[논문]학업성취도 평가 결과에 기초한 2009 개정 교육과정 시기의 중학생의 과학 학업성취 특성 분석

이재봉; 구자옥

doi:10.14697/jkase.2020.40.4.429

학업성취도 평가 결과에 기초한 2009 개정 교육과정 시기의 중학생의 과학 학업성취 특성 분석
Analysis of the Characteristics of Middle School Students' Science Academic Achievement Based on the Results of NAEA in the 2009 Revised Curriculum 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.40 no.4, 2020년, pp.429 - 436

이재봉 (한국교육과정평가원) , 구자옥 (한국교육과정평가원)

초록
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본 연구는 2009 개정 교육과정이 적용된 2015~2018년 4년간의 학업성취도 평가 결과를 바탕으로 중학생의 과학 학업성취 특성을 분석하였다. 우선 인지적 영역에 학생들의 학업성취 특성을 살펴보고자 성취도 평균 점수와 성취수준별 비율의 추이를 분석하였다. 또한, 정의적 영역에 대한 학업성취 특성을 알아보기 위해 학생들의 설문 중 교과태도에 대한 자신감, 흥미, 가치, 학습의욕 등에 문항에 관한 결과와 추이를 분석하였다. 주요 연구 결과를 살펴보면, 우선 첫째, 전체적인 과학과 학업성취도가 하락하고 있다는 것이다. 둘째, 성취수준별 차이를 보면 우수학력 집단에서 하락의 폭이 큼을 알 수 있으며, 기초학력 미달 비율이 증가하고 있다는 것이다. 셋째 성별로 보면, 성취도 점수에서는 남녀 간 점수 차이가 증가하는 경향이 나타났으며, 우수학력에서 여학생에 대한 지원, 기초학력에서 남학생에 대한 지원이 필요함을 알 수 있다. 넷째, 지역규모에서 있어서는 우수학력에서 지역규모간의 격차가 발생하고 있다는 특성을 보이고 있다. 교과태도에 대한 분석 결과를 살펴보면 먼저 교과태도에 대한 자신감, 흥미, 가치, 학습의욕 등 4개 구인 모두 성취도 평균과 유의미한 상관관계를 보였으며, 교과태도에서 '높음'일수록 성취도 평균도 높았다. 공통 문항을 통해 최근의 교과태도에 대한 변화 추이를 살펴보면, 2018년을 제외하고 자신감, 흥미, 가치 구인이 점차 상승하는 경향을 보였다. 보통학력 이상 집단에서는 자신감, 흥미, 가치 등에서 지속해서 상승하는 경향을 보이나 기초학력 이하 집단에서는 2018년에 크게 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과를 교육과정이나 교수·학습 개선, 교육 정책 수립의 근거나 자료로 활용할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we examined students' science academic achievement through an analysis of the national assessment of educational achievement(NAEA) from 2015 to 2018 when the 2009 revised curriculum was applied. This study analyzed achievement average scores by gender and region and also analyzed the trend of the rate of achievement level in order to understand the characteristics of students' academic achievement. In addition, we analyzed the characteristics of the affective aspect using a survey of students' attitudes (confidence, interest, value, and willingness to learn) toward science. The main findings are as follows; First, the average science score shows a tendency to decrease year by year at the middle school level. Second, when analyzed by achievement level, the decline in the advanced group was large, and the rate of the below basic group increased. Third, comparisons of the average achievement scores by gender, female students' scores were generally high and the difference in achievement scores between male and female students tended to increase. Fourth, a characteristic gap was found between regional scales that increased in the advanced group. The results of a questionnaire on students' attitudes show that the four constructs of the students' attitudes had a significant correlation with the average achievement scores. In addition, the mean and positive response rates on the confidence, interest, and value of science in the above proficiency group increased but decreased in the below basic group. These results can be used as basic data for revising the curriculum, improving teaching and learning, and establishing educational policies.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. The outline of the national assessment of educational achievement(NAEA)
표 Table 2. The number of students taking the test by year
그림 Figure 1. The percentage of students by achievement level form 2015 to 2018
표 Table 3. The science achievement scores from 2015 to 2018
표 Table 4. The percentage of students by achievement level form 2015 to 2018 단위(%)
그림 Figure 2. The percentage of students by gender form 2015 to 2018
표 Table 5. The science achievement scores by gender from 2015 to 2018
그림 Figure 3. The percentage of students by regional scale form 2015 to 2018
표 Table 6. The attitude characteristics of middle school students in 2018
표 Table 7. The differences in attitudes between above proficient and below basic groups from 2015 to 2018
표 Table 8. The common survey questions for science attitude
그림 Figure 4. The changes in the percentage of positive responses for science attitude (단위: %)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 2015∼ 2018년까지의 학업성취도 평가 결과를 분석하면 2009 개정 교육과정에 따른 교육과정 실행 결과를 점검할 수 있는데, 이에 본 연구에서는 2009 개정 교육과정이 적용 시기의 학업성취도 평가 결과를 종합적으로 분석하여 교과교육과정에 대한 시사점을 마련하고자 하였다.
본 연구에서는 2009 개정 교육과정이 적용된 시기의 중학생의 과학과 학업성취 특성을 살펴보기 2015∼2018년까지의 학업성취도 평가 결과인 학생들의 성취도 점수 및 성취수준 비율에 대한 4년간의 추이를 분석하였다. 또한 인지적 영역의 성취뿐만 아니라 정의적 영역에서의 학생들의 학업성취 특성을 살펴보았는데, 본 논문에서는 학생 설문 중에서 교과태도에 대한 설문 문항을 분석하였으며 교과태도에 대한 각 변인에 따른 성취 특성과 추이를 살펴보았다. 이처럼 4년간(2015∼2018년)의 학업성취도 평가 결과에 대해 학업성취 특성 및 추이를 분석하는 것은 교육과정 개정 준비, 교수⋅학습 방안 개선, 교육 정책 수립 등에 필요한 근거 자료를 산출한다는 점에서 그 가치 가 크다고 할 수 있다.
본 연구에서는 먼저 학생의 교과별 학업성취와 관련한 2009 개정 교육과정 적용 실태 점검하기 위해 학생 성취도 점수 및 성취수준 비율에 대한 4년간의 추이를 파악하고자 한다. 또한 학업성취도 평가에서는 학업성취도에 대한 평가도구와 더불어 다양한 설문 조사를 통해 학생들의 교육 맥락 변인을 측정하고 있는데, 이를 바탕으로 교과별 학업성취에 대한 교육 맥락 변인의 효과와 추이를 덧붙여 살펴보고자 한다. 학업성취도 평가의 설문 내용은 영역 일반적인 내용과 교과 내용으로 나누어지는데, 본 연구에서는 과학교육 맥락에 초점을 두어 교과태도에 대한 각 변인에 따른 성취 특성과 추이를 파악하고자 한다
본 연구에서는 먼저 학생의 교과별 학업성취와 관련한 2009 개정 교육과정 적용 실태 점검하기 위해 학생 성취도 점수 및 성취수준 비율에 대한 4년간의 추이를 파악하고자 한다. 또한 학업성취도 평가에서는 학업성취도에 대한 평가도구와 더불어 다양한 설문 조사를 통해 학생들의 교육 맥락 변인을 측정하고 있는데, 이를 바탕으로 교과별 학업성취에 대한 교육 맥락 변인의 효과와 추이를 덧붙여 살펴보고자 한다.
또한 학업성취도 평가에서는 학업성취도에 대한 평가도구와 더불어 다양한 설문 조사를 통해 학생들의 교육 맥락 변인을 측정하고 있는데, 이를 바탕으로 교과별 학업성취에 대한 교육 맥락 변인의 효과와 추이를 덧붙여 살펴보고자 한다. 학업성취도 평가의 설문 내용은 영역 일반적인 내용과 교과 내용으로 나누어지는데, 본 연구에서는 과학교육 맥락에 초점을 두어 교과태도에 대한 각 변인에 따른 성취 특성과 추이를 파악하고자 한다

제안 방법

따라서 본 연구에서는 4년간의 설문 문항을 비교한 후, 동일하거나 매우 유사한 문항만을 선택하여 3개년 이상 공통적으로 사용된 문항을 대상으로 교과태도에 대한 응답 추이를 분석하였다. 교과태도 구인과 성취도 간의 상관관계는 2018년 자료만을 이용하여 분석하였으며, 성취수준 집단별 특성은 보통학력 이상과 기초학력 이하 집단으로 구분하여 교과태도 구인별로 두 집단 간의 차이를 분석하였다.
Table 8에서 보면, 하위 구인 중 자신감1, 가치1, 가치3, 가치4의 경우 2015∼2017년 표현과 2018년 표현이 완전히 일치하지는 않는다. 그러나 4년간의 추이를 살펴보고자 표현이 다소 차이가 있지만 동일한 문항 의도를 담고 있는 문항으로 판정하고 추이 분석에 활용하였다. 최종적으로 자신감 4문항, 흥미 4문항, 가치 4문항에 대한 긍정 응답 비율의 변화 추이를 살펴보았다.
그러나 정의적 측면에서 학생들의 추이의 특성을 분석하기 위해서는 동일한 설문 문항을 사용해야 하나 과학과 교과태도 설문 문항은 2018년에 크게 바뀌었다. 따라서 본 연구에서는 4년간의 설문 문항을 비교한 후, 동일하거나 매우 유사한 문항만을 선택하여 3개년 이상 공통적으로 사용된 문항을 대상으로 교과태도에 대한 응답 추이를 분석하였다. 교과태도 구인과 성취도 간의 상관관계는 2018년 자료만을 이용하여 분석하였으며, 성취수준 집단별 특성은 보통학력 이상과 기초학력 이하 집단으로 구분하여 교과태도 구인별로 두 집단 간의 차이를 분석하였다.
본 연구에서는 2009 개정 교육과정이 적용된 시기의 중학생의 과학과 학업성취 특성을 살펴보기 2015∼2018년까지의 학업성취도 평가 결과인 학생들의 성취도 점수 및 성취수준 비율에 대한 4년간의 추이를 분석하였다.
본 연구에서는 먼저 인지적 측면에서 과학과 학업성취 추이를 살펴보기 위해 2015∼2018년 척도 점수 평균, 성별과 지역규모에 따른 성취수준별 비율 변화를 분석하였다.
앞서 기술한 바와 같이 학업성취도 평가에서는 학생의 학업성취뿐만 아니라 다양한 배경 변인을 조사하기 위해 학생, 교사, 학교장 설문을 실시하는데, 본 연구에서는 학생들의 과학에 대한 정의적 특성을 살펴보기 위해 학생 설문 중에 교과기반 정의적 영역에 대한 설문 문항을 활용하였다.
앞의 Ⅲ장의 인지적 측면에서 학생들의 학업성취 특성과 더불어 정의적 측면에서의 학업성취 특성을 분석해 보았다. 학업성취도 평가에서는 2018년부터 과학에 대한 교과태도를 측정할 수 있는 설문 문항을 크게 개선하였다(Seo et al.
인지적 측면과 더불어 정의적 측면에서 성취 특성 및 추이를 알아보기 위해 2015∼2018년의 교과태도 및 교과태도와 성취도 간의 상관관계를 분석하였다.
그러나 4년간의 추이를 살펴보고자 표현이 다소 차이가 있지만 동일한 문항 의도를 담고 있는 문항으로 판정하고 추이 분석에 활용하였다. 최종적으로 자신감 4문항, 흥미 4문항, 가치 4문항에 대한 긍정 응답 비율의 변화 추이를 살펴보았다.
중학교 과학의 학업성취도 평가 평가 범위, 문항 수, 평가 시간은 Table 1과 같다. 평가 범위는 6월에 실시되기 때문에 중학교 3학년 2단원까지이며, 선다형 32문항, 서답형 8문항 등 총 40문항이 평가된다. 2009 개정 교육과정에 따른 과학과 학업성취도 평가의 평가틀에서는 평가 영역을 ‘내용 영역’과 ‘행동 영역’으로 구분하고 있는데, ‘내용 영역’은 교육과정에 따라 ‘과학의 본성’, ‘운동과 에너지’, ‘물질’, ‘생명’, ‘지구와 우주’ 영역으로, ‘행동 영역’은 ‘지식’과 ‘탐구’ 영역으로 구분하고 있다.

대상 데이터

본 연구의 분석 대상이 된 2015∼2018년 학업성취도 평가는 매년 6월에 실시되었다.
표집학교는 각 시⋅도교육청별로 지역규모, 설립유형, 성별 등의 특성을 고려하여 비례층화군집 표집 방법으로 선정하는데 약 250개 학교가 표집 대상이다. 표집학교가 선정되면 학교당 1개 학급을 다시 무선 표집하여 평가 대상을 최종 선정한다. 실제 과학 평가에 참여한 학생 수는 Table 2와 같고, 매년 6515명∼ 7390명 수준이었다.
표집학교는 각 시⋅도교육청별로 지역규모, 설립유형, 성별 등의 특성을 고려하여 비례층화군집 표집 방법으로 선정하는데 약 250개 학교가 표집 대상이다.

데이터처리

분석 결과를 제시할 때는 분석된 통계치 간의 차이에 대한 통계적인 유의도를 살펴보기 위해, 각각의 통계치에 대한 신뢰 구간(confidence interval)을 95% 신뢰수준(p<0.05)에서 ‘표본 통계치±1.96×표준오차’으로 설정한 후, 그래프에 오차막대(error bar)를 이용하여 표시하였다.

이론/모형

이 과정에서 과학과는 표집평가로 진행되기 때문에 각각의 통계적인 수치들은 표집에 따른 오차를 감안하여 가중치를 적용하고, 표준오차도 산출할 필요가 있는데, 본 연구에서는 Jung et al.(2018)에 의한 가중치 산출 방법에 따라 산출된 가중치를 이용하여 새롭게 분석하였다. 따라서 기존의 발표결과와 다소 차이가 있을 수 있다.

성능/효과

4년간 자신감, 흥미, 가치, 학습의욕 모두 보통학력 이상 집단이 기초학력 이하 집단보다 교과태도의 척도 평균이 0.35∼0.65 정도로 높게 나타났다.
가치에 대한 긍정 응답 비율의 경우 가치에 관한 4개 문항에서 모두 60.4∼74.9%의 높은 긍정 응답 비율을 보였다.
구인별로 2015∼2017년 3년간의 변화 특징을 살펴보면 자신감과 흥미의 경우 2016년 흥미를 제외하고 보통학력 이상과 기초학력 이하 집단의 응답 척도 평균이 모두 상승하였으며, 집단 간 차이는 대체로 감소하는 경향을 보였다.
셋째 성별로 보면, 우수학력에서 여학생에 대한 지원, 기초학력에서 남학생에 대한 지원이 필요함을 알 수 있다. 넷째, 지역규모에서 있어서는 우수학력에서 지역규모간의 격차가 발생하고 있다는 특성을 보인다. 이러한 경향은 최근 과학교육에서 STEAM 융합 교육 등 다양한 교육정책을 펴고 있으나 학생들의 인지적 영역에서의 학업성취도에서는 직접적으로는 역할을 하지 못하는 것으로도 해석할 수 있다.
따라서 학생들에게 자신감과 즐거움을 유발할 수 있는 소재 등을 활용하여 과학에 대해 쉽게 도전하고 성취감을 얻을 수 있도록 해야 한다. 다음으로 공통 문항을 통해 최근의 교과태도에 대한 변화 추이를 살펴보면, 2018년을 제외하고 자신감, 흥미, 가치 구인이 점차 상승하는 경향을 보였다. 이는 2009 개정 교육과정의 실행과 최근의 자유학기제 등 학생 중심 수업과 활동이 늘어나고 있는 것과 관련이 있을 수 있다.
우선 첫째, 전체적인 과학과 학업성취도가 하락하고 있다는 것이다. 둘째, 성취수준별 차이를 보면 우수학력 집단에서 하락의 폭이 큼을 알 수 있으며, 기초학력 미달 비율이 증가하고 있다는 것이다. 셋째 성별로 보면, 우수학력에서 여학생에 대한 지원, 기초학력에서 남학생에 대한 지원이 필요함을 알 수 있다.
또한 탐구나 활동 중심의 교수⋅학습활동의 비중을 점차 늘리는 것도 고려할 필요가 있다. 마지막으로 성취수준 집단별 교과태도 차이를 살펴보면, 보통학력 이상 집단에서는 자신감, 흥미, 가치 등에서 지속적으로 상승하는 경향을 보이나 기초학력 이하 집단에서는 2018년에 많이 감소하는 경향을 보였다. 이것은 설문 문항의 변화를 고려하더라도 두 집단 간에 다른 경향이 나타난 것으로 볼 수 있는데, 기초학력 이하 집단의 과학과 교과태도 향상을 위한 정책적 지원이 필요함을 의미한다.
성취수준별로 척도 평균을 살펴보면, 4개의 구인 모두 우수학력이 가장 높고, 기초학력 미달이 가장 낮은 경향을 나타나는 가운데, 다른 3개의 구인에 비해 자신감의 경우 우수학력에 비해 보통학력에서 크게 낮아지는 경향을 보이는 반면에, 학습의욕은 보통학력에서 ‘높음’의 수준인 2점 이상인 것을 볼 수 있다.
이러한 결과는 중학생을 대상으로 한 최근 평가 TIMSS의 결과에서도 나타났는데, TIMSS 2011에서는 우리나라가 560점으로 3위를 차지하였으며, TIMSS 2015에서는 556점으로 4점 하락하고 순위도 4위로 하락하였다. 성취수준별로는 통계적으로 유의미한 차이는 없었으나 우수 수준 이상이 TIMSS 2011에서는 57%에서 TIMSS 2015에서 54%로 감소하였다. 최근 평가인 TIMSS 2019에 대한 결과가 2020년말에 공표되는데, 유사한 경향이 나타나는지 살펴볼 필요가 있다.
둘째, 성취수준별 차이를 보면 우수학력 집단에서 하락의 폭이 큼을 알 수 있으며, 기초학력 미달 비율이 증가하고 있다는 것이다. 셋째 성별로 보면, 우수학력에서 여학생에 대한 지원, 기초학력에서 남학생에 대한 지원이 필요함을 알 수 있다. 넷째, 지역규모에서 있어서는 우수학력에서 지역규모간의 격차가 발생하고 있다는 특성을 보인다.
2009 개정 교육과정이 적용된 시기의 학업성취도 평가 결과를 살펴보면, 몇 가지 특징을 살펴볼 수 있다. 우선 첫째, 전체적인 과학과 학업성취도가 하락하고 있다는 것이다. 둘째, 성취수준별 차이를 보면 우수학력 집단에서 하락의 폭이 큼을 알 수 있으며, 기초학력 미달 비율이 증가하고 있다는 것이다.
응답 척도에 대해서 ‘0 : 전혀 그렇지 않다, 1 : 그렇지 않다, 2 : 그렇다, 3 : 매우 그렇다’로 코드화하였을 경우, 교과태도에 해당하는 자신감, 흥미, 가치, 학습의욕에 대한 척도 평균은 1.43∼1.76이었으며, 가치와 학습의욕에 대한 척도 평균이 자신감이나 흥미 보다 높게 나타났다.
이상에서 살펴보면 과학과 학업성취도 평가에서 성취수준별로 남학생과 여학생이 서로 다른 성취특성을 보임을 알 수 있다. 우수학력의 경우 남학생이 높은 성취특성을 보이지만 나머지 성취수준에서는 모두 여학생이 높은 성취특성을 보였다.
기초학력 미달 비율의 경우 지역규모 간에 비율 차이가 거의 나타나지 않았지만, 2018년의 경우 2017년에 비해 대도시와 중⋅소도시에서 유의미하게 기초학력 미달 비율이 증가하였다. 이상의 결과를 살펴보면 우수학력에서 지역규모 간의 차이가 있음을 알 수 있다.
이상의 결과를 요약하면, 2009 개정 교육과정이 시행된 시기에 중학생의 과학과 학업성취도는 점차 낮아지고 있는데, 우수학력에서의 하락하는 경향이 통계적으로 유의미한 수준에서 나타나고 있으며, 최근에는 기초학력 미달 비율도 증가하고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 중학생을 대상으로 한 최근 평가 TIMSS의 결과에서도 나타났는데, TIMSS 2011에서는 우리나라가 560점으로 3위를 차지하였으며, TIMSS 2015에서는 556점으로 4점 하락하고 순위도 4위로 하락하였다.
따라서 과학과에 대한 성취도 점수를 향상시키기 위해서는 지속적으로 교과태도를 향상시킬 수 있는 방안을 마련할 필요가 있다. 특히 교과태도의 4개 구인 중, 가치와 학습의욕의 척도 평균이 자신감과 흥미의 척도 평균보다 높음을 볼 때, 학생들이 과학에 대해 긍정적으로 인식하나 자신감과 흥미가 이에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 따라서 학생들에게 자신감과 즐거움을 유발할 수 있는 소재 등을 활용하여 과학에 대해 쉽게 도전하고 성취감을 얻을 수 있도록 해야 한다.
학생들의 인지적 영역에서의 학업성취와 더불어 교과태도에 대한 분석 결과를 살펴보면, 교과태도에 대한 자신감, 흥미, 가치, 학습의욕 등 4개 구인 모두 성취도 평균과 유의미한 상관관계를 보였으며, 교과 태도에서 ‘높음’일수록 성취도 평균도 높았다.
따라서 학생들이 과학 수업에 적극적으로 참여할 의지를 가지고 있으므로, 과학에 대한 자신감과 흥미를 느낄 수 있도록 한다면 학업 성취도 향상을 꾀할 수 있을 것이다. 학업성취도 평균과의 상관 계수를 살펴보면, 4개 구인 모두 학업성취도와 유의미한 상관관계를 가지고 있는 가운데 학습의욕과의 상관(0.443)이 가장 높게 나타났으며, 자신감(0.370)이나 흥미(0.371)가 약간 낮은 상관관계를 나타냈다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	학업성취도 평가 대상 과목은 어떻게 변화해왔는가?	학업성취도 평가는 1998년 한국교육과정평가원에서 수립한 기본 계획을 바탕으로 2000년에 사회, 수학을 시작으로, 2001년부터는 국어, 과학, 영어로 확대하여 현재까지 대체로 5개 교과 영역에 대해 평가를 시행하고 있다. 그러나 교육 환경 및 교육과정의 변화에 따라 표집의 규모, 평가의 시기, 평가 대상, 평가 방법 등이 다소 변화하여 왔다(Ku et al.
	과학과에서 학업성취도 평가는 어떻게 변화해왔는가?	, 2019). 과학과의 경우, 초등학교는 2008년까지 표집평가로 시행되었고, 2009년과 2010년에는 전수평가로, 2011년과 2012년에는 표집평가로 시행되었으며, 2013년 이후로 평가가 시행되지 않고 있다. 중학교는 계속해서 표집평가로 진행되어 오다가 2009∼ 2012년에 전수평가로 시행되었으며, 2013년 이후로 표집평가로 시행되고 있다. 고등학교는 2009년까지만 시행되었다.
	학업성취도 평가란?	교육과정에서 목표로 하는 교육이 학교 교육을 통해 얼마나 잘 실행되고 있는지 점검하기 위해 학생의 학업성취 정도를 평가하는 것이 필요하다. 국가수준 학업성취도 평가(이하 학업성취도 평가)는 매년 전국적인 규모에서 체계적인 표집을 통해 시행되는 국가 단위의 평가 시험으로, 학생의 학업성취 특성을 분석하여 교육과정 개정 및 학습 개선을 위한 정책 수립의 자료로 활용되고 있다. 초⋅중등학교 교육과정에서도 ‘교과별, 학년(군)별 학업성취도 평가를 실시하고 평가 결과는 학력의 질 관리와 교육과정의 적절성 확보 및 개선에 활용’ 한다고 명시적으로 제시하고 있다(MOE, 2015).

참고문헌 (18)

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원문보기 상세보기
Ministry of Education(MOE). (2015). National science curriculum. Ministry of Education.
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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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