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중학교 과학3 교과서의 ‘물질의 특성’과 ‘전해질과 이온’ 단원의 평가 문항의 인지 요구도 수준 분석

Title
중학교 과학3 교과서의 ‘물질의 특성’과 ‘전해질과 이온’ 단원의 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 Characteristics of Materials' and 'Electrolyte and Ion' in the Science 3 Textbook for the 2nd Grade of Middle School
Authors
정지영
Issue Date
2013
Department/Major
교육대학원 화학교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
강순희
Abstract
본 연구의 목적은 2007년 개정 교육과정에 의한 중학교 3학년 과학 교과서 중에서 ‘물질의 특성’과 ‘전해질과 이온’단원의 평가 문항에 대한 인지 요구도 수준을 분석하고 선행 연구를 통해 알아본 우리나라 만 15세 중학교 3학년 학생들의 인지 수준과 비교 분석하고자 한다. 그 결과를 토대로 현장에서 가르치는 교사들이 학생들의 인지 수준에 맞는 평가 문항을 제시하고 효율적인 교수 학습 전략을 세우는데 도움이 되고자 한다. 교과서의 평가 문항에 대한 내용 인지 요구도 분석은 영국의 CSMS(Concept in Secondary Mathmatics and Science) 프로그램에서 개발된 CAT(Curriculum Analysis Taxonomy)의 세 가지 분류틀을 사용하여 분석하고, 교과서별로 어떻게 분포되어 있는지 알아보았다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 중학교 3학년 만 15세 학생을 대상으로 인지 수준을 조사한 선행 연구들을 살펴보면, 구체적 조작 수준의 학생은 최소 24.1% ~ 최대 55.5%의 분포를 보이고 있고 과도기 수준의 학생은 최소 33.5% ~ 최대 52.3%, 형식적 조작 수준의 학생은 최소 7.4% ~ 최대 27.5%의 분포를 나타내고 있다. 이는 여전히 많은 학생들이 구체적 조작 수준에 머물러 있음을 나타내고 있다. 둘째, 9종의 교과서별로 ‘물질의 특성’단원과 ‘전해질과 이온’단원의 평가 문항수를 살펴보면 ‘물질의 특성’단원 전체의 평균 문항수는 38개로 교과서에 따라 적게는 10개(D 교과서)에서 많게는 51개(B 교과서와 G 교과서)로 교과서 별로 큰 차이를 보였다. ‘전해질과 이온’ 단원은 전체 평균 문항수는 24개로 적게는 11문항(D 교과서와 I 교과서)에서 많게는 43개(E 교과서)로 문항수는 교과서별로 다양한 분포를 나타내었다. 셋째, ‘물질의 특성’단원의 평가 문항 인지 요구도 수준 분석 결과를 살펴보면 본문 문항에서 후기 구체적 조작 수준(2B), 초기 형식적 조작 수준(3A), 후기 형식적 조작 수준(3B)의 평균 문항수의 비율은 각각 7.9%, 36.8%, 15.8%이다. 마무리 문항의 경우 각각 2.6%, 21.1%, 15.8%이다. 평균 문항수의 비율로 비교해 볼 때 본문 문항과 마무리 문항 중 어느 쪽이 더 높은 인지 요구도 수준을 포함하는지는 알 수 없지만 교과서별로 다양한 비율을 포함하고 있다. 넷째, ‘전해질과 이온’단원의 평가 문항 인지 요구도 수준 분석을 살펴보면 본문 문항의 후기 구체적 조작 수준(2B), 초기 형식적 조작 수준(3A), 후기 형식적 조작 수준(3B)의 평균 문항수의 비율은 각각 4.0%, 20.0%, 20.0%이고, 마무리 문항의 경우 각각 4.0%, 20.0%, 32%이다. 본문 문항보다 마무리 문항의 후기 형식적 조작 수준(3B)의 비율이 약간 더 높게 나타났다. 다섯째, 중학교 과학3 화학 영역의 두 단원을 합한 평가 문항에 대한 총 인지 요구도 수준을 각 교과서별로 분석한 결과 후기 구체적 조작 수준(2B), 초기 형식적 조작 수준(3A), 후기 형식적 조작 수준(3B)의 평균 문항수의 비율은 각각 9.5%, 50.8%, 39.7%이다. 초기 형식적 조작 수준(3A)의 경우 최소 39.8%(E 교과서) ~ 최대 62.2%(G 교과서)이고, 후기 형식적 조작 수준(3B)의 경우 최소 29.7%(G 교과서) ~ 최대 49.3%(H 교과서)이다. 이러한 결과로부터 중학교 과학3 교과서 평가 문항의 대부분이 형식적 조작 수준을 요구하는 것으로 보이는 반면 많은 학생들의 인지 수준은 여전히 구체적 조작기에 머물러 있음을 알 수 있다. 따라서 교과서에서 제시한 평가 문항의 인지 요구도 수준과 실제 학생들의 인지 수준에 차이가 있어 대부분의 학생들이 평가 문항을 해결할 때 어려움을 느낄 것으로 보인다. 평가 문항은 교수 학습 과정에서 학생들의 수업 목표 달성 여부를 확인할 뿐 아니라 성취 동기를 가지게 하는 요인이 되므로 학생들의 인지 수준에 맞는 평가 문항을 제시하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구 자료를 통해 교사들은 학생들이 어려워하는 문항이 무엇인지를 분석하고 그에 맞는 설명과 문제 해결 방법을 제시한다면 교과서의 인지 요구도 수준과 학생들의 인지 수준간의 불일치로 인해 감소된 과학 교과에 대한 흥미도를 향상시킬 수 있을 것이다. 이를 바탕으로 2013년부터 사용될 2009개정 교육과정에 따른 중학교 과학3 교과서의 선택에 있어서도 교사들에게 좋은 지침이 될 것으로 기대할 수 있다.;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.
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