과학교과에서 중학생의 흥미, 긍정적 태도, 가치부여, 성취도 간의 구조적 관계 분석

Abstract

Present society is information society and knowledge-based society, it is increased to importance of science. So science education is an essential domain to improve competence of the country. In mathematics and science achievement comparison study TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study) that IAE(International Association for the Evaluation of Educational Achievement) manages, science achievement of Korea students continuously noted within top 5. According to TIMSS 2007 result, science achievement of Korea middle school students was 553 points, top 4 around 59 countries. Affective factors of learners act the role to improve effect of education by causing voluntary learning. And they are typically reported that had relevance with science achievement. Therefore, we need to analyze the relationship between achievement as representative learning outcomes factor and middle school students' affective factors toward science. And then we must consider how to improve educational effect more if we could enhance certain affective factor. The purpose of this study is to examine that affective factors of Korea middle school students influence science achievement. In the existing researches about science achievement, learner's affective factors like interest, positive attitude, value add had conducted as single variable or not to look causal relationship of these factors but to find relevance of them. So if I could elicit some implications to use in real educational context as analyzing causal relationship between psychological factors and science achievement, we can make foundation for more effective science education. This study is conducted with middle school students in Korea based on TIMSS 2007 data. I have selected factors that may impact to science achievement: interest, positive attitude, value add in order to examine systemic and integrated cause and effect. The research questions in this study are as follows: 1. Do interest have effect on science achievement? 2. Do positive attitude have effect on science achievement? 3. Do value add have effect on science achievement? For the purpose of present study, middle school students' data in Korea based on a reference of TIMSS 2007 data were chosen. A total of 4205 students selected for this study. Among the 4205 respondents, 2205 students were boys and 2000 students were girls. To confirm the validity and reliability of measurement scale, factor analysis were administrated. Then, descriptive statistics, correlation analysis and structural equation modeling(SEM) analysis were performed using SPSS and AMOS. The major findings are as follows: First, interest didn't have effect on science achievement. It is assumed that many students study for the exam and entrance into school, although they don't be interested in science. And previous researches examined correlation between interest and achievement, however, this study analyzed structural relationship between them. Second, positive attitude, value add had effects on science achievement significantly in order. So we can improve science achievement to make learning environment that improve student’s positive attitude and value add. Based on the results of this study, further research is suggested as follow: First, the effect of interest to science achievement was not significant. Future research should find out the relationships between interest and science achievement. Second, this study included interest, positive attitude, and value add as effective variables of science achievement, however, in future studies, they need to select more various factors of learning outcomes and find out the relationships between them. Third, this study conducted using TIMSS 2007 data. Future research have to practice longitudinal study to observe process of change in different years. This study is relevant in verifying structural relationships among interest, positive attitude, value add and science achievement in Korean middle school students. Also, it is considered to generalization because of using TIMSS data that reflected broadly features of Korea middle school students.;현대 사회는 정보화 사회이자 지식기반 사회로서 과학의 중요성이 점점 증가하고 있다. 따라서 과학교육은 국가의 역량 및 수월성을 제고하기 위해 필수적인 교육영역이라고 할 수 있다(주동범, 2010). 국제교육성취도평가협회(International Association for the Evaluation of Educational Achievement; IAE)가 주관하는 수학ㆍ과학 성취도 국제비교연구인 TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study)에서 우리나라 학생들의 과학성취도는 지속적으로 상위 5위 이내의 우수한 성적을 나타내었다(김경희 외, 2008). TIMSS 2007 결과에 따르면 우리나라 중학교 2학년 과학성취도는 553점으로 참가국 59개국 중 4위를 기록하였다(Martin, Mullis, & Foy, 2008). 선행연구에 따르면 학습자의 정의적 특성은 자발적인 학습을 유도하여 교육의 효과를 향상시키는 역할을 하며(Salovey & Mayer, 1990), 학습자의 과학에 대한 정의적 영역 수준은 과학 성취도와 관련이 있는 것으로 보고되고 있다(이경훈, 1998). 즉 과학의 정의적 영역은 학습에서 중요한 역할을 담당하고 있으며(Schibeci, 1984), 선행연구를 종합하여 볼 때 특정 교과의 학습에 영향을 미치는 정의적 특성의 하위변인은 흥미, 긍정적 태도, 가치부여의 세 가지라고 할 수 있다. 그러나 우리나라는 전통적으로 정의적 영역보다 인지적 영역의 교육을 강조해 왔으며, 학교급이 올라갈수록 학생들의 과학에 대한 흥미나 태도가 크게 낮아지는 경향이 있다는 문제가 있다(김수연, 김효남, 2012). 따라서 대표적인 학습성과 변인이자 교육적인 효과로서 구체적 수단에 의해 측정된 성취도(정순자, 2010)와 중학생들의 과학교과에 대한 정의적 특성 간의 관계에 대해 분석하고, 어떠한 정의적 특성을 높여야 교육효과를 향상시킬 수 있는지 모색해 볼 필요가 있다. 이에 따라 우리나라 중학생의 정의적 특성이 과학성취도에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 규명해보고자 한다. 기존의 과학교과 학업성취도 연구에서는 흥미나 긍정적 태도, 가치부여와 같은 정의적 특성의 하위요인들 중 특정 변인 하나만을 연구하거나, 특정 변인과 성취도 간의 관련성을 살펴보는 데 초점을 두었다. 따라서 이들 변인 간의 통합적인 인과관계를 분석해 볼 필요가 있다. 본 연구에서는 국제교육성취도평가협회(IAE)가 주관하는 수학ㆍ과학 성취도 국제비교연구인 TIMSS 2007 데이터를 사용하여 중학교 2학년 학생들의 흥미, 긍정적 태도, 가치부여 및 과학교과 성취도 간의 인과관계를 구조방정식모형을 활용하여 규명하고자 한다. 이에 따른 연구문제는 다음과 같다. 연구문제 1. 과학교과에서 중학생의 흥미가 성취도에 영향을 미치는가? 연구문제 2. 과학교과에서 중학생의 긍정적 태도가 성취도에 영향을 미치는가? 연구문제 3. 과학교과에서 중학생의 가치부여가 성취도에 영향을 미치는가? 이와 같은 연구문제를 해결하기 위하여 TIMSS 2007 데이터에서 결측치가 있는 응답자를 제외하고 총 4205명의 데이터를 분석하였으며 이 중 남학생은 2205명, 여학생은 2000명이었다. 수집된 데이터가 구조방정식모형의 다변량정규분포성 가정을 충족하는지를 검토하기 위해 SPSS를 사용하여 기술통계분석과 상관분석, 측정모형에 대한 타당도 분석을 실시하였다. 구조모형의 적합도를 검증하기 위하여 AMOS를 사용하였으며, 그 결과를 바탕으로 과학교과 성취도 및 과학교과 성취 영향 변수들의 효과를 확인하였다. 이상의 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 흥미는 과학교과 성취도에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 선행연구(김주훈, 이미경, 유준희, 2001)를 통해 추론해보았을 때 과학에 흥미가 없어도 시험과 상급학교 진학을 위해 어쩔 수 없이 과학을 공부하는 학생들이 많아 결과가 유의하지 않았던 것으로 판단된다. 또한 기존의 선행연구들은 대부분 흥미와 성취도 간의 상관관계를 규명하였으나(임성민, 2002; 주영주, 정영란, 이유경, 2011), 본 연구에서는 이들 변인 간의 구조적 인과관계를 분석하였기에 다른 결과가 나타난 것으로 간주할 수 있다. 둘째, 긍정적 태도, 가치부여의 순으로 과학교과 성취도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이에 따라 학생들의 긍정적 태도와 가치부여 수준을 증진시킬 수 있는 과학 교수학습환경을 마련한다면 과학성취도의 더 큰 향상이 가능할 것이다. 예를 들어 일상생활 속의 과학적 현상을 통해 과학 원리를 학습하게 하거나 실험실습이나 창의적 문제해결학습 등 학습자 중심 수업을 통해 긍정적 태도를 함양할 수 있을 것이다. 또한 과학이 일상생활에서 어떻게 활용되고, 다양한 사회 현상을 이해하는 데 어떻게 관련되는지를 쉽고도 재미있게 알려주는 TV나 신문을 학생들에게 알려주거나 학교수업에서 활용하여 학생들의 과학에 대한 가치와 이해를 제고하면 좋을 것이다. 본 연구의 결론을 바탕으로 한 후속연구를 위한 제언은 다음과 같다. 먼저 본 연구에서는 선행연구와 달리 흥미가 과학성취도에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으나, 후속연구에서는 흥미가 과학성취도에 어떠한 영향을 미치는지 규명해 볼 필요가 있다. 둘째, 본 연구에서는 흥미, 긍정적 태도, 가치부여와 같은 학습자의 정의적 특성변인이 과학성취도에 미치는 영향을 분석하였으나 교수관련 요인, 학교환경요인 등을 함께 분석하여 연구의 범위를 보다 확대하는 것도 의미가 있을 것이다. 셋째, 본 연구에서는 TIMSS 데이터에서 2007년에 해당하는 데이터를 사용하여 연구를 실시하였으나, 후속 연구에서는 여러 년도의 변화과정을 관찰하는 종단연구가 이루어져야 할 것이다. 본 연구의 의의는 다음과 같다. 첫째, TIMSS 2007에 참여한 중학생들의 흥미, 긍정적 태도, 가치부여 및 과학교과 성취도의 인과관계를 구조적으로 검증하였다. 둘째, 연구대상을 특정 학교의 학생 등 소수에 국한하지 않고 중학교 2학년 모집단의 특성을 보다 폭넓게 반영한 TIMSS 2007 데이터를 사용하였다.