[논문]학생주도형 수업전략을 활용한 과학 교수 학습이 초등학생의 과학과 핵심역량에 미치는 효과

강헌태; 노석구

doi:10.15267/keses.2020.39.2.228

학생주도형 수업전략을 활용한 과학 교수 학습이 초등학생의 과학과 핵심역량에 미치는 효과
The Effects of Science Teaching and Learning Using Student-led Instructional Strategies on Elementary School Students' Science Core Competencies 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.39 no.2, 2020년, pp.228 - 242

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to develop a student-led instructional strategy that is central to the teaching-learning process and to investigate its effects. For this study, we analyzed the learner-centered learning types (discovery learning, problem-based learning, inquiry learning) and extracted elements applicable to newly developed teaching-learning. Based on this, a student-led class strategy was established using pre-learning, teacher collaboration, small group composition, and limited open data and product presentation, and then science classes were conducted. As a result of the post-tests of the five science core competencies of the experimental group using the student-led instructional strategy and the comparative group conducting lecture-based classes, the experimental group showed higher scores than the comparative group in the scientific thinking, scientific communication, and scientific attitudes (p<.05). Based on these results, it was confirmed that the student-led class, in which the student self-adjusts the entire process of designing, exploring, and presenting learning, can help the student's scientific ability. In addition, I would like to discuss the implications of teachers' teaching-learning composition.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Student-led science strategy development course.
표 Table 1. Utilization factors in student-centered learning
그림 Fig. 2. Student-led pre-workbook.
표 Table 2. Role in the teaching and learning process
그림 Fig. 3. Student-led workbook.
표 Table 3. Characteristics and roles of student-led instructional strategies
표 Table 4. The results of t-test on scientific thinking
표 Table 5. The results of t-test on scientific inquiry
표 Table 6. The results of t-test on scientific problem solving
표 Table 7. The results of t-test on scientific communication
표 Table 8. The results of t-test on scientific attitude

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 설명에는 기존지식을 수정하거나 분화하는 등의 정련된 지식의 과정이 필요하며, 형식적 조작기 이상의 학생에게 적합한 모형으로 인식된다. 따라서 본 연구 역시,학생 발달 수준을 고려하여 초등 고학년 학생들을 대상으로 새로운 교수 학습전략을 구안하였다.
본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정과 김인숙(2003)이 공통적으로 학습자 중심 학습 유형으로 제시한 발견 학습, 문제 해결 학습, 탐구 학습을 대상으로 각 학습 유형이 가지는 특징을 분석하였으며, 이를 바탕으로 학생주도형 수업전략에 활용이 가능한 요소를 추출하였다.
본 연구에서는 과학교육에서 강조하고 있는 학습자 중심의 교수 학습을 구성하기 위하여 학생주도형 수업전략을 개발하였으며, 개발된 수업전략이 학생들의 과학 교과 역량 발달에 효과가 있는지 알아보기 위해 초등 6학년 2개 학급 55명 학생을 대상으로 학생 주도형 수업전략을 활용한 실험집단과 기존의 전통적인 강의식 수업을 진행한 비교집단을 대상으로 2015 개정 과학과 교육과정에서 제시하는 과학 교과 역량 5가지 요소를 비교하는 연구로 진행하였으며, 연구의 결론은 다음과 같다.
이에 본 연구에서는 학생이 교수 학습의 주인이 되어 문제 인식, 탐구 계획, 실행, 평가, 피드백 등 학습의 전 과정을 주도하는 학생주도형 수업전략을 개발하였다. 학생주도형 수업전략은 수업 과정에서 학생에게 보다 많은 권한과 선택권을 주어,수업의 주인이 되도록 하기 위한 수업전략으로 교수 학습 과정의 탐구 계획, 탐색, 결과, 정리, 피드백 등을 학생이 주도적으로 진행하는 수업이다.
이와 함께 발표 과정에서 동료 평가도 진행하였다. 수업이 마무리된 후, 본인이 판단하였을 때 가장 우수한 2개의 모둠을 스티커에 붙이도록 하였으며, 이를 기준으로 우수 동료 평가 모둠에게 보상을 진행하였다.
학생주도형 수업을 위해 교사가 직접 학습 과정에 참여하면서 지속적인 피드백과 과정 중심 평가가 이루어지는 학습 방향을 모색하였다. 개발된 교수 학습 과정에서 교사는 소그룹별로 진행되는 학습 과정(미션 해결 과정)에 동료로서 의사소통 과정에 참가하여 학생들과 함께 의견을 교환하고 상호작용을 통해 그들의 현재 상태를 파악하는 동시에 개별적인 피드백을 진행할 수 있다.

가설 설정

탐구 학습은 현재의 지식으로 설명이 부족하거나, 적절치 않은 현상을 발견되거나 예상될 때 새로운 설명 체계를 가정한다. 이러한 설명에는 기존지식을 수정하거나 분화하는 등의 정련된 지식의 과정이 필요하며, 형식적 조작기 이상의 학생에게 적합한 모형으로 인식된다.

제안 방법

2015 개정 과학과 교육과정에서 제시하는 교과역량에 대한 사후 검사를 진행 후, 학생주도형 수업전략에 대한 학생의 생각을 파악하고자 과학 학업성취도 상, 중, 하의 남, 여 학생 각 1명씩 총 6명 학생을 대상으로 반구조화된 면담을 진행하였다.
학생 간의 탐구 계획 수립, 해결방안 등을 정할 때 효과적인 의사소통을 위해 4인의 소집단으로 구성하였다. 각 모둠을 원형으로 배치하여 학생 간 상호작용이 활발하게 이루어지도록 하였으며, 전체적인 학급은 U자로 구성하여 모둠 간의 의사소통도 효과적으로 이루어지도록 하였다.
개발되는 교수 학습 과정의 전체적인 틀은 문제 중심학습 과정을 바탕으로 수정․보완하여 구성하였다. 개발된 교수 학습 과정의 도입은 주어진 미션(학습 문제)을 접하는 단계로 문제중심학습과 유사하다.
학생들에게 긍정적 상호 의존성에 대해 안내하기 위하여 학기 초 소집단 구성 후, 긍정적 상호 의존성에 대한 오리엔테이션을 진행하였으며, 장려적인 대면적 상호작용을 위해 모둠원 간 긍정적인 피드백 및 긍정적 수용 후 의견을 제시하는 등의 긍정적 발전을 위한 모둠별 약속을 정하였다. 개별적 책무성을 반영한 소집단 구성은 모둠원의 동등한 참여를 이끌기 위한 방안으로 여러 역할과 책임을 제시하였는데(Jacobs, 2011), 본 교수 학습 과정에서는 협동 학습에서 제시하는 다양한 역할 중 연구의 방향에 맞게 역할을 수정하여 제시하였다(Table 2).
구성된 전문가 집단과 초등교사 5인을 추가하여 이들과 수차례의 세미나 과정을 통해 학습자 중심학습으로부터의 추출한 활용 요소를 바탕으로 수정․보완 작업을 거쳐 학생주도형 교수 학습에 적용이 가능한 구성 요소를 학습 과정에 배치하였다.
본 연구에서 개발하는 학생주도형 수업전략은 다른 전략에 비해 학생의 토의 및 의사소통 과정이 많은 부분을 차지하며, 학습 과정에서 매우 중요한 역할을 한다. 그러므로 토의 과정을 보다 효과적으로 운영하기 위해 여러 소집단을 구성하여 교수 학습을 진행하였다. 이때 보다 효과적인 논증 과정의 진행을 위해 협동 학습에서 제시하는 긍정적 상호의존성 및 장려적인 대면적 상호작용, 개별적 책무성을 반영한 소집단을 구성하였다.
단계별 교사와 학생의 역할을 제안하였으며, 이를 바탕으로 학생주도형 교수 학습전략을 구성하였다. 새로 구성된 교수 학습전략은 1차로 전문가집단과 현직 초등교사 5인으로부터 내용에 대한 타당도를 검증받았으며, 이어 최종적으로 2인의 과학교육 전문가와의 삼각측정법을 통해 연구자의 주관성을 배제하고, 학생주도형 교수 학습 구성에 대한 타당도와 신뢰도를 확보하였다(Table 3).
두 집단의 과학 수업은 연구자가 직접 진행하였으며, 과학 교육과정에 제시된 성취기준에 근거한 학습 목표를 바탕으로 과학 수업을 구성하였다. 이 과정에서 학생주도형 수업전략을 투입한 실험집단과 전통적인 수업방법을 활용한 통제집단으로 구분하여 과학 교수 학습을 진행하였다.
따라서 새로운 교수 학습에서는 학습 문제 안내후, 이를 해결할 수 있는 열린 자료(준비물)를 제시하여 학생들이 학습 문제를 해결할 수 있는 자료를 스스로 선택할 수 있도록 학습 과정을 수정하였다. 단, 이때 학생에게 주어지는 자료는 교사가 학습 내용에 부합한 ‘한정된 자료’를 제공해야 한다.
발견 학습에서는 교사의 역할을 본 연구에서 개발될 교수 학습에 맞게 수정하여 재정립하였다. 발견 학습에서 교사가 학습 안내 및 통제를 최소화하여 학생 스스로 학습 목표에 도달할 수 있도록 학습 환경을 조성하는 것은 본 연구의 학생주도형 수업에서 추구하는 교사의 상과 맥을 같이 한다.
한편, 개발되는 교수 학습 전략의 마지막 단계는 산출물 발표 단계로 모둠별 미션 해결 결과를 발표하는 시간으로 구성하였다. 발표는 모든 모둠이 참여하고 발표자는 학습 차시마다 다른 학생이 발표하여 모든 학생들이 한 단원당 2회 이상 발표할 수 있도록 하였다. 발표자는 자신의 활동지를 실물 화상기를 통해 그대로 발표하였으며, 시간은 1분 이내로 한정하면서 중요한 요점만 발표하도록 하였다.
발표는 모든 모둠이 참여하고 발표자는 학습 차시마다 다른 학생이 발표하여 모든 학생들이 한 단원당 2회 이상 발표할 수 있도록 하였다. 발표자는 자신의 활동지를 실물 화상기를 통해 그대로 발표하였으며, 시간은 1분 이내로 한정하면서 중요한 요점만 발표하도록 하였다.
본 연구에서는 학습 과정에서 학생 주도적 활동을 위한 시간 확보를 위해 사전학습을 계획하였으며, 보다 효과적이고 현장에서 활용이 용이한 사전학습 방법으로 사전학습지(Fig. 2)를 활용하였다.
탐구 학습은 가설 설정, 실험 설계, 가설 검증 등 탐구 과정이 학습의 핵심이며, 이는 학생 중심 학습 관점에서도 매우 중요한 의미이다. 본 연구에서도 교사의 안내에 따른 탐구가 아닌, 주어진 미션을 학생 스스로 탐구하여 미션을 해결할 수 있도록 구성하였다. 학생 간의 탐구 계획 수립, 해결방안 등을 정할 때 효과적인 의사소통을 위해 4인의 소집단으로 구성하였다.
0 통계패키지 프로그램을 활용하여 두 집단의 시기별 t-검증을 진행하였다. 사후 검사를 마친 후, 보다 심도 있는 시사점을 추출하기 위하여 실험집단의 학생들을 대상으로 학생주도형 수업전략에 대한 반구조화된 면담을 추가로 진행하였다. 연구 도중 결석 및 체험학습을 떠난 학생의 경우에는 검사 및면담을 진행하지 않았다.
이와 함께 발표 과정에서 동료 평가도 진행하였다. 수업이 마무리된 후, 본인이 판단하였을 때 가장 우수한 2개의 모둠을 스티커에 붙이도록 하였으며, 이를 기준으로 우수 동료 평가 모둠에게 보상을 진행하였다. 이처럼 산출물 발표 단계를 통하여 작은 소집단에서 이루어진 탐색을 전체로 전달할 수 있으며, 상호 토의 및 피드백을 통해 넓은 범위의 집단 지성을 형성할 수 있다.
실험집단의 학생주도형 교수 학습을 구성하기 위해 학습 단원의 내용 분석 후, 개발된 수업전략이 적용 가능한 차시의 선정 및 내용 확인, 학생주도형 교수 학습의 재구성, 학생주도형 수업전략의 효과 검증을 위한 과학 수업을 진행하였다(Fig. 1).
하지만 미션 해결 계획 수립 단계에서는 문제중심학습의 ‘알고 있는 것’, ‘알아야 할 것’, ‘알아내는 방법’과 같이 구분하는 것이 아닌, 학생의 경험과 지식을 기반으로 해결해야 할 것을 구체적으로 계획하는 학습 과정을 구성하였다. 이 과정에서 학생들은 문제 해결 방법에 대하여 초점을 맞추고, 이를 위해 학생들 간의 의사소통 및 협업 과정을 통해 미션 해결방법을 스스로 찾도록 하였다.
두 집단의 과학 수업은 연구자가 직접 진행하였으며, 과학 교육과정에 제시된 성취기준에 근거한 학습 목표를 바탕으로 과학 수업을 구성하였다. 이 과정에서 학생주도형 수업전략을 투입한 실험집단과 전통적인 수업방법을 활용한 통제집단으로 구분하여 과학 교수 학습을 진행하였다.
이때 교수 학습 과정에서 학생들에게 제시되는 활동지(Fig. 3)는 본 연구에서 개발한 것으로 학생주도형 수업에 맞게 학생들이 작성할 수 있도록 구성하였으며, 탐색 후, 본인 스스로 돌아보는 자기평가 영역까지 구성하였다. 산출물 발표 과정에서 학습 목표 해결이라는 목표는 같지만, 이를 해결하는 과정은 모둠마다 상이하다.
마지막 단계는 미션에 대한 해결책을 산출물 발표를 통해 발표하는 시간으로 구성하였다. 이때 발표를 위해 별도의 보고서를 작성하는 것이 아닌,주어진 활동지와 결과물을 그대로 활용하여 발표하고 동시에 자기 평가 및 동료 평가를 진행하였다.
그러므로 토의 과정을 보다 효과적으로 운영하기 위해 여러 소집단을 구성하여 교수 학습을 진행하였다. 이때 보다 효과적인 논증 과정의 진행을 위해 협동 학습에서 제시하는 긍정적 상호의존성 및 장려적인 대면적 상호작용, 개별적 책무성을 반영한 소집단을 구성하였다.
한편, 여러 학습자 중심 학습처럼 문제중심학습 역시 탐구 시간 확보가 가장 큰 어려움이라고 할 수 있다. 이러한 문제의 보완책으로 학습 단원의 1차시에 사전학습지를 통한 사전학습(학습 주제, 학습 목표, 핵심 용어)을 제공하였다. 1차시에 이론적 내용을 학습하고 이를 바탕으로 본 학습 차시에서는 실제적인 탐구 시간을 보다 많이 확보하였다.
이러한 분석 과정은 연구자의 주관성을 배제하고, 분석 과정의 타당도 및 신뢰도를 확보하기 위해 교육전문가 1인, 과학교육 박사과정 2인, 석사과정 5인의 전문가 집단을 구성하여 수차례의 세미나를 통해 분석 작업을 진행하였다.
하지만 본 연구는 사회 전체의 학습자를 대상으로 진행한 연구가 아닌 초등학생을 대상으로 진행한 연구이므로 범위를 학생으로 한정 지어 용어를 사용하였고, 학습자 중심 학습에서 자율성, 선택권, 학습 주도권 등의 권한을 보다 적극적으로 학생에게 이양하여 교사와 학생의 역할을 새롭게 재정립한 학생주도형 교수 학습을 구성하였다. 이를 위해 여러 학습자 중심 학습을 분석하여 학생주도형 교수 학습에 적용이 가능한 활용요소를 추출하였다.
이에 따라, 해당 차시의 학습 목표는 학습 단원의 주제에 관심을 갖도록 하는 것이 목표이다. 이에 본 연구에서는 단원 1차시의 학습 목표를 유지함과 동시에 사전학습 차시로 설정하는 작업을 진행하였으며, 이 과정에서 사전학습지를 활용하였다. 사전학습지에는 학습 문제를 해결할 수 있는 지나치게 많은 정보나 실험 결과와같이 선행 학습이 이루어질 수 있는 내용 요소는 모두 제외하였다.
미션(학습 문제) 해결 과정을 교사는 바로 옆에서 관찰하여 성취기준에 기반한 평가 계획에 따라 학생의 변화와 성장에 대한자료를 즉각적으로 수집할 수 있고, 적절한 피드백을 제공할 수 있다. 이처럼 평가를 학생 성장에 초점을 맞추고 이들의 발전을 위해 도움을 주는 피드백 역할을 해야 함을 제시하는 본 연구의 방향은 2015 개정 교육과정에서 제시하는 학생 발달을 위한 과정 중심 평가의 취지에 부합한다.
지금까지 여러 연구에서 제시된 다양한 학습자 중심 학습 유형 중 본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정과 김인숙(2003)이 학습자 중심 학습유형으로 공통적으로 제시한 발견 학습, 문제 해결학습, 탐구 학습을 대상으로 각 학습 유형이 가지는 특징을 분석하여 이들의 학습 요소 중, 본 연구에서 추구하는 학생주도형 교수 학습의 맥락에 적용이 가능한 활용 요소를 추출하였다.
첫째, 학생주도형 수업전략을 실천하기 위해 학습자 중심 학습인 발견 학습, 문제중심학습, 탐구학습을 분석하고 재구성하여 학생주도형 수업전략에 반영하였다. 추출한 구성요소를 바탕으로 사전학습지를 활용한 사전학습, 교사의 동료화, 소집단구성, 한정된 열린 자료 및 산출물 발표 요소 추출하여 학생주도형 수업전략에 배치한 후, 각 수업단계에서 교사와 학생의 역할을 함께 제시하였다.
첫째, 학생주도형 수업전략을 실천하기 위해 학습자 중심 학습인 발견 학습, 문제중심학습, 탐구학습을 분석하고 재구성하여 학생주도형 수업전략에 반영하였다. 추출한 구성요소를 바탕으로 사전학습지를 활용한 사전학습, 교사의 동료화, 소집단구성, 한정된 열린 자료 및 산출물 발표 요소 추출하여 학생주도형 수업전략에 배치한 후, 각 수업단계에서 교사와 학생의 역할을 함께 제시하였다.
일반적으로 학생 중심 학습과 학습자 중심 학습을 혼용하는 경우가 많은데,길형석(2001)은 학생 중심 학습에서 학생은 학습자가 제도적 교육기관인 학교를 다니는 기간으로 보아 학습자의 신분으로서의 명칭을 활용한 것으로 이야기하면서 학습자 중심 학습에 포함될 수 있는 관계로 보았다. 하지만 본 연구는 사회 전체의 학습자를 대상으로 진행한 연구가 아닌 초등학생을 대상으로 진행한 연구이므로 범위를 학생으로 한정 지어 용어를 사용하였고, 학습자 중심 학습에서 자율성, 선택권, 학습 주도권 등의 권한을 보다 적극적으로 학생에게 이양하여 교사와 학생의 역할을 새롭게 재정립한 학생주도형 교수 학습을 구성하였다. 이를 위해 여러 학습자 중심 학습을 분석하여 학생주도형 교수 학습에 적용이 가능한 활용요소를 추출하였다.
학생들에게 긍정적 상호 의존성에 대해 안내하기 위하여 학기 초 소집단 구성 후, 긍정적 상호 의존성에 대한 오리엔테이션을 진행하였으며, 장려적인 대면적 상호작용을 위해 모둠원 간 긍정적인 피드백 및 긍정적 수용 후 의견을 제시하는 등의 긍정적 발전을 위한 모둠별 약속을 정하였다. 개별적 책무성을 반영한 소집단 구성은 모둠원의 동등한 참여를 이끌기 위한 방안으로 여러 역할과 책임을 제시하였는데(Jacobs, 2011), 본 교수 학습 과정에서는 협동 학습에서 제시하는 다양한 역할 중 연구의 방향에 맞게 역할을 수정하여 제시하였다(Table 2).
학생주도형 교수 학습에 적용이 가능한 요소를 바탕으로 과학 6학년 1학기 3단원 렌즈의 이용 단원의 1∼8차시와 4단원 여러 가지 기체 단원의 1∼9차시 수업을 계획하여 약 2달 동안 학생주도형 수업을 진행하였으며, 비교집단 역시 같은 단원의 같은 학습차시를 수업 방법만 다르게 했을 뿐 동일하게 적용하였다.
학생주도형 교수 학습은 학생 중심 학습 및 학습자 중심 학습에서 파생된 언어로 본 연구의 의도와 방향에 맞게 수정하였다. 일반적으로 학생 중심 학습과 학습자 중심 학습을 혼용하는 경우가 많은데,길형석(2001)은 학생 중심 학습에서 학생은 학습자가 제도적 교육기관인 학교를 다니는 기간으로 보아 학습자의 신분으로서의 명칭을 활용한 것으로 이야기하면서 학습자 중심 학습에 포함될 수 있는 관계로 보았다.
학생주도형 수업전략을 초등과학 수업에 적용하여 진행하였을 때, 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조하고 있는 교과 역량 요소인 과학적 사고력,과학탐구능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통능력, 과학적 태도가 학생들에게 긍정적인 영향을 미치는지 알아보기 위하여 다섯 가지 과학과 교과 역량 요소와 관련된 검사 도구를 활용하였다.

대상 데이터

또한, 학습 주제와 관련이 없는 넓은 범위의 자료일 경우, 어떠한 자료를 선택하여 탐구를 진행해야 할지 혼란을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라, 자칫 학습 목표와는 관련이 없는 탐구 과정으로도 이어질 수 있으므로 학습 내용과 관련이 있는 ‘한정된 열린 자료’를 준비하였다.
본 연구는 수도권 소재 초등학교의 6학년 2개 학급 55명의 학생을 대상으로 연구를 진행하였다. 학생주도형 수업전략을 활용한 실험집단은 남학생 16명, 여학생 12명 총 28명이며, 전통적인 강의식 수업을 진행한 비교집단은 남학생 15명, 여학생 12명 총 27명으로 구성되어 있다.
본 연구에서도 교사의 안내에 따른 탐구가 아닌, 주어진 미션을 학생 스스로 탐구하여 미션을 해결할 수 있도록 구성하였다. 학생 간의 탐구 계획 수립, 해결방안 등을 정할 때 효과적인 의사소통을 위해 4인의 소집단으로 구성하였다. 각 모둠을 원형으로 배치하여 학생 간 상호작용이 활발하게 이루어지도록 하였으며, 전체적인 학급은 U자로 구성하여 모둠 간의 의사소통도 효과적으로 이루어지도록 하였다.
본 연구는 수도권 소재 초등학교의 6학년 2개 학급 55명의 학생을 대상으로 연구를 진행하였다. 학생주도형 수업전략을 활용한 실험집단은 남학생 16명, 여학생 12명 총 28명이며, 전통적인 강의식 수업을 진행한 비교집단은 남학생 15명, 여학생 12명 총 27명으로 구성되어 있다.

데이터처리

3) 과학적 문제해결력에 미치는 효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 문제해결력을 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 6).
1) 과학적 사고력에 미치는 효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 사고력을 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 4). 과학적 사고력의 영역 중, 비례 논리에서 집단 간 유의한 차이가 발견되었다.
4) 과학적 의사소통 능력에 미치는 효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 의사소통 능력을 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 7).
2) 과학적 탐구 능력에 미치는 효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 탐구 능력을 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 5).
5) 과학적 태도에 미치는 효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 태도를 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 8).
두 집단으로 구성된 연구 대상 55명에게 사전-사후 검사를 진행하였으며, 사전검사를 통해 다섯 영역 모두 유의미한 차이가 발견되지 않은 동질 집단임을 확인하였다. 수집된 자료의 통계처리는 데이터 코딩과 데이터 클리닝 과정을 거쳐 SPSS v.24.0 통계패키지 프로그램을 활용하여 두 집단의 시기별 t-검증을 진행하였다. 사후 검사를 마친 후, 보다 심도 있는 시사점을 추출하기 위하여 실험집단의 학생들을 대상으로 학생주도형 수업전략에 대한 반구조화된 면담을 추가로 진행하였다.

이론/모형

먼저 과학적 사고력은 GALT 축소본을 활용하였으며, 과학탐구능력은 TSPS(Test of Science Process Skill) 검사지를, 과학적 문제해결력은 이석재 등(2003)이 개발한 생애능력 측정도구 중 문제해결력 능력 측정 도구를, 과학적 의사소통능력은 전성수(2013)가 개발한 과학적 의사소통 능력 검사 도구를, 과학적 태도는 김효남 등(1998)이 국가 수준의과학에 관련된 정의적 특성의 평가체제 개발에서 개발한 48문항 중 과학적 태도와 관련된 5단계의리커트 척도 21문항을 선별하여 사용하였다.

성능/효과

과학 수업에서 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 강의식 교수 학습을 적용한 비교집단의 과학적 사고력을 비교하기 위하여 t-검증을 실시하였다(Table 4). 과학적 사고력의 영역 중, 비례 논리에서 집단 간 유의한 차이가 발견되었다. 학생주도형 수업전략을 활용한 집단의 평균 점수는 0.
과학적 의사소통 능력에서는 학생주도형 수업전략이 강의식 수업에 비해 서술, 정당화, 과학적 주장형 영역 및 과학적 의사소통 전체에서 높은 점수를 나타냈으며, 통계적으로도 유의미한 차이를 보였다. 이러한 결과는 학생주도형 수업전략에 포함되어 있는 토의․토론 학습을 기반으로 한 소집단구성, 교사의 동료화 요소가 크게 작용한 것으로 여겨진다.
과학적 태도에서는 학생주도형 수업전략이 강의식 수업에 비해 개방성, 협동성 영역의 점수가 높았으며, 통계적으로도 유의미한 차이를 나타내었다.
여러 의견 중 공통적으로 제시한 의견은 먼저, 과학 수업이 기존의 교과서 중심의 수업이 아닌, 학생이 탐구를 계획하고 실행하는 등의 과정이 매우 흥미로웠음을 제시하였다. 기존에 비해 탐구 및 실험에 많은 참여를 할 수 있었으며, 마지막 산출물 발표 과정까지 본인들의 힘으로 할 수 있었던 것이 인상 깊었음을 이야기하였다. 또한, 과학 수업 시간 동안 모둠 친구들 및 선생님과의 의사소통이 큰 도움이 되었으며, 이러한 요소를 통해 본인 스스로 과학을 하고 있음을 느꼈다고 제시하였다.
둘째, 학생주도형 수업전략을 적용한 과학 교수학습은 학생들에게 효과는 어떠한가?
둘째, 학생주도형 수업전략을 적용한 실험집단과 전통적인 수업방식인 강의식 수업을 적용한 비교집단의 다섯 가지의 과학 교과 역량에 대하여 분석한 결과, 과학적 사고력은 실험집단이 비교집단에 비해 비례논리 영역이 높게 나타났으며, 과학적의사소통 능력은 서술, 정당화, 과학적 주장형 및 과학적 의사소통 전반에서 높게 나타났다. 과학적 태도 역시 실험집단이 비교집단에 비해 개방성, 협동성 영역에서 높은 수치를 나타내었다.
단계별 교사와 학생의 역할을 제안하였으며, 이를 바탕으로 학생주도형 교수 학습전략을 구성하였다. 새로 구성된 교수 학습전략은 1차로 전문가집단과 현직 초등교사 5인으로부터 내용에 대한 타당도를 검증받았으며, 이어 최종적으로 2인의 과학교육 전문가와의 삼각측정법을 통해 연구자의 주관성을 배제하고, 학생주도형 교수 학습 구성에 대한 타당도와 신뢰도를 확보하였다(Table 3).
학생주도형 수업전략에 대해 학생들은 대체적으로 긍정적인 의견을 제시하였다. 여러 의견 중 공통적으로 제시한 의견은 먼저, 과학 수업이 기존의 교과서 중심의 수업이 아닌, 학생이 탐구를 계획하고 실행하는 등의 과정이 매우 흥미로웠음을 제시하였다. 기존에 비해 탐구 및 실험에 많은 참여를 할 수 있었으며, 마지막 산출물 발표 과정까지 본인들의 힘으로 할 수 있었던 것이 인상 깊었음을 이야기하였다.
이와 유사한 연구 결과로 김철훈과 이형철(2017)의 토의․토론 수업을 변형한 라운드 로빈 기법을 적용한 과학 수업이 초등학생의 과학적 의사소통능력에 미치는 영향에 대한 연구를 비교해볼 수 있다. 연구 결과, 라운드 로빈 기법이 초등학생의과학적 의사소통능력 중 과학적 설명형의 서술 영역과 과학적 주장형의 정당화 영역에 긍정적인 효과가 있음을 제시하였다. 이러한 연구 결과는 본연구에서 강조하는 토의․토론 학습과 맥을 같이하는 결과로 보다 효과적인 토의․토론 학습을 위해 소집단 구성 및 교사의 동료화를 추가하여 변형된 토의․토론 수업을 진행한 것과 같이, 김철훈과 이형철(2017) 역시, 토의 학습을 기반으로 라운드로빈 기법을 활용하여 수업을 진행하면서 과학적 의사소통능력에 긍정적인 영향을 준 것으로 볼 수 있다.
사후검증 결과, 과학적 탐구 능력은 두 집단 간 서로 유의미한 차이가 발견되지 않았다. 오히려 측정, 추리, 예상, 일반화 영역에서는 유의한 차이는 아니지만, 강의식 수업의 점수가 더 높게 나왔다.
과학적 태도 역시 실험집단이 비교집단에 비해 개방성, 협동성 영역에서 높은 수치를 나타내었다. 이를 통해 학생주도형 수업전략을 활용한 과학 수업이 기존의 강의식 수업에 비해 학생의 과학적 사고력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 태도에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다.
이상의 연구 결과를 바탕으로 학생주도형 수업전략이 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조하는 과학적 사고력, 과학적 의사소통능력, 과학적 태도에 효과적임을 파악할 수 있으며, 수업에 참여하는 학생들의 만족도도 높음을 알 수 있다. 이러한 결과는 학생주도형 수업전략에서 강조하는 학생의 주인의식, 자율성, 주도성, 협동성 등이 미래 사회에서 요구되는 인재 양성을 위해 필요한 과학과 교과 역량에 긍정적인 효과를 준 것으로 해석할 수 있다.

후속연구

하지만 탐구 과정에서 교사가 학생에게 학습에 필요한 내용과 정해진 자료를 제시하고, 학생의 개념 형성 과정을 주도하는 역할은 학생주도형 수업과는 다소 거리가 있는 부분이다. 따라서 본 연구에서는 교사가 학생의 탐구에 참여하는 과정에서 직접적인 안내 및 자료 제시 등과 같은 주도적인 역할이 아닌, 학생과 의사소통 등의 상호작용을 통한 동료로서 역할이 필요할 것으로 판단하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2015 개정 교육과정에서 핵심역량을 어떻게 제시하였는가?	2015 개정 교육과정에서는 핵심역량을 자기 관리 역량, 지식 정보 처리 역량, 창의적 사고 역량,심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량으로 제시하고, 이를 학교 교육을 통해 실현함으로써 미래 사회를 주도할 수 있는 미래 지향적 학생을 길러내고자 하고 있다. 이러한 핵심역량을 구현하기 위해 과학교육에서는 다섯 가지의 과학과 교과 역량인 과학적 사고력, 과학 탐구 능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생학습능력을 새로운 과학교육의 방향으로 제시하였다(교육부, 2015b).
	핵심역량은 무엇인가?	2015 개정 교육과정은 급속히 진화하는 과학 기술에 따라 급변하는 세계에 적응하고, 사회 변화를 주도해 나갈 수 있는 창의적이고 융합적인 사고를 갖춘 학생을 길러야 함을 명시하고 있으며, 이를 위해 핵심역량이라는 새로운 교육 패러다임을 제시하였다. 핵심역량은 초․중등 교육을 통해 누구나 길러야 할 기본적이고 보편적이며 공통적인 능력을 말하는 것으로, 선천적으로 타고나는 것이 아닌 학습을 통해 향상될 수 있는 능력을 말한다(교육부, 2015a).
	학생이주도하는 수업인 학생주도형 수업의 첫 단계 활동은?	학생주도형 수업은 교수 학습 전 과정을 학생이주도하는 수업으로 학습 과정에서 나타난 실험 결과에 대한 해석 및 결론을 주어진 데이터를 바탕으로 스스로 도출하고, 이에 대한 책임도 함께 주어지는 형태이다. 학생주도형 수업의 첫 단계인 사전학습을 통해 학생들은 학습 내용과 관련된 배경 지식을 확보하고, 이를 바탕으로 학습 결과를 예상하면서 탐구 계획을 세우고 탐구를 진행한다. 학생들은 탐구를 통해 얻은 여러 자료를 활용하여 결과를 해석하고, 산출물을 제시하는 과정에서 모둠원이나 다른 모둠의 학생들이 보다 쉽게 이해할 수 있도록 자료를 가공하고 변환하는 과정을 여러 번 경험하게 된다.

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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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