중학교 3학년 과학 교과서의 탐구실험 교재 및 실험 평가 준거 개발

Abstract

이 연구의 목적은 탐구과정을 중심으로 한 탐구실험 교재를 개발하고 각 탐구실험에 대해 타당하고 신뢰로운 평가준거를 개발하는 것이다. 중학교 3학년 과학 교과서 중 ‘일과 에너지’ 단원과 ‘물질의 반응’ 단원에서 지레를 이용할 때의 힘과 일, 일에 의한 열 발생, 이온 반응과 검출, 염기의 성질, 이 4개 주제에 대한 탐구실험 교재를 개발하였다. 탐구실험 교재는 학생용 탐구실험서와 교사용 실험지도서로 이루어져 있으며, 도입(Instruction), 관찰(Observation), 설명 (Explanation)단계의 형태로 구성하였다. 탐구과정 요소로는 SAPAⅡ의 탐구 과정 요소를 재구성한 것을 사용하였다. 학생용 탐구실험서는 중학교 학생들의 인지수준을 고려하여 구조화된 귀납적 탐구실험의 형태로 3인 1조의 조별 실험의 형태를 취하였다. 교사용 실험지도서는 실험의 목표와 교사용 준비물, 실험 시 주의점 등을 자세히 제시하여 교사가 실험 수업을 준비하고 실시할 때 유용하게 사용할 수 있는 지침서가 되도록 하였다. 또한 각각의 탐구실험을 평가하기 위한 평가준거로 조별 탐구실험 보고서에 대한 채점기준과 실험기능에 대한 채점기준, 그리고 개인별 실험태도에 대한 채점기준으로 나누어 개발하였다. 조별 탐구실험 보고서 채점기준은 실험에 포함된 탐구 과정 요소를 평가할 수 있도록 개발하였고, 실험 진행 중 교사가 관찰하면서 평가하는 실험기능과 실험태도에 대한 채점기준을 함께 개발하여 과정중심의 평가가 되도록 하였다. 개발된 탐구실험 보고서와 실험 평가준거에 대한 타당도는 3인의 과학교육 전문가와 3인의 현장교사가 검증하였으며, 학생들의 실험보고서에 대한 채점결과로부터 채점자간 신뢰도를 검증하였다. 개발된 탐구실험을 96명의 학생들에게 투입한 결과 40점 만점에 대해 평균이 34.57 (표준편차, 2.48)로 나타났으며, 히스토그램은 개발된 실험 평가도구가 학생들에 대한 개인별 변별이 가능함을 보여주었다. 실험평가 결과와 지식평가 결과는 r=0.63의 상관을 보여주었으며, 40% (r²=0.40)의 공통 분산영역을 보였다.;The purpose of this study is to develope inquiry-based experiments and valid and reliable scoring rubrics for these experiments. The inquiry-based experiments were developed for four topics selected in the chapter on 'work and energy' and 'reactions of substances' in the middle school science text book 3. The selected topics were 'power and work with a lever', 'generating heat by work', 'reactions and detections of ions', 'the property of base'. The inquiry-based experiments were designed with three steps, introduction, observation and explanation and the developed experiment textbook was consisted of students' group activity sheet and teachers' guide. The inquiry process skills based on the SAPA 1I were selected from the developed inquiry-based experiments. Three scoring rubrics for each experiment were developed. The first one was for assessing students' group experimental reports, the second one was for assessing students' group and individual manipulative skills and the third one was for assessing students' individual attitudes in laboratory. The rubrics for group experimental reports were constructed for assessing inquiry process skills and two other rubrics were constructed for checking what students did during experiment. The validities of students' inquiry reports and scoring rubrics were checked by six science instructors. The inter-scorer-reliability in each question and total score were examined. All the inter-scorer-reliability ranged from 0.72 to 1.00. The developed inquiry-based experiments and rubrics were practiced to the 96 students in one middle school. The average of resulted students' score was 34. 57(SD, 2. 48) with a full mark of 40.00. The resulted histogram showed that these assessment tools were able to discriminate students' performances. The correlation coefficient between the scores of experiments obtained by these scoring rubrics and the scores of written knowledge test was shown to be r=0.63(r²=0.40) Hence, these experiments and rubrics developed in this study should be used to assess students' science inquiry process skills and science knowledge.