STS 수업 모형을 활용한 탐구 수업 전략의 효과

Abstract

현대의 다양한 사회 문제들은 과학 및 기술과 관련되어 있으며 이러한 문제들에 대해 논리적이고 합리적인 의사결정을 하기 위해서는 과학-기술-사회(STS)간의 상호작용에 대한 충분한 이해를 강조하는 STS교육이 필요하다. 또한 제 6차 교육과정에서 제7차 교육과정을 거치면서 과학 교과에서는 STS 교육과 학생 중심의 탐구 학습이 중요시 되고 있다. 이러한 필요성에 의해 본 연구에서는 STS 수업 모형을 활용한 탐구 수업을 현장 수업에 실시하여 학생들의 과학 학업 성취도, 과학적 사고력, 과학과 관련된 태도에 대한 효과를 측정해 봄으로써 STS 교육과 탐구 학습을 중요시하는 수업 전략에 대한 방향성을 제시하고자 한다. 연구 대상은 서울 소재 남자 고등학교 2학년 학생 4개반 144명을 대상으로 STS 수업 모형을 활용한 탐구 수업을 도입한 2개반을 실험 집단으로 하였고,교과서 위주의 강의식 수업을 도입한 2개반을 통제 집단으로 나누어 실험 설계를 하였다. 고등학교 2학년 화학Ⅰ 교과의 「공기」단원을 내용으로 13차시에 걸쳐 수업 처치를 하였으며 수업 효과의 분석 방법으로는 사전 검사 결과를 공변수로 하는 공분산 분석(ANCOVA)을 사용하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 학업 성취도 변화에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 3.43점 높게 나타났고 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p<.05). 둘째, 과학 학업 성취 수준이 상위 수준인 학생들은 과학 학업 성취도 변화에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 13.32점 높게 나타났고 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p<.05). 그러나 사전 개념이 부족한 과학 학업 성취 수준이 하위 수준인 학생들은 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 3.26점 높게 나타났으나 통계적으로는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 셋째, 과학적 사고력 변화에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 1.19점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 넷째, 성취도 수준별 과학적 사고력을 분석한 결과 과학 학업 성취 수준이 상위 수준인 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 3.40점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 과학 학업 성취 수준이 하위 수준인 학생들의 경우 실험 집단의 교정평균이 통제 집단의 교정 평균보다 0.87점 낮게 나타났고 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 다섯째, 인지 수준별 과학적 사고력을 분석한 결과 경험 귀납적 사고 수준인 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 3.18점 낮게 나타났고 통계적으로도 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 과도기적 사고 수준인 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 0.61점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 반면 가설 연역적 사고 수준인 학생들의 경우 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 5.45점 높게 나타났고 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다(p<.05). 여섯째, 과학과 관련된 태도 변화에 있어서 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 2.38점 높게 나타났으며 통계적으로는 매우 유의미한 차이가 나타났다(p<.01). 일곱째, 과학과 관련된 태도의 세부적인 네 가지의 영역 중 과학 수업(Ⅰ 영역), 과학 수업 내용(Ⅱ 영역), 과학 공부(Ⅲ 영역)에서는 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 높게 나타났고, 통계적으로도 매우 유의미한 차이가 나타났다(p<.05). 그러나 과학의 가치(Ⅳ 영역)에서는 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 사후 교정보다 0.76점 높게 나타났으나 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 여덟째, 성취도 수준별 과학과 관련된 태도를 분석한 결과 과학 학업 성취 수준이 상위, 하위 수준의 집단 모두 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단의 교정 평균보다 높게 나타났으며 통계적으로 매우 유의미한 차이가 나타났다(p<.01). 이와 같이 STS 수업 모형을 활용한 탐구 수업은 학생들의 과학 학업 성취도와 과학적 사고력, 과학과 관련된 태도에 보편적으로 긍정적인 영향을 주었다. 그러나 과학 학업 성취도가 하위인 학생들과 인지 수준이 낮은 학생들에게 있어서는 유의미한 효과를 얻을 수 없었다. 따라서 앞으로 STS 교육과 학생 중심의 탐구 학습을 중요시하며 여러 수준의 학생들에게 효과적인 수업 전략을 개발하면 '과학적 소양을 갖춘 시민 양성'이라는 과학 교과의 목표 실현에 큰 영향을 줄 수 있으리라 사료된다.;The social problems which today are various are relating with a science and a technology and against like this probmsle description below it respects a logical and rational idea decision and the STS education which emphasizes understanding which is sufficient against a interaction of science-technology-society for is necessary. Also it passed by 7th secondary education curriculum from 6th secondary education curriculum and STS (Science-technology-Society) education and the student-centered inquiry learning are considered serious from scientific subject. By a like this necessity, I'm going to suggest the direction of the study strategy emphasizing the STS education and Inquiry learning the science teachers in the Korean educational world by checking out the improvement of the student's science schoolwork achievement, scientific reasoning and science-related attitude. The subject participated in this study were 144 people of 4 classes at a male high school in Seoul, Korea. They randomly assigned to the control group and treatment group. Two classes are the treatment group who introduced Inquiry learning based upon STS teaching strategy and the others are control group who introduced textbook-oriented lecturing classes. I had been taught about 「Air」section of high school Chemistry Ⅰ for 13 class periods during the first semester of 2005 and evaluation instruments of a science schoolwork achievement test, scientific reasoning test and science-related attitude test are conducted both the group with a same pre-test and post-test. The results of this study were analyzed by using the SPSS 10.0 statistics package. The results of this study were as follows. Firstly, there was a statistically significant difference(p<.05) between two groups(treatment group and control group) about students` science schoolwork achievement test by ANCOVA analysis. Secondly, especially in the high level group, the analysis by ANCOVA showed that the scores of students' science schoolwork achievement test for the treatment group were significantly higher than those of the control group(p<.05). But in the low level group, there was no significant difference(p>.05) between two groups about students` science schoolwork achievement test by ANCOVA analysis. Thirdly, there was no statistically significant difference(p>.05) between two groups about students` scientific reasoning test by ANCOVA analysis. Fourthly, the result of the scientific reasoning analysis which it follows on science schoolwork achievement level, in the high level and the low level group, there was no statistically significant difference(p>.05) between two groups about classroom test of scientific reasoning by ANCOVA analysis. Fifthly, the result of the scientific reasoning analysis which it follows on scientific reasoning level, especially in the hypothetical-deductive thinking level and transitional thinking level, the analysis by ANCOVA showed that the scores of classroom test of scientific reasoning for the treatment group were significantly higher than those of the control group(p<.05). But in the transitional thinking level and the empirical-inductive thinking, there was no significant difference(p>.05) between two groups about classroom test of scientific reasoning by ANCOVA analysis. Sixthly, there was a statistically significant difference(p<.05) between two groups about students` science-related attitude test by ANCOVA analysis. Seventhly, among the four specific categories related to science, there was a statistically significant difference between the category of science classes(category Ⅰ), science class contents(category Ⅱ), science study(category Ⅲ), but the category science value wasn't a statistically significant difference. Eighthly, the result of the science-related attitude analysis which it follows on science schoolwork achievement level , there was a statistically significant difference(p<.05) between two groups about science-related attitude test by ANCOVA analysis. Like this the class for the class for the group who introduced the inquiry learning based upon STS teaching strategy received a positive influence generally on their science schoolwork achievement, scientific reasoning and the science-related attitude. But there was no significant effect to the students where the level is low position from science schoolwork achievement degree and science reasoning degree. Now if we put an emphasis on STS education and constantly study, develop and take advantage of the class strategy which can increase the inquiry abilities, it is thought that aim the training of the citizen who prepares a scientific knowledge of the scientific subject which is could be comes true.