학습양식에 따른 과학 개념 수준과 다양성 분석

Abstract

Teachers are making a lot of effort to seek efficient teaching methods in Korean education. However, first of all, they should put understanding about students before anything in lesson plans and operation. Accordingly, this study examined scientific concept levels and diversity of students before and after class according to learning styles to increase awareness that teaching and learning which consider students’ characteristics are needed even in scientific education. This study selected ‘change of state’ of 314 1st graders in a middle school located in the capital area as the research unit. It determined learning style types by carrying out the learning style test to the students and analyzed the diversity of their scientific concepts about change of state that they recognize by dividing it into the concrete concept and the formal concept and utilizing the conceptual levels with Shannon-Wiener indexes. The results in the study are as follows. First, the result which analyzed the scientific concept presented by the students about the sub units of ‘change of states of matter’ and ‘change of state and thermal energy’ related to the ‘change of state’ unit has found that there are no big differences in kinds of the scientific concepts presented by the students according to learning styles. For example, it has found that the students’ awareness about the concepts of ‘change of state’, ‘liquid’, ‘solid’, and ‘gas’ is commonly high but their awareness about the concepts of ‘models of molecule’, ‘molecule arrangement’, ‘intermolecular distance’, and ‘molecular motion’ is low. And the scientific concepts that the students recognize has found that kinds of the formal concepts are three times higher than those of the concrete concepts as the number of concrete concepts is 9 and the number of formal concepts is 29. Second, the result which analyzed the conceptual levels according to learning styles has found that the number of the concrete concepts and the formal concepts that the students recognize is different from each other. The students who have learning styles of the independent type, the independent dependent combined type, the competitive type, the collaborative competitive combined type, and the participant type presented the concrete and formal concepts about ‘change of state’ very much. Third, the six types of learning styles and three types of combined learning styles have found that the diversity indexes of the concepts which considers conceptual richness and evenness after class are higher than those before class. As for the conceptual diversity indexes according to learning styles, the conceptual diversity indexes before and after class were higher in the independent type, collaborative competitive combined type, and the participant type. Therefore, the result that there are differences between the levels and diversity of scientific concepts according to learning styles mean that there are differences when students recognize the scientific concepts. This implies that teaching and learning which consider learning styles even in scientific education are needed to make students recognize the scientific concepts more variously.;우리나라 교육에 있어 교사들은 효율적인 교수 방법을 모색하기 위해 많은 노력을 하고 있지만, 무엇보다도 수업 계획과 운영에 있어 학생들에 대한 이해를 우선시하여야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 과학 교육에도 학생들의 특성을 고려한 교수 학습이 필요하다는 인식을 높이기 위해서, 학생들의 특성인 학습양식에 따라 수업 전 ․ 후 학생들의 과학 개념 수준과 다양성을 살펴보았다. 본 연구는 수도권 소재 중학교 1학년 학생 314명을 대상으로 하여 ‘상태 변화’를 연구 단원으로 선정하였다. 학생들에게 학습양식 검사를 실시하여 학습양식 유형을 결정하고, 학생들이 인식하는 ‘상태 변화’에 대한 과학 개념을 구체적 개념과 형식적 개념으로 구분하여 개념의 수준을, Shannon-Wiener 지수를 활용하여 학생들의 과학 개념의 다양성을 분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, ‘상태 변화’ 단원과 관련된 ‘물질의 상태 변화’, ‘상태 변화와 열에너지’ 소단원에 대해서 학생들이 제시한 과학 개념을 분석한 결과, 학습양식에 따라 학생들이 제시한 과학 개념의 종류에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 예컨대 학생들은 공통적으로 ‘상태 변화’, ‘액체’, ‘고체’, ‘기체’ 개념에 대한 인식은 높게 나타났으나, ‘분자 모형’, ‘분자 배열’, ‘분자 사이의 거리’, ‘분자 운동’과 같은 개념에 대한 인식은 낮게 나타났다. 그리고 학생들이 인식하고 있는 과학 개념에는 구체적 개념이 9개, 형식적 개념이 29개로, 형식적 개념의 종류가 구체적 개념의 종류보다 약 3배 정도 많았다. 이와 같은 결과는 교육과정 상 교과서에서는 구체적 개념보다 형식적 개념을 더욱 많이 제시하기 때문에, 학생들이 제시한 과학 개념에 형식적 개념의 종류가 많은 것으로 사료된다. 둘째, 학습양식에 따라 개념 수준을 분석한 결과, 학생들이 인식하고 있는 구체적 개념과 형식적 개념의 수가 다르게 나타났다. 독립형, 독립 ․ 의존 복합형, 경쟁형, 협동 ․ 경쟁 복합형, 그리고 참여형 학습양식을 소유하는 학생들이 ‘상태 변화’에 대하여 구체적 개념과 형식적 개념을 많이 제시하였다. 그러나 학습양식과 관계없이 학생들이 수업 전에 구체적 개념을 형식적 개념보다 더 많이 인식하고 있었고, 수업 후에 형식적 개념을 구체적 개념보다 더 많이 인식하고 있었으나 비슷한 수준이었다. 따라서 학생들이 인식하는 개념에 있어 구체적 개념과 형식적 개념이 차지하는 비율이 비슷하다는 본 연구의 결과와 60~70% 7학년 학생들의 인지 발달 수준이 구체적 수준에 머물러 있다는 선행연구의 결과를 고려해 볼 때, 학생들은 구체적 개념의 수준을 넘어 형식적 개념의 수준을 인식하는 것이 어려운 것으로 사료된다. 셋째, 여섯 가지 학습양식과 세 가지 복합 학습양식 모두 수업 전보다 수업 후 개념의 풍부도와 균등도를 고려한 개념의 다양성 지수가 증가한 것을 확인하였다. 이는 수업 전 학생들이 구체적 개념을 선개념으로 많이 가지고 있었으며, 수업 후 구체적 개념과 더불어 형식적 개념을 학습하게 되어 학생들의 개념이 더 다양해졌다고 할 수 있겠다. 학습양식에 따른 개념의 다양성 지수를 살펴보면, 수업 전 ․ 후 동일하게 개념의 다양성 지수는 독립형, 협동 ․ 경쟁 복합형, 참여형에서 더 높게 나타났다. 따라서 ‘상태 변화’에 대해서 독립형, 협동 ․ 경쟁 복합형, 참여형 학생들이 인식하는 과학 개념의 양이 많고 분포가 가장 다양한 학습양식이라고 할 수 있겠다. 그러므로 학습양식에 따라 과학 개념의 수준과 다양성이 차이가 나타난다는 결과는 학생들이 과학 개념을 인식하는 데에 있어 차이가 있음을 의미한다. 이에 학생들이 과학 개념을 보다 다양하게 인식하기 위해서 과학 교육에서도 학습양식을 고려한 교수 학습이 필요함을 시사한다. 예컨대 ‘상태 변화’에 대한 개념 학습에 있어, 과학 교사는 협동형 학습양식을 소유한 학생들에게 자기 주도적인 학습 능력을 키울 수 있도록 수업을 구성하거나 협동학습으로 수업을 설계할 필요성이 있겠다. 또한, 회피형 학습양식을 소유한 학생들에게 직접 개념도를 작성하게 하는 것과 같은 전략을 사용하여 학습에 적극적으로 참여할 수 있도록 유도하는 노력이 필요하겠다.