역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 모형이 학생들의 과학에 대한 태도, 학업성취도, 문제해결력에 미치는 영향

Abstract

과학과 기술의 급격한 발달로 인해 인간 생활의 여러 측면에서 과학과 기술의 중요성이 증대됨으로서 현대의 과학교육은 새로운 방향성이 요구되고 있다. 현대의 과학 교육은 과학 지식에 해박한 지식인을 양성하는 것 보다는 과학적 소양을 갖춘 민주 시민의 양성에 목적을 둔다. 과학적 소양은 과학, 기술과 관련된 사회 문제에 대하여 과학적 지식을 이용하여 합리적인 의사 결정을 하는 능력을 의미한다. 본 연구에서는 학생들의 의사결정능력에 바탕이 되는 문제해결력을 향상시키기 위한 수업 전략으로서 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 선택하였다. 4주간 10차시에 걸쳐 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업을 개발하고, 수업 후 학생들의 태도, 학업성취도, 문제해결력에서 어떤 효과가 있는가를 분석하여 문제해결력 향상에 효과적인 교수·학습 방법을 개발하는데 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다. 연구 대상은 서울특별시 소재의 실업계 고등학교 1학년 남녀 학생 90명이었으며, 연구 단원은 고등학교 1학년 과학의 ‘환경’단원이었다. 실험반은 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 처치하였고, 비교반은 교과서 위주의 강의식 수업을 실시하였다. 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략의 효과를 알아보기 위해 과학에 대한 태도 검사를 사전·사후에 실시하였으며, 과학 학업 성취도, 문제해결력 검사를 사후에 실시하였다. 검사 결과는 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 공변량 분석(ANCOVA)으로 통계 처리하였으며, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학에 대한 태도를 분석한 결과 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 투입한 실험반과 교과서 위주의 전통적 수업을 실시한 비교반에서 수업 처치에 의한 효과는 없는 것으로 나타났다(p>.05). 과학에 대한 태도의 세부 영역은 감정적 영역, 행동 의도적 영역, 인지적 영역으로 구성되는데, 감정적 영역과 행동 의도적 영역은 수업 처치로 인한 효과가 없는 것으로 나타났으며 인지적 영역은 교과서 위주의 전통적 수업을 실시한 비교반이 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업을 처치한 실험반에 비해 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 학업성취도를 분석한 결과 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 처치한 실험반이 비교반보다 학업 성취도의 사전 효과를 배제한 교정 평균에서 6점 가량 높은 점수를 받았으나, 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p>.05). 또한 1학기 성적 상위집단과 하위집단으로 나누어 학업성취도를 분석한 결과, 실험반과 비교반이 수업 처치에 따른 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(p>.05). 셋째, 문제해결력에 영향을 미칠 수 있는 사전 학업성취도의 효과를 배제하여 분석한 결과 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 처치한 실험반이 비교반에 비하여 문제해결력이 우수한 것으로 나타났다(p<.05). 문제 해결력의 하위 영역인 개념이해 및 적용, 가치판단 및 분석, 대안생성 및 통합 영역에서 모두 수업 처치에 의한 효과가 유의한 것으로 나타났다(p<.05). 1학기 성적 상위집단과 하위집단으로 나누어 문제해결력을 분석한 결과 상위집단과 하위집단 모두에서 역할 놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 처치한 집단이 교과서 위주의 강의식 수업을 한 집단보다 문제해결력이 우수한 것으로 나타났다. 넷째, 과학에 대한 태도, 학업성취도, 문제해결력에 대한 상관관계를 분석한 결과, 과학에 대한 태도와 학업성취도는 유의한 상관관계가 있었으나(p<.01) 과학에 대한 태도와 문제해결력은 상관관계가 유의하지 않은 것으로 나타났다(p>.05). 또한 과학에 대한 태도의 각 요소와 학업성취도는 상관관계가 있었으나(p<.01), 문제해결력은 과학에 대한 태도의 감정적 요소에서 상관관계가 유의한 것으로 나타났다(p<.01). 문제해결력은 학업성취도와 높은 상관관계를 보였는데(p<.01), 각 단원별 학업성취도와 문제해결력이 모두 상관관계가 유의했다(산성비, 생물농축, 온실효과 단원 p<.01, 소음 단원 p<.05). 이는 과학에 대한 지식이 높은 학생일수록 문제해결력이 우수하다는 것으로서 문제해결력을 위해서는 과학적 지식이 필요하다는 것을 의미한다. 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략은 학생들의 태도와 학업성취도는 교과서 위주의 강의식 수업에 비해 더 효과적이라고 할 수 없었으나, 문제해결력은 상위 수준 학생과 하위 수준 학생에 관계없이 교과서 위주의 강의식 수업에 비해 더 효과적이었다. 그러므로 역할놀이를 중심으로 한 STS 수업 전략을 적절히 사용하면 의사 결정 능력의 기초가 되는 문제해결력을 향상시키는 데 효과를 거둘 수 있을 것이다.;The purpose of this study was to evaluate the effect of roleplaying-centered STS program on high school students' science-related attitude, achievement and problem solving. 90 students who are in grade 10 participated in this study. They were divided into two groups, the roleplaying-centered STS program applied class(experimental group) and the traditional lecture-centered class (control group). The pretest was implemented to measure the science-related attitude, and the posttest was implemented to measure the science-related attitude, achievement and problem solving. The collected data were analyzed with SPSS program, and ANCOVA analysis was utilized. The findings of the study were as below. First, the experimental group exposed to roleplaying-centered STS instructional strategy wasn't significantly different from the control group in science-related attitude(p>.05). The science-related attitude consist of three components : "affective component", "behavioral intention component", and "cognitive component". There were no significant difference between the experimental group and the control group in the affective component and the behavioral intentional component of science-related attitude(p>.05). But the control group was significantly better than the experimental group in the cognitive component of science-related attitude(p<.05). Second, there were no significant difference between the experimental group and the control group in achievement(p>.05). Third, the experimental group showed much better problem solving significantly than the control group(p<.05). The test of problem solving consisted of three behavioral domains : "understanding and application of concept", "making value judgement and analysis", and "generating alternatives and integration". The experimental group was significantly better than the control group in all domains of problem solving(p<.05). Forth, a significant correlation was recognized between the science-related attitude and the achievement (p<.01). But a correlation wasn't significant between the science-related attitude and the problem solving(p>.05). The correlation coefficient between the achievement and the problem solving was .65 and these was a higher level of correlation(p<.01).