초등학교 아동의 과학적 문제발견 능력에 영향을 미치는 관련변수 분석

Abstract

창의성은 현재의 정보화 사회, 지식기반 사회에서 무엇보다 중요한 특성으로, 개인이 보유하고 있는 인지적·정의적 특성이며 문베 발견 등의 행위를 통해서 현실화된 산물로 발휘된다. 그러나 모든 문제해결에서 창의성이 발휘되는 것이 아니라 "낮게 구조화되거나(ill-structured) 중간 수준으로 구조화된 (moderately structured) 문제상황에서 문제를 해결할 때 창의성이 발취되며, 이러한 창의적 문제 해결을 위해서는 우선 문제가 무엇인지 발견하는 과정이 필요하다. 문제 발견이란 "낮게 구조화되거나 중간수준으로 구조화된 실제적 문제 상황에서 질문이나 문제를 생각하고 형성하는 능력"을 말한다. 따라서 이러한 문제 상황에서 문제를 발견하는 행위는 창의성이 발휘된 것이며, 문제해결의 결과에까지 영향을 주는 창의적인 행위이며, 창의적 사고와 창의적 수행의 주요한 측면이라고 할 수 있다. 그러나 그 중요성에 비해 문제 발견은 상대적으로 연구자의 주목을 별로 받지 못하였으며, 특히 초등학교 아동의 문제발견 능력은 간과되어왔다. 그러나 문제발견은 성인 뿐만 아니라 초등학교 아동이나 청소년들도 충분히 발휘할 수 있는 능력이므로 초등학교 아동을 대상으로 하여 문제발견의 본질을 파악하는 것이 교육적인 입장에서 문제 발견의 계발을 위한 노력에 더 많은 도움을 제공할 수 있을 것이라 판단된다. 이에 본 연구에서는 문제 발견과 관련이 있는 여러 변수들을 과학 영역에 적용하여, 과학적 문제 발견 능력을 "낮게 구조화되거나 중간 수준으로 구조화된 실제적 문제 상황이 제공되었을 때 과학적 탐구를 위한 연구 문제를 생각하고 형성하는 능력"으로 정의하고, 초등학교 아동들을 대상으로 각 변수들이 과학적 문제 발견 능력을 어느 정도 설명해주며, 그 상대적 기여도는 어떠한지 알아보는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 문제 발견과 관련된 변수에 대한 전반적인 연구와 문제 발견 능력이 우수한 과학자에 관한 연구들을 문헌 고찰하여, 과학적 문제 발견 능력과 관계가 있는 변수로 지능, 개념 지식, 과학 탐구 능력, 확산적 사고의 인지적 변수와 내적 동기, 외적 동기, 성격 특성의 정의적 변수, 그리고 가정 환경의 환경적 변수를 추출하였다. 본 연구의 대상은 서울특별시에 소재하고 있는 시립 초등학교에서 선정된 5학년 115명이었다. 측정도구로는 한국교육개발원의 집단지능검사, 권재술과 김범기의 과학 탐구 능력 검사, Torrance 창의적 사고력 언어 검사, Amabile의 내·외적 검사, 본 연구자가 제작한 개념 지식 검사, 성격 특성 검사, 가정 환경 검사를 사용하였다. 또한 과학적 문제발견 과제는 "낮게 구조화된 문제 상황"과 "중간 수준으로 구조화된 문제 상황"이 제시되는 과제로 문제 상황의 구조화 정도에 따라 두 가지로 구성하여 능력과 성향이 비슷하게 나눈 두 집단에게 각각 실시하였다. 그리고 아동의 과학적 문제발견 능력에 영향을 미치는 변수들의 상대적인 기여도를 분석하기 위하여 과제별로 정준상관분석을 실시하였다. 이러한 연구 절차를 통해 나타난 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학적 문제 발견 능력은 제공되는 문제 상황의 구조화 정도에 따라 차이를 보였으며, 구조화의 정도가 더 낮은 문제 상황이 제시되었을 때, 과학적 문제 발견 능력을 더 많이 발휘하는 것으로 나타났다. 즉, 문제를 발견할 수 있는 성격 특성이 높고, 개념 지식이 많으며, 과학 탐구 능력이 뛰어난 학생은 낮게 구조화된 문제 상황에서의 과학적 탐구를 위한 연구 문제를 생각하고 형성하는 능력이 뛰어나며 내적 동기가 높은 학생은 중간 수준으로 구조화된 문제 상황에서의 과학적 탐구를 위한 연구 문제를 생각하고 형성하는 능력이 뛰어났다. 본 연구의 결과는 과학적 문제 발견 능력은 고차원의 사고를 갖춘 전문가나 대학생 이상의 성인들에게만 존재하는 능력과 재능이 아니라 초등학생들도 발휘할 수 있는 능력으로, 어렸을 때부터 문제발견할 수 있는 교육적 기회를 제공한다면 과학적으로 진보를 이룩한 과학자들과 같이 뛰어난 성취를 할 가능성을 높일 수 있음을 나타낸다. 또한, "중간 수준으로 구조화된 문제상황" 보다는 "낮게 구조화된 문제 상황"에서 아동들이 과학적 문제 발견을 더 잘 수횅한 사실은 아동들에게 문제 발견 능력을 신장시킬 교육적 기회를 제공하는 데 있어서 낮게 구조화된 문제 상황"에서의 문제발견 과제의 개발이 활성화되어야 한다는 것을 시사한다. 따라서 과학적 문제발견 능력에 대한 지능, 확산적 사고, 내적 동기, 성격 특성의 영향력이 문제 상황의 구조와 정도와 이에 각각 관련된 변수들을 함께 고려하는 것이 그 효과를 증진시키는 데 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. 또한, 제시되는 문제 상황의 구조화 정도와 상관없이 개념 지식과 과학 탐구 능력이 과학적 문제발견 능력에 상대적으로 큰 기여를 하는 것으로 나타난 본 연구의 결과는 과학적 문제발견 능력을 발휘하고 향상시키기 위해서는 개념 지식과 탐구 과정에 대해 심층적으로 이해하고 학습하게 하는 것이 중요함을 시사한다.;Problem finding is the ability of thinking, initiating, and formulating questions and problems in ill-structured or moderately structured problem situations. The formulation of a problem is an act of affecting the result of solving problems and is a key aspect of creativity. Despite of its importance, little attention has been given to the problem finding comparing to creativity and problem solving. Moreover, neither its nature nor the role of various attributes on problem finding has been comprehensively examined. This paper aimed to examine the role and the relative contribution of various factors on problem finding ability of elementary school students. In exploring it, this paper was focused on problem finding in science. To select variables related to problems finding, researches about the variables affecting on problem finding and researches about the scientist who be considered to have an excellent problem finding ability were reviewed. An exploratory study was conducted to investigate the role and the relative contribution of selected cognitive, affective, and environmental variables on fifth-grade students' scientific problem finding ability. Scientific problem finding was defined as the ability to think and formulate research problems in ill-structured or moderately structured problem situations. In the study, subjects were divided into two groups in which they accomplished scientific problem finding task either in ill-structured problem situation(task 1) or in moderately structured problem situation(task 2). One hundred-fifteen subjects from fifth-grade classes participated in the study. According to the tasks, a written instrument separately collected measures of selected variables including cognitive(IQ, scientific knowledge, science process skills, divergent thinking skills), affective(intrinsic/extrinsic motivation, personality traits), and environmental(home environment) variables. The analysis also separately examined the role and the relative contribution of these variables on scientific problem finding performance. Specifically, comparisons were made between subjects scores on the scientific problem finding task 1 with task 2. Results of canonical correlation analysis indicated that the role and the relative contribution of variables on scientific problem finding ability were different according to the degree of structure in problem situation. Personality traits, scientific knowledge, and science process skills were found to be the significant predictors of scientific problem finding performance in the ill-structured problem situation. Whereas, IQ, divergent thinking skills, science process skills, and intrinsic motivation were found to be the significant predictors of the performance in the moderately structured problem situation. In other words, subjects who had strong personality traits(task commitment, openness, endurance, independence), a lot of scientific knowledge, and excellent science process skills showed better scientific problem finding ability in ill-structured problem situation. On the other hand, subjects who had higher IQ, excellent divergent thinking ability, a lot of scientific knowledge, and excellent science process skills demonstrated better scientific problem finding ability in moderately structured problem situation. The results also revealed that subjects' ability to formulate research problem in science were different according to the degree of structure. Subjects conducted better when provided with ill-structured problem situation than with moderately structured problem situation. Theoretical implications regarding the role and the relative contribution of scientific problem finding ability of elementary school students are discussed, and suggestions for education and further research are offered.