과학 경험, 과학 학습동기, 과학 성취도, 과학 진로의향 간의 구조적 관계 규명

Abstract

과학기술은 21세기 경제패러다임인 지식기반사회를 발전시키는 기반으로 여겨지고 있으며, 이에 과학기술 인력 양성을 위한 노력은 미래 경제 성장의 원동력이 될 것이다. 그러나 우리나라는 청소년들이 국제적으로 우수한 과학 성취도를 나타내며 잠재적 우수 과학인재로서의 가능성을 보이고 있음에도 이공계 진로 선택을 기피하는 현상이 지속되고 있어 사회적 문제가 되고 있다. 따라서 과학 교육의 진정한 학습 성과는 과학 성취도 뿐 아니라 학습자로 하여금 과학 진로 의향을 갖도록 하는 것으로 볼 수 있기에 이들 성과를 증진시킬 수 있는 요인들을 파악하는 것이 필요하다. 이와 관련하여 최근 과학 교육의 구성주의적 관점에서 과학 경험은 학습자의 지식 형성에 기초적인 역할을 하는 것으로 중요성이 부각되고 있다. 특히 초·중·고등학교 시절의 과학 경험은 학습자로 하여금 과학의 다양한 측면을 체험하게 하고 흥미를 유도할 수 있는 것으로서 과학기술 분야의 진로 선택을 촉진하는 일차적인 요소로 파악되고 있어 성취도와 진로의향에 있어 과학 경험은 필수적으로 고려해야 하는 요인이다. 한편, 과학은 직관적 이해가 어려운 과학원리 등의 학습 요소로 인해 많은 인지적 부담이 발생하므로 단순히 긍정적인 과학 경험만으로는 성공적인 과학 학습을 기대하기 어렵다. 즉, 과학 학습에서 발생할 수 있는 어려움을 이겨내고 지속적으로 학습할 수 있게 하는 내면적 힘인 과학 학습동기가 필수적이다. 실제로 많은 실증적인 연구들에서 과학 학습동기는 과학 성취도와 과학 진로의향에 필수적인 요인으로 나타났으며, 과학 경험과도 관계가 있는 것으로 드러나고 있다. 그러나 지금까지 진행된 기존의 선행연구에서는 과학 성취도와 과학 진로의향에 대해 과학 학습동기와 과학 경험이 미치는 영향을 각각 단편적으로 확인하는데 그치고 있어 이들 변인간의 관계를 통합적으로 살펴보는 것이 필요하다. 이에 본 연구에서는 과학성과 변인으로 과학 성취도와 과학 진로의향을 선정하고, 이에 영향을 미치는 변인으로 과학 경험, 과학 학습동기를 상정하여 이들 변인 간의 관계를 설명하는 구조모형을 고안하였으며, 설정된 변인들 간의 직·간접적인 영향력을 분석하고자 한다. 본 연구에서 상정된 연구문제는 다음과 같다. 연구문제 1. 과학 경험, 과학 학습동기, 과학 성취도, 과학 진로의향 간에는 구조적 관계가 성립하는가? 연구문제 2. 과학 경험, 과학 학습동기, 과학 성취도, 과학 진로의향 간에는 직·간접효과가 존재하는가? 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 경기도 C고등학교 1학년 4개 학급 136명을 대상으로 연구를 수행하였다. 연구 분석 방법으로는 구조방정식모형 분석 방법을 사용하였으며, 이를 위해 SPSS를 이용하여 기술통계분석, 상관분석, 신뢰도와 타당성 분석을 실시하였고, AMOS를 이용하여 측정모형과 구조모형 검증을 통해 변인 간의 관계를 확인하였다. 연구문제에 따른 주요 연구 결과와 논의는 다음과 같다. 첫째, 본 연구에서 고안된 학습자의 과학 성취도와 과학 진로의향에 영향을 미치는 과학 경험과 과학 학습동기는 높은 적합도는 아니지만 보통의 적합도 수준으로 나타나 수용할 수 있는 수준에서 구조적 관계가 성립하는 것으로 나타났다. 둘째, 변인들 간의 직접효과는 다음과 같다. 학습자의 과학 경험은 학습자가 지각하는 과학 학습동기에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 과학 성취도와 과학 진로의향에는 직접적으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 한편, 과학 학습동기는 과학 성취도와 과학 진로의향에 직접적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 마지막으로 과학 경험은 과학 학습동기를 매개로 하여 과학 성취도와 과학 진로의향에 유의한 간접효과를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 따라서 과학 성취도와 과학 진로의향을 높이기 위해서는 무엇보다도 학습자 스스로 과학 학습을 하도록 자극하고 촉진할 수 있는 과학 학습동기를 증진시켜야 한다. 그리고 이러한 과학 학습동기를 증진시키기 위해서는 초등학교 때부터 학습자에게 양질의 과학 경험 기회를 다양하게 제공하는 것이 필요하다. 본 연구의 결론을 바탕으로 한 후속연구에 대한 제언은 다음과 같다. 첫째, 본 연구 대상은 안산시의 C고등학교에 국한된 것으로 국내의 고등학생 전체를 대변하는 것은 아니므로, 본 연구모형에 대한 보다 많은 실증적 연구들을 통해 일반화를 확보하는 것이 필요하다. 또한 많은 수의 데이터 확보를 통해 연구모형의 적합도를 재확인 하는 것이 필요하다. 둘째, 본 연구에서는 양적으로만 과학 경험의 정도를 측정하고 있으나 모든 경험이 학습자에게 긍정적인 역할을 하는 것은 아니므로 향후 질적인 분석을 통해 과학 학습에 주된 영향을 끼친 경험의 속성을 파악하는 것 또한 의미가 있을 것이다. 셋째, 학습 성과는 학습 과정에서 나타나는 변인에 영향을 받을 수 있으므로, 추후 연구에서는 이러한 변인들을 추가하여 과학 교육 성과에 학습자의 과학 경험과 과학 학습동기를 매개하는 요인을 밝히고 이들 간의 구조적 관계를 연구하는 것 또한 의미가 있을 것이다.;In knowledge-based society, scientific technology is considered as basis of its progress, accordingly, there are efforts being made to nurture scientific and technical personnel, who are essential to spurring economic growth in the future. However, despite the great scores in international science achievement tests, many students in South Korea are reluctant to enter universities of natural sciences and engineering. This current situation has become a social issue because if this continues, it will hinder national development. Therefore, it is necessary to focus on how to enhance learner’s science career orientation as well as science achievement as this is the fundamental meaning of science learning outcomes. From the view of constructivism, science experience plays an important role of forming scientific knowledge in contemporary science education. Also, science experience is considered as a primary factor that lets students in primary and secondary education experience various aspects of science and this is considered to affect their science learning motivation and science achievement. Moreover, many studies have found that science experience influence science career orientation. In addition, subject of science causes high cognitive burden since learner should remember scientific terms and understand difficult scientific principles for their effective learning. Therefore, student’s motivation to learn which makes them to start learning and continue their study is essential for studying science, and it is found that this influences science achievement and science career orientation. However, previous researches about science educational settings have focused on the effects that learning motivation and science experience have on science achievement and science career orientation respectively, which is evaluated as fragmentary relationship. Thus, the purpose of this study is to introduce the science experience and learning motivation as factors which can determine science achievement and science career orientation, and create a model describing the relations among them with in depth analysis on their direct or indirect effects. The research questions in this study are as follows: 1. What is the structural relationship among science experience, science learning motivation, science achievement and science career orientation? 2. Is there direct/indirect effect among the science experience, science learning motivation, science achievement and science career orientation? In order to meet the purpose of this study, data was collected from 136 first-grade high school students in Ansan, South Korea. For statistical analysis, exploratory factor analysis was administrated to confirm the validity and descriptive statistics, correlation analysis conducted in order to confirm the normality of the data by using SPSS. After that, structural equation modeling analysis was performed to test proposed model and the causal relationships among the variables by using AMOS. The major findings of this study are as follows: First, results from structural equation modeling analysis showed that there were significant structural relationships among science experience, science learning motivation, science achievement and science career orientation in acceptable model fit. Second, the direct effects between the variables are as in the following. Learner’s science experience had a direct effect on science learning motivation, however, it did not directly effect on science achievement and neither on science career orientation. Meanwhile, science experience not only had significant effect on science achievement, but also effect on science career orientation. Lastly, science learning motivation had significant mediating effects between science experience and science achievement, and also, between science experience and science career orientation. Therefore, in order to improve science achievement and science career orientation, it is necessary to provide more quality and various science experiences to learners, moreover, it is also important to boost science learning motivation which can lead learners to explore science themselves. Based on the result of this study, further research is suggested as follows: First, as the target of this study is solely a high school located in Ansan city, South Korea, which implies it does not represent the whole group of domestic high school students, more empirical studies are needed to generalize these findings. Also, reconfirming adequacy of the research model needs to be followed through attaining more data. Secondly, this study measures the science experience only by quantity, but based on the precondition that all the experiences do not always have positive effect on learners, analyzing by qualitative measurement the crucial factors positively affecting learner's study is also meaningful. Lastly, learning outcome can be influenced by class process factors. Therefore, it is advisable to add these factors to further studies in order to identify mediation variable between science experience and science learning motivation as well as the structural relation between them.