를 실제 수업에 적용해 보고 과학창의력과 학업성취도를 비교해 보고자 한다. 구체적인 연구 내용은 다음과 같다.
본 연구는 주어진 문제에 대해 확산적인 사고 작용을 거쳐 추론적으로 해결해나가는 발문지를 개발하고자 한다. 또한 이 개발된 발문지를 실제 수업에 적용해 보고 과학창의력과 학업성취도를 비교해 보고자 한다.
본 연구는 중학생들의 과학창의력 신장을 위해 태양계의 운동 학습을 위한 발문지를 개발하는데 목적을 두었다.
본 연구의 목적은 중학교 학생들의 과학창의력을 신장시킬 수 있는 발문지를 개발하는데 있다. 창의력 향상을 위한 타당한 내용과 형식을 갖춘 발문지를 개발하여 전문가에 의한 검토와 예비 투입을 거쳤다.
이를 바탕으로 연구에 적용할 학습 내용을 정하고, 발문지 개발을 위한 내용을 추출하였다. 중학교 3학년 천문단원을 중심으로 1차 발문지를 개발하고 발문지에 대한 타당성을 높이기 위하여 현재 대전과 충남에 재직 중인 과학교사 10인을 대상으로 발문지의 타당성과 수준에 대한 설문 조사를 실시하였다. 그 후 수정·보완을 거쳐 2차 발문지를 작성하여 천문학 전문가인 대학교수 1인, 박사 2인의 검토를 거치고 그것을 충남 A시 소재 D중학교 3학년 학생 54명에게 예비 투입을 해 보았다.
발문지 개발의 내용은 중학교 3학년 7단원 태양계의 운동 중 지구의 운동과 달의 운동 단원을 중심으로 개발하였다. 지구와 달의 운동 단원은 중학생들이 가장 어려워하는 단원으로 학생들의 적극적 사고와 과학창의력이 요구되는 내용이기에 본 단원을 중심으로 연구를 실시하게 되었다.
창의력 향상을 위한 타당한 내용과 형식을 갖춘 발문지를 개발하여 전문가에 의한 검토와 예비 투입을 거쳤다. 최종 발문지 완성 후 과학창의력과 학업성취도 향상을 확인하기 위하여 이질통제집단 전후 검사를 실시한다. 검사 모형으로 제시하면 Table 2와 같다.

제안 방법

총 8개 문항의 검사 시간은 총 40분 정도로 사전 안내 사항 시간까지 포함하면 약 50분 정도가 걸렸다. 각 검사 문항마다 답변 시간은 통제하지 않았으며 자유스러운 분위기를 조성하였다. 이 검사의 Cronbach's α는 0.
개발한 발문지를 활용한 수업이 과학창의력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 김승훈(2004)이 검사 문항의 타당도, 신뢰도, 변별도, 난이도를 검증·개발한 중학생의 과학창의력 검사도구를 사용하여 사전·사후로 실시하였다.
그 후 수정·보완을 거쳐 2차 발문지를 작성하여 천문학 전문가인 대학교수 1인, 박사 2인의 검토를 거치고 그것을 충남 A시 소재 D중학교 3학년 학생 54명에게 예비 투입을 해 보았다.
다섯째, 학생들의 지식, 정보 등을 사용하여 창의적으로 생각하게 하는 추론적 발문을 한다.
둘째, 개발한 발문지를 중학교 학생들에게 적용한 후, 실험집단과 통제집단 간에 과학창의력과 학업성취도의 향상 정도가 유의미한지를 비교 분석해 본다.
둘째, 학생들에게 학습주제를 준 다음 학습활동의 전개 순서에 알맞은 발문, 문제를 해결하는 방법을 순차적으로 높여서 결론에 이르게 하는 발문, 학생들이 생각하고 있는 바를 이끌어내어 문제 해결의 실마리를 찾게 하는 발문 등을 구사한다.
약 5주간에 걸쳐서 개발한 14차시를 모두 적용하였으며, 매차시마다 성실히 완결지었는지를 반드시 검사하여 적용의 효과를 높였다. 또한, 교육과정의 흐름에 거스르지 않기 위하여 학습 진도에 맞추어 적용하였다.
발문, 창의성, 과학교육에서의 창의력과 관련된 국내·외에 발표된 관련 문헌, 연구보고서 등을 중심으로 문헌 수집 및 연구를 실시하였다.
발문지 개발의 내용은 중학교 3학년 7단원 태양계의 운동 중 지구의 운동과 달의 운동 단원을 중심으로 개발하였다. 지구와 달의 운동 단원은 중학생들이 가장 어려워하는 단원으로 학생들의 적극적 사고와 과학창의력이 요구되는 내용이기에 본 단원을 중심으로 연구를 실시하게 되었다.
발문지 및 발문지 활용 수업에 대한 인식을 기존수업과의 차이, 활용법, 창의력 신장, 학업성취도 향상, 발문의 타당성, 발문의 수준, 발문수의 적절성, 일반화 등의 관점에서 조사하였다(Table 7).
발문지는 다음의 절차에 따라 그 타당성을 검토하고 수정하여 본 연구의 취지와 학생의 수준에 적합하도록 개발하였다.
발문지를 학습에 적용함에 있어 학업성취수준이 비슷한 학급을 실험집단과 통제집단으로 나누어 과학창의력과 학업성취도를 전후 비교한다. 실험집단에 발문지를 투입하여 학습을 실시하고 동일 교사가 같은 단원의 내용을 전통적 수업으로 통제집단에 동시에 시작하여 동시에 끝낸 후 과학창의력과 학업성취도를 검사한다.
발문지에 대한 인식과 발문지 적용에 대한 인식뿐만 아니라 교사의 관점에서 학생들의 변화를 알아보기 위하여 총 14문항으로 설문지를 구성하였으며, 발문지의 구성, 발문 내용의 타당성, 발문의 수준, 발문수의 적절성, 기존수업과의 차이, 학생들의 반응과 그에 대한 이유, 학생들의 학습태도의 변화, 학습 동기 유발, 일반화에 대한 의견, 현장 적용에 대한 문제점, 수정·보완해야 될 사항 등으로 구성하여 적용 교사와 전문가 및 과학교사 12명을 대상으로 조사하였다.
발문지와 발문지 적용에 대한 교사와 학생들의 인식을 조사하기 위하여 설문지를 개발·조사하였다. 발문지에 대한 인식과 발문지 적용에 대한 학생 인식을 조사하기 위한 설문은 총 14문항으로 구성하였으며, 발문지의 구성, 발문 내용의 타당성, 발문의 수준, 발문수의 적절성, 기존수업과의 차이, 발문지 활용법, 일반화에 대한 의견 등으로 구성하여 투입 학급 중 임의의 한 학급을 대상으로 조사하였다.
발문지와 발문지 적용에 대한 교사와 학생들의 인식을 조사하기 위하여 설문지를 개발·조사하였다.
발문지의 구성 형식은 단원 및 학습주제를 제시하고, 학습활동의 전개에 따라 생각해 보기, 알아보기, 되짚어보기의 3단계로 구성하였으며, 각 단계에서는 문제 해결 과정을 순차적으로 높여서 결론에 이르도록 구성하였다.
본 연구를 위하여 중학교 3학년 과학의 7단원 태양계의 운동 중 지구와 달의 운동부분에서 14개의 주제를 추출한 다음 14차시 분량, 총 146개의 발문으로 구성된 발문지를 개발하였다.
사전 학업성취도 검사는 이질통제집단을 비교를 위해서 초등학교에서부터 8학년까지 태양계의 운동과 관련된 학습 내용 중 평가 문항을 자체 개발하여 전문가에게 타당도를 확인받은 후 검사 도구로 사용하였고, 발문지를 투입한 수업 후에는 ‘태양계의 운동’ 단원의 차시별 학습 목표를 토대로 2004학년도에 충청남도교육과학연구원에서 개발한 국가목표 지향평가문항을 학업성취도에 대한 최종 검사 도구로 활용하여 검사하였다.
사전 학업성취도 검사는 초등학교에서부터 8학년까지 태양계의 운동과 관련된 학습 내용 중 평가 문항을 연구자가 자체 개발한 검사 도구를 사용하였고, 사후에는 ‘태양계의 운동’ 단원의 국가 목표지향평가문항을 검사 도구를 사용하였다.
사전에 실시한 과학창의력 검사, 학업성취도 검사 결과는 수업 처치 전에 두 집단 간의 차이를 비교하여 동질성 여부를 확인하는데 이용하였다. 사후에 실시한 과학창의력 검사와 학업성취도 검사는 전문가와 충분한 토의를 거친 후 채점하여 총점을 산출하였다.
셋째, 막연하고 모호하거나 너무 길지 않은 명확하고 간결하고 구체적인 발문을 한다.
검사 모형으로 제시하면 Table 2와 같다. 실험 집단은 본 연구에서 개발된 발문지를 활용한 수업(X2)을 실시하였고, 통제 집단은 전통적 교수 방법으로 수업(X1)을 실시하였다. 사전 검사(O1, O3)에서 과학창의력 검사, 학업성취도 검사를 실시하였고, 사후 검사(O2, O4)에서도 과학창의력 검사, 학업성취도 검사를 실시하였다.
발문지를 학습에 적용함에 있어 학업성취수준이 비슷한 학급을 실험집단과 통제집단으로 나누어 과학창의력과 학업성취도를 전후 비교한다. 실험집단에 발문지를 투입하여 학습을 실시하고 동일 교사가 같은 단원의 내용을 전통적 수업으로 통제집단에 동시에 시작하여 동시에 끝낸 후 과학창의력과 학업성취도를 검사한다.
연구의 목적을 달성하기 위하여 학생들의 학업 성취도 검사를 사전·사후로 실시하였다.
예비 투입 후 마지막으로 수정·보완하고 최종 발문지를 완성하였다.
적용 대상 학교를 선정하여 통제집단과 실험집단을 정하고 적용 전에 두 집단 모두 과학창의력 검사와 학업성취도 검사를 실시하였다. 완성된 14차시 분량의 발문지를 실험집단에 적용하여 수업을 실시하였다. 발문지 적용 수업은 발문지를 활용하여 학생이 스스로 발문에 답을 해가며 학습하고 난 뒤, 발표 및 교사와 함께 정리하는 수업 전략을 수행하게 하였다.
발문, 창의성, 과학교육에서의 창의력과 관련된 국내·외에 발표된 관련 문헌, 연구보고서 등을 중심으로 문헌 수집 및 연구를 실시하였다. 이를 바탕으로 연구에 적용할 학습 내용을 정하고, 발문지 개발을 위한 내용을 추출하였다. 중학교 3학년 천문단원을 중심으로 1차 발문지를 개발하고 발문지에 대한 타당성을 높이기 위하여 현재 대전과 충남에 재직 중인 과학교사 10인을 대상으로 발문지의 타당성과 수준에 대한 설문 조사를 실시하였다.
예비 투입 후 마지막으로 수정·보완하고 최종 발문지를 완성하였다. 적용 대상 학교를 선정하여 통제집단과 실험집단을 정하고 적용 전에 두 집단 모두 과학창의력 검사와 학업성취도 검사를 실시하였다. 완성된 14차시 분량의 발문지를 실험집단에 적용하여 수업을 실시하였다.
따라서 두 집단은 과학창의력에서 차이가 나타나지 않는 동질적인 집단임을 확인할 수 있다. 전통적인 수업과 발문지를 활용한 수업이 과학창의력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 통제집단과 실험집단의 사후 과학창의력 검사를 분석하였다. 사후 과학창의력 검사는 사전과 동일한 검사를 이용하였다.
전통적인 수업과 발문지를 활용한 수업이 학업 성취도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 통제집단과 실험집단의 사전, 사후 학업성취도 검사를 분석하였다. 사전 학업성취도 검사는 초등학교에서부터 8학년까지 태양계의 운동과 관련된 학습 내용 중 평가 문항을 연구자가 자체 개발한 검사 도구를 사용하였고, 사후에는 ‘태양계의 운동’ 단원의 국가 목표지향평가문항을 검사 도구를 사용하였다.
본 연구의 목적은 중학교 학생들의 과학창의력을 신장시킬 수 있는 발문지를 개발하는데 있다. 창의력 향상을 위한 타당한 내용과 형식을 갖춘 발문지를 개발하여 전문가에 의한 검토와 예비 투입을 거쳤다. 최종 발문지 완성 후 과학창의력과 학업성취도 향상을 확인하기 위하여 이질통제집단 전후 검사를 실시한다.
첫째, 중학교 3학년 7단원 태양계의 운동 중 지구의 운동과 달의 운동에 대한 창의적 사고를 자극할 수 있는 발문지를 개발한다.
첫째, 허용적이고 탐구적인 학습 동기를 조성하기 위하여 도입부에 생각해 보기 발문을 한다.
통제집단은 전통적인 수업을, 실험집단은 발문지를 활용한 수업을 진행하였다. 먼저 두 집단의 사전검사에 의한 과학창의력의 동질성을 알아보기 위해서 t-검증을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 적용의 신뢰도를 높이기 위하여 사교육에 의한 선행학습이 적은 것으로 판단되는 소도시 학교인 충남 A시 소재 O중학교의 3학년 4개 반 학생 142명을 선정하였으며, 집단별 학생 수는 Table 1에 나타내었다.
개발한 발문지를 활용함에 있어 연구의 특성상 적용의 신뢰도를 높이기 위하여 노력하였다. 비교적 생활수준이 비슷하고 사교육에 의한 선행학습이나 학력 격차가 적은 것으로 판단되는 소도시 학교인 충남 A시 소재 O중학교의 3학년 4개 반 학생을 선정하여 적용하였다. 학습의 흐름은 동기유발, 학습안내, 본 학습, 학습정리 순으로 하되 허용적인 분위기를 조성하여 스스로 생각하여 답을 할 수 있도록 유도하였다.

데이터처리

과학창의력 검사와 연구 단원의 학업성취도 검사에 대한 사전·사후의 데이터를 얻어 독립 표본 t 검증으로 처리 및 분석하였다.
통제집단은 전통적인 수업을, 실험집단은 발문지를 활용한 수업을 진행하였다. 먼저 두 집단의 사전검사에 의한 과학창의력의 동질성을 알아보기 위해서 t-검증을 실시하였다. 두 집단의 수업 처치전 과학창의력 검사의 점수를 가지고 통계분석 한 결과 유의도 p값이 0.
발문지 활용이 과학창의력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 독립 표본 t-검증을 실시하 였다. 정리하면 Table 5와 같다.
사전검사에 의한 두 집단의 학업성취도면의 동질성을 알아보기 위해서 t-검증을 실시하였다. 두 집단의 수업 처치 전 학업성취도 검사의 점수 분석 결과 실험 집단과 통제 집단은 유의수준 p값이 0.
사후에 실시한 과학창의력 검사와 학업성취도 검사는 전문가와 충분한 토의를 거친 후 채점하여 총점을 산출하였다. 이 점수를 근거로 두 집단 간의 차이를 비교하여 발문지 적용 수업에 따른 과학창의력과 학업성취도 변화를 알아보기 위해 독립 표본 t-검증을 실시하였다.
사전 학업성취도 검사는 초등학교에서부터 8학년까지 태양계의 운동과 관련된 학습 내용 중 평가 문항을 연구자가 자체 개발한 검사 도구를 사용하였고, 사후에는 ‘태양계의 운동’ 단원의 국가 목표지향평가문항을 검사 도구를 사용하였다. 학업 성취도에 미치는 영향을 검증함에 있어서 독립 표본 t-검증을 실시하였다. 실험집단과 통제집단의 사전, 사후 학업성취도 점수 분석 결과는 Table 6과같다.

성능/효과

넷째, 발문지 활용 수업은 학생에게 새로운 학습의 경험을 제공하였으며, 학습동기 유발, 창의적인 사고 활동, 새로운 지식의 탐구 등 긍정적인 학습효과를 나타냈다.
사전검사에 의한 두 집단의 학업성취도면의 동질성을 알아보기 위해서 t-검증을 실시하였다. 두 집단의 수업 처치 전 학업성취도 검사의 점수 분석 결과 실험 집단과 통제 집단은 유의수준 p값이 0.05수준에서 유의미한 차이가 없으므로 동질적인 집단임을 확인할 수 있었다. 따라서 사전에 실험 집단과 통제 집단은 동질 집단임을 확인할 수 있었다.
두 집단의 수업 처치전 과학창의력 검사의 점수를 가지고 통계분석 한 결과 유의도 p값이 0.05수준에서 실험집단과 통제집단 간에 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다(p>.05).
둘째, 창의적인 사고 활동을 이끌어내는 관점에서 개발된 발문지 활용 수업은 전통적인 수업에 비하여 중학교 3학년 천문분야의 학업성취도 향상에 효과적이었다.
설문 결과로 볼 때, 대부분의 학생들과 교사들은 발문지 활용 수업과 기존 수업과의 차이가 있다고 응답하였으나, 그 차이에 대한 주된 이유는 수업방법의 변화 보다는 발문지의 활용에 더 큰 의미를 두고 있었다. 이는 발문지를 활용함에 있어 스스로 학습하고, 생각하는 습관을 갖고, 새로운 지식을 생각해 내고, 자연스럽게 토론하는 수업의 경험을 제공하였다고 판단된다.
셋째, 발문지 활용 수업의 효과는 인위적인 수업방법의 변화보다 발문의 내용과 수준에 의하여 발현되었다.
학습의 흐름은 동기유발, 학습안내, 본 학습, 학습정리 순으로 하되 허용적인 분위기를 조성하여 스스로 생각하여 답을 할 수 있도록 유도하였다. 약 5주간에 걸쳐서 개발한 14차시를 모두 적용하였으며, 매차시마다 성실히 완결지었는지를 반드시 검사하여 적용의 효과를 높였다. 또한, 교육과정의 흐름에 거스르지 않기 위하여 학습 진도에 맞추어 적용하였다.
첫째, 창의적인 사고 활동을 이끌어내는 관점에서 개발된 발문지 활용 수업은 과학창의력 신장에 효과적이었다.

후속연구

본 연구는 중학교 3학년 과학과 천문 단원을 대상으로 하며, 발문지로 개발된 학습 내용은 7단원 중에서 ‘지구의 운동’과 ‘달의 운동’으로 한정하였기 때문에 다른 교과와 단원으로 확대하여 일반화 시키기에는 제한점이 있을 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	과학창의력 신장을 위한 학습법은 어떠해야하는가?	과학창의력 신장을 위한 학습법은 절대적 기준이나 어떤 일정한 틀이 있는 것이 아니기 때문에 어려운 과제이나 학교 교육에서 창의력을 기르고자 한다면 무엇보다도 창의적인 사고를 자극하는 교수? 학습 활동으로의 변화가 이루어져야 한다. 유대인은 전 세계 인구의 0.
	교육의 필요성은 무엇인가?	변화하는 시대에 잘 적응할 수 있고, 새로운 시대를 창조할 수 있는 교육이 이루어져야 한다. 이러한 교육의 필요성에 의해 중학생들의 과학창의력 신장을 위한 발문지를 개발하였다.
	2015 개정교육 과정의 중점은?	이는 우리 교육이 나아갈 방향을 제시해 주고 있으며, 학생들에게 문제를 스스로 발견하고 해결하는 태도를 가져야함을 일깨워주고 있다. 그래서 2015 개정교육 과정에 미래 사회가 요구하는 핵심역량을 함양하여 바른 인성을 갖춘 창의융합형 인재를 양성하는 데에 중점을 둔다(교육부, 2015)고 명시하고 있으며 또한 중학교 교육목표에 학습과 생활에 필요한 기본 능력 및 문제 해결력을 바탕으로, 도전정신과 창의적 사고력을 기른다(교육부, 2015)고 적고 있다. 이렇듯 창의적 사고력을 갖춘 인재 양성이 우리교 육이 나아가야할 방향이라 할 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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