2007 개정 교육 과정 중학교 과학3 교과서 ‘전해질과 이온’ 단원 내용의 인지 요구도 수준 분석

Abstract

본 연구에서는 2007 개정 교육 과정에 의한 중학교 과학3 교과서 ‘전해질과 이온’ 단원의 내용에 대한 인지 요구도 수준을 분석하고 중학교 3학년 학생들의 인지 수준을 조사하였다. 이를 통해 교과서의 내용이 학생들의 인지 수준에 맞게 서술되었는지 알아보고 학생들이 어려워하는 개념을 파악하여 효율적인 학습을 위해 교과 내용을 재구성하는데 도움을 주고자 하였다. 교과서의 인지 요구도 수준 분석은 CSMS 프로그램에 의해 개발된 CAT 분류틀을 사용하였으며 ‘전해질과 이온’ 단원의 내용을 4개의 주요 개념(전해질과 비전해질, 이온화, 화학 반응식, 앙금 생성 반응)으로 분류하고 개념 별로 「탐구 활동」과 「본문 내용」으로 나누어 실시하였다. 중학교 3학년 학생들의 인지 수준은 151명을 대상으로 GALT 축소본을 사용하여 조사하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, ‘전해질과 이온’ 단원의 전해질과 비전해질의 「탐구 활동」은 전해질과 비전해질을 단순히 분류하므로 대부분의 교과서에서 최상위 인지 요구 수준이 후기 구체적 조작기(2B)이다. 교과서 C는 이온의 개념을 포함하여 최상위 인지 요구 수준이 초기 형식적 조작기(3A)이다. 「본문 내용」은 전해질을 구분하고 STS로 설명한 교과서 B, E, F, I의 경우 초기 형식적 조작기(3A)가 최상위 인지 요구 수준이며, 전해질을 단순히 분류한 교과서 A, C, D, G, H는 후기 구체적 조작기(2B)가 최상위 인지 요구 수준이다. 둘째, 이온화의 「탐구 활동」과 「본문 내용」은 이온의 개념과 모형에 대한 이해가 필요하므로 대부분의 교과서에서 최상위 인지 요구 수준이 초기 형식적 조작기(3A)이다. 교과서 D, E의 「탐구 활동」은 실험 설계의 내용을 포함하여 최상위 인지 요구 수준이 후기 형식적 조작기(3B)이다. 셋째, 화학 반응식의 「탐구 활동」과 「본문 내용」은 이온화 과정을 화학 반응식으로 나타내어 모든 교과서에서 최상위 인지 요구 수준이 초기 형식적 조작기(3A)이다. 넷째, 앙금 생성 반응의 「탐구 활동」과 「본문 내용」은 앙금 생성 과정을 모형과 화학 반응식으로 나타내어 6종의 교과서에서 최상위 인지 요구 수준이 초기 형식적 조작기(3A)이다. 교과서 B, E, I의 「탐구 활동」은 실험 설계의 내용을 포함하고, 교과서 E, I의 「본문 내용」은 조합 논리를 사용하여 최상위 인지 요구 수준이 후기 형식적 조작기(3B)이다. 다섯째, ‘전해질과 이온’ 단원의 「탐구 활동」과 「본문 내용」의 인지 요구 수준을 비교해보면 전해질과 비전해질에서는 「탐구 활동」이 더 낮은 인지 수준을 요구하는 교과서가 많으며 나머지 주요 개념은 비슷하다. 여섯째, C중학교 3학년 학생들의 인지 수준을 조사한 결과 29.8%의 학생들만 형식적 조작기에 도달하였으며 구체적 조작기에 해당하는 학생들이 27.8%, 과도기에 해당하는 학생들도 42.4%로 나타났다. 선행 연구 결과에서도 형식적 조작기에 해당하는 학생들이 27.4%-30.0%의 분포를 보인다. 위와 같은 결과를 종합하여 얻은 결론은 다음과 같다. 교과서의 ‘전해질과 이온’ 단원은 초기 형식적 조작 수준(3A)의 내용이 가장 많으며 후기 구체적 조작 수준(2B)부터 후기 형식적 조작 수준(3B)의 내용까지 포함하고 있다. 학생의 인지 수준도 구체적 조작 수준부터 형식적 조작 수준까지 고루 분포하므로 아직 형식적 조작 수준에 도달하지 못한 다수의 학생은 교과서 중에서 형식적 조작 수준을 요구하는 내용을 이해하기가 어려울 것이다. 그러므로 교사는 학생들의 인지 수준에 맞게 교과서의 내용을 재구성해야 하며 구체적인 방법으로는 추상적인 개념인 이온을 모형과 함께 설명하는 것, 예시를 다양하게 제시하는 것, 복잡한 내용은 순서에 따라 단계적으로 제시하는 것 등이 있다. 2007 개정 교육 과정에서 강조하는 「탐구 활동」은 학생들의 학습을 도와주는 좋은 매개체가 될 것이다. 실험의 설계는 과학을 탐구하는 중요한 내용이나 형식적 조작기에 완전히 도달하지 못한 학생들에게는 어려운 활동일 수 있다. 교사는 탐구 과정과 방법을 구체적으로 안내하여 학생들이 진정한 과학을 학습함으로서 과학에 대한 흥미와 즐거움을 스스로 찾을 수 있도록 도와주어야 할 것이다.;This study was to analyze the cognitive level demanded for understanding contents about the section of ‘Electrolytes and Ion’ on the middle school ‘science3’ textbooks by the 2007 revised curriculum and to survey the cognitive level of the 3rd grader in the middle school. This can helpful for restructure contents to efficient learning and look into whether to fit description the contents of textbooks and cognitive level of students, get a difficult concept for students. The cognitive demands level of contents was analyzed by the three types of CAT(Curriculum Analysis Taxonomy) developed from UK’s CSMS program. Contents about the section of ‘Electrolytes and Ion’ were categorized the four main concepts (Electrolyte and Nonelectrolyte, Ionization, Chemical Reaction, Precipitate Formation Reaction) and were classified 「exploratory activity」 and 「main content」 as per the concept. The cognitive level of the 3rd grader in the middle school were served to 151 of students by using GALT(Group Assessment of Logical Thinking) short version. The study can be summarized as follows. First, The「exploratory activity」 of the Electrolyte and Nonelectrolyte about the section of ‘Electrolytes and Ion’ demands late concrete operational level(2B) as the highest level. Because it simply classify the electrolyte and nonelectrolyte. The「main content」 demands early formal operational level(3A) as the highest level. Because it specifically separate an electrolyte, and describe using STS. Second, The「exploratory activity」 and 「main content」 of the Ionization about the section of ‘Electrolytes and Ion’ demand early formal operational level(3A) as the highest level. Because it required understanding of the concepts of ion and model. Some textbooks of the「exploratory activity」 demand late formal operational level(3B) as the highest level. Because it include activity for experimental design. Third, The「exploratory activity」 and 「main content」 of the Chemical Reaction about the section of ‘Electrolytes and Ion’ demand early formal operational level(3A) as the highest level. Because it represent the chemical equation for the ionization process. Fourth, The「exploratory activity」 and 「main content」 of the Precipitate Formation Reaction about the section of ‘Electrolytes and Ion’ demand early formal operational level(3A) as the highest level. Because it represent precipitate formation process by using models and the chemical equation. Some textbooks of the「exploratory activity」 demand late formal operational level(3B) as the highest level. Because it include activity for experimental design or using combinational logic. Fifth, Ionization, Chemical Reaction, Precipitate Formation Reaction are same, compared the cognitive demands level of 「exploratory activity」 and 「main content」about the section of ‘Electrolytes and Ion’. The cognitive demands level of「exploratory activity」 of Electrolyte and Nonelectrolyte is lower than the cognitive demands level of 「main content」. Sixth, The result, surveyed the cognitive level of the 3rd grader in the C middle school, shows only 29.8% for students at the formal operational level 27.8% for students at the concrete operational level, and 42.4% for students in the transition stage. The investigation of precedent studies is shown from 27.4% to 30.0% distribution for students at the formal operational level. The results obtained by the above general conclusions are as follows. The cognitive demands level of contents about the section of ‘Electrolytes and Ion’ on the textbooks contain the most early formal operational level(3A). They contain late concrete operational level(2B) to late formal operational level(3B). The students’ cognitive level distribute from concrete operational level to formal operational level. So the students will be difficult to understanding the content of textbooks who not yet reached formal operational level. Therefore, the teacher should be restructured the content of textbooks according to the cognitive level. Concrete way is to explain an abstract concept, ion, by using models, to present a variety of examples, and to provides step-by-step about complex contents, and so on. The emphasis「exploratory activity」in 2007 revised curriculum would be good vehicle for student’s learning and would be better utilized as an incentive in the beginning. Activity for experimental design is important to explore science, but it is difficult for students don’t completely reach the formal operational level. Therefore, teachers guide inquiry process and method specifically, and will help them that find themselves about interesting and fun for real science through science learning.