가설적 사고력을 중시한 경험 귀추적 탐구 수업 전략의 개발 및 적용 효과

Abstract

본 연구의 목적은 중학교 2학년 과학 「물질의 특성」단원에서 가설적 사고력을 중시한 경험 귀추적 탐구 수업 전략을 개발하고, 경험 귀추적 탐구 수업 전략이 학생들의 가설 생성 능력, 논리적 사고력, 과학과 관련된 태도에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 연구 대상은 서울 소재 남녀 공학 중학교 2학년 4개의 학급 학생 156명으로 가설적 사고력을 중시한 경험 귀추적 탐구 수업 전략을 도입한 집단을 실험 집단으로, 교과서 중심의 강의식 수업을 도입한 집단을 비교 집단으로 나누어 실험 설계를 하였다. 수업 처치 전에 가설 생성 능력, 논리적 사고력, 과학과 관련된 태도 검사지를 사용하여 사전 검사를 실시한 후, 실험 집단에는 본 연구에서 개발한 「물질의 특성」단원의 경험 귀추적 탐구 수업 전략을 총 15차시 도입하였다. 그 중 학생 중심의 탐구 활동에 해당하는 탐색 단계는 경험 귀추적인 과정으로 총 11회로 구성하였다. 반면 비교 집단에는 연역적 실험 4회를 포함하여 교과서 중심의 강의식 수업을 총 15차시 진행하였다. 수업 처치 후 사후 검사는 사전 검사와 동일한 검사지를 사용하여 실시하였다. 검사 결과는 SPSS 12.0 통계 패키지를 사용하여 사전 검사를 공변인으로 하는 공변량 분석(ANCOVA)을 통해 자료를 분석하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, 가설 생성 능력 점수에 있어서 전체 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 2.9점 높게 나타났으며 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 가설 생성 능력의 하위 항목인 유창성과 융통성에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 각각 1.40점, 1.05점 높게 나타났으며 두 항목 모두 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 둘째, 가설 생성 능력 점수를 인지 수준별로 살펴보면, 인지 수준이 상위 수준인 형식적 조작 수준의 학생들은 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 2.95점 높게 나타났으며 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 가설 생성 능력의 하위 항목인 융통성에 있어서도 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 2.02점 높게 나타났으며 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 그러나 유창성에 있어서는 실험 집단이 비교 집단에 비하여 교정 평균은 1.01점 높았으나 통계적으로는 유의미 하지 않았다. 인지 수준이 중ㆍ하위인 과도기 학생들과 구체적 조작 수준의 학생들은 가설 생성 능력 점수에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 4.37점, 1.80점 높게 나타났으며 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 한편, 가설 생성 능력의 하위 항목에 있어서는 형식적 조작 수준의 학생들과는 다른 양상을 보였는데 유창성에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 높게 나타나고 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸 반면(P<.05), 융통성은 실험 집단이 비교 집단에 비하여 교정 평균은 높았으나 통계적으로 유의미하지 않았다(P>.05). 셋째, 논리적 사고력 점수에 있어서 전체 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 1.17점 높게 나타났으며 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 넷째, 논리적 사고력 점수를 인지 수준별로 살펴보면, 형식적 조작 수준의 학생들과 과도기 학생들은 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 1.69점, 1.73점 높게 나타나고 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸 반면(P<.05), 구체적 조작 수준의 학생들은 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 0.45점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미하지 않았다(P>.05). 다섯째, 과학과 관련된 태도에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 3.51점 높게 나타났으며 통계적으로는 유의미한 차이를 나타냈다(P<.05). 여섯째, 과학에 대한 태도를 인지 수준별로 살펴보면 형식적 조작 수준의 학생 들은 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 7.6점 높게 나타나고 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸 반면(P<.05), 과도기 학생들과 구체적 조작 수준의 학생들은 실험 집단의 교정 평균이 비교 집단의 교정 평균보다 2.03점, 0.45점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미하지 않았다(P>.05). 이와 같이 가설적 사고력을 중시한 경험 귀추적 탐구 수업 전략은 가설 생성능력, 논리적 사고력, 과학과 관련된 태도에서 긍정적인 영향을 주고 있다. 인지 수준별로는 인지 수준이 상인 형식적 조작 수준의 학생에게는 가설 생성 능력의 하위 요소 중 융통성과 논리적 사고력, 과학에 대한 태도에 긍정적인 영향을 주고 있다(P<.05). 과도기인 학생들의 경우는 가설 생성 능력의 하위 요소 중 유창성과 논리적 사고력의 향상이 통계적으로 유의미하게 나타났으나(P<.05), 과학에 대한 태도는 유의미한 향상이 나타나지 않았다(P>.05). 또한 구체적 조작 수준의 학생들의 경우는 과도기인 학생들과 마찬가지로 가설 생성 능력의 하위 요소 중 유창성의 향상이 통계적으로 유의미하게 나타났으나(P<.05), 논리적 사고력과 과학에 대한 태도는 유의미한 향상이 나타나지 않았다(P>.05).;The purpose of this research was to investigate the effect of empirical adbuctive inquiry study considering hypothetical thinking on the middle school students' improvement of the scientific hypothesis-generation ability, the logical thinking, the science related attitude. The subject participated in this study were 156 in 8th grade at a co-educational junior high school in Seoul, Korea. They randomly assigned to the control group and treatment group. The treatment group received the instruction of empirical adbuctive inquiry study considering hypothetical thinking. The control groups received a text-book oriented form of instruction. They have been taught about 「properties of the matter」 section of middle school Science 2 for 15 class periods during the first semester. Evaluation instruments used in pre-test and post-test were scientific hypothesis-generation ability test, logical thinking test, science related attitude test. Moreover ANCOVA was done by using SPSS 12.0 statistic program. The results of this study were as follows. Firstly, the adj. mean of the treatment group was 2.9 higher than one of the control group and there is a significant difference(p<.05) between two groups about students' scientific hypothesis-generation ability test by ANCOVA analysis. And analysis by ANCOVA showed that the scores of the fluency and the flexibility of generation a hypothesis for the treatment group were significantly higher than those of the control group(P<.05) Secondly, the adj. mean of the treatment group was 2.95 higher than one of the control group and there is a significant difference(p<.05) between two groups about formal operational students' generation a hypothesis test by ANCOVA analysis. And analysis by ANCOVA showed that the scores of the flexibility of generation a hypothesis for the formal operational students of treatment group were significantly higher than those of the control group(P<.05). But the fluency of generation a hypothesis for the formal operational students of treatment group were no significant difference(p>.05). Transitional level group and concrete operational level group, the analysis by ANCOVA showed that the score of test of the fluency of generation a hypothesis for the treatment group were significantly hinger than those of the control group(p<.05), but the flexibility of generation a hypothesis for the treatment group were no significant difference(p>.05). Thirdly, the analysis by ANCOVA showed the scores of the logical thinking for the treatment group were significantly higher than thos of the control group(p<.05) Fourthly, especially in formal operational students and transitional students, the analysis by ANCOVA showed that the scores of the logical thinking for the treatment group were significantly higher than those of the control group(p<.05). But concrete operational students, there was no significant difference(p>.05) between two groups about test of the logical thinking by ANCOVA. Fifthly, there was significant difference(p>.05) between two groups about science related attitude test by ANCOVA analysis. Sixthly, especially in formal operational students, the analysis by ANCOVA showed that the scores of science related attitude test for the treatment group were significantly higher than those of the control group(p<.05). But transitional students and concrete operational students, there was no significant difference(p>.05) between two groups about test of science related attitude test by ANCOVA.