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2007년 개정 교육과정의 과학2 교과서 ‘물질의 구성’과 ‘우리 주위의 화합물’단원 평가 문항의 인지 요구도 수준 분석

Title
2007년 개정 교육과정의 과학2 교과서 ‘물질의 구성’과 ‘우리 주위의 화합물’단원 평가 문항의 인지 요구도 수준 분석
Other Titles
An Analysis on the Level of Cognitive Demand Degree for Evaluation Questions about the Section of 'the Configuration of Materials' and 'Compounds around Us' in the Science 2 Textbook of the 2007 Revised Curriculum
Authors
이가영
Issue Date
2013
Department/Major
교육대학원 화학교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
강순희
Abstract
The purpose of this study is to analyze the level of cognitive demand degree for evaluation questions about the section of 'the characteristics of materials', and 'Electrolyte and Ion' in the science textbook of the second grade of middle school according to the revised curriculum at 2007. It also compares and analyzes the cognitive level of Korean 15-year-old students of the 3rd grade in the middle school through reviewing the previous studies. The results of this study would help incumbent teachers to set the efficient teaching and learning strategy by suggesting the evaluation questions which are suitable for the cognitive levels for the students. The three kinds of classification frame of CAT (Curriculum Analysis Taxonomy) which was developed by the CSMS program (Concept in Secondary Mathematics and Science Programme) in U.K. is used to analysis the level of cognitive demand degree for evaluation questions. The distribution per each textbook is also founded. The results of this study can be summarized as follows. First of all, according to the previous studies on the cognitive level of 15-year-old students as the 3rd grade in the middle school, the distribution shows minimum 24.1% ~ maximum 55.5% for concrete operational level, minimum 33.5% ~ maximum 52.3% for transitional level, minimum 7.4% ~ maximum 53.4% for concrete operational level of the students. This result indicates that many students still remains in concrete operational level. Secondly, as examining the number of evaluation questions in the section of 'the characteristics of materials' and 'Electrolyte and Ion' for nine kinds of textbooks respectively, the average number of whole questions in the section 'the characteristics of material' is 38. It varies from 10 (in the textbook D) at the smallest to 51 (in the textbook B and G) at the largest. In the section of 'Electrolyte and Ion', the average number of whole questions is 24. The minimum number is 11 (in the textbook D and I) and the maximum number is 43 (in the textbook E). The numbers show various distribution per each textbook. Thirdly, seeing the analytic results of level of cognitive demand degree according to the evaluation questions in the section 'the characteristics of materials', the average distribution of question number for late concrete operational level (2B), early formal operational level (3A), late formal operational level (3B) comes to 7.9%, 36.8%, 15.8% respectively in the main questions. In the case of final questions, each of the distribution reaches 2.6%, 21.1%, 15.8%. Even it is not known whether the main questions or final questions contain higher level of cognitive demand degree when comparing the distribution of the average number of questions, but it shows various distribution in the main questions and final questions per each textbook. Fourthly, seeing the analytic results of level of cognitive demand degree according to the evaluation questions in the section 'Electrolyte and Ion', the average distribution of question number for late concrete operational level (2B), early formal operational level (3A), late formal operational level (3B) comes to 4.0%, 20.0%, 20.0% respectively in the main questions. In the case of final questions, each of the distribution reaches 4.0%, 20.0%, 32%. The distribution of final question of late formal operation level (3B) appears slightly higher than the main questions. Fifthly, following the result which analyze the total level of cognitive demand degree according to the evaluation questions for each textbook to sum up two sections of the middle school science 3 in the chemistry area, the average distribution of question umber for late concrete operational level (2B), early formal operational level (3A), late formal operational level (3B) reaches 9.5%, 50.8%, 39.7% respectively. In the case of early formal operational level (3A), the distribution is from minimum 39.8% (in the textbook E) to maximum 62.2% (in the textbook G). In the case of late formal operation level (3B), it is from minimum 29.7% (in the textbook G) to maximum 49.3% (in the textbook H). Such results indicate that although most of evaluation questions of the middle school science 3 require the formal operational level, the cognitive levels of most students still remain in concrete operation level. Thus, there is some difference between the level of cognitive demand degree of evaluated questions which are suggested in the textbook and the actual cognitive level of the students. So many students seem to have difficulty in solving the evaluation questions. Because the evaluation questions become the factor to check student's achievement for the teaching goals as well as to make motivation for accomplishment during teaching and learning process, it is important to suggest suitable evaluation questions for the student's cognitive level. Therefore, through this study data, teacher can by improve the interest degree which has reduced due to the mismatch between the level of cognitive demand degree of the textbook and the actual cognitive level of students in the science. This study also can give teachers a good direction for selecting the science 3 textbook which will be used from 2013 in the middle school according to the revised curriculum at 2009.;본 연구는 2007년 개정 교육과정에 따른 중학교 2학년 과학 교과서에서 ‘물질의 구성’, ‘우리 주위의 화합물’ 단원의 평가 문항 인지 요구도 수준을 분석하고, 학생들의 인지 수준 및 교과서 서술 내용의 인지 요구도 수준과 비교 분석하였다. 평가 문항이 요구하는 인지 요구도 수준 분석은 영국 CSMS(Concept in Secondary Mathematics and Science Programme) 프로그램에 의해 개발된 CAT(Curriculum Analysis Taxonomy) 분류틀을 이용하였다. 본 연구의 결과를 통해 현장 교사들이 평가문항을 활용해 학생들의 개념 이해를 돕기 위한 수업 전략을 설계하는 데 도움이 되고자 한다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 만 14세에 해당하는 우리나라 중학교 2학년 학생들의 인지 수준에 대한 문헌 조사 결과 형식적 조작 수준의 학생은 9.0~34.2%, 과도기 수준은 33.1~56.6%, 구체적 조작 수준은 25.2~53.4%의 분포를 보이고 있다. 이는 14세에는 형식적 조작 단계에 도달한다는 Piaget의 인지 발달 단계 이론과는 달리 많은 학생들이 아직 구체적 조작 수준에 머물러 있음을 나타낸다. 그러나 교과서 평가 문항은 형식적 조작 수준을 요구하는 문항의 비율이 높으므로 구체적 조작 수준의 학생들에게는 2007년 개정 교육과정에 따른 과학 교과서 평가 문항이 어렵게 구성되어 있음을 알 수 있다. 둘째, ‘물질의 구성’단원 및 ‘우리 주위의 화합물’단원에 대하여 9종의 교과서별로 본문과 마무리 문항의 수를 분석한 결과 ‘물질의 구성’단원 본문 문항은 7~34개, 마무리 문항은 7~42개, 단원 전체는 14~55개로 그 차이가 매우 컸다. ‘우리 주위의 화합물’단원 본문 문항은 4~31개, 마무리 문항은 7~34개, 단원 전체 단원은 12~49개로 다양하게 나타났다. 문항수는 많지만 단순한 문제 풀이 중심의 교과서도 있었고, 문항수가 적지만 사고력 중심의 교과서도 있었다. 따라서 평가 문항의 수와 같이 양적인 면만을 가지고 교과서를 평가하지 않고, 인지 요구도 수준의 다양성, 논리적 사고력 필요성 등의 질적 요소들도 고려해야 할 것이다. 셋째, ‘물질의 구성’단원 평가 문항 인지 요구도 수준 분석 결과 본문 평가 문항은 모두 가장 높은 수준이 초기 형식적 조작 수준(3A)으로 판정되었으나 마무리 문항의 경우 일부 교과서는 가장 높은 수준이 후기 형식적 조작 수준(3B)으로 판정된 것으로 보아 마무리 문항은 같은 개념이라도 보다 복잡하고 종합적인 사고력을 요구하는 문항들이 많기 때문에 더 높은 인지 수준을 요구하는 것으로 볼 수 있다. 또한 본문 문항은 후기 구체적 조작 수준(2B), 초기 형식적 조작 수준(3A), 후기 형식적 조작 수준(3B)의 평균 문항수 비율이 각각 15.0%, 22.8%, 1.7%이고, 마무리 문항의 경우 각각 32.3%, 27.7%, 0.6%로 나타나므로 3A수준의 문항이 본문 문항보다 마무리 문항에서 약간 더 높게 나타났음을 알 수 있다. 넷째, ‘우리 주위의 화합물’단원 평가 문항 인지 요구도 수준 분석 결과 본문 평가 문항은 일부 교과서가 후기 형식적 조작 수준(3B)이 가장 높은 수준으로 판정되었으며 마무리 문항은 거의 대부분의 교과서가 후기 형식적 조작 수준(3B)으로 판정되었다. 또한 본문 문항은 후기 구체적 조작 수준(2B), 초기 형식적 조작 수준(3A), 후기 형식적 조작 수준(3B)의 평균 문항수 비율이 각각 5.2%, 31.0%, 5.8%이고, 마무리 문항의 경우 각각 16.5%, 36.4%, 4.2%로 나타나므로 3A수준의 문항이 본문 문항보다 마무리 문항에서 약간 더 높게 나타났음을 알 수 있다. 다섯째, 중학교 2학년 화학 영역의 두 단원을 합한 각 교과서의 총 인지 요구도 수준을 분석한 결과 초기 형식적 조작 수준(3A) 문항의 비율이 60.0~70.0%인 교과서는 5종이었으며 50.0~60.0%인 교과서는 4종으로 9종의 교과서 모두 화학 단원 평가 문항의 50.0% 이상이 초기 형식적 조작 수준(3A)으로 제시되어 있었다. 문헌 조사 결과 상당수의 우리나라 중학교 2학년 학생들은 구체적 조작 수준에 머물러 있었으므로 많은 학생들에게 교과서의 평가 문항은 어렵게 느껴질 수 있다. 따라서 교사는 학생들의 어려움을 파악하고 적절한 수준에 맞는 문항을 선택하거나 일부분을 수정하여 제시하는 등의 노력을 기울여야할 것이다. 여섯째, 2007년 개정 교육과정의 교과서 내용의 인지 요구도 수준을 분석한 연구와 본 연구를 비교 분석한 결과 ‘물질의 구성’ 단원의 서술 내용과 본문 평가 문항의 인지 요구도는 가장 높은 수준이 초기 형식적 조작 수준(3A)으로 일치하였으나 마무리 문항은 일부 교과서가 후기 형식적 조작 수준(3B)으로 판정되어 내용의 인지 요구도 수준보다 높게 나타났다. ‘우리 주위의 화합물’ 단원의 본문과 마무리 평가 문항 모두 일부 교과서가 후기 형식적 조작 수준(3B)으로 판정되어 초기 형식적 조작 수준(3A)인 내용의 인지 요구도 수준보다 높았다. 교사가 서술 내용 및 평가 문항에 있어서 가장 높은 인지 수준을 요구하는 것이 무엇인지를 파악한다면 과학을 어려워하고 흥미를 느끼지 못하는 학생들에 대하여 그들의 인지 수준에 적합한 수업 전략을 설계하는데 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.
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