[논문]과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 초등학생의 인식

성혜진; 임희준

doi:10.15267/keses.2018.37.4.391

과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 초등학생의 인식
Elementary Students' Perception of the Science Inquiry Activities and Essential Features of Science Inquiry 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.37 no.4, 2018년, pp.391 - 401

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated elementary students' perception of the suitability of inquiry activities related to the science inquiry, essential features of the inquiry and essential features of the inquiry by science inquiry activities. First, 5-6th grade elementary students' perception of the suitability of inquiry activities to the science inquiry was positive in this study and especially the score of experiment and field trip was high. The lowest score was on the discussion and elementary students thought that discussion might be wrong, because they just talked when they participated in the discussion. Second, perception of the essential features of science inquiry was positive. Especially, engaging students in evaluating their explanations in the light of alternative explanations was the highest. Students thought that explanation is important, but it is too hard to perform the science inquiry with only the explanation. Third, the score of research and experiment was high in essential features of science inquiry by science inquiry activities. The score of the field trip was low, so a more meaningful field trip should be carried out in the school.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Questionnaire configuration
표 Table 2. The domains of questionnaire and their Cronbach's α
표 Table 4. The comparison of the essential features of science inquiry
표 Table 3. The average of the essential features of science inquiry
표 Table 6. The comparison of the suitability of inquiry activities to the science inquiry
표 Table 5. The average of the suitability of inquiry activities to the science inquiry
표 Table 7. The average of the essential features of science inquiry by science inquiry activities
표 Table 8. The comparison of the essential features of science inquiry by science inquiry activities
표 Table 9. The comparison of the suitability of inquiry activities to the science inquiry and the essential features of science inquiry by science inquiry activities

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 초등학생들이 과학 탐구의 특징에 대해 어떻게 생각하고 있는지와 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성에 대한 인식을 알아보고자 한다. 또한 실제 과학 탐구가 이루어지는 과학 수업에서는 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징이 함께 어우러지므로 탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 조사하고, 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성과 특징에 대한 인식의 차이를 비교하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 초등학생들이 과학 탐구의 특징에 대해 어떻게 생각하고 있는지와 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성에 대한 인식을 알아보고자 한다. 또한 실제 과학 탐구가 이루어지는 과학 수업에서는 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징이 함께 어우러지므로 탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 조사하고, 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성과 특징에 대한 인식의 차이를 비교하고자 한다. 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
본 연구에서는 초등학생의 과학 탐구의 특징에 대한 인식, 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성에 대한 인식, 탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 살펴보고, 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성과 특징에 대한 인식 차이를 비교하였다.
본 연구에서는 학생들이 과학 탐구의 특징이라고 생각하는지와 그 차이를 비교하고, 탐구 활동의 유형이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각 하는지와 유형별 적합성에는 어떠한 차이가 있는지를 비교하고자 하였다. 또한 탐구 활동 유형별로 과학 탐구의 특징 5가지가 나타날 수 있다고 생각 하는지와 그 차이를 비교하고자 세 영역으로 구성하였고, 모두 5점 리커트 척도이다.

제안 방법

각 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성에 대한 인식을 살펴보기 위하여 탐구 활동 유형인 ‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’에 대한 과학 탐구에의 적합성에 대한 학생들의 인식 점수의 평균을 표에 제시하였다.
둘째, ‘탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성’은 탐구 활동의 유형을 여러 학자들이 구분하였으나, 2015 과학과 교육과정의 교수․학습 및 평가의 방향에 제시된 교수․학습 방법을 포함하는 박효순과 조희형(2003)의 ‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’의 구분에 기초하여 제시하였다.
본 연구에서는 학생들이 과학 탐구의 특징이라고 생각하는지와 그 차이를 비교하고, 탐구 활동의 유형이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각 하는지와 유형별 적합성에는 어떠한 차이가 있는지를 비교하고자 하였다. 또한 탐구 활동 유형별로 과학 탐구의 특징 5가지가 나타날 수 있다고 생각 하는지와 그 차이를 비교하고자 세 영역으로 구성하였고, 모두 5점 리커트 척도이다. 초등학교 5학년 학생 6명을 대상으로 예비 검사를 실시하였고, 초등학생 수준에 적절하게 용어를 수정하였다.
심층 면담은 참여를 원하는 학생들 중 자신의 생각을 잘 표현할 수 있는 학생들로 담임 교사의 추천을 받아 5학년 학생 7명, 6학년 학생 3명을 대상으로 이루어졌다. 면담은 설문 조사 후 1주일 이내에 3~4명씩 집단 면담의 형태로 실시하였고, 약 30분 가량 소요되었다. 심층 면담은 응답한 설문지를 바탕으로 자신의 생각과 이에 대한 이유에 대하여 반구조화된 면담의 형태로 진행되었다.
본 연구에서는 설문 조사를 통해 초등학생들이 과학 탐구의 특징 5가지에 대해 학생들이 탐구의 특징으로 인식하는 정도, 각 탐구 활동 유형에 대하여 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는 정도, 탐구 활동의 유형별로 과학 탐구의 특징이 나타날 수 있다고 생각하는 정도를 비교하였다. 이를 위해 수준 간의 차이를 검정하는데 있어서 신뢰성을 높이고 인자 사이의 교호작용을 분리하여 구할 수 있는 반복측정 분산분석(권용만 등, 2017)으로 분석하였고, 반복측정 분산분석의 기본 가정인 구형성 가정이 만족되지 않아 Hotelling의 T값을 통하여 분석하였다.
심층 면담 내용도 과학 탐구의 특징, 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성, 탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징으로 구분하고 응답한 이유를 질문하였으며, 녹음된 내용을 전사하여 분석하였다.
면담은 설문 조사 후 1주일 이내에 3~4명씩 집단 면담의 형태로 실시하였고, 약 30분 가량 소요되었다. 심층 면담은 응답한 설문지를 바탕으로 자신의 생각과 이에 대한 이유에 대하여 반구조화된 면담의 형태로 진행되었다. 면담 내용은 면담 참가자의 동의를 얻어 녹음하였다.
셋째, ‘탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징’은 탐구 활동 유형 5가지가 각각 과학 탐구의 특징 5가지와 얼마나 관련이 있는지를 묻는 문항으로 구성하였다. 유형 5가지와 NSES에서 제시한 과학 탐구의 특징 5가지에 대해서 물었고 총 25문항이다. 검사 실시 후 Cronbach’s α로 구한 신뢰도는 0.
과학 탐구는 여러 가지 유형이 있으면서 질문, 증거, 설명 등과 같은 공통적인 특징을 가지고 있다. 이러한 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 알아보고자 NSES에서 제시하는 과학 탐구의 특징 5가지에 대한 동의 정도에 대한 인식을 조사하여 평균을 구하였다. 이에 대한 분석 결과는 Table 3과 같다.
첫째, ‘과학 탐구의 특징’ 관련 문항은 NSES에서 제시한 과학 탐구의 특징을 바탕으로 Bodzin and Beerer (2003)가 개발한 the Science Teacher Inquiry Rubric(STIR), Forbes et al. (2013)이 개발한 the Practices of Science Observation Protocol(P-SOP) 문항을 참고하여 과학 탐구의 특징에 대한 인식 관련 문항을 구성하였다.
또한 탐구 활동 유형별로 과학 탐구의 특징 5가지가 나타날 수 있다고 생각 하는지와 그 차이를 비교하고자 세 영역으로 구성하였고, 모두 5점 리커트 척도이다. 초등학교 5학년 학생 6명을 대상으로 예비 검사를 실시하였고, 초등학생 수준에 적절하게 용어를 수정하였다. 이후 초등학교 교사 4명과 전문가 2명의 자문을 받아 안면타당도를 확보하였다.
탐구 활동 유형별로 과학 탐구의 특징 5가지가 각각 어느 정도 포함되는지에 대한 인식을 조사하여 평균을 표에 제시하였다. 분석 결과는 Table 7과 같다.

대상 데이터

본 연구에서는 경기도에 위치한 4개 초등학교의 5, 6학년 초등학생 650명을 대상으로 설문조사가 실시되었다(Table 1). 초등학교 3학년부터 과학 학습이 시작되지만 3, 4학년 학생들은 아직 기초 과학 탐구만 다루고 있어서 5, 6학년 학생들로 한정하였다.
초등학교 3학년부터 과학 학습이 시작되지만 3, 4학년 학생들은 아직 기초 과학 탐구만 다루고 있어서 5, 6학년 학생들로 한정하였다. 심층 면담은 연구자가 근무 중인 초등학교 5학년 학생 7명(남학생 4명, 여학생 3명), 6학년 학생 3명(남학생 2명, 여학생 1명)을 대상으로 실시하였다.
심층 면담은 참여를 원하는 학생들 중 자신의 생각을 잘 표현할 수 있는 학생들로 담임 교사의 추천을 받아 5학년 학생 7명, 6학년 학생 3명을 대상으로 이루어졌다. 면담은 설문 조사 후 1주일 이내에 3~4명씩 집단 면담의 형태로 실시하였고, 약 30분 가량 소요되었다.
본 연구에서는 경기도에 위치한 4개 초등학교의 5, 6학년 초등학생 650명을 대상으로 설문조사가 실시되었다(Table 1). 초등학교 3학년부터 과학 학습이 시작되지만 3, 4학년 학생들은 아직 기초 과학 탐구만 다루고 있어서 5, 6학년 학생들로 한정하였다. 심층 면담은 연구자가 근무 중인 초등학교 5학년 학생 7명(남학생 4명, 여학생 3명), 6학년 학생 3명(남학생 2명, 여학생 1명)을 대상으로 실시하였다.

데이터처리

본 연구에서는 설문 조사를 통해 초등학생들이 과학 탐구의 특징 5가지에 대해 학생들이 탐구의 특징으로 인식하는 정도, 각 탐구 활동 유형에 대하여 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는 정도, 탐구 활동의 유형별로 과학 탐구의 특징이 나타날 수 있다고 생각하는 정도를 비교하였다. 이를 위해 수준 간의 차이를 검정하는데 있어서 신뢰성을 높이고 인자 사이의 교호작용을 분리하여 구할 수 있는 반복측정 분산분석(권용만 등, 2017)으로 분석하였고, 반복측정 분산분석의 기본 가정인 구형성 가정이 만족되지 않아 Hotelling의 T값을 통하여 분석하였다. SPSS Win 22.

성능/효과

‘조사’, ‘실험’, ‘과제연구’는 ‘토의’, ‘견학’에 비하여 유의미하게 점수가 높은 것으로 나타나, 이들 활동이 탐구의 5가지 특징을 더 많이 가지고 있다고 인식함을 알 수 있었다.
넷째, 탐구 활동의 유형별 과학 탐구에의 적합성과 특징에 대한 인식의 차이는 ‘견학’과 ‘조사’에서 차이가 나타났다.
둘째, 초등학생의 탐구 활동 유형별 과학 탐구에의 적합성에 대한 인식을 분석한 결과, 제시된 5가지 유형이 모두 과학 탐구를 수행할 수 있다는 것에 긍정적인 인식이 나타났고, 학생들은 특히 ‘실험’과 ‘견학’이 과학 탐구를 수행하기에 특히 적합하다고 인식하고 있었다.
반복측정 분산분석을 실시한 결과(Table 6), ‘실험’과 ‘견학’은 나머지 유형들에 비하여 인식 점수가 유의미하게 높아 학생들은 ‘실험’과 ‘견학’이 특히 과학 탐구에 적합하다고 인식함을 알 수 있었다.
셋째, 탐구 활동 유형별 과학 탐구의 특징에 대한 인식은 ‘조사’와 ‘실험’이 과학 탐구의 특징이 가장 잘 나타나는 활동이라고 인식하였다.
첫째, 과학 탐구의 특징에 대한 인식은 대체로 높게 나타났다. 특히 학생들은 ‘과학 탐구에서는 타당한 근거를 제시하고, 다른 사람에게 설명해야 한다.

후속연구

진정한 의미의 과학 탐구를 수행하기 위해서는 다양한 과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 이해가 요구된다. 본 연구는 초등학생을 대상으로 실시되었기 때문에, 추후 초등 교사의 인식에 대해 연구가 진행된다면 과학 탐구 중심의 과학 수업이 이루어지는 데에 보탬이 될 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미국 과학교육 표준에서 과학 탐구를 어떻게 정의 하였는가	2015 개정 과학과 교육과정의 목표에서도 과학적 소양을 함양하기 위하여 과학 탐구를 중요하게 여긴다(교육부, 2015). 과학 탐구에 대한 정의는 학자마다 조금씩 상이하지만, 미국 과학교육 표준(National Science Education Standards, NSES)에서는 학생들이 연구를 통해 과학 개념을 터득하게 하는 교수․학습 방법으로 정의하였다(National Research Council, 2000). 이후 발표된 미국의 차세대 과학표준에서는 과학 탐구라는 용어 대신 실천(practice)이라는 개념을 사용하여 과학 탐구 과정 및 기능을 통합적으로 강조하기도 하였다(Bybee, 2011; NRC, 2012).
	초등학생의 탐구 활동 유형별 과학 탐구 중 토의에 대한 인식이 상대적으로 적은 이유는?	그리고 그 중 ‘토의’는 과학 탐구 활동이라는 인식이 상대적으로 적었다. 초등학생들은 과학 탐구는 정확해야 하는데, ‘토의’는 이야기를 나누는 것이기 때문에 상대적으로 정확하지 않다고 생각하였다. 탐구 활동의 유형 5가지는 각각의 특징과 강조되는 부분이 다르다.
	2015 개정 과학과 교육과정의 목표에서 과학 탐구를 중요하게 여기는 이유는?	, 2010). 2015 개정 과학과 교육과정의 목표에서도 과학적 소양을 함양하기 위하여 과학 탐구를 중요하게 여긴다(교육부, 2015). 과학 탐구에 대한 정의는 학자마다 조금씩 상이하지만, 미국 과학교육 표준(National Science Education Standards, NSES)에서는 학생들이 연구를 통해 과학 개념을 터득하게 하는 교수․학습 방법으로 정의하였다(National Research Council, 2000).

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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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