[논문]Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과

이용섭

doi:10.15523/jksese.2018.11.3.172

Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과
The Effect of Science Instruction Using Thinking Maps on Self-directed Learning Ability and Science Process Skills 원문보기

대한지구과학교육학회지 = Journal of the Korean society of earth science education, v.11 no.3, 2018년, pp.172 - 181

초록
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본 연구의 목적은 Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 본 연구는 B초등학교에서 5학년 학생을 대상으로 연구반, 비교반 선정을 위해 담임교사에게 동의를 구하였으며, 학생들에게는 본 연구의 목적과 취지를 설명하고 연구에 대한 동의를 받았다. 연구자가 직접 내방하여 연구반 학생 24명과 비교반 학생 24명을 선정하였다. 연구반에 대해서는 담임교사를 실험처치자로 선정하여 Thinking Maps을 활용한 과학수업을 진행하였다. 연구기간을 설정하여 40분 단위수업을 12주 동안 실시하였다. 실험처치 수업 후에는 사후 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하고 자료를 수집 분석하여 정리하는 단계로 진행하였다. 이에 대한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 둘째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 과학탐구능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, Thinking Maps 수업 후 연구집단의 학습자들 인식 반응에서도 긍정적인 효과가 있었다. 본 연구 결과의 논의와 시사점을 바탕으로 후속 연구에 몇 가지 제언을 하면 다음과 같다. 첫째, Thinking Maps 기법을 다양한 과학 수업에 적용시켜 효과를 알아보는 것도 새로운 수업방법의 하나로 제시될 수 있을 것이라 본다. 둘째, Thinking Maps 기법으로 초등학생들의 학년을 달리하여 적용함으로써 효과를 검정해 보는 것도 과학수업에 대한 또 다른 수업방법의 하나로 부각될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to investigate the impact on self-directed learning ability and science process skills by utilizing 'Thinking Maps' in a science class. This particular study was proceeded to 5th grader at B elementary school, there was a mutual agreement with a teacher about assigning a research group and a comparison group and it was agreed by students and explaining the reason and purpose of the study. The researchers visited the school and selected 24 students in the research class and 24 students in the comparative class. For a research group, an experimental group, homeroom teacher, proceeded a science class with the application of 'Thinking Maps'. The experimental period was set up as a 40 minutes class unit for 12 weeks. After an experimental group, self-directed learning ability and science process skills were examined, data collection and data analysis were proceeded by order. The following experimental results are as below. First, the application of 'Thinking Maps' method in the class was effective in self-directed learning ability. Second, the application of 'Thinking Maps' method in the class was effective in scientific process skills. Third, the application of 'Thinking Maps' method in the class had a positive cognition from the learners in the experimental group. Based on the discussions and implications of the results of this study, some suggestions in the follow - up study are as follows. First, applying Thinking Maps technique to various science classes to see the effects can also be suggested as one of the new teaching methods. Second, testing the effects of applying different grades of elementary school students using the Thinking Maps technique could also be highlighted as another way of teaching science classes.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Experimental design for study
표 Table 2. General procedure of Thinking Maps
표 Table 3. Weekly Lecture Contents
표 Table 4. Sub-area-specific questions of self-directed learning ability test
표 Table 6. The Effects of Science Class using Thinking Maps on Self-directed Learning Ability
표 Table 7. Test results of integrated inquiry ability
표 Table 8. After analysis of the learners aware of thinking maps applied science class

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 초등학교 5학년 학생을 대상으로 Thinking Maps을 활용한 프로그램 적용이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보기 위한 것으로 먼저 Thinking Maps에 대한 선행연구 탐색과 Thinking Maps의 근거가 된 이론을 살펴보았으며, 특히 그래픽 조직자, 마인드맵과 같은 시각화 도구를 활용한 연구에 대해 탐독을 하였다. B초등학교에서 연구활동 목적으로 연구반, 비교반 선정을 위해 담임교사에게 동의를 구하였으며, 학생들에게는 본 연구의 목적과 취지를 설명하고 연구에 대한 동의를 받았다.
본 연구를 위해 연구자는 연구반의 담임인 수업처치 담당자와 비교반의 담임교사와는 매주 수업에 대한 수업교사의 수업역량, 수업내용, 수업시간 등에 대한 변인을 통제하기 위해 사전협의회를 진행하였다. 수업에 대해서는 초등과학 5학년 교과의 내용인 ‘태양계와 별’에 대한 내용을 매주 1시간씩 배당하여 수업을 실시함으로써 발생되는 변인에 대해서는 연구반과 비교 반의 집단간의 차이를 최소화하는데 관심을 갖고 수업을 진행하도록 하였다.
본 연구에서는 Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보고자 하였다.
이러한 선행연구의 결과를 바탕으로 Thinking Maps 에 대한 연구를 하고자 한다. 이에 세부적인 연구문제를 다음과 같이 설정하였다.

가설 설정

셋째, Thinking Maps을 활용한 프로그램이 학생들의 인식에는 어떠한 변화가 있는가?

제안 방법

본 연구에서는 ‘태양계와 별’ 단원의 탐구 과정과 사고 기술 유형 분석에 따라 적합한 Thinking Maps를 선정하고, Thinking Maps를 적용하는 학습활동의 일반적 절차를 개발하고 수업과정안을 작성하였다. Thinking Maps는 인간의 사고 유형을 8가지로 분류하여 각 사고 과정을 도표화하는 기술이므로 적용 단원의 차시별 지도 계획과 주요 탐구 과정을 근거로 학습활동에서 요구되는 탐구과정을 분석하고, 이를 시각화 할 수 있는 맵의 유형을 결정하였다.
연구반에 대해서는 사고과정 유형에 따른 Thinking Maps 활용 학습훈련을 하였다. Thinking Maps을 활용한 수업시작 전에 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하였다. 실험처치 수업 후에는 사후 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하고, 자료를 수집하여 분석, 정리하는 단계로 진행하였다.
Thinking Maps을 활용한 수업을 연구집단에 적용한 뒤, 학습자들의 반응을 알아보기 위하여 수업 처치 후, 연구집단에 설문지를 투입하여 결과를 분석하였다. 반응 검사지는 5인으로 구성된 전문가 집단에 의뢰하여 내용타당도 검증을 거쳤다.
Thinking Maps을 활용한 수업을 연구집단에 적용한 뒤, 학습자들의 반응을 알아보기 위하여 수업 처치 후, 연구집단에 설문지를 투입하여 결과를 분석하였다. 반응 검사지는 5인으로 구성된 전문가 집단에 의뢰하여 내용타당도 검증을 거쳤다.
본 연구에서는 ‘태양계와 별’ 단원의 탐구 과정과 사고 기술 유형 분석에 따라 적합한 Thinking Maps를 선정하고, Thinking Maps를 적용하는 학습활동의 일반적 절차를 개발하고 수업과정안을 작성하였다.
Thinking Maps을 활용한 수업시작 전에 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하였다. 실험처치 수업 후에는 사후 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하고, 자료를 수집하여 분석, 정리하는 단계로 진행하였다.
연구자가 직접 내방하여 연구반 학생 24명과 비교반 학생 24명을 선정하였다. 연구반에 대해서는 담임교사를 실험처치자로 선정하여 Thinking Maps을 활용한 과학수업을 진행하였다. 정의적 영역인 자기주도적 학습능력과 과학탐구능력의 변화 결과를 알아보기 위해 1단원을 12주로 설정하였다.
정의적 영역인 자기주도적 학습능력과 과학탐구능력의 변화 결과를 알아보기 위해 1단원을 12주로 설정하였다. 연구반에 대해서는 사고과정 유형에 따른 Thinking Maps 활용 학습훈련을 하였다. Thinking Maps을 활용한 수업시작 전에 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하였다.
연구반에 대해서는 담임교사를 실험처치자로 선정하여 Thinking Maps을 활용한 과학수업을 진행하였다. 정의적 영역인 자기주도적 학습능력과 과학탐구능력의 변화 결과를 알아보기 위해 1단원을 12주로 설정하였다. 연구반에 대해서는 사고과정 유형에 따른 Thinking Maps 활용 학습훈련을 하였다.

대상 데이터

본 연구는 2018년 3월부터 5월까지 12주간, B초등학교에서 5학년 2개반(연구반 24명, 비교반 24명) 대상으로 연구를 진행하였다. 연구반의 학습 모둠은 4인 1조 6모둠으로 구성하였다.
B초등학교에서 연구활동 목적으로 연구반, 비교반 선정을 위해 담임교사에게 동의를 구하였으며, 학생들에게는 본 연구의 목적과 취지를 설명하고 연구에 대한 동의를 받았다. 연구자가 직접 내방하여 연구반 학생 24명과 비교반 학생 24명을 선정하였다. 연구반에 대해서는 담임교사를 실험처치자로 선정하여 Thinking Maps을 활용한 과학수업을 진행하였다.

데이터처리

Thinking Maps를 활용한 과학수업이 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보기 위해 연구반과 비교반의 통합탐구능력 검사의 사전-사후 점수의 결과를 t검정으로 해석하였다. 그 결과는 Table 7와 같다.
연구결과에 대한 신뢰성 확보를 위해 통계패키지 SPSS 23.0를 사용하여 독립표본 t검정으로 결과를 처리하고 해석하였다.

이론/모형

본 연구에서는 통합탐구능력 검사만 활용하였다. 본 연구에서는 TSPS의 4지 선다형 문항 15개를 활용하였다. 본 검사지의 Cronbach`s α는 0.
권재술과 김범기(1994)에 개발된 TSPS에서는 기초 탐구능력을 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리 등 5가지 하위영역으로 제시하였고, 통합탐구능력은 자료 변환, 자료 해석, 가설 설정, 결론 도출, 일반화 등 5가지 하위영역으로 제시하였다. 본 연구에서는 통합탐구능력 검사만 활용하였다. 본 연구에서는 TSPS의 4지 선다형 문항 15개를 활용하였다.
비교반에서는 연구반과 교과내용을 동일하게 과학수업을 실시하였다. 연구반에서는 탐구과정이나 수업내용 정리를 위해 Thinking Maps를 활용하였다.
자기주도적 학습능력 검사도구는 김진선(2004)의 검사지를 사용하였다. 이 검사는 ‘주인의식’ 4문항, ‘초인지’ 5문항, ‘정보탐색 및 과제해결’ 5문항, ‘내재적 동기 및 자기성찰’ 5문항, ‘창의성’ 5문항으로 구성되어 있다.

성능/효과

Thinking Maps를 활용한 과학수업이 과학탐구능력에 향상에 효과가 있는 것으로 해석된다. 과학탐구능력의 하위영역의 효과를 살펴보면 과학탐구능력 검사의 하위 영역인 자료해석, 가설설정, 일반화에서는 연구반이 비교반에 비해 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났으나(p<.05), 과학탐구능력의 하위 영역인 자료변환, 변인통제에서는 연구반이 비교반에 비해 유의미한 효과가 없는 것으로 나타났다(p>.05).
그러나 자기주도적 학습능력의 하위 영역인 초인지, 창의성에서는 연구반이 비교반에 비해 유의미한 효과가 없는 것으로 나타났다(p>.05).
둘째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 과학탐구능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 학생들은 Thinking Maps의 기법을 활동하여 수업하는 과정에서 모둠원끼리 협동하여 문제를 해결하는 과정자체에 흥미를 느끼며 수업에 참여하게 되었으며, 이러한 수업과정 중심의 수업이 과학탐구능력 향상에 도움이 되었다고 여겨진다.
셋째, Thinking Maps 수업 후 연구집단의 학습자들 인식 반응에서도 긍정적인 효과가 있었다.
자기주도적 학습능력 검사의 하위 영역인 주인의식, 정보탐색 및 과제해결, 내재적 동기 및 자기성찰에서는 연구반이 비교반에 비해 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다(p<.05).
첫째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 이는 Thinking Maps 기법의 수업에 대한 생소한 출발을 하였으나 모둠원끼리 협업하여 수업이 진행되고 사고하는 과정에서 새로운 학습방법에 대한 흥미를 느끼게 되었으며, 모둠원들이 맡은 역할을 하여 협업적인 사고과정이 학생들의 개개인에게는 자기주도적 학습능력을 향상시키게 되었다고 해석된다.

후속연구

둘째, Thinking Maps 기법으로 초등학생들의 학년을 달리하여 적용함으로써 효과를 검정해 보는 것도 과학 수업에 대한 또 다른 수업방법의 하나로 부각될 수 있을 것이다.
첫째, Thinking Maps 기법을 다양한 과학 수업에 적용시켜 효과를 알아보는 것도 새로운 수업방법의 하나로 제시될 수 있을 것이라 본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	4차 산업혁명 시대에서 미래의 성공을 예측하기 위해서 필요한 것은?	4차 산업혁명 시대에는 새로운 과학지식과 기술이 요구되는 시대로 튼튼한 과학기술의 기반 없이는 미래의 성공을 예측할 수 없을 것이다. 이러한 새로운 과학 지식과 기술을 성취하려는 노력은 기초과학의 터전이 되는 초․중등학교 과학교육을 통하여 출발하여야 한다고 본다.
	새로운 과학 지식과 기술을 성취하려는 노력의 출발점은 어디인가?	4차 산업혁명 시대에는 새로운 과학지식과 기술이 요구되는 시대로 튼튼한 과학기술의 기반 없이는 미래의 성공을 예측할 수 없을 것이다. 이러한 새로운 과학 지식과 기술을 성취하려는 노력은 기초과학의 터전이 되는 초․중등학교 과학교육을 통하여 출발하여야 한다고 본다. 초․중등학교 과학교육은 다양하게 제기되는 문제에 직면하여 창의적으로 문제를 해결하는 방법과 모험심을 가지고 변화에 적극적으로 대처할 수 능력을 길러주어야 한다.
	2009 개정 교육과정의 과학과에서 제시된 탐구활동은 내용이나 개념의 이해를 돕기 위한 활동인 경우가 대부분으로 학습과제로 부여하는 경우가 많았는데 이에 따른 문제점은?	2009 개정 교육과정의 과학과에서 제시된 탐구활동은 내용이나 개념의 이해를 돕기 위한 활동인 경우가 대부분으로 학습과제로 부여하는 경우가 많았다. 이러한 탐구활동에서는 학생이 문제 인식단계에서 가설설정, 탐구 설계 및 수행, 결과 해석 및 결론 도출 등의 다양한 문제를 종합적으로 탐구하는 기회를 갖지 못하고 자기주도적 학습을 수행하기 어렵다(교육부, 2016). 학습의 가치는 학습자의 학습활동 결과가 유의미하고 실세계에서 타당성이 있는 지식을 구성하는 것이다.

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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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