선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- TIMSS 2015에 초4로 참여한 학생들은 초등학교 3학년에서는 2007개정 교육과정으로, 초등학교 4학년에서는 2009개정 교육과정으로 학습한 학생들이다. 따라서 TIMSS 2015에서 이전 평가주기와 비교하여 초등학교 과학 내용영역별 평균점수 추이변화를 TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학 평가문항과 우리나라 교육과정과의 일치도 측면에서 분석하고자 한다. 초등학교 과학과 내용영역별로 성취도 추이변화의 원인을 살펴보면 다음과 같다.
- 예컨대 생명과학 내용영역에 속한 문항들의 경우 다시 학생의 관련 지식 알기 능력을 평가하는지 또는 적용이나 추론 능력을 평가하는지에 따라 인지영역별로 재분류된다. 따라서 본 연구에서는 TIMSS 평가에서 우리나라 초4 학생들의 성취 특성을 내용영역별로 분석하되, 적용하기 또는 추론하기 등과 같은 인지영역별 성취 특성을 함께 분석하고자 한다. 이를 토대로 우리나라 초등학교 과학과 교육과정 및 교수⋅학습 개선에 주는 시사점을 도출하고자 한다.
- 본 연구에서는 TIMSS 2011과 TIMSS 2015 결과 중 초등학교 4학년 과학 내용영역과 인지영역별로 우리나라 학생들의 성취 특성을 분석하였다. 연구결과에 따르면, 우리나라 학생들은 과학 내용영역별로 물상과학 영역에서는 우리나라 과학 전체 성취도 점수에 비해 통계적으로 유의하게 높은 점수를 나타내었고, 생명과학 영역에서는 전체 점수보다는 통계적으로 유의하게 낮은 점수를 나타내었다.
- 이에 본 연구에서는 TIMSS 2015 결과 중 초등학교 4학년 과학내용영역별로 우리나라 학생들의 성취 특성을 분석함으로써 향후 우리나라 과학과 교육과정 개정에 주는 시사점을 도출하고자 한다. 본 연구의 목적은 TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학 성취도 결과 중 과학 내용영역별 성취 특성을 분석하고, 우리나라 초등학교 교육과정에 비추어 그러한 성취 특성이 나타난 이유를 탐색하고자 한다. 특히 교육과정 변화 및 공개문항에 비추어 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 학생들의 성취 특성 추이변화를 분석하고자 한다.
- 이를 토대로 우리나라 초등학교 과학과 교육과정 및 교수⋅학습 개선에 주는 시사점을 도출하고자 한다.
- 이에 본 연구에서는 TIMSS 2015 결과 중 초등학교 4학년 과학내용영역별로 우리나라 학생들의 성취 특성을 분석함으로써 향후 우리나라 과학과 교육과정 개정에 주는 시사점을 도출하고자 한다. 본 연구의 목적은 TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학 성취도 결과 중 과학 내용영역별 성취 특성을 분석하고, 우리나라 초등학교 교육과정에 비추어 그러한 성취 특성이 나타난 이유를 탐색하고자 한다.
- , 2016). 이에 본 연구에서는 TIMSS 2015 과학과 내용영역별로 우리나라 초4 학생들의 성취특성을 분석하고, 문항별 특성에 비추어 관련된 인지영역별 성취 특성을 분석하였다. 즉, TIMSS 2015 초4 과학 성취도 개관에서는 우리나라 학생들의 성취 특성을 상위 15개국의 성취 특성과 비교하고, TIMSS 2011과 TIMSS 2015의 우리나라 학생들의 성취 특성 추이변화를 분석하였다.
- 본 연구의 목적은 TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학 성취도 결과 중 과학 내용영역별 성취 특성을 분석하고, 우리나라 초등학교 교육과정에 비추어 그러한 성취 특성이 나타난 이유를 탐색하고자 한다. 특히 교육과정 변화 및 공개문항에 비추어 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 학생들의 성취 특성 추이변화를 분석하고자 한다.
제안 방법
- TIMSS는 평가틀 및 문항개발, 예비검사, 본검사, 결과 분석의 순서로 4년 주기로 반복되는 연구로, 6주기 연구인 TIMSS 2015는 2013년부터 2016년까지 평가틀 및 평가도구 개발, 예비검사 실시, 본검사 실시, 결과 분석 및 발표 등의 순서로 연구를 추진하였다. TIMSS평가를 주관하는 IEA 국제본부에서는 TIMSS 2015 결과를 2016년 11월 말에 발표하였다.
- TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 생명과학 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 물상과학에서는 1점이 상승하였으며, 지구과학에서는 12점이 통계적으로 유의하게 하락하였다. 과학내용영역별로 TIMSS 2011과 비교하여 TIMSS 2015에서 평균점수가 하락하거나 상승한 까닭을 교육과정 일치도 측면에서 분석하였다. 예컨대 생명과학이나 물상과학 영역의 경우 일부 평가주제를 우리나라 2009개정 교육과정에서 5-6학년군에서 다루는 까닭에 우리나라 초4 학생들이 아직 학습하지 않아서 관련 문항들에서 정답률이 낮게 나타났다.
- 먼저 공개문항을 중심으로 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 10%p 이상의 정답률 차이를 나타낸 문항주제와 관련 주제를 우리나라 교육과정에서 어떻게 다루는지를 살펴보면 Table 7과 같다. 교육과정 변화 동향 파악을 위해, 2007개정, 2009개정 그리고 2015개정 교육과정(MOE, 2015)의 해당 단원을 비교하여 제시하였다.
- 인지영역 중 ‘알기’ 영역은 과학 지식을 회상⋅인식하거나 예를 제시하는 능력과 관련된 영역이고, ‘적용하기’는 기존 지식을 적용하여 주어진 상황을 해석하고 설명하거나 관련짓고, 비교⋅대조⋅분류하는 능력과 관련된 영역이고, ‘추론하기’는 주어진 상황을 분석하고 종합하기, 질문과 가설을 설정하고 예상하기, 탐구를 설계하고 평가하기, 결론을 도출하거나 일반화하기 등과 같은 과학 탐구 능력과 관련된 영역이다. 따라서 내용영역별 학생 성취 특성을 분석하면서 관련된 인지영역별 특성과 과학 탐구 관련 특성도 함께 분석하였다.
- 따라서 현장교사 네 명은 실제 과학 수업에서 이 내용을 탐구나 실험을 통해 교수학습 하는지, 실제 수업에서 ‘탐구 설계하기’라는 부분을 명시적으로 다루는지 등을 집중적으로 분석하였다.
- 초등학교 현장교사들은 각 문항별로 제시된 기술통계치를 토대로 2007개정 교육과정과 2009개정 교육과정 자료를 비교하면서 해당 평가주제를 어떻게 다루었으며, 실제 과학 수업에서 해당 평가주제를 어떻게 교수⋅학습하였는지를 분석하였다. 예컨대 생명과학 영역의 문항 중 식물이 자라는데 필요한 것을 알아보기 위한 실험을 설계하라는 문항에 대해 2007개정과 2009개정 교육과정에서 해당 내용을 어느 학년 어느 단원에서 다루는지를 분석하고 실제 수업에서 해당 TIMSS 평가주제를 어느 수준으로 다루는지를 점검하였다. 이 문항은 인지영역으로는 탐구를 설계하는 추론 능력을 평가하는 문항이다.
- 국제본부에서는 매 평가주기가 끝날 때마다 일부 문항을 공개하고 있는데 TIMSS 2015를 완료한 후 초등학교 4학년 과학의 경우 전체 176문항 중 75문항을 공개하였다(IEA, 2017). 이에 공개문항들 중 추이문항을 활용하여 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초4 학생들의 과학 성취도 추이를 교육과정 변화에 근거하여 분석하였다.
- 따라서 현장교사 네 명은 실제 과학 수업에서 이 내용을 탐구나 실험을 통해 교수학습 하는지, 실제 수업에서 ‘탐구 설계하기’라는 부분을 명시적으로 다루는지 등을 집중적으로 분석하였다. 전체 연구진이 전문가 협의회에 참여하였으며, 필요한 경우 개별 교사들을 대상으로 실제 과학수업을 어떻게 진행해왔는지를 면담하였다. 분석 결과를 토대로 우리나라 초등학교 과학과 교육과정 개정에 주는 시사점을 도출하였다.
- 이에 본 연구에서는 TIMSS 2015 과학과 내용영역별로 우리나라 초4 학생들의 성취특성을 분석하고, 문항별 특성에 비추어 관련된 인지영역별 성취 특성을 분석하였다. 즉, TIMSS 2015 초4 과학 성취도 개관에서는 우리나라 학생들의 성취 특성을 상위 15개국의 성취 특성과 비교하고, TIMSS 2011과 TIMSS 2015의 우리나라 학생들의 성취 특성 추이변화를 분석하였다.
- 초등학교 현장교사 네 명과 과학교육을 전공한 연구자 세 명이 참여하여 과학 내용영역별 문항들에 대해 우리나라 학생들의 정답률과 응답경향을 분석하고, 우리나라 과학과 교육과정에서 TIMSS 2015에서 출제된 과학과 평가주제를 어떻게 다루는지를 분석하였다. 즉, TIMSS 2015에서 출제된 초등학교 평가주제별로 우리나라 교육과정과의 일치도를 분석하고, 이를 학생들의 문항별 정답률과 관련지어 우리나라 학생들의 과학 내용영역별 응답특성을 초래한 원인을 분석하였다. 특히 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년의 과학 내용영역별 성취도 추이변화를 분석하고, 그 원인을 2007 개정과 2009개정 교육과정에서 해당 영역의 내용을 어떻게 다루는지를 중심으로 분석하였다.
- 초등학교 현장교사 네 명과 과학교육을 전공한 연구자 세 명이 참여하여 과학 내용영역별 문항들에 대해 우리나라 학생들의 정답률과 응답경향을 분석하고, 우리나라 과학과 교육과정에서 TIMSS 2015에서 출제된 과학과 평가주제를 어떻게 다루는지를 분석하였다. 즉, TIMSS 2015에서 출제된 초등학교 평가주제별로 우리나라 교육과정과의 일치도를 분석하고, 이를 학생들의 문항별 정답률과 관련지어 우리나라 학생들의 과학 내용영역별 응답특성을 초래한 원인을 분석하였다.
- 초등학교 현장교사들은 각 문항별로 제시된 기술통계치를 토대로 2007개정 교육과정과 2009개정 교육과정 자료를 비교하면서 해당 평가주제를 어떻게 다루었으며, 실제 과학 수업에서 해당 평가주제를 어떻게 교수⋅학습하였는지를 분석하였다.
- 즉, TIMSS 2015에서 출제된 초등학교 평가주제별로 우리나라 교육과정과의 일치도를 분석하고, 이를 학생들의 문항별 정답률과 관련지어 우리나라 학생들의 과학 내용영역별 응답특성을 초래한 원인을 분석하였다. 특히 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년의 과학 내용영역별 성취도 추이변화를 분석하고, 그 원인을 2007 개정과 2009개정 교육과정에서 해당 영역의 내용을 어떻게 다루는지를 중심으로 분석하였다. 국제본부에서는 매 평가주기가 끝날 때마다 일부 문항을 공개하고 있는데 TIMSS 2015를 완료한 후 초등학교 4학년 과학의 경우 전체 176문항 중 75문항을 공개하였다(IEA, 2017).
대상 데이터
- TIMSS 2015 시험은 초등학교 4학년 교육과정을 이수한 학생들을 대상으로 실시하므로, 우리나라의 경우 2014년 12월에 본검사를 실시하였다. TIMSS 2015에서 초등학교 4학년으로 평가에 참가한 학생들이 학습한 과학과 교육과정을 개관하면 Table 4와 같다.
- 우리나라는 2014년 12월에 TIMSS 2015 본검사를 실시하였다. TIMSS 2015의 초등학교 본검사 대상은 검사 시행 당시에 초등학교 4학년이던 학생들이다. 우리나라는 초등학교 4학년의 경우 표집 학생들 중 97%에 해당하는 4,669명이 최종적으로 TIMSS 2015 평가에 참여하였다(Kim et al.
- 우리나라 초등학교 4학년 학생들은 TIMSS 1995, TIMSS 2011에 이어서 TIMSS 2015에 참여하였다. 평가주기별로 과학성취도 추이변화를 살펴보면, TIMSS 1995(576점)나 TIMSS 2011(587점)에 비해 TIMSS 2015(589점)에서 성취도가 소폭 상승하였다.
- 우리나라는 2014년 12월에 TIMSS 2015 본검사를 실시하였다. TIMSS 2015의 초등학교 본검사 대상은 검사 시행 당시에 초등학교 4학년이던 학생들이다.
성능/효과
- TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 물상과학 영역 성취도 추이변화를 정리하면, 초등학교 3-4학년군 교육과정에서 다룬 내용일수록 정답률이 높게 나타났다. 반면에, 열전달, 용해와 용액, 전기회로, 도체와 부도체, 전기의 작용 등과 같은 평가주제는 2009개정 교육과정에서 5-6학년군에서 다루고, 어는점이나 녹는점 등은 중학교 교육과정에서 다루기 때문에 우리나라 초4 학생들의 정답률이 상대적으로 낮게 나타났다.
- TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 생명과학 영역 성취도 추이변화를 정리하면, 예상했던 것처럼 초등학교 3-4학년군 교육과정에서 다룬 내용일수록 정답률이 높게 나타났으며(Hong et al., 2001; Jeong et al., 2006), 유전 등과 같이 상위 학년에서 다루거나 미처 학습하지 않은 내용의 경우 상대적으로 정답률이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
- 우리나라 초등학교 4학년은 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 생명과학 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 물상과학에서는 1점이 상승하였으며, 지구과학에서는 12점이 통계적으로 유의하게 하락하였다. 상위 15개국을 살펴보면, TIMSS 2011과 비교하여 생명과학에서는 8개국이, 물상과학에서는 5개국이, 지구과학에서는 5개국이 성취도가 통계적으로 유의하게 상승하였다.
- 여기서 주목할 점은 TIMSS 2011에 비해 평균점수 12점이 하락하였음에도 불구하고 우리나라 초4 학생들의 지구과학 평균점수는 591점으로 참여국들 중 가장 높으며, 이는 지구과학 영역에서 2위를 차지한 홍콩의 574점보다도 17점이 더 높은 점수이다. TIMSS 2011에서 지구과학 영역의 평균점수는 603점으로 그 당시 전체 2위를 차지한 싱가포르보다도 62점이나 높았고, 생명과학이나 물상과학과 같은 다른 내용영역별 우리나라의 평균보다도 각각 32점, 6점씩 더 높았다. 따라서 TIMSS 2015에서 지구과학 영역은 참여국들 중 1위의 점수를 기록하고도 TIMSS 2011에 비해서는 유의하게 평균점수가 하락한 것으로 나타났다.
- 초등학교 4학년 물상과학은 우리나라 교육과정의 물리학과 화학으로 구성되는데, TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서는 평균점수 1점이 상승하였다. TIMSS 2015 과학 성취도 상위 15개국 중 핀란드, 일본 및 미국을 제외하고 나머지 국가들은 TIMSS 2011에 비해 물상과학 영역에서 평균점수가 상승하였다. 먼저 공개문항을 중심으로 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 10%p 이상의 정답률 차이를 나타낸 문항주제와, 관련 주제를 우리나라 교육과정에서 어떻게 다루는지를 살펴보면 Table 8과 같다.
- TIMSS 2015 과학 성취도 상위 15개국 중 핀란드와 헝가리를 제외하고 나머지 국가들은 TIMS 2011에 비해 생명과학 영역의 평균점수가 6∼45점 범위로 상승하였다.
- 따라서 TIMSS 2015에서 지구과학 영역은 참여국들 중 1위의 점수를 기록하고도 TIMSS 2011에 비해서는 유의하게 평균점수가 하락한 것으로 나타났다. TIMSS 2015 과학 성취도 상위 15개국 중 한국과 핀란드를 제외하고 나머지 국가들은 TIMSS 2011에 비해 지구과학 영역에서 평균점수가 상승하였다.
- 평가주기별로 과학성취도 추이변화를 살펴보면, TIMSS 1995(576점)나 TIMSS 2011(587점)에 비해 TIMSS 2015(589점)에서 성취도가 소폭 상승하였다. TIMSS 2015에서 초4 과학 성취도 상위 15개국 중, TIMSS 2011과 TIMSS 2015 평가주기에 모두 참여한 국가는 총 13개국이며, 이중 핀란드를 제외하고 나머지 12개국은 모두 TIMSS 2011보다 TIMSS 2015에서 평균 점수가 더 높아졌다.
- TIMSS 2015의 평가틀은 TIMSS 2011에서 사용한 평가틀을 부분적으로 수정⋅보완하였으며, 2013년에 개발을 완료하였다.
- TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학에서 상위 15개국의 성적을 비교해보면, 생명과학 영역에서는 싱가포르(607점), 대한민국(581점), 러시아연방(569점)의 순으로, 물상과학 영역에서는 싱가포르(603점), 대한민국(597점), 일본(587점), 대만(568점)의 순으로, 지구과학 영역에서는 대한민국(591점), 홍콩(574점), 일본(563점)의 순으로 나타났다. 과학 내용영역별로 1위를 차지한 국가와 비교해보면, 우리나라 초등학교 4학년 학생들은 생명과학 영역에서는 1위인 싱가포르보다 평균점수 26점이 낮고, 물상과학에서는 1위인 싱가포르보다 6점이 낮고, 지구과학에서는 2위인 홍콩보다 17점이 더 높은 것으로 나타났다. TIMSS 2015 초4 과학에서 전체 1위인 싱가포르의 경우 다른 영역에 비해 지구과학 영역의 성취도가 546점으로 우리나라보다 45점이 더 낮다.
- 예컨대 생명과학이나 물상과학 영역의 경우 일부 평가주제를 우리나라 2009개정 교육과정에서 5-6학년군에서 다루는 까닭에 우리나라 초4 학생들이 아직 학습하지 않아서 관련 문항들에서 정답률이 낮게 나타났다. 과학 인지영역별로는 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들은 TIMSS 2011에 비해 추론하기 영역의 점수가 많이 하락한 것으로 나타났다. TIMSS의 경우, 참여국들의 교육과정에 기반을 둔 평가이므로 TIMSS 결과를 토대로 우리나라 교육과정에서 관련 내용을 접근하는 방식이나 교수학습 방식을 점검해볼 수 있다(Hong et al.
- 그 결과 TIMSS 문항에서 ‘중력’이라는 개념과 표현을 명시하도록 요구하는 문항에 대해 우리나라 학생들의 정답률이 떨어지는 경향이 발견된다.
- 내용영역과 더불어 각 문항은 인지영역별로도 분류되는데, TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 인지영역별 성취도 추이변화를 살펴보면, TIMSS 2015에서 알기 영역은 12점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 추론하기 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 하락하였으며, 적용하기 영역은 동일한 점수를 유지하였다. 인지영역별 추이변화를 살펴보면 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 추론하기 영역의 점수가 많이 하락한 것으로 나타났다.
- TIMSS 2011에서 지구과학 영역의 평균점수는 603점으로 그 당시 전체 2위를 차지한 싱가포르보다도 62점이나 높았고, 생명과학이나 물상과학과 같은 다른 내용영역별 우리나라의 평균보다도 각각 32점, 6점씩 더 높았다. 따라서 TIMSS 2015에서 지구과학 영역은 참여국들 중 1위의 점수를 기록하고도 TIMSS 2011에 비해서는 유의하게 평균점수가 하락한 것으로 나타났다. TIMSS 2015 과학 성취도 상위 15개국 중 한국과 핀란드를 제외하고 나머지 국가들은 TIMSS 2011에 비해 지구과학 영역에서 평균점수가 상승하였다.
- 따라서 우리나라 초4 학생들은 과학과 교육과정을 통해 이 내용을 학습한 것은 아니지만, 일상생활의 경험과 상식을 토대로 답안을 작성하였을 것이라고 현장교사들은 분석하였다. 또 다른 공개문항인 나무와 사자의 공통점 2가지를 쓰는 문항에서도 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 정답률이 10%p 이상 상승하였는데, 이는 초등학교 3-4학년군에서 학습한 동물과 식물의 한살이 내용을 종합하여 답변한 것으로 보인다.
- 먼저, TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들은 생명과학 영역에서 TIMS 2011에 비해 평균점수 11점이 상승하였다. TIMSS 2015 과학 성취도 상위 15개국 중 핀란드와 헝가리를 제외하고 나머지 국가들은 TIMS 2011에 비해 생명과학 영역의 평균점수가 6∼45점 범위로 상승하였다.
- 전체 연구진이 전문가 협의회에 참여하였으며, 필요한 경우 개별 교사들을 대상으로 실제 과학수업을 어떻게 진행해왔는지를 면담하였다. 분석 결과를 토대로 우리나라 초등학교 과학과 교육과정 개정에 주는 시사점을 도출하였다.
- 우리나라 초등학교 4학년은 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 생명과학 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 물상과학에서는 1점이 상승하였으며, 지구과학에서는 12점이 통계적으로 유의하게 하락하였다. 상위 15개국을 살펴보면, TIMSS 2011과 비교하여 생명과학에서는 8개국이, 물상과학에서는 5개국이, 지구과학에서는 5개국이 성취도가 통계적으로 유의하게 상승하였다.
- 본 연구에서는 TIMSS 2011과 TIMSS 2015 결과 중 초등학교 4학년 과학 내용영역과 인지영역별로 우리나라 학생들의 성취 특성을 분석하였다. 연구결과에 따르면, 우리나라 학생들은 과학 내용영역별로 물상과학 영역에서는 우리나라 과학 전체 성취도 점수에 비해 통계적으로 유의하게 높은 점수를 나타내었고, 생명과학 영역에서는 전체 점수보다는 통계적으로 유의하게 낮은 점수를 나타내었다. TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 생명과학 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 물상과학에서는 1점이 상승하였으며, 지구과학에서는 12점이 통계적으로 유의하게 하락하였다.
- TIMSS 2011 이래로 과학과 평가문항은 가설 설정, 변인 통제 등과 같은 과학적 탐구를 설계하는 것과 관련된 문항이나 자신의 주장에 대한 설명이나 근거를 제시하도록 요구하는 문항의 출제 빈도가 높아지는 경향을 보인다(Lee, 2016). 예컨대 공개문항 중, 비료가 식물의 성장에 주는 영향을 알아보기 위한 실험 설계에서 변인통제하기, 식물이 자라는 데 필요한 것을 알아보기 위한 실험 설계하기, 여러 변인들 중 음료수의 농도를 낮추는 변인 찾아내기 등과 같은 문항에서 우리나라 초4 학생들은 30-40% 수준의 정답률을 나타내었다. 이에 대해 현장교사들은 3-4학년군 과학과 교과서 도입부에 기초탐구 활동 익히기가 제시되지만, 단원별 내용과 연계하여 직접적으로 변인통제나 실험 설계 등을 가르치기보다는 소극적으로 다루고 넘어가는 경우가 많다고 지적하였다.
- 우리나라 초등학교 4학년은 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 생명과학 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 물상과학에서는 1점이 상승하였으며, 지구과학에서는 12점이 통계적으로 유의하게 하락하였다. 상위 15개국을 살펴보면, TIMSS 2011과 비교하여 생명과학에서는 8개국이, 물상과학에서는 5개국이, 지구과학에서는 5개국이 성취도가 통계적으로 유의하게 상승하였다.
- 즉, 물상과학 영역에서의 정답률 차이가 많이 나는 것을 알 수 있다. 우리나라 학생들의 정답률을 살펴보면, 생명과학 영역에서는 66%, 물상과학에서는 67%, 지구과학에서는 66%의 정답률을 나타내었으며, 3개 영역에서 고른 정답률을 나타내어 특별히 어려워하는 영역은 없는 것으로 나타났다.
- TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들은 평균점수 589점으로 2위를 차지했으며, 1위인 싱가포르와는 평균점수 1점 차이이고 3위인 일본과는 평균점수에서 20점 차이가 난다. 우리나라는 성취도에서 1위를 차지한 싱가포르와는 유의미한 차이가 없었고, 3위를 차지한 일본보다는 통계적으로 유의미하게 성취도가 높은 것으로 나타났다. 성취수준별로는 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 과학 성취수준별 분포를 살펴보면, 수월수준에 해당하는 학생들이 29%, 우수수준 이상이 75%, 보통수준 이상이 96%, 기초수준 이상이 100%로 나타났다.
- 내용영역과 더불어 각 문항은 인지영역별로도 분류되는데, TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 인지영역별 성취도 추이변화를 살펴보면, TIMSS 2015에서 알기 영역은 12점이 통계적으로 유의하게 상승하였고, 추론하기 영역에서는 11점이 통계적으로 유의하게 하락하였으며, 적용하기 영역은 동일한 점수를 유지하였다. 인지영역별 추이변화를 살펴보면 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 추론하기 영역의 점수가 많이 하락한 것으로 나타났다. 따라서 초등학교 과학 수업을 통해 답변에 대한 이유를 추론하고 이를 서술하는 능력을 보강하는 과학과 교수학습 방법을 보강할 필요가 있음을 알 수 있다.
- 현장교사들은 TIMSS의 문항 형식이 우리나라 학생들에게 다소 생소한 측면이 있다고 지적하였다. 즉, TIMSS 문항의 경우 난이도가 높지는 않지만, 여러 과학영역들은 물론 타(他)교과와 연계된 융합형 문항이 많고, 문항 형식도 실생활과 관련된 적용과 응용 문항이 많다고 분석하였다. 현재 우리나라의 학교평가나 시험 문항은 주로 사실이나 개념 이해 중심으로 출제하는 데 반해서, TIMSS 문항의 경우 실생활에 적용하고 과학영역들을 연계하도록 하는 문항을 강조한다(Lee, 2016).
- 열전달과 우리생활(2009개정에서는 온도와 열) 단원의 경우 2007개정에서는 3-4학년군에 있다가, 2009개정에서는 5-6학년군으로 이동하였기 때문에, 초등학교 4학년 학생들은 관련 내용을 아직 학습하지 않아서 나무와 금속의 열전달 차이, 보온하는 방법, 물의 어는점 등의 문항에 대해 일상생활의 경험과 평소 지식으로 미루어 답안을 작성한 것으로 보인다. 특히 공개문항을 중심으로 한 정답률 추이변화에서 볼 수 있듯이 열전달을 잘하는 물질과 옷으로 감싸면 보온이 되는 이유를 찾는 문항에서는 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 20%p 이상 정답률이 급락하였다. 이는 열전달 관련 내용을 2007개정 교육과정에서는 3-4학년군에서 다루다가 2009개정에서는 5-6학년군으로 이동한 까닭에 학생들이 열전달 관련 내용을 학습하지 않아서 정답률이 급락한 것으로 보인다.
- 평가주제 ‘인간, 다른 동물들 및 식물들의 주요 생체 구조와 기능’와 ‘식물과 동물의 한살이’의 경우 3-4학년군의 식물의 한살이, 동물의 한살이 및 동물의 세계(2009개정에서는 동물의 생활) 단원에서 학습한 내용이 대부분이어서 우리나라 학생들의 정답률이 높게 나타났다.
- 평가주제 ‘일부 특징은 유전되며 다른 특징은 환경의 결과라는 것에 대한 이해’의 경우 유전과 관련된 직접적인 내용은 중학교에서 다루는 내용임에도 불구하고 우리나라 초4 학생들은 부모로부터 물려받은 특징, 번식 방법 등을 묻는 문항에 대해 80% 이상의 높은 정답률을 나타내었다.
- 즉, 기초수준 미달인 학생이 0%이며, TIMSS 2015 초등학교 4학년 과학 성취도 상위 15개국 중 우리나라만 유일하게 기초수준 미달 학생이 없다. 한편, 1위인 싱가포르는 수월수준에 해당하는 학생 비율이 37%로 나타나, 우리나라보다 8%p 더 높게 나타났으며, 싱가포르는 수월수준 학생 비율이 우리나라보다 더 많아서 전체적인 성취도가 우리나라보다 다소 높게 나타난 것으로 보인다.
- 한편, TIMSS 초4 생명과학 영역에서 동물이 체온을 조절하는 방법, 물을 마시는 이유, 우리 몸의 조직과 기관의 역할 등과 같이 일상의 생명현상의 이유나 근거를 두 가지 적도록 요구한 서술형 문항들의 경우 우리나라 학생들의 정답률은 10-15%를 나타내었다. 일상생활의 상식 차원의 문항들임에도 불구하고 해당 현상이 일어나는 이유를 적도록 요청할 경우 우리나라 학생들은 대부분 한 가지 이유만을 적거나 무응답인 경우가 많았다.
- 달의 위상변화의 경우 초등학생들의 오개념이 많아서 중학교에서 다룬다. 한편, 공개문항인 하루 동안 그림자의 길이가 달라진 이유를 설명하는 문항의 경우에는 TIMSS 2011에 비해 TIMSS 2015에서 정답률이 10%p 이상 상승하였는데, 이는 학생들이 아침이나 저녁보다는 낮12시에 그림자의 길이가 가장 짧다는 것을 일상생활의 경험에 비추어 설명한 것으로 보인다.
후속연구
- 이러한 맥락에서 2015 개정 교육과정 초등 3-4학년에서 식물과 동물 관련 학습 내용을 동일 학년에서 함께 배우도록 조정하고, 5-6학년군에서는 구조와 기능을 중심으로 ‘식물의 구조와 기능’과 ‘우리 몸의 구조와 기능’을 함께 학습하도록(KOFAC, 2015) 구성한 점은 바람직한 변화로 보인다. 이렇듯 교육과정에서 식물과 동물을 연계하고, 구조와 기능의 관점에서 식물과 우리 몸을 연계하여 통합적으로 이해하도록 구성함으로써 영역이나 소재를 가로질러 핵심개념(big ideas) 중심의 내용 연계와 적용이 가능할 것으로 기대된다.
- 첫째, 우리나라 학생들의 성취도가 지속적으로 낮게 나타나는 내용영역의 경우 주요 개념의 도입 시기와 순서 등에 대한 심층연구가 요청된다. 물론 TIMSS의 출제경향에 맞추어 우리나라 과학과 교육과정을 바꾸거나 TIMSS 문제를 해결할 수 있도록 학생들을 반드시 준비시켜야 하는 것은 아니지만(Park, 2004; Hong et al.
- 특히 성취도 상위국들과의 국제비교를 통해 교육과정, 교수⋅학습, 교육정책 등 다양한 수준에서 과학교육의 개선 방안을 탐색할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.