[논문]과학학습의 정의적 영역에서 사전-사후 통합 검사 설계의 타당화 연구: 과학영재를 대상으로

임채성; 박형민

doi:10.15267/keses.2017.36.3.219

과학학습의 정의적 영역에서 사전-사후 통합 검사 설계의 타당화 연구: 과학영재를 대상으로
A Validation Study of Retrospective Pre-post Testin the Affective Domain in Science Learning:for Scientifically Gifted Elementary Students 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.36 no.3, 2017년, pp.219 - 226

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In this study, the reliability and validity of the retrospective pre-post test were analyzed in order to solve the problem of traditional pre-post test including response shift bias. Samples of the study were 162 elementary school students who are studying at the S university gifted education center in Seoul. Before completion of the field trip, we conducted pre test of science-related attitudes. After completion of the field trip, respondents were asked to compare their responses of pre and post science-related attitudes to quantitatively analyze the commonalities and differences of the two tests. To find out more characteristics, qualitative data such as daily records and interview were also gathered and analyzed. The major results of the study are as follows. First, for the paired t-test, there was no statistically significant difference between separate pre-test scores and retrospective pre-test. There was a very high correlation between the separate pre-test scores and the retrospective pre-test. Second, there were significant differences in all seven sub-factors of science-related attitudes between the retrospective pre-test and the post-test. Third, the separate pre-test scores showed a slightly higher tendency than the retrospective pre-test scores. This suggests that the response shift bias appears when it is performed the separate pre-test in affective domain. As a result of the interview, it was found that the evaluation standards of separate pre-test did not match with those of post-test. Forth, internal consistency reliability of the retrospective pre-test was higher than that of the separate pre-test. However, there were significant differences in six factors of science-related attitudes excluding the 'social implications of science' between the separate pre-test and the post-test. Based on these results, the retrospective pre-post test design provides simplicity and convenience to both respondents and investigators, as it is done with one test. The retrospective pre-post test design can be regarded as a valid design for the self-report measurement of affective domain on a single experimental group.

주제어

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문제 정의

본 연구에서는 일반적인 과학 관련 태도 검사지로 널리 쓰이고 있는 TOSRA(Fraser, 1981)를 현장 학습의 성격과 내용에 맞게 수정하여 사용하였다. 과학교육을 전공하는 대학 교수와 대학원생들에게 의뢰하여 검사지의 타당도를 검증하였다. 이 검사 도구는 TOSRA 문항(70개) 중에서 하위 요인별로 타당도 평가 척도가 가장 높은 3개의 문항씩을 선정하여 5단계 리커트 척도형 21개 문항으로 구성하 였다.
본 연구는 과학학습의 정의적 영역에서 사전-사후 통합 검사 설계(retrospective pre-post test design) 의 타당화를 위한 연구이다. 기존 교육 연구 분야에서 개발된 프로그램이나 자료가 학생들에게 미치는 영향을 평가할 때 일반적으로 정의적․행동적․ 인지적 영역을 망라하고, 사전-사후 검사 설계가 널리 활용되고 있다(Colosi & Dunifon, 2006; Dimitrov & Rumrill, 2003).
본 연구에서는 사전 검사 → 프로그램 처치 → 사후 검사로 이루어지는 단일집단 사전-사후 분리 검사 설계를 프로그램 처치 → 사전-사후 통합 검사 형태로 변형하여 그 타당성과 실용성을 검증하였다.
본 연구에서는 학생의 정의적 특성을 검사하는 사전-사후 분리 검사 설계의 응답변환편향 현상과 반복 측정으로 인한 주의집중력이나 응답성실도 저하 문제를 해결하고, 응답 효율을 높이기 위하여 사전-사후 통합 검사 설계의 신뢰도와 타당도를 분석 하였다. 서울 소재 S교육대학교 영재교육원에 수학 중인 초등학교 학생 162명을 대상으로 과학 현장학 습에 관한 영재과학캠프 참가 전에 사전 분리 과학 관련 태도 검사를 실시하고, 사후에는 응답자에게 사전과 사후를 비교하여 응답하게 하여 두 가지 검사 결과의 공통점과 차이점을 정량적으로 분석하 였다.
이를 토대로 학교 현장에서의 실제적 적용 방안과 후속 연구 과제를 제안한다. 본 연구 결과는 정의적 영역을 자기보고식으로 측정하는 경우, 사전-사후 통합 검사 1회로 실시하는 것이 더 적절함을 시사하므로, 이를 토대로 일반 학생들을 대상으로 조사․분석할 필요가 있다.

제안 방법

서울 소재 S교육대학교 영재교육원에 수학 중인 초등학교 학생 162명을 대상으로 과학 현장학 습에 관한 영재과학캠프 참가 전에 사전 분리 과학 관련 태도 검사를 실시하고, 사후에는 응답자에게 사전과 사후를 비교하여 응답하게 하여 두 가지 검사 결과의 공통점과 차이점을 정량적으로 분석하 였다. 또한, 정량적 검사로 드러나지 않는 특성들을 알아내기 위하여 관찰지, 면담일지를 분석하는 등정성적 연구를 병행하였다. 본 연구를 통해 다음과같은 결론을 도출하였다.
본 연구에서는 일반적인 과학 관련 태도 검사지로 널리 쓰이고 있는 TOSRA(Fraser, 1981)를 현장 학습의 성격과 내용에 맞게 수정하여 사용하였다. 과학교육을 전공하는 대학 교수와 대학원생들에게 의뢰하여 검사지의 타당도를 검증하였다.
사전-사후 통합 검사 설계의 타당성을 검토하기 위하여 영재집단을 대상으로 현장학습을 실시하기 전에는 분리 사전 검사를 실시하고, 2박 3일간의 현장학습을 실시한 후에는 사전-사후 통합 검사를 실시하였다(Table 1). 이렇게 수집된 분리 사전 검사와 통합 사전 검사 데이터는 i-STATISTICS를 활용하여 대응표본 t-검정, 독립표본 t-검정, 일원 변량 분석, 상관 분석을 통해 정량적 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 학생의 정의적 특성을 검사하는 사전-사후 분리 검사 설계의 응답변환편향 현상과 반복 측정으로 인한 주의집중력이나 응답성실도 저하 문제를 해결하고, 응답 효율을 높이기 위하여 사전-사후 통합 검사 설계의 신뢰도와 타당도를 분석 하였다. 서울 소재 S교육대학교 영재교육원에 수학 중인 초등학교 학생 162명을 대상으로 과학 현장학 습에 관한 영재과학캠프 참가 전에 사전 분리 과학 관련 태도 검사를 실시하고, 사후에는 응답자에게 사전과 사후를 비교하여 응답하게 하여 두 가지 검사 결과의 공통점과 차이점을 정량적으로 분석하 였다. 또한, 정량적 검사로 드러나지 않는 특성들을 알아내기 위하여 관찰지, 면담일지를 분석하는 등정성적 연구를 병행하였다.
응답변환편향 현상의 원인을 알아보고자 분리 사전 검사 점수가 더 높은 유형의 학생들 중 차이점 수가 평균보다 1SD 이상 높은 학생들을 대상으로 면담을 실시하였다. 다음은 이에 관한 면담 내용 중대표적인 두 가지 사례이다.
과학교육을 전공하는 대학 교수와 대학원생들에게 의뢰하여 검사지의 타당도를 검증하였다. 이 검사 도구는 TOSRA 문항(70개) 중에서 하위 요인별로 타당도 평가 척도가 가장 높은 3개의 문항씩을 선정하여 5단계 리커트 척도형 21개 문항으로 구성하 였다. 이 검사지는 과학의 사회적 의미, 과학자의 평범성, 과학 탐구에 대한 태도, 과학적 태도의 수용, 과학 수업의 즐거움, 과학에 대한 취미로서의 관심, 과학에 대한 직업으로서의 관심의 7개 하위 영역으로 구성되어 있다.

대상 데이터

본 연구는 서울시에 소재한 S교육대학교 과학영재교육원 10개 반(162명) 학생들을 대상으로 실시 하였다. 사전-사후 통합 검사 설계는 주로 단일 실험 집단을 대상으로 한 연구에서 활용할 수 있고, 조사 대상자가 어떤 영역이나 특성에 대한 자신의 상태 변화나 차이를 반성적으로 파악하는 자기 고찰 능력이 어느 정도 갖춰져 있는 것을 전제로 하는 설계 이기 때문에, 이에 적합하다고 판단되는 과학영재 교육원에 재학 중인 학생들을 연구대상으로 선정 하였다.
본 연구는 서울시에 소재한 S교육대학교 과학영재교육원 10개 반(162명) 학생들을 대상으로 실시 하였다. 사전-사후 통합 검사 설계는 주로 단일 실험 집단을 대상으로 한 연구에서 활용할 수 있고, 조사 대상자가 어떤 영역이나 특성에 대한 자신의 상태 변화나 차이를 반성적으로 파악하는 자기 고찰 능력이 어느 정도 갖춰져 있는 것을 전제로 하는 설계 이기 때문에, 이에 적합하다고 판단되는 과학영재 교육원에 재학 중인 학생들을 연구대상으로 선정 하였다. 또한 본 연구자들이 해당 과학영재교육원의 반 지도교수 및 현장학습 인솔교사이기 때문에, 학생들의 특징이나 그 변화를 직접 관찰하기 용이 하고, 심층적인 추가 면담 및 자료 수집이 가능하다고 판단하였다.
또한 본 연구자들이 해당 과학영재교육원의 반 지도교수 및 현장학습 인솔교사이기 때문에, 학생들의 특징이나 그 변화를 직접 관찰하기 용이 하고, 심층적인 추가 면담 및 자료 수집이 가능하다고 판단하였다. 추가 면담은 응답변환편향 현상의 원인을 알아보기 위하여 실시하였으며, 분리 사전 검사 점수가 통합 사전 검사 점수보다 더 높은 유형의 학생들 중 차이점수가 평균보다 1SD 이상 높은 학생 2명을 대상으로 하였다.

데이터처리

사전-사후 통합 검사 설계의 타당성을 검토하기 위하여 영재집단을 대상으로 현장학습을 실시하기 전에는 분리 사전 검사를 실시하고, 2박 3일간의 현장학습을 실시한 후에는 사전-사후 통합 검사를 실시하였다(Table 1). 이렇게 수집된 분리 사전 검사와 통합 사전 검사 데이터는 i-STATISTICS를 활용하여 대응표본 t-검정, 독립표본 t-검정, 일원 변량 분석, 상관 분석을 통해 정량적 분석을 실시하였다. 또한 정량적 검사지로는 명확히 드러나지 않는 특성들을 알아내기 위하여 참여 학생과의 인터뷰 자료를 분석하는 등 정성적 연구를 병행하였다(Creswell et al.

성능/효과

넷째, 통합 사전 검사의 응답이 분리 사전 검사의 응답보다 문항 내적 일관성 신뢰도가 더 높았다.
, 1998). 둘째, 참여자가 프로그램 투입 전과 후에 2회 반복 응답하게 하는 방식은 응답 자의 응답 집중도와 충실도 감소와 같은 문제를 야기할 수 있다. 셋째, 사전 검사에서 응답변환편향 현상(response shift bias)이 나타나는 문제가 있다.
둘째, 통합 사후 검사와 통합 사전 검사 사이에 서는 과학 관련 태도의 7개 모든 하위 요인에서 유의한 차이가 나타났으나, 통합 사후 검사와 분리 사전 검사 사이에서는 ‘과학의 사회적 의미’ 요인을 제외한 6개 요인에서 통계적으로 유의한 차이가 나 타났다.
05); Table 2]. 또한 상관 분석 결과, 두 검사 점수 사이의 상관계수는 0.92로두 검사의 점수는 상관이 매우 높은 것으로 나타났다. 그러므로, 사전에 별도로 검사한 결과와 사후에 자신의 사전 상태를 회고하여 응답한 결과는 같다고 간주할 수 있다.
05점이 높았다. 또한 하위 요인별로 분석해 보았을 때, 과학 관련 태도의 7개 모든 하위 요인에서 통합 검사의 사전 점수와 사후 점수는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(Table 3). 반면, 분리 사전 검사와 통합 사후 검사 점수의 경우에는 ‘과학의 사회적 의미’ 요인을 제외한 6개 요인에서 통계적으로 유의한 차이가 있다.
또한 하위 요인별로 분석해 보았을 때도, ‘과학 수업의 즐거움’ 요인을 제외한, 모든 요인에서 통합 사전 검사의 신뢰도가 약간 더 높았다.
또한, ‘과학자의 평범성’ 요인을 제외한 6개의 하위 요인에서 분리 사전 검사 점수가 통합 사전 검사 점수보다 더 높았다.
이는 분리 사전 검사의 경우, 과학의 정의적 영역에 대한 자기 보고식 측정에서 응답변환편향 현상이 나타남을시사한다. 면담 결과, 분리 사전 검사에서 학생들의 사전과 사후 검사에 대한 평가 기준이 일치하지 않았음을 알 수 있었다.
본 연구에서 비교하는 두 검사에 대한 문항 내적 일관성 신뢰도 검사 결과, 똑같은 과학 관련 태도 검사 문항이지만, 검사 시기가 다른 분리 사전 검사와 통합 사전 검사의 Cronbach α 값은 달랐다.
분리 사전 점수와 통합 사전 점수의 통계적 차이, 상관관계, 신뢰도 등을 종합적으로 고려할 때, 과학과 관련된 응답자의 정의적 특성에 대한 사전 상태를 프로그램 처치 이후에 통합으로 검사를 실시 하는 것이 효율적이고 타당하다고 할 수 있다.
셋째, 분리 사전 검사 점수는 통합 사전 검사 점수보다 약간 더 높은 경향을 보였다. 이는 분리 사전 검사의 경우, 과학의 정의적 영역에 대한 자기 보고식 측정에서 응답변환편향 현상이 나타남을시사한다.
이 연구에서는 의사소통의 편리성을 위하여 기존의 단일집단 사전-사후 분리 검사 설계의 사전 검사를 분리 사전 검사(separate pre-test)로, 사전 상태에 대한 사후의 통합 검사를 회고적 사전-사후 검사(retrospective pre-post test) 혹은 사전-사후 통합 검사(integrated pre-post test)라고 정의하였다. 영재학 생들의 정의적 영역에 대한 분리 사전 검사 결과와 통합 사전 검사 결과는 어떠한 관계에 있으며, 분리사전 검사 점수와 통합 사전 검사 점수의 차이점수의 유형에 따라 응답변환편향 현상에 차이가 나타 나는지 탐색하여, 통합 사전-사후 검사 설계의 타당 성과 실용성을 검증하였다.
05)]. 이 결과를 통해 분리 사전 검사의 점수가더 높은 학생들이 더 많다는 것을 알 수 있으며, 정의적 특성을 자기보고식으로 측정할 때 분리 사전 검사에서 나타나는 응답변환편향 현상을 보여준다. 이러한 결과는 프로그램 처치 효과에 대해 분리 사전 검사와 통합 사전 검사 사이의 점수를 비교 연구한 선행 연구의 결과와 유사하다(Schwartz et al.
이러한 결과들을 종합하여 볼 때, 본 연구에서 활용한 사전-사후 통합 검사 설계는 사전-사후 분리 검사를 1회로 통합하여 실시함으로써 응답자와 조사자 모두에게 단순성과 편리성을 제공하고, 단일 실험 집단에 대한 프로그램의 정의적인 영향을 자기보고식으로 측정하기에 타당한 검사 설계라고 볼수 있다.
전체적으로 과학 관련 태도에 대한 분리 사전 검사 점수가 통합 사전 검사 점수보다 높은 경향을 보였으나, 두 검사 점수의 차이는 통계적으로 유의하지 않았다[t(162, 162)=1.272(p>.05); Table 2].
점수의 유형에 따라 학생들을 3가지로 범주화 함으로써 유용한 정보를 찾아낼 수 있었다(Table 4). 첫 번째는 분리 사전 검사 점수가 더 높은 유형이다 (86명, 53.
첫째, 과학 관련 태도 검사 결과, 분리 사전 검사 점수와 통합 사전 검사 점수 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없었고, 통합 사전 검사 점수와 분리사전 검사 점수는 매우 높은 상관관계를 가지고 있었다.
통합 사전 검사와 통합 사후 검사의 과학 관련 태도 점수의 차이(0.15점)가 분리 사전 검사와 통합 사후 검사의 과학 관련 태도 점수의 차이(0.10점)보다 0.05점이 높았다. 또한 하위 요인별로 분석해 보았을 때, 과학 관련 태도의 7개 모든 하위 요인에서 통합 검사의 사전 점수와 사후 점수는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(Table 3).

후속연구

본 연구 결과는 정의적 영역을 자기보고식으로 측정하는 경우, 사전-사후 통합 검사 1회로 실시하는 것이 더 적절함을 시사하므로, 이를 토대로 일반 학생들을 대상으로 조사․분석할 필요가 있다. 또한, 과학탐구 영역과 과학 지식 영역에 대해서도 분리 사전 검사와 통합 사전 검사의 관계를 규명하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 단일 집단을 대상으로 사전-사후 통합 검사의 타당성을 탐색하였기 때문에, 두 집단 이상의 설계에서도 활용 가능한지에 대한 연구가 필요하다.
이를 토대로 학교 현장에서의 실제적 적용 방안과 후속 연구 과제를 제안한다. 본 연구 결과는 정의적 영역을 자기보고식으로 측정하는 경우, 사전-사후 통합 검사 1회로 실시하는 것이 더 적절함을 시사하므로, 이를 토대로 일반 학생들을 대상으로 조사․분석할 필요가 있다. 또한, 과학탐구 영역과 과학 지식 영역에 대해서도 분리 사전 검사와 통합 사전 검사의 관계를 규명하는 연구가 필요하다.
또한, 과학탐구 영역과 과학 지식 영역에 대해서도 분리 사전 검사와 통합 사전 검사의 관계를 규명하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 단일 집단을 대상으로 사전-사후 통합 검사의 타당성을 탐색하였기 때문에, 두 집단 이상의 설계에서도 활용 가능한지에 대한 연구가 필요하다.
그러나, 검사를 두 번 실시함으로써 피험자가 검사 내용을 기억하거나, 특정한 방식으로 응답하는 요령을 터득하는 등의 사전 검사 경험이 사후검사에 영향을 줄 수 있기 때문에 내적 타당도가 취약하다(성태제와 시기자, 2014; Dimitrov & Rumrill, 2003). 이러한 사전-사후 분리 검사 설계의 제한점을 극복하면서 연구의 타당성과 효율성을 높일 수 있는 검사 설계가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	사전-사후 검사 설계의 제한점은?	그러나, 이러한 사전-사후 검사 설계는 몇 가지 제한 점이 있다. 첫째, 사전 검사와 사후 검사 사이의 시간 간격으로 인한 연구 시간 소모의 문제가 있다 (Marshak et al., 1998). 둘째, 참여자가 프로그램 투입 전과 후에 2회 반복 응답하게 하는 방식은 응답 자의 응답 집중도와 충실도 감소와 같은 문제를 야기할 수 있다. 셋째, 사전 검사에서 응답변환편향 현상(response shift bias)이 나타나는 문제가 있다. 이러한 현상은 프로그램 투입 전 사전 검사를 실시할때, 학생들이 자신의 태도, 기능, 지식 상태 등을 과대평가하여 사전 검사와 사후 검사 사이의 평가 기준이 모호해지는 경향을 의미한다(Howard & Dailey, 1979).
	기존의 사전, 사후 분리 검사 설계의 분류법은?	기존의 사전, 사후 분리 검사 설계는 비교 집단의 유무나 집단 동질성 통제 유무 등에 따라 단일집단․이질집단․통제집단 사전-사후검사 설계 등으로 분류된다(Fraenkel et al., 2014; Gall et al.
	사전-사후 통합 검사의 효과를 보기위한 조건은?	사전-사후 통합 검사는 응답자가 참여한 프로그램에 비추어 자신의 지식과 행동의 실제적인 변화를 스스로 비교하게 하여 프로그램의 영향을 알아보고자 할 때 효과적이라고 보고되었다(Rockwell & Kohn, 1989; Stevens & Lodl, 1999). 본 연구는 행동적․인지적 영역 이외에 정의적 영역의 자기보고식 측정에서 사전-사후 통합 검사 설계의 타당성과 실용성을 검증한다는 점에서 의의가 있다고 할 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

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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