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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정은영
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
초록· 키워드
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학생들은 과학 탐구를 통해 과학 지식을 얻는 방법을 알게 될 뿐 아니라 과학적 사고력을 증진시킬 수 있으며 이러한 과학지식과 과학적 사고력은 과학적 소양을 함양하는 데 필수적이다. 이런 이유로 과학 교육에서는 과학탐구능력의 신장을 중요한 목적으로 하고 있으며 우리나라의 과학과 교육과정에서도 탐구를 강조하고 있다.
명시적 수업은 큰 개념을 작은 단위로 세분화하고 명료한 설명과 시범을 통해 학습 내용을 직접적으로 제시하며 충분한 연습 기회와 피드백을 제공하는 수업 방법으로 개념이나 인지전략 등을 학습하는 데 효과적이다. 이는 다수의 중학생이 아직 가설 연역적 사고 단계에 도달하지 못하였음을 고려할 때 과학탐구능력을 향상시키는 데 적절한 수업 방법이라고 판단된다.
이에 따라 본 연구에서는 중학생의 과학탐구능력을 향상시키기 위해 명시적 수업 모형을 적용하여 과학탐구기능 교수·학습 자료를 개발하였고, 중학교 과학 교사를 대상으로 설문조사를 실시하여 이 자료의 타당성과 수업 적용 가능성에 대해 검토를 받았으며, 이 자료를 중학교 과학 수업에 적용하여 학생들의 과학탐구능력에 미치는 효과를 확인하였다.
본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 관찰, 분류, 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 자료 변환, 자료 해석 기능을 명시적으로 학습할 수 있는 7개의 교수·학습 자료를 개발하였다. 이 자료들은 명시적 수업 모형을 적용하여 ‘설명 및 시범’, ‘안내된 연습’, ‘독립적 연습’의 3단계로 구성하였다. ‘설명 및 시범’ 단계에서는 과학탐구기능의 정의와 수행 방법 및 절차 그리고 이와 관련된 탐구 예시를 제시하여 교사가 과학탐구기능의 뜻과 수행 방법을 탐구 사례를 들어 설명하는 데 활용할 수 있도록 하였다. 그리고 ‘안내된 연습’ 단계에서는 ‘설명 및 시범’ 단계에서 학습한 과학탐구기능을 수행하여 문제를 해결하는 활동을 제시하여 학생들이 교사의 안내를 받아 과학탐구기능의 수행 방법을 연습하는 데 활용하게 하였다. ‘독립적 연습’ 단계 또한 ‘설명 및 시범’ 단계에서 학습한 과학탐구기능을 수행하여 문제를 해결하는 활동을 제시하여 학생들이 교사의 도움 없이 과학탐구기능의 수행 방법을 연습하는 데 활용하게 하였다.
자료의 주제는 2009 개정 과학과 교육과정에서 제시하는 내용과 탐구활동을 바탕으로 선정하여 중학교 과학 수업에서 쉽게 활용할 수 있게 하였다. ‘광합성’ 단원에서는 ‘백합과 샐러리 관찰하기’, ‘증산 작용 실험에 관한 가설 설정하기’, ‘광합성 실험 결과를 표와 그래프로 표현하기’, ‘여러 가지 환경요인에 따른 광합성량을 나타낸 그래프 해석하기’의 4개의 자료를 개발하였고, ‘소화·순환·호흡·배설’ 단원에서는 ‘침의 소화 실험에 대해 변인 통제하기’를, ‘자극과 반응’ 단원에서는 ‘우리 몸의 감각에 관련된 문제 인식하기’를, 그리고 ‘유전과 진화’ 단원에서는 ‘생물 분류하기’를 개발하였다.
각 자료는 학생용 활동지와 교사용 안내서로 구성하였고, 하나의 과학탐구기능을 집중적으로 학습하도록 하였다. 그리고 하나의 자료를 학습하는 데 걸리는 시간이 45분 이내가 되도록 학습 분량을 조절하여 중학교의 수업에 적용하기 쉽게 하였다.
둘째, 본 연구에서 개발한 자료에 대해 중학교 과학 교사들의 의견을 조사한 결과, 대부분의 교사들이 7개의 자료 모두 중학생의 과학탐구능력을 향상시키는 데 도움을 줄 것으로 판단하였고, 학교 수업에 적용하기에 적절하며 이 자료들을 자신의 수업에 적용할 의사가 있다고 하였다. 다만 내용 수준에 대해서는 일부 자료에 대해 중학생의 수준에 비해 어렵다는 의견이 있었다.
셋째, 본 연구에서 개발한 교수·학습 자료들 중 ‘광합성’ 단원에 해당하는 자료를 활용한 수업은 중학생들의 과학탐구능력을 향상시키는 데 효과적이었다. 수업 후 실험집단과 통제집단은 전체적인 과학탐구능력에 대해서는 동일한 집단으로 분석되었지만 수업 전과 비교하여 실험집단의 평균이 통계집단의 평균보다 높게 나타났으며 과학탐구기능별로 비교 분석한 결과 관찰과 자료 해석은 실험집단의 평균이 통제집단의 평균보다 통계적으로 유의미하게 높게 나타났다. 그러나 탐구 문제 인식, 가설 설정, 변인 인식, 자료 변환, 결론 도출, 평가에는 유의미한 차이가 없었다. 그리고 집단별로 사전검사와 사후검사를 비교한 결과 실험집단은 수업 전에 비해 수업 후에 전체적인 과학탐구능력이 유의미하게 향상되었고, 과학탐구기능별로는 관찰, 자료 해석, 자료 변환 기능이 유의미하게 향상되었다. 또한 많은 학생들이 이 수업이 흥미롭고, 내용 수준이 적절하였으며, 과학 학습에 도움이 된다고 응답하여 이 수업에 대해 긍정적으로 인식하고 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서 개발한 과학탐구기능 교수·학습 자료는 학교 현장에서 교과서에 제시된 기존의 탐구 활동을 보완하여 학생들의 과학탐구능력을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있는 좋은 자료라고 생각한다. 그리고 앞으로 생명 영역 뿐 아니라 물리, 지구과학, 화학 영역의 내용에 대해서도 과학탐구기능을 명시적으로 학습할 수 있는 자료가 다양하게 개발될 필요가 있으며, 하나의 탐구 문제에 대해 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 실험 수행, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출 기능을 탐구 과정 순서대로 안내하는 모듈형의 자료가 개발될 필요가 있다.
명시적 수업은 큰 개념을 작은 단위로 세분화하고 명료한 설명과 시범을 통해 학습 내용을 직접적으로 제시하며 충분한 연습 기회와 피드백을 제공하는 수업 방법으로 개념이나 인지전략 등을 학습하는 데 효과적이다. 이는 다수의 중학생이 아직 가설 연역적 사고 단계에 도달하지 못하였음을 고려할 때 과학탐구능력을 향상시키는 데 적절한 수업 방법이라고 판단된다.
이에 따라 본 연구에서는 중학생의 과학탐구능력을 향상시키기 위해 명시적 수업 모형을 적용하여 과학탐구기능 교수·학습 자료를 개발하였고, 중학교 과학 교사를 대상으로 설문조사를 실시하여 이 자료의 타당성과 수업 적용 가능성에 대해 검토를 받았으며, 이 자료를 중학교 과학 수업에 적용하여 학생들의 과학탐구능력에 미치는 효과를 확인하였다.
본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 관찰, 분류, 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 자료 변환, 자료 해석 기능을 명시적으로 학습할 수 있는 7개의 교수·학습 자료를 개발하였다. 이 자료들은 명시적 수업 모형을 적용하여 ‘설명 및 시범’, ‘안내된 연습’, ‘독립적 연습’의 3단계로 구성하였다. ‘설명 및 시범’ 단계에서는 과학탐구기능의 정의와 수행 방법 및 절차 그리고 이와 관련된 탐구 예시를 제시하여 교사가 과학탐구기능의 뜻과 수행 방법을 탐구 사례를 들어 설명하는 데 활용할 수 있도록 하였다. 그리고 ‘안내된 연습’ 단계에서는 ‘설명 및 시범’ 단계에서 학습한 과학탐구기능을 수행하여 문제를 해결하는 활동을 제시하여 학생들이 교사의 안내를 받아 과학탐구기능의 수행 방법을 연습하는 데 활용하게 하였다. ‘독립적 연습’ 단계 또한 ‘설명 및 시범’ 단계에서 학습한 과학탐구기능을 수행하여 문제를 해결하는 활동을 제시하여 학생들이 교사의 도움 없이 과학탐구기능의 수행 방법을 연습하는 데 활용하게 하였다.
자료의 주제는 2009 개정 과학과 교육과정에서 제시하는 내용과 탐구활동을 바탕으로 선정하여 중학교 과학 수업에서 쉽게 활용할 수 있게 하였다. ‘광합성’ 단원에서는 ‘백합과 샐러리 관찰하기’, ‘증산 작용 실험에 관한 가설 설정하기’, ‘광합성 실험 결과를 표와 그래프로 표현하기’, ‘여러 가지 환경요인에 따른 광합성량을 나타낸 그래프 해석하기’의 4개의 자료를 개발하였고, ‘소화·순환·호흡·배설’ 단원에서는 ‘침의 소화 실험에 대해 변인 통제하기’를, ‘자극과 반응’ 단원에서는 ‘우리 몸의 감각에 관련된 문제 인식하기’를, 그리고 ‘유전과 진화’ 단원에서는 ‘생물 분류하기’를 개발하였다.
각 자료는 학생용 활동지와 교사용 안내서로 구성하였고, 하나의 과학탐구기능을 집중적으로 학습하도록 하였다. 그리고 하나의 자료를 학습하는 데 걸리는 시간이 45분 이내가 되도록 학습 분량을 조절하여 중학교의 수업에 적용하기 쉽게 하였다.
둘째, 본 연구에서 개발한 자료에 대해 중학교 과학 교사들의 의견을 조사한 결과, 대부분의 교사들이 7개의 자료 모두 중학생의 과학탐구능력을 향상시키는 데 도움을 줄 것으로 판단하였고, 학교 수업에 적용하기에 적절하며 이 자료들을 자신의 수업에 적용할 의사가 있다고 하였다. 다만 내용 수준에 대해서는 일부 자료에 대해 중학생의 수준에 비해 어렵다는 의견이 있었다.
셋째, 본 연구에서 개발한 교수·학습 자료들 중 ‘광합성’ 단원에 해당하는 자료를 활용한 수업은 중학생들의 과학탐구능력을 향상시키는 데 효과적이었다. 수업 후 실험집단과 통제집단은 전체적인 과학탐구능력에 대해서는 동일한 집단으로 분석되었지만 수업 전과 비교하여 실험집단의 평균이 통계집단의 평균보다 높게 나타났으며 과학탐구기능별로 비교 분석한 결과 관찰과 자료 해석은 실험집단의 평균이 통제집단의 평균보다 통계적으로 유의미하게 높게 나타났다. 그러나 탐구 문제 인식, 가설 설정, 변인 인식, 자료 변환, 결론 도출, 평가에는 유의미한 차이가 없었다. 그리고 집단별로 사전검사와 사후검사를 비교한 결과 실험집단은 수업 전에 비해 수업 후에 전체적인 과학탐구능력이 유의미하게 향상되었고, 과학탐구기능별로는 관찰, 자료 해석, 자료 변환 기능이 유의미하게 향상되었다. 또한 많은 학생들이 이 수업이 흥미롭고, 내용 수준이 적절하였으며, 과학 학습에 도움이 된다고 응답하여 이 수업에 대해 긍정적으로 인식하고 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서 개발한 과학탐구기능 교수·학습 자료는 학교 현장에서 교과서에 제시된 기존의 탐구 활동을 보완하여 학생들의 과학탐구능력을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있는 좋은 자료라고 생각한다. 그리고 앞으로 생명 영역 뿐 아니라 물리, 지구과학, 화학 영역의 내용에 대해서도 과학탐구기능을 명시적으로 학습할 수 있는 자료가 다양하게 개발될 필요가 있으며, 하나의 탐구 문제에 대해 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 실험 수행, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출 기능을 탐구 과정 순서대로 안내하는 모듈형의 자료가 개발될 필요가 있다.
목차
- Ⅰ. 서론 1Ⅱ. 이론적 배경 41. 과학탐구능력 42. 명시적 수업 12Ⅲ. 연구 방법 및 절차 231. 명시적 수업 모형을 적용한 중학생의 과학탐구기능 교수·학습 자료 개발 23가. 교수·학습 자료의 개발에 적용한 명시적 수업 모형 24나. 주제 및 과학탐구기능 선정 24다. 과학탐구기능의 하위요소 선정 25라. 과학탐구기능 교수·학습 자료의 초안 개발 29마. 과학탐구기능 교수·학습 자료의 초안의 수정·보완 302. 과학탐구기능 교수·학습 자료에 대한 교사들의 의견 조사 323. 과학탐구기능 교수·학습 자료의 적용 33가. 연구 대상 34나. 연구 설계 34다. 연구 절차 35라. 수업 과정 35마. 검사 도구 37바. 분석 방법 39Ⅳ. 연구 결과 및 논의 401. 명시적 수업 모형을 적용한 중학생의 과학탐구기능 교수·학습 자료 개발 40가. 주제 및 과학탐구기능 40나. 교수·학습 자료의 구성 42다. 과학탐구기능 교수·학습 자료의 내용 472. 과학탐구기능 교수·학습 자료에 대한 교사들의 의견 조사 결과 533. 과학탐구기능 교수·학습 자료의 적용 결과 58가. 과학탐구능력 검사 결과 58나. 과학탐구기능 교수·학습 자료를 적용한 수업에 대한 학생들의 인식 66Ⅴ. 결론 및 제언 68참고 문헌 71Abstract 78부록 83
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