탐구적 과학 글쓰기 실험 수업이 중학생들의 과학적 사고력에 미치는 영향

Abstract

21C는 과학과 기술이 비약적 발전하는 사회로 현재의 과학 교육은 이에 부합하는 능동적 인간을 육성하고자 과학적 소양의 함양을 목표로 하고 있다. 과학적 소양은 과학적 사고력을 토대로 하고 있으므로 본 연구에서는 과학학업성취수준에 따른 탐구적 과학글쓰기(Science Writing Heuristic, SWH) 실험 수업이 과학탐구능력, 논리적사고력, 메타인지에 미치는 영향을 살펴보았다. 본 연구는 중학교 2학년, 118명을 대상으로「물질의 특성」단원에 대해 사전&#8228;사후 검사 통제집단을 설계하여 8차시의 수업을 실시하였다. 과학탐구능력 검사는 TSPS를, 논리적사고력은 GALT 축소본을, 메타인지는 Printrich (1990)의 문항을 수정, 보완한 검사 도구를 사용하였다. 학생들의 과학학업성취수준은 중간, 기말고사 성적을 사용해 상, 중, 하로 분류하였고, 사전&#8228;사후 검사 결과는 SPSS 18.0을 이용하여 공변량 분석(ANCOVA)을 하였다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, SWH는 학생들의 과학탐구능력 향상에 효과적인 학습 방법이다(p< .05). SWH 수업의 글쓰기를 통해 학생들은 자신의 생각을 표현하고 정리할 수 있어 실험에 대한 이해도가 증가하고 탐구활동이 촉진되기 때문이다. 특히 과학학업성취 수준이 상위 집단의 학생이 중위, 하위 집단의 학생보다 효과적이었는데, 이는 학생 수준에 따라 글쓰기의 횟수와 양이 탐구활동 및 과학탐구능력에 영향을 주는 요인임을 나타내는 것이다. 둘째, SWH는 학생들의 논리적 사고력 향상에 효과적이다(p< .01). 또한 과학학업성취 수준이 상위, 하위 집단의 학생이 중위 집단의 학생보다 효과적으로 이는 동료들과 논의하여 글을 쓰는 상호작용 과정을 통해 다양한 개념들이 연결되어 체계적 과학적 지식을 형성할 수 있기 때문이다. 이것은 상호작용이 활발했던 상위, 하위 집단 학생들의 향상이 효과적인 것을 통해 확인 할 수 있다. 셋째, SWH는 학생들의 메타인지 향상에 효과적이다(p< .05). 특히 과학학업성취 수준이 상위 집단인 학생에게 효과적이었고, 중위, 하위 집단인 학생은 효과가 없었다. 이는 SWH의 반성적 사고 단계의 글쓰기를 통해 학습 내용과 생각의 변화를 점검할 수 있어 효과적으로 메타인지를 유도했기 때문이다. 또한 학생 수준에 따른 결과에서 글쓰기를 학습도구로 잘 사용할수록 메타인지의 향상에 도움을 준다는 것을 알 수 있었다. 위의 결과로 볼 때, SWH 실험 수업이 학생들의 과학적 사고 향상에 효과가 있었다. 따라서 학생들의 과학학업성취 수준별로 차이를 보였던 결과를 고려하여 학습자의 특성에 맞는 수업 전략의 연구가 지속적으로 이루어진다면 SWH를 과학 학습에 효율적으로 적용, 확대할 수 있을 것이라 기대한다.;As the society of the 21st century is where science and technology are rapidly advancing, current science education is aimed at cultivating scientific knowledge in order to foster active persons in accordance with this. Since the scientific knowledge is based on scientific thinking, this study investigates the effect of an inquiry&#8208;based SWH (Science Writing Heuristic) laboratory class on scientific inquiry skills, logical thinking and metacognition depending on the science achievement level. This study was conducted over an 8&#8208;session class with 118 second grade students in middle school after designing the pre and post test control group for the chapter of 「Characteristics of matter」. Kwon, JaeSool et al.’s TSPS was used for the testing of scientific inquiry skills, the GALT short version was used for the testing of logical thinking and Printrich et al’s (1991) questionnaire, which was revised and supplemented, was used for metacognition. Students' science achievement level was classified into an upper, middle and lower group by using their grade from the mid&#8208;term and final exams. ANCOVA was performed using SPSS 18.0 for the pre and post test results. The results and conclusion of this study are as follows. First, SWH was an effective learning approach to improve students' scientific inquiry skills (p< .05). This was due to an enhanced understanding of lab experiments and a promotion of inquiry activities, since students were able to describe and organize their thoughts through writings of the SWH class. Particularly, students in the upper group showed a more effective science achievement level than their peers in the middle and lower groups, which indicates that the number and amount of writing were the factors to have an influence on inquiry activities and scientific inquiry skills. Second, SWH was effective for improving students' logical thinking (p< .01). Additionally, students in the upper and lower groups showed a more effective science achievement level than their peers in the middle group because students were able to build up systematic scientific knowledge in association with various concepts that came from writing interactions with their peers during discussions. This was able to confirm that an improvement of students' logical thinking from the upper and lower groups, which had active interactions among peers, was effective. Third, SWH is effective for improving meta&#8208;cognition of students (p< .05). Particularly, students in the upper group showed an effective science achievement level, but students in the middle and lower groups showed no effect. This was because metacognition was effectively induced since students were able to examine the learning contents and changes in their thoughts through writings of SWH's reflective thinking process. According to the results of the students' level, it also showed that when writing was better used as a learning tool, the more help there was for the improvement of metacognition. As the result of this study above, the SWH laboratory class was effective for improving students' scientific thinking. Therefore, it is expected that SWH should be efficiently applied and extended into learning science, if the research of teaching strategy that tailors the characteristics of the learner would be carried out consistently based on the results showing the difference in the science achievement levels of the students.