고등학생들의 과학적 역량에 있어서 과학수업 활동과 학습동기의 역할 -경로모형의 검증- The Roles of Science Classroom Activities and Students' Learning Motivation in Achieving Scientific Competencies: A Test of Path Model원문보기
미래 사회에서 요구되는 핵심역량을 기반으로 한 교육이 국내외에서 강조되면서, 과학 교과에서도 학생들의 '과학적 역량' 신장을 위한 교육과정과 교수학습 활동에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 학생들의 과학적 역량 획득에 있어서 학교 과학수업 활동과 학생의 학습동기가 갖는 역할을 분석하고, 과학적 역량을 기를 수 있는 과학수업을 위한 시사점을 제안하고자 하였다. 이를 위하여, 이 연구에서는 한국 고등학교 학생들의 PISA 2015 결과 자료를 토대로 학교과학수업에서의 교수학습 활동이 학생의 학습동기 변수들을 매개로하여 과학적 역량에 어떤 영향을 주는지 통계적으로 분석하였다. 경로 분석 결과, 과학수업에서 상호작용이 강조된 활동과 실생활연계가 강조된 활동은 내재적 동기와 도구적 동기, 과학효능감을 유의하게 정적으로 예측하고 있었다. 이에 비해 학생의 주도로 이루어지는 탐구활동은 학습동기에 미치는 영향이 나타나지 않았다. 또한 과학에 대한 학습동기가 높을수록 과학적 역량의 세 영역인 '현상에 대해 설명하기', '과학탐구 과정을 평가하고 설계하기', '증거와 자료를 과학적으로 해석하기' 영역들의 점수가 높아졌다. 마지막으로 학교 과학수업의 실행은 학습동기를 통해 과학적 역량 획득에 간접적인 영향을 주고 있었는데, 구체적으로 상호작용이 강조된 활동은 내재적 동기를 통해서, 실생활과 연계된 수업 활동은 모든 학습동기 변수들을 통해서 성취에 긍정적으로 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 끝으로 이러한 결과들이 학생의 과학적 역량 신장을 위한 학교 과학수업의 설계와 역할에 주는 시사점을 논의하였다.
미래 사회에서 요구되는 핵심역량을 기반으로 한 교육이 국내외에서 강조되면서, 과학 교과에서도 학생들의 '과학적 역량' 신장을 위한 교육과정과 교수학습 활동에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 학생들의 과학적 역량 획득에 있어서 학교 과학수업 활동과 학생의 학습동기가 갖는 역할을 분석하고, 과학적 역량을 기를 수 있는 과학수업을 위한 시사점을 제안하고자 하였다. 이를 위하여, 이 연구에서는 한국 고등학교 학생들의 PISA 2015 결과 자료를 토대로 학교과학수업에서의 교수학습 활동이 학생의 학습동기 변수들을 매개로하여 과학적 역량에 어떤 영향을 주는지 통계적으로 분석하였다. 경로 분석 결과, 과학수업에서 상호작용이 강조된 활동과 실생활연계가 강조된 활동은 내재적 동기와 도구적 동기, 과학효능감을 유의하게 정적으로 예측하고 있었다. 이에 비해 학생의 주도로 이루어지는 탐구활동은 학습동기에 미치는 영향이 나타나지 않았다. 또한 과학에 대한 학습동기가 높을수록 과학적 역량의 세 영역인 '현상에 대해 설명하기', '과학탐구 과정을 평가하고 설계하기', '증거와 자료를 과학적으로 해석하기' 영역들의 점수가 높아졌다. 마지막으로 학교 과학수업의 실행은 학습동기를 통해 과학적 역량 획득에 간접적인 영향을 주고 있었는데, 구체적으로 상호작용이 강조된 활동은 내재적 동기를 통해서, 실생활과 연계된 수업 활동은 모든 학습동기 변수들을 통해서 성취에 긍정적으로 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 끝으로 이러한 결과들이 학생의 과학적 역량 신장을 위한 학교 과학수업의 설계와 역할에 주는 시사점을 논의하였다.
The purpose of this study is to analyze the roles of classroom activities in science lessons and student learning motivation in achieving students' scientific competencies, and to suggest implications for science lessons to develop scientific competencies. For this, based on the PISA 2015 data of Ko...
The purpose of this study is to analyze the roles of classroom activities in science lessons and student learning motivation in achieving students' scientific competencies, and to suggest implications for science lessons to develop scientific competencies. For this, based on the PISA 2015 data of Korean high school students, we analyzed how classroom activities in science influenced students' scientific competencies through learning motivation variables. As a result of the path analysis, the activities emphasizing interaction and a link to real life predicted intrinsic motivation, instrumental motivation, and science efficacy significantly. On the other hand, the activities that emphasize the student-led inquiry process did not show any effect on learning motivation. In addition, the higher the motivation to learn the science, the higher their scores in three scientific competencies: explaining phenomenon scientifically, evaluating and designing scientific inquiry, and interpreting data and evidence scientifically. The practices of school science lessons indirectly influenced the achievement of scientific competence through learning motivation. Specifically, the activities emphasizing interaction influenced achieving scientific competencies through intrinsic motivation, and the activities emphasizing linkage to real life influenced it through all learning motivation variables. Finally, we discussed some implications for the roles and practices of school science class for enhancing students' scientific competencies.
The purpose of this study is to analyze the roles of classroom activities in science lessons and student learning motivation in achieving students' scientific competencies, and to suggest implications for science lessons to develop scientific competencies. For this, based on the PISA 2015 data of Korean high school students, we analyzed how classroom activities in science influenced students' scientific competencies through learning motivation variables. As a result of the path analysis, the activities emphasizing interaction and a link to real life predicted intrinsic motivation, instrumental motivation, and science efficacy significantly. On the other hand, the activities that emphasize the student-led inquiry process did not show any effect on learning motivation. In addition, the higher the motivation to learn the science, the higher their scores in three scientific competencies: explaining phenomenon scientifically, evaluating and designing scientific inquiry, and interpreting data and evidence scientifically. The practices of school science lessons indirectly influenced the achievement of scientific competence through learning motivation. Specifically, the activities emphasizing interaction influenced achieving scientific competencies through intrinsic motivation, and the activities emphasizing linkage to real life influenced it through all learning motivation variables. Finally, we discussed some implications for the roles and practices of school science class for enhancing students' scientific competencies.
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문제 정의
PISA에서 상호작용 활동과 관련한 특성은 ‘학생들 에게 과학적 질문에 대해 논의하도록 한다.
PISA에서는 과학적 역량과 관련된 요인들로서 과학에 대한 지식 (내용, 절차, 인식론 등)과 태도(흥미, 가치, 환경인식 등)를 들고 있다 (OECD, 2017). 본 연구에서는 여러 요인들 중에서도 과학에 대해 학생들이 지닌 학습동기와 학교 과학수업을 통해 제공되는 교수학습 활동의 특성에 초점을 맞추고 이들 사이의 관계를 탐색하고자 한다. 먼저, 과학적 역량과 과학수업 활동, 그리고 학생의 학습동기에 대한 기존 연구 결과들을 정리하면 다음과 같다.
분석을 위해 위의 수업 활동들을 각각의 요인(factor)으로 간주하기 위해 필요한 최소한의 지표(문항) 수는 최소한 2개로, 3개 이상이 되면 더 좋다고 보고된 바 있다(Kenny, 1979; Kline, 2011). 본 연구에서는 요인점수를 사용한 것이 아니라 문항들의 평균 통합점수(composite score)를 분석에 사용하여 발생할 수 있는 문제 상황을 최소화하고자 하였다. 또한 각 활동별로 신뢰도(Cronbach’s alpha)를 살펴본 결과 상호작용 활동=.
본 연구에서는 최근 관심이 증대되고 있는 과학적 역량 획득에 있어서 학교 과학수업 활동과 학생들이 지닌 학습동기의 영향을 탐색 하기 위하여, PISA 2015 결과 자료를 중심으로 관련 변수들에 대한 경로분석을 실행하였다. 특히 학교에서 이루어지는 과학수업 활동들을 ‘상호작용이 강조된 과학수업(상호작용)’, ‘학생의 주도적인 탐구 가 강조된 과학수업(학생주도탐구)’, ‘실생활연계 활동이 강조된 과학 수업(실생활연계)’을 중심으로 유형화하고, 각 과학수업 활동에 따라 학습동기 및 과학적 역량의 하위 영역에 미치는 영향을 분석하였다.
본 연구의 결과는 이에 더하여 한 교과 내에서도 학습동기를 통해 나타나는 특성과 효과가 다를 수 있다는 가능성을 제시한다.
셋째, 과학수업 활동이 과학 학습동기를 매개로 하여 과학적 역량 획득에 미치는 간접효과는 어떻게 나타나는가?
이에 본 연구에서는 OECD 국가의 학생들을 대상으로 과학적 역량 획득과 관련 변수들에 대해 조사한 PISA(Programme for International Student Assessment) 2015 자료를 토대로, 학교 과학수업 활동과 학생들의 과학적 역량 획득과의 관련성을 탐색하고자 한다. 특히, 과학에 대한 태도나 흥미와 같은 과학 학습동기가 과학적 역량 형성에 있어서 중요하게 작용한다는 선행연구 결과들을 고려하여(Tsai, 2015), 학교 과학수업 활동의 특징이 학생의 과학에 대한 학습동기를 매개로 하여 학생들의 과학적 역량 획득에 주는 예측력을 분석하고, 나아가 연구결과를 토대로 학생들의 과학적 역량을 기르기 위한 과학수업 설계의 시사점을 제안하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 OECD 국가의 학생들을 대상으로 과학적 역량 획득과 관련 변수들에 대해 조사한 PISA(Programme for International Student Assessment) 2015 자료를 토대로, 학교 과학수업 활동과 학생들의 과학적 역량 획득과의 관련성을 탐색하고자 한다. 특히, 과학에 대한 태도나 흥미와 같은 과학 학습동기가 과학적 역량 형성에 있어서 중요하게 작용한다는 선행연구 결과들을 고려하여(Tsai, 2015), 학교 과학수업 활동의 특징이 학생의 과학에 대한 학습동기를 매개로 하여 학생들의 과학적 역량 획득에 주는 예측력을 분석하고, 나아가 연구결과를 토대로 학생들의 과학적 역량을 기르기 위한 과학수업 설계의 시사점을 제안하고자 하였다. 이를 위한 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
가설 설정
Table 1에도 나와있듯이 거의 대부분의 나라에서 과학적 역량의 하위 요소로서 의사 소통 능력이 포함되어 있음을 알 수 있다. 넷째, 과학적 역량의 수준과 단계에 구분을 둔다. 가령, 뉴질랜드 교육과정에서는 학년에 따라 학생들이 성취해야할 과학적 역량의 수준을 제시하였다(New Zealand Ministry of Education, 2007).
본 연구에서는 앞서 설명한 3가지 관심 요인과 각 변수별 하위 요인들을 토대로, 교수학습의 과정에서 나타나는 투입(input)-과정 (process)-산출(output)의 관계를 가정하였다. 구체적으로, 학생들에게 제공되는 과학수업에서의 활동들은 학생들이 가지게 되는 정의적, 동기적인 과정을 거쳐 과학적 역량을 예측하는 모형을 설정하였으며, 이를 도식화하면 Figure 1과 같다.
제안 방법
과학수업 활동과 학습동기가 성취에 미치는 영향을 좀 더 자세히 알아보기 위해, 성별과 사회경제적배경(SES)을 통제변수로 사용하였다. 성별은 남=0, 여=1로 코딩된 이분변수이며, SES는 부모의 직업, 부모의 교육수준, 가정의 보유자산을 합쳐서 PISA에서 지표로 제공된 변수(ESCS)를 사용하였다.
같은 맥락에서 본 연구에서 제시한 세 가지 활동 말고도, 토론, 과학글쓰기, 과학 논변 활동과 같이 상호작용, 탐구, 실생활 연계 측면이 복합적으로 융합된, 실제 과학수업 활동을 포함한 연구가 실행되어야 할 것이다. 마지막으로 PISA의 자료는 학생수준과 학교수준의 변수를 포함하고 있으나 본 연구에서는 이러한 다층적(multi-level) 자료의 속성을 반영하지 못한 경로분석을 실시하였다. 특히 과학수업과 관련된 활동은 학교특성이나 학교환경 등에 의해 영향을 받을 가능성이 크기 때문에, 후속 연구에서는 다층모형을 활용하여 자료를 분석할 필요가 있다.
자료의 표집은 2단계 층화표 본추출단계를 거치는데, 먼저 사전에 규정된 모집단과 표집기준(예: 검사시기의 연령이 만 15세일 것, 해당국가의 교육기관에 재학 중일 것, 7학년 즉 우리나라의 경우 중학교 1학년 이상에 해당할 것)에 의하여 학교 표본을 선정하고, 표집된 학교들의 해당학생 중 일정 수(약 35명)의 조사대상 학생을 임의표집하여 이루어진다. 본 연구를 위해서는 과학이 주 영역이었던 PISA 2015의 자료 중 고등학교 학생 총 5,581명의 응답자료에서 해당 연구변수들을 추출하여 사용하였고, 결측치는 listwise 방법으로 처리하였다. 연구대상중 남학생은 52.
본 연구에서는 선행연구 결과들을 참고하여(Sohn & Park, 2017), 과학적 역량 신장에 영향을 주는 과학수업 활동의 특징을 ‘상호작용 이 강조된 수업 활동(상호작용 활동)’, ‘학생 주도의 탐구과정이 강조 된 수업 활동(학생주도 탐구활동)’, ‘실생활과의 연계가 강조된 수업 활동(실생활연계 활동)’으로 유형화하여 분석하였다.
본 연구에서는 학생 개인이 주도적으로 실험을 계획하고, 자신의 생각을 검증하고, 결론을 이끌어내는 탐구활동으로서, 또래간의 상호작용이 강조된 탐구 활동과 구분하여 ‘학생주도 탐구활동’이라고 명명하고 PISA에서 측정한 ‘학생들에게 나만의 실험 을 계획하도록 한다.
과학수업 활동과 학습동기가 성취에 미치는 영향을 좀 더 자세히 알아보기 위해, 성별과 사회경제적배경(SES)을 통제변수로 사용하였다. 성별은 남=0, 여=1로 코딩된 이분변수이며, SES는 부모의 직업, 부모의 교육수준, 가정의 보유자산을 합쳐서 PISA에서 지표로 제공된 변수(ESCS)를 사용하였다. 학습동기와 통제변수들은 학생들의 응 답을 바탕으로 Rasch 모형에 기반한 문항반응이론(Item Response Theory)으로 도출된 점수로서, OECD 국가들을 기준으로 평균 0, 표 준편차 1로 척도화한 점수이다.
이어 OECD의 웹사이트에 공개된 자료를 다운로드받아 필요한 연구변수들을 추출하여 분석에 사용하였다. 분석절차는 먼저 SPSS 24.
OECD 참여 국가들의 만 15세 이상 학생들을 대상으로 실시하는 PISA는 읽기, 수학, 과학에 대해 3년마다 주 영역을 설정하여 해당영역의 성취도를 평가한 결과를 제시한다. 자료의 표집은 2단계 층화표 본추출단계를 거치는데, 먼저 사전에 규정된 모집단과 표집기준(예: 검사시기의 연령이 만 15세일 것, 해당국가의 교육기관에 재학 중일 것, 7학년 즉 우리나라의 경우 중학교 1학년 이상에 해당할 것)에 의하여 학교 표본을 선정하고, 표집된 학교들의 해당학생 중 일정 수(약 35명)의 조사대상 학생을 임의표집하여 이루어진다. 본 연구를 위해서는 과학이 주 영역이었던 PISA 2015의 자료 중 고등학교 학생 총 5,581명의 응답자료에서 해당 연구변수들을 추출하여 사용하였고, 결측치는 listwise 방법으로 처리하였다.
Table 6에서는 신뢰구간이 0을 포함하지 않는 간접효과로 유의하게 나타난 경로만 제시되어 있다. 즉, 경로별 특정간접효과를 과학적 역량 영역별로 살펴볼 때, 모든 영역에서 유의한 간접효과는 상호작용 활동과 실생활연계 활동에서만 나타나기 때문에(Table 5 참고), 이를 중심으로 효과크기를 살펴보았다.
특히 학교에서 이루어지는 과학수업 활동들을 ‘상호작용이 강조된 과학수업(상호작용)’, ‘학생의 주도적인 탐구 가 강조된 과학수업(학생주도탐구)’, ‘실생활연계 활동이 강조된 과학 수업(실생활연계)’을 중심으로 유형화하고, 각 과학수업 활동에 따라 학습동기 및 과학적 역량의 하위 영역에 미치는 영향을 분석하였다.
데이터처리
0 통계프로그램을 이용하여 기술통계치를 확인한 뒤 상관분석을 실시하여 변수들 간의 상관관계를 알아보고, 이어서 연구모형의 검증을 위해 경로분석(path analysis)을 실시하였다. 경로분석 시에는 해당변수의 특정경로를 통한 간접효과(특정간접효과: specific indirect effect)를 얻기 위해 Mplus 8.0 통계프로그램을 이용하였다. 이 때, 간접 효과의 통계적 유의성을 검증하기 위해 붓스트래핑 (Bootstrapping)을 실시하였는데, 붓스트래핑 검증방식은 변수의 분 포나 추정치의 표집분포에 정규성 가정을 필요로 하지 않으며 간접효과를 비교적 정확하게 추정할 수 있어 상대적으로 검증력이 높은 것 으로 알려져 있다(Preacher & Hayes, 2004).
이어 OECD의 웹사이트에 공개된 자료를 다운로드받아 필요한 연구변수들을 추출하여 분석에 사용하였다. 분석절차는 먼저 SPSS 24.0 통계프로그램을 이용하여 기술통계치를 확인한 뒤 상관분석을 실시하여 변수들 간의 상관관계를 알아보고, 이어서 연구모형의 검증을 위해 경로분석(path analysis)을 실시하였다. 경로분석 시에는 해당변수의 특정경로를 통한 간접효과(특정간접효과: specific indirect effect)를 얻기 위해 Mplus 8.
이론/모형
다음으로 과학수업 활동 변수들에 대한 간접효과의 유의성을 Bootstrapping 방법으로 알아보았다. Table 6에서는 신뢰구간이 0을 포함하지 않는 간접효과로 유의하게 나타난 경로만 제시되어 있다.
본 연구에서는 PISA에서 제시한 세 가지 과학적 역량들과 관련된 변수들을 사용하였다. Table 2에 제시되었듯 ‘과학적으로 현상을 설명하기’, ‘과학탐구 과정을 평가하고 설계하기’, ‘자료와 증거를 과학 적으로 해석하기’로 구성된 과학적 역량의 하위영역들은 과학 교과에 서 공통적으로 나타나는 사회적, 인식론적 실행들(practices)로 구성 된다(OECD, 2017).
본 연구에서는 가장 보편적으로 사용되면서도 연구의 대상이 된 PISA에서의 개념과 범주 들에 초점을 맞추어 ‘과학적 역량’이라는 용어를 사용하였다.
본 연구에서는 선행연구 결과들을 참고하여(Sohn & Park, 2017), 과학적 역량 신장에 영향을 주는 과학수업 활동의 특징을 ‘상호작용 이 강조된 수업 활동(상호작용 활동)’, ‘학생 주도의 탐구과정이 강조 된 수업 활동(학생주도 탐구활동)’, ‘실생활과의 연계가 강조된 수업 활동(실생활연계 활동)’으로 유형화하여 분석하였다. 이를 위하여 PISA 2015의 학생질문지 중에서 학교 과학수업의 세 가지 측면을 드러낼 수 있는 문항들을 추출하여 사용하였다(Table 3).
성능/효과
둘째, 반면 학생 주도로 이루어지는 탐구과정이 강조된 과학수업 활동의 경우 학습동기와 관련한 모든 하위 영역들에 유의한 영향을 미치지 못했다. 본 연구에서 사용한 PISA의 학생주도 탐구활동 관련 문항은 탐구의 사회적 측면을 제외한 ‘개인의 인지적 과정’을 측정하였기 때문에, 연구결과만 보면 사회적 상호작용이 포함되지 않은 개 인적 탐구활동만으로는 학생의 학습동기와 과학적 역량을 성장시키는 것이 제한적이라고 해석할 수 있다.
마지막으로 과학수업 활동과 관련한 변수들(3, 4, 5)과 학습동기와 관련된 변수들(6, 7, 8)끼리도 전체적으로는 유의한 정적 상관(rs=.10∼ .19)을 보였다.
이 때, 간접 효과의 통계적 유의성을 검증하기 위해 붓스트래핑 (Bootstrapping)을 실시하였는데, 붓스트래핑 검증방식은 변수의 분 포나 추정치의 표집분포에 정규성 가정을 필요로 하지 않으며 간접효과를 비교적 정확하게 추정할 수 있어 상대적으로 검증력이 높은 것 으로 알려져 있다(Preacher & Hayes, 2004). 본 연구에서 붓스트랩 표본 값은 5,000개로 설정하였으며, 95% 신뢰구간 내 간접효과 계수의 하한값과 상한값 신뢰구간 사이에 0을 포함하고 있지 않으면 통계 적으로 유의한 효과가 있다고 본다.
특히 학교에서 이루어지는 과학수업 활동들을 ‘상호작용이 강조된 과학수업(상호작용)’, ‘학생의 주도적인 탐구 가 강조된 과학수업(학생주도탐구)’, ‘실생활연계 활동이 강조된 과학 수업(실생활연계)’을 중심으로 유형화하고, 각 과학수업 활동에 따라 학습동기 및 과학적 역량의 하위 영역에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과, 각 과학수업 활동들은 학습동기와 과학적 역량 획득에 대해 하위 영역별 특성에 따라 차별적으로 예측하고 있었다. 이와 관련하여 구체적인 결과를 살펴보면 다음과 같다.
가령, 싱가포르 교육과정에서는 과학 지식의 이해, 적용, 기능과 과정, 윤리와 태도 등의 영역들이 통합적으로 범교과적 인 핵심 역량을 신장시키는 데에 기여한다고 보았다(Singapore Ministry of Education, 2013). 셋째, 과학적 역량의 하위 요소 중에서도 의사소통 능력이 공통적으로 중요하게 여겨진다. Table 1에도 나와있듯이 거의 대부분의 나라에서 과학적 역량의 하위 요소로서 의사 소통 능력이 포함되어 있음을 알 수 있다.
셋째, 상호작용이 강조된 과학수업 활동의 경우, 학습동기와 과학적 역량 획득에 차별적인 영향을 미쳤다. 사회적 상호작용이 강조된 수업 활동은 직접적으로는 내재적, 도구적 동기에 보다 관련이 있었고, 역량획득에는 내재적 동기를 통해서만 간접적인 영향을 주었다.
첫째, 한국 고등학생들의 과학 학습동기와 과학적 역량 획득에 가장 높은 예측력을 보인 수업 활동은 실생활과 연계한 활동이었다. 실생활연계 활동은 학습동기와 관련한 모든 하위 영역들(내재적 동기, 도구적 동기, 과학효능감)에서도 높은 예측력을 보였으며, 과학적 역량의 성취에 미치는 영향력도 가장 컸다. 이는 학교에서의 과학수업이 실제 학생들의 삶과 충분히 관련될 때 학습동기가 증가한다는 기존 주장(Palmer, 2007)을 지지하고 있다.
우선, 과학적 역량 중에서도, 현상설명 영역에 영향을 미치는 상호 작용 활동의 간접효과는 내재적 동기를 통해서만 통계적으로 유의하게 나타났다(B=.012). 반면 실생활연계 활동은 학습동기 모든 변수를 통한 간접효과가 유의하였는데, 내재적 동기(B=.
따라서 본 연구 결과에서 과학 학습동기에 낮은 예측력을 보이는 것으로 나타난 과학탐구 활동은 개인의 인지적 측면에 국한되어 해석되어야 한다. 즉, 본 연구의 결과는 논변 활동, 과학 글쓰기 등과 같이 사회적 상호작용이 수반된 탐구활동에는 해당되지 않으며, 개별 학생들의 주도로 이루어지는 탐구 활동이 갖는 학습동기에 대한 예측이 낮다는 것을 의미한다.
첫째, 과학수업 활동이 학생들의 과학 학습동기에 갖는 예측력을 분석한 결과, 과학수업 활동은 학습동기에 대체로 정적인 영향을 미치고 있었다. 하지만 수업 활동의 유형에 따라 차별적 예측력을 보였는데, 구체적으로 상호작용 활동은 내재적 동기(β=.
지금까지 국내외에서 제안된 과학적 역량의 특성은 다음과 같은 네 가지 특징으로 정리될 수 있다(Koh & Jeong, 2014). 첫째, 대부분이 범교과적 관점에서의 핵심역량과 관련되어 기술된다. 예를 들어, 영국의 과학과 교육과정에서는 ‘의사소통’과 ‘사고기능’과 같이 범교과적 핵심역량이 과학과에 그대로 반영되거나, 범교과적 핵심역량의 ‘수의 응용’과 과학과 핵심역량인 ‘증거의 비판적 이해’와 같이 역량의 특징들이 서로 연결되는 것이 다수이다(Qualifications and Curriculum Authority, 2004).
첫째, 한국 고등학생들의 과학 학습동기와 과학적 역량 획득에 가장 높은 예측력을 보인 수업 활동은 실생활과 연계한 활동이었다. 실생활연계 활동은 학습동기와 관련한 모든 하위 영역들(내재적 동기, 도구적 동기, 과학효능감)에서도 높은 예측력을 보였으며, 과학적 역량의 성취에 미치는 영향력도 가장 컸다.
요약하면, 과학수업 활동의 유형에 따라 과학 학습동기에 미치는 예측력이 차별적이었듯이, 과학수업 활동의 유형들이 과학적 역량의 하위 영역들에 대해 예측하는 정도가 다르게 나타남을 알 수 있다. 학습동기 중에서는 내재적 동기가 과학수업 활동과 과학적 역량을 매개하는 효과가 가장 두드러지게 나타났으며, 모든 과학적 역량의 하위 영역에 유의한 간접효과를 보였던 실생활연계 활동과 과학적 역량 간의 관계는 내재적 동기, 도구적 동기, 과학효능감 모두에 의해 유의하게 매개되고 있음을 보여준다.
후속연구
둘째, PISA에서 정의한 과학적 역량의 범주는 과학적 실행이나 탐구 맥락에 제한되기 때문에, 확장된 역량 개념을 활용한 연구들에서 활동이나 동기의 효과가 어떻게 나타나는지 비교할 필요가 있다. 같은 맥락에서 본 연구에서 제시한 세 가지 활동 말고도, 토론, 과학글쓰기, 과학 논변 활동과 같이 상호작용, 탐구, 실생활 연계 측면이 복합적으로 융합된, 실제 과학수업 활동을 포함한 연구가 실행되어야 할 것이다. 마지막으로 PISA의 자료는 학생수준과 학교수준의 변수를 포함하고 있으나 본 연구에서는 이러한 다층적(multi-level) 자료의 속성을 반영하지 못한 경로분석을 실시하였다.
(2013)에 의하면, 과학수업 내용과 실생활을 연계시키기 위해서는 개인적, 사회적, 직업적 차원에서의 관련성 뿐 아니라 개인 내적/외적인 관련성을 다차원적으로 고려해야 한다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 할 때 과학수업에서의 실생활 연계 활동을 적극적으로 구안해야 할 필요가 있으며, 이 때 학생들의 연령, 발달수준, 관심 분야 등을 함께 살펴볼 필요가 있다.
본 연구에서는 PISA 자료에서 제시된 ‘scientific competencies’의 용어를 따랐으나 이는 위에서 말한 역량의 정의를 포괄하는 데는 한계가 있다.
본 연구의 결과들은 전체적으로 과학학습에 있어서 매우 낮은 동기와 흥미를 나타내는 한국 학생들(Song, 2013)이 지닌 특징을 고려하여 맞춤형 교수학습 전략을 세우고 실행할 필요가 있음을 보여준다. 예컨대, 과학적 역량의 획득을 위해서 가장 예측력이 높았던 것으로 나타난 실생활연계 활동에 주목하여, 내재적, 도구적 동기와 자기효능감을 높일 수 있는 방안을 살펴보아야 한다.
이러한 연구들의 연장선상에서 볼 때 본 연구의 결과는 탐구 기반 과학 수업의 또 다른 세부적인 특성으로서, 개인적 활동에 한정하여, 학생 주도로만 이루어지는 탐구 활동이 학생들의 인지적, 정의적 성장에 미치는 영향을 밝혔다는 점에서 의미 가 있다. 이는 최근 과학수업 및 탐구에서 상호작용 과정에 대해 강조하는 것과 맥을 같이 하며, 추후 연구를 통해 탐구 활동에서의 학생 개인의 인지적 과정과 사회적 상호작용 과정이 어떤 관계 속에서 학생들의 과학적 역량 획득에 어떤 영향을 주는지에 대한 심층 분석이 필요하다.
첫째, 과학적 역량을 평가하는데 중요한 요인인 학생들의 사전지식을 통제하지 못했기 때문에, 결과의 해석에 있어서 성취수준 별로 활동 – 동기 – 역량의 관계가 달라질 수 있음을 고려해야 할 것이다.
마지막으로 PISA의 자료는 학생수준과 학교수준의 변수를 포함하고 있으나 본 연구에서는 이러한 다층적(multi-level) 자료의 속성을 반영하지 못한 경로분석을 실시하였다. 특히 과학수업과 관련된 활동은 학교특성이나 학교환경 등에 의해 영향을 받을 가능성이 크기 때문에, 후속 연구에서는 다층모형을 활용하여 자료를 분석할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
핵심 역량이란?
, 2010). 핵심 역량은 학생들이 향후 사회적 삶을 성공적으로 살아가기 위해 요구되는 능력으로서(Hipkins, 2006; Rychen & Salganik, 2000), 이에 근거한 ‘역량 기반 교육과정’에서는 학교 교육을 통해 이러한 역량을 길러내는 것을 목적으로 한다. 세계 각국에서는 역량 기반 교육과정의 구조화를 시도하였으며(New Zealand Ministry of Education, 2007; Singapore Ministry of Education, 2013), 이러한 흐름 속에서 우리나라 2015 개정 교육과정에서도 6가지 핵심 역량(자기관리 역량, 지식정보처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량)을 기를 수 있는 교육과정을 구성한 바 있다(Ministry of Education, 2015).
6가지 핵심 역량에는 어떠한 것이 있는가?
핵심 역량은 학생들이 향후 사회적 삶을 성공적으로 살아가기 위해 요구되는 능력으로서(Hipkins, 2006; Rychen & Salganik, 2000), 이에 근거한 ‘역량 기반 교육과정’에서는 학교 교육을 통해 이러한 역량을 길러내는 것을 목적으로 한다. 세계 각국에서는 역량 기반 교육과정의 구조화를 시도하였으며(New Zealand Ministry of Education, 2007; Singapore Ministry of Education, 2013), 이러한 흐름 속에서 우리나라 2015 개정 교육과정에서도 6가지 핵심 역량(자기관리 역량, 지식정보처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량)을 기를 수 있는 교육과정을 구성한 바 있다(Ministry of Education, 2015).
과학적 역량은 삶과 연관된 과학적 사고, 행동을 하는 범주를 포함하는데, 그 예로는 어떠한 것들이 있는가?
기존 역량과 관련된 논의들이 공통적으로 학생들이 자신의 삶에서 요구되는 포괄적인 능력을 강조하고 있으므로(Rychen & Salganik, 2000), 과학적 역량 역시 삶의 여러 맥락에서 과학을 통해 사고하고 행동할 수 있는 범주를 포함한다. 예를 들어, 2015 개정 과학과 교육과정에서는 과학 교과에 특화된 포괄적인 역량으로 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력을 핵심 역량으로 제시하였다(Ministry of Education, 2015).
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