제7차 교육과정에 따른 초ㆍ중학교 과학교과서의 과학 탐구 과정과 학생들의 과학 탐구 능력 분석

Abstract

본 연구는 제7차 교육과정 초등학교 5학년과 중학교 2학년 과학교과서에 제시된 과학 탐구 과정 기능을 분석하고 학생들의 탐구 능력의 실태를 조사 분석하였다. 그리고 초ㆍ중학교 과학교과서의 탐구 과정 기능과 학생들의 탐구능력 실태를 비교 검토하여 앞으로 과학교과서의 개발의 기초 자료를 제공하는데 목적이 있다. 과학교과서의 탐구 과정 요소 분석은 초등학교 5학년 과학교과서와 중학교 2학년 과학교과서 6종을 대상으로 하였다. 탐구 능력 검사는 서울 소재의 초등학생 306명과 중학생 318명을 대상으로 권재술과 김범기(1994)의 과학 탐구 능력 검사지(TSPS)를 사용하여 조사하였다. 자료분석은 SPSS 10.0 통계프로그램을 이용하여 평균점수와 표준편차를 구하였다. 연구 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 초등학교 5학년과 중학교 2학년 과학교과서는 통합 탐구 과정보다는 기초 탐구 과정 중심으로 구성되었으며, 주로 관찰, 추리 그리고 자료해석을 많이 활용하고 있었다. 따라서 앞으로 중학교 과학교과서를 개발할 때는 초등학교 과학교과서와 차별화하여 통합 탐구 과정의 비중을 늘여나가도록 해야 할 것이다. 둘째, 학교급간 과학 영역별 특징은 다음과 같다. 초등학교 과학교과서에서 물리는 측정과 예상이 많이 활용되고 화학은 관찰이 많으며, 생물은 관찰과 변인통제가 많이 활용되고 지구과학은 추리와 자료해석이 주로 활용되고 있었다. 중학교 과학교과서에서 물리는 측정이 많이 활용되고, 화학은 측정, 자료변환 그리고 자료해석이 많았으며, 생물과 지구과학은 추리와 관찰위주로 구성되어 있었다. 이것은 과학 영역별 학문의 특성의 차이에 따라 교육내용이 고려되어 탐구 과정 기능이 구성된 것으로 생각된다. 셋째, 초등학교 5학년 학생들의 과학 탐구 능력의 점수는 예상, 측정, 분류, 관찰, 변인통제, 추리, 자료변환, 일반화, 가설설정, 자료해석 순으로 나타났으며, 중학교 2학년 학생들의 과학 탐구 능력의 점수는 분류, 예상, 관찰, 측정, 추리, 자료변환, 변인통제, 자료해석, 일반화, 가설설정 순으로 나타났다. 그리고 초등학생들과 중학생들은 기초 탐구 능력이 통합 탐구 능력보다 높은 성취를 나타냈다. 넷째, 과학교과서의 탐구 과정 요소와 학생들의 탐구 능력을 비교 분석한 결과, 초등학교 과학교과서는 관찰, 추리 그리고 자료해석이 많이 활용되었으나 이 요소들에 대한 초등학생들의 실제 탐구능력 수준은 낮게 나타났다. 그리고 측정은 초등학교 과학교과서에서 적었지만 실제 초등학생들의 측정 능력은 높게 나타났다. 다섯째, 중학교 과학교과서는 추리와 자료해석이 많이 활용되었으나 실제 중학생들의 추리와 자료해석 능력은 낮게 나타났다. 또한 분류와 예상은 중학교 과학교과서에서 적었지만 실제 중학생들의 분류와 예상 능력은 높게 나타났다. 그리고 가설설정은 초등학교 과학교과서에는 제시되어 있으나 중학교 과학교과서에 제시되어 있지 않았고, 실제 학생들의 가설설정 능력도 가장 낮았다. 그러므로 앞으로 개발될 중학교 과학교과서는 추리와 자료해석 기능의 제시에 있어서 학생들의 능력이 낮으므로 이해하기 쉽도록 내용을 구성되어야 하며, 일상생활에서 활용할 수 있는 자료를 사용함으로서 탐구 기능의 학습의 효과를 높일 수 있도록 해야 할 것이다. 그리고 통합탐구기능인 가설설정은 다른 탐구 요소들과의 상관관계가 높으므로 중학교 과학교과서에 보완되어야 하며, 일반화, 변인통제 기능도 많이 활용할 수 있도록 해야 할 것이다.;This study analyzes both a scientific inquiry process required by the elementary 5th grade and middle school 8th grade science textbook and students' current abilities on a scientific inquiry. The sample were 306 elementary school students (5th grade) and 318 middle school student (8th grade) in Seoul, and a questionnaire used for this research were TSPS(The Test of Science Process Skill). The result were analyzed in the SPSS statistic program. The results are as follows: 1. Both the 5th grade and the 8th grade science textbook adjust the focus of observing, inferring, interpreting data. And fundamental inquiry process were much more than those of integrated inquiry process. A number of the 5th grade science textbook were higher than those of the 8th grade science textbook. But percentage of basic inquiry element and integrated inquiry element were all much the same in the 5th grade and the 8th grade science textbook. 2. In both the 5th grade and the 8th grade student, the scores of basic inquiry skill were higher than those of integrated inquiry skill, and there was no significant difference between boys and girls. The 5th grade students' abilities of scientific inquiry skills were good at predicting, measuring, classifying, observing, controlling varialbes, inferring, transforming data, generalizing, formulating, hypotheses and interpreting data, in order. The 8th grade students' abilities of scientific inquiry skills were good at classifying, predicting, observing, measuring, inferring, transforming data, controlling varialbes, interpreting data, generalizing, formulating hypotheses, in order. Result of comparison of the scores of science inquiry skill between the two grades, The higher the grades, the higher in the scientific inquiry skills. 3. In 5th grade science textbook, although there were few contents of measurement and expectation, students' abilities on them were better than expected. And students' actual ability on interpreting data was the lowest despite its plenty in textbook, and more training is recommended accordingly. In 8th grade science textbook, although there were few contents of classifying and expectation, students' abilities on them were better than expected. And students' actual ability on inferring, interpreting data was the lowest despite its plenty in textbook.