과학영재의 과학학습동기, 과학적 태도 및 과학탐구능력 향상을 위한 병행교육과정 개발 및 적용

Abstract

This study aims to develop science education program for gifted students that employed several layers of Parallel Curriculum Model for gifted students to experience professional knowledge and technology, verify the effect of program and apply it to science gifted classes. Study questions in this study are established: 1) What is science education program for gifted students in elementary school that applied Parallel Curriculum Model like?; 2) What kind of effect does science gifted program that employed Parallel Curriculum Model have on scientific learning motivation, scientific-related attitude and scientific process skills of gifted students. To perform this study, 18 science gifted students in grade 5 and 6 in M elementary school in Seongnam, Gyeonggi. Science education program for gifted students that employed Parallel Curriculum Model was performed for them with 10 sessions for five weeks. To find the effect of program, pre- and post-test for scientific leaning motivation and scientific attitude were performed. t-test was performed to verify if the result was statistically significant. Also, scientific research ability was analyzed through four research reports to check detailed change. ANOVA through repeated design was performed (p<.05). The results based on the mentioned study questions are as follows: first, science education program for gifted students that employed parallel curriculum model was made up of four parallels on the subject of environment based on the chapter, 'Ecosystem and Environment' of sixth grade. Study goal was into shape by classifying detailed subjects such as 'Environment and Biology', 'Human and Environment' and 'Scientist and I'. Each factor of the program was suggested depending upon the aim and characteristic of each parallel. Newly developed program through this process was applied to the gifted children. Teachers made up daily report for every class to record the problems of classes and change of children and more. As a result, gifted children preferred self-directed learning and more actively participated in presentation through discussion rather than writing activity paper. This fact was realized to collect and supplement the program. Second, pre- and post-test to identify if science education program for gifted students in elementary school that employed Parallel Curriculum Model was shown effective for scientific learning motivation of gifted children. The score of scientific learning motivation at post-test was higher than that at pre-test. It indicates that science gifted program that employed parallel curriculum model is effective to improve their scientific learning motivation. Also, the subordinate factors show that superficial strategy, self-concept ability or ability-centered task orientation on science had no significant difference while other subordinate factors had a positive effect. Third, pre- and post-test on scientific-related attitude were performed to find if it affected their scientific-related attitude. The result indicates that scientific-related attitude score at post-test was higher than that at pre-test, meaning that science education program for gifted students that employed parallel curriculum model had positive effect on scientific-related attitude. Finally, research report wrote during class was scored to find if it has effect on scientific process skills of them and ANOVA by repeated design analyzed the result to see gradual change. As a result, basic process skills and integrated process skills were gradually increasing, showing positive effect of the program on scientific process skills. As mentioned earlier, this study indicates that science education program for gifted students that employed parallel curriculum model had a positive effect on their scientific learning motivation, scientific-related attitude and scientific process skills. Meanwhile, this study suggests the following results that science education program for gifted students that employed parallel curriculum model may offer. First, gifted children prefer self-directed learning finding materials for the questions themselves to learning with the given materials. Thus, this should be considered in the further study. Second, in this study, self-concept of scientific learning motivation of the gifted children was the only lower factor that did not show any effect of the program. This may considered because they were not able to realize their status due to the lack of class time of identity of curriculum. Thus, further study should increase time of identity of curriculum. Third, it is not appropriate to generalize the result since this study was focused on only 18 students in grade 5 and 6 for a short term. Thus, long-term program on the subject in other grades is necessary for general result. Fourth, the contents of this program is limited to only environment area. Thus, the same result is not expected for the overall science curriculum. To verify the result of this study in a wide range, further study on other area is required. Fifth, this study quantitatively analyzed the effect of program on scientific learning motivation, scientific-related and science process skills. It is considered that qualitative follow-up research should be performed on the factors that caused the positive result.;본 연구는 영재 아동들이 전문가적 지식과 기술을 직접 겪어 볼 수 있도록 여러 겹의 병행 과정을 갖고 있는 병행교육과정(Parallel Curriculum Model)을 적용한 과학영재 프로그램을 개발하고 이에 대한 효과를 검증하여 영재 수업에서 적용할 수 있도록 하는데그 목적이 있다. 구체적인 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 병행교육과정을 적용한 초등학교 과학영재 프로그램은 어떠한가? 둘째, 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램이 영재아동의 과학학습동기, 과학적 태도 및 과학탐구능력에 효과가 있는가? 본 연구를 수행하기 위하여 경기도 성남시 M 초등학교 5&#8901;6학년 과학영재아동 18명을 대상으로 선정하였으며, 5주간 10차시에 걸쳐 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램을 실시하였다. 또한 과학영재 프로그램이 영재아동의 과학학습동기, 과학적 태도 및 과학탐구능력에 효과가 있는지 알아보기 위해 과학학습동기와 과학적 태도 사전&#8901;사후 검사를 실시하였고, 통계적으로 유의미한 결과인지 알아보기 위하여 t검정을 유의수준 .05에서 실시하였다. 또한 과학탐구능력은 4개의 탐구보고서를 분석하여 반복설계에 의한 분산분석을 유의수준 .05에서 실시하였다. 연구문제를 바탕으로 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램의 개발에서는 6학년 ‘생태계와 환경’ 단원을 바탕으로 환경이라는 주제에 맞게 4개의 병행 과정으로 설계하였다. ‘환경과 생물’, ‘인간과 환경’, ‘나와 과학자’로 세부 주제를 나누어 목표를 구체화시켰으며, 각각 병행을 그의 목적과 성격에 맞도록 구성요소를 제시하였다. 이 과정을 통해 개발된 프로그램을 영재아동에게 적용하였고, 매수업마다 교사는 반성적 일지를 작성하여 수업의 문제점과 아동의 변화 등을 기록하였다. 그 결과, 영재 아동은 자기 주도적 학습을 선호하였고, 활동지 작성보단 토론을 통한 의견 발표를 더욱 적극적으로 참여하였다. 이러한 점을 인지하여 프로그램은 수정&#8901;보완 되었다. 둘째, 병행교육과정을 적용한 초등학교 과학영재 프로그램이 영재아동의 과학학습동기가 효과가 있었는지를 알아보기 위하여 사전&#8901;사후 검사를 실시한 결과, 사후 과학학습동기의 점수가 사전 과학학습동기의 점수보다 높게 나타나 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램이 과학학습동기 향상에 효과가 있는 것으로 보여 진다. 또한 하의 요소별로 살펴보면, 다른 하위 요소들은 상승한데 반해, 과학에 대한 피상적 전략이나 과학에 대한 자아개념 능력, 과학에 대한 능력중심 목표지향은 유의미한 차이가 없음으로 나타났다. 이는 겉으로 드러나는 결과에 집착하는 피상적 전략, 능력중심 목표지향 학습동기보다는 학습자체에 목적을 두는 심층적 전략, 학습중심 목표지향 학습동기를 향상시키는데 효과적이었음을 알 수 있다. 또한 과학에 대한 자아개념 능력은 단기간의 향상이 어렵기 때문에 병행교육과정에서 정체성 교육과정의 시수를 늘리거나 장기간 학습으로 지속적인 흥미를 유발시킨다면 향상할 것이라고 판단된다. 셋째, 영재아동의 과학적 태도에 효과가 있었는지를 알아보기 위하여 사전&#8901;사후 과학적 태도 검사를 실시한 결과, 사후 과학적 태도의 점수가 사전 과학적 태도의 점수보다 높게 나타나 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램이 과학적 태도에 긍정적인 효과가 있는 것으로 보여 진다. 또한 하위 요소별로 살펴보면 호기심, 개방성, 비판성, 협동성, 자진성, 끈기성, 창의성 모두 유의수준 .05에서 유의미한 차이를 보였다. 마지막으로 영재아동의 과학탐구능력에 효과가 있었는지를 알아보기 위해 수업 시 작성한 탐구보고서를 동료교사와 함께 채점을 하여 평가를 실시하였고, 변화를 살펴보기 위해 반복설계에 의한 분산분석을 통해 결과를 분석하였다. 그 결과, 기초탐구능력과 통합탐구능력 모두 점차적으로 향상하여 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램이 과학탐구능력에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 위에서 서술한 바와 같이 본 연구는 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램을 통해 과학영재의 과학학습동기, 과학적 태도 및 과학탐구능력에 대해 모두 긍정적으로 향상되는 결과를 보였다. 한편, 본 연구의 병행교육과정을 적용한 과학영재 프로그램의 결과가 주는 시사점을 논의하면 다음과 같다. 첫째, 영재아동들은 주어진 자료보다는 문제에 대한 자료를 스스로 선택하여 찾는 자기 주도적 학습을 선호하므로 후속 프로그램 개발에서는 이러한 영재의 특성을 고려할 필요성이 있다. 둘째, 본 연구에서 영재아동의 과학학습동기의 자아개념은 유일하게 효과가 없는 하위요인이었다. 이는 정체성 교육과정의 시수가 부족하여 자신의 위치를 파악하지 못함으로 판단되므로 후속 프로그램 개발에서는 정체성 교육과정의 비중을 늘릴 필요가 있다. 셋째, 본 연구는 단기간 동안, 5&#8901;6학년 18명을 대상으로 진행하였기 때문에 그 결과를 일반화하기에는 제한이 있다. 따라서 장기간동안 진행하는 프로그램과 다른 학년의 영재를 대상으로 하여 일반적인 결론을 얻어내는 연구가 필요하다. 넷째, 본 프로그램의 내용이 환경 영역에 국한되어 있어 과학 교과의 전 과정에 동일한 결과를 기대하기에는 무리가 있으므로 이 연구의 결과를 보다 넓은 범위에서 검증하기 위해서는 다른 영역에서의 후속 연구가 필요하다. 다섯째, 본 연구는 과학학습동기, 과학적 태도 및 과학탐구능력에 미치는 영향을 정량적으로 검토를 하였으므로 후속 연구에서는 어떠한 요인에 의해 상승하였는지에 대한 정성적인 연구가 후속 연구로 이루어져야 할 것이다.