중학교 과학3 "물질의 반응" 단원 내용의 인지 요구도 수준 분석 및 활용 방안

Abstract

본 연구의 목적은 제 6차 교육과정에 의한 중학교 3학년 과학 교과서 중에서 "물질의 반응" 단원 내용이 요구하는 사고력 수준을 인지론적 접근을 통해 분석해 봄으로써, 교과 내용의 인지 요구도 수준과 중학교 학생들의 인지 수준을 비교 분석하고, 그 결과를 토대로 학생들의 인지 수준보다 상위 수준의 사고를 요구하는 화학 내용을 보다 효과적으로 가르치기 위한 학습 방안을 제시하고자 하는 것이다. 교과 내용의 인지 요구도를 분석하기 위해서는 영국의 CSMS(Concept in Secondary Mathematics and Science) 프로그램에서 개발된 CAT(Curriculum Analysis Taxonomy)의 세 가지 분류틀을 사용하였고, 학생들의 인지 발달 수준과 논리 유형별 형성율은 GALT(Group Assessment of Logical Thinking) 검사지를 사용하여 조사하였다. 제 6차 교육과정에서 사용되고 있는 8종 교과서 중 임의로 4종을 선정하여"물질의 반응" 단원에 포함되어 있는 주요 개념들을 추출하여 인지요구도 수준을 분석하였고, 서울 지역의 6개 중학교 3학년 학생 747명에 대해 인지 수준 및 논리 유형별 형성 정도를 조사하였다. 또한 학생들의 인지수준과 교과서에 서술된 내용의 인지요구도 수준이 학생들의 인지 수준에 비해 높은 개념에 대한 학습 지도안을 작성하는데 있어서 본 연구 결과를 이용하는 방법에 대한 구체적인 예시를 보여주고자 한다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 중학교 과학 3 교과서의 "물질의 반응" 단원에 관한 주요 개념들의 인지 요구도 수준은 CAT의 세 가지 분류틀을 이용하여 판정할 수 있었다. 중학교 과학 3 교과서의 주요 개념들 중에서 후기 구체적 조작 수준(2B)을 요구하는 개념들은 25.9%, 초기 형식적 조작 수준(3A)은 51.2%, 그리고 후기 형식적 조작 수준(3B)이 22.9%로 분석되었다. 2. GALT에 의해 학생들의 인지 수준을 조사한 결과 학생들의 인지 수준은 학교별, 개인별 차이가 큰 것으로 나타났다 따라서 현장 교사들은 선행 연구의 결과들을 참고로 하는 것보다 자신이 가르치고 있는 학생들의 인지 수준을 파악하는 것이 더 효율적이다. 3. 본 연구에서 조사한 중학교 3학년 학생들의 하위 논리 유형별 형성 정도를 보면 보존 논리, 변인 통제 논리, 비례 논리, 확률 논리의 형성율은 각각 41.9%, 45.1%, 55.7%, 그리고 69.8%이고, 조합 논리의 경우 73.1%로 가장 높게 나타났으며, 상관 논리는 21.5%로 가장 낮은 형성률을 보였다. 4. 학생들의 인지 수준에 비해 인지요구도 수준이 높은 화학 개념의 효율적인 학습을 위해서는 교과서 내용 수준을 보다 낮게 하기 위한 수업 전략이 요구된다. 즉, 실제 수업 현장에서 교과서에 서술된 수준 그대로 가르치기 보다는 현장 교사들 나름대로 교과 내용에 대한 적절한 학습 모형을 도입하여 교과내용을 재구성한다면 학생들의 과학에 대한 태도 변화 및 학업 성취도의 향상에 많은 도움이 될 것이다.;The purpose of this study is to analyze the cognitive levels demanded for understanding chemistry contents in the middle school science textbooks of the 6th curriculum and to survey the cognitive levels of students learning the textbooks. These result are helpful for designing the more effective instructional strategy for conceptions of higher cognitive demands levels than the cognitive levels of students. The cognitive demands required for understanding "Reactions of Materials" contents in 4 kinds of textbook out of 8 kinds were analyzed by using CAT(Curriculum Analysis Taxonomy) developed from CSMS(Concept in Secondary Mathematics and Science) program in England. The development of cognitive levels and typical logical thinking abilities of students from 6 middle schools in Seoul area were determined by using GALT(Group Assesment of Logical Thinking) test. The results are summarized as follows: First, the textbook contents are analyzed to be 25.9% required late concrete operational thinking ability(2B), 51.2%, required early formal operational thinking ability(3A) and 22.9% required late formal operational thinking ability(3B). Second, there is a side difference in cognitive levels of students. So teachers are needed to survey the cognitive levels of their own students. Third, the formation percent of six logical thinking abilities of conservation reasoning, controlling variables, proportional reasoning, probabilistic reasoning, combinational reasoning, and correlational reasoning are 41.9%, 45.1%, 55.7%, 69.8%, 73.1% and 21.5%, respectively. Forth, Students might have more difficulties in learning the chemistry conceptions of higher levels than those of cognitive levels. In this case, the suitable instructional strategy to match with students in cognitive domain can be developed based on the results of study.