중학교 과학 수업에서의 논리적 사고력과 창의적 사고력 강화 탐구 교수 전략 개발 및 적용

Abstract

과학적 사고력, 창의적 사고력과 문제 해결력은 일상 생활에서 발생하는 다양한 문제들을 이해하고 해결하는 과정에서 없어서는 안 되는 중요한 능력이며, 오늘날 교육 과정에서 주요 교육 목표로 떠오르며 활성화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 전략’을 개발하고 그 효과를 검증하고자 하였다. 본 연구에서는 비례, 보존, 변인 통제, 확률, 상관, 조합 논리 활동과 발산․수렴 활동을 강화한 탐구 교수 전략을 경험한 학생들이 그러한 교수 전략을 경험하지 못한 학생들에 비해 논리적 사고력, 창의적 사고력, 탐구 사고력, 창의적 인성, 학업 성취도가 향상될 것이라고 가설을 설정하였다. 본 연구에서는 Lawson의 세 가지 탐구 수업 모형에 논리적 사고력을 강화하기 위해 중학교 1학년 과학 교과서 내용에 있는 논리 사고 요소를 추출한 후 이 논리 사고 요소들을 개발한 MCP 세 단계 모형으로 변형하여 적용하였다. 또한 창의적 사고력을 강화하기 위해 강순희의 발산․수렴 사고 모형을 탐구 과정과 논리 사고 과정에 적용하였다. 이 때 중학교 1학년 교과서에서 추출한 논리 사고 요소는 보존 5회, 비례 7회, 변인통제 14회, 확률 3회, 상관 5회, 조합 2회의 총 36회이다. 이렇게 개발된 교수 전략들은 5월부터 12월까지 총 62차시동안 서울 소재 중학교 1학년 실험반 57명에 적용하였으며, 같은 학교 1학년 통제반 53명은 과학 교과서 내용에 따라 실험반과 동일한 교사가 수업을 시행하였다. 사전∙사후 검사로 GALT 검사지, 중학생용 창의적 문제해결력 검사지, 창의적 인성 검사지, 1학기 중간 고사와 2학기 기말 고사를 사용하여 학생들의 논리적 사고력, 창의적 사고력, 탐구 사고력, 창의적 인성, 학업 성취도에 미치는 효과를 알아보았다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험반 학생들의 논리적 사고력은 통제반에 비해 유의미하게 향상되었다. 1년 동안의 과학 학습 활동에 논리 사고 요소들을 MCP 모형으로 변형하여 교수 전략에 적용하였기 때문이라고 판단된다. 논리 사고 하위 요소별로 보면, 보존 논리, 변인 통제 논리, 조합 논리에서 유의미하게 향상되었으나, 비례 논리, 상관 논리, 확률 논리는 유의미하게 향상되지 않았다. 변인 통제나 보존 논리는 다른 논리에 비해 많은 횟수 활동을 한 것으로 나타났고, 조합 논리의 경우는 적은 횟수의 활동만으로도 유의미하게 향상 된 것으로 나타났다. 또한 논리적 사고력은 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 즉 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 관계없이 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 전략’은 논리적 사고력 향상에 효과가 있음을 알 수 있다. 둘째, 실험반 학생들의 창의적 사고력은 통제반에 비해 유의미하게 향상되었다. 창의적 사고력의 하위 요소에서 유창성, 융통성, 독창성 모두 유의미하게 향상되었다. 1년 동안의 과학 학습 활동에 실험반 학생들은 본 연구의 교수 전략에서 강조한 발산적 사고를 많이 경험했기 때문으로 판단된다. 또한 창의적 사고력은 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 즉 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 관계없이 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 전략’은 창의적 사고력 향상에 효과가 있음을 알 수 있다. 셋째, 실험반 학생들의 탐구 사고력은 통제반에 비해 유의미하게 향상되었다. 1년 동안의 과학 학습 활동에 실험반 학생들은 순환적으로 세 가지 탐구 과정을 경험하였기 때문인 것으로 판단된다. 하위 요소로는 가설 설정, 변인 통제, 자료 해석 및 자료 변환에서 유의미한 향상이 있었다. 교과서에 서술된 학습 내용보다 강화한 세 종류의 탐구 교수 전략에 의한 탐구 활동들을 1년 동안 경험했기 때문으로 여겨진다. 또한 탐구 사고력은 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 즉 인지 수준, 성별, 학업 성취도에 관계없이 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 전략’은 탐구 사고력 향상에 효과가 있음을 알 수 있다. 넷째, 1년 동안의 과학 학습 활동에 실험반 학생들은 통제반에 비해 창의적 인성이 유의미하게 향상되지 않았다. 학생들의 인지적 측면의 사고를 강화한 본 연구의 교수 전략에 의해서는 학생들의 정의적 측면은 향상되지 않는 것으로 나타났다. 다섯째, 1년 동안의 과학 학습 활동에 실험반 학생들은 통제반 학생들에 비해 학업 성취도가 유의미하게 향상되었다. 본 연구에서 개발한 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 전략’이 논리적 사고력과 탐구 사고력을 향상 시키고 더 나아가 비판적 사고력을 향상시켜 정답을 골라낼 수 있는 학업 성취도의 향상에 영향을 준 것으로 보인다. 결론적으로 본 연구에서 개발한 ‘논리적 사고력과 창의적 사고력을 강화한 탐구 교수 모형’은 중학교 1학년 학생들의 논리적 사고력을 높여주는 것은 물론 창의적 사고력, 탐구 사고력 및 학업 성취도를 향상시켜 효과적인 창의적 인재 양성을 위한 교육의 한 방법이 될 수 있다는 것을 본 연구를 통해 알 수 있었다.;The purpose of this study was to develop a teaching strategy focused on the proportional reasoning, conservational reasoning, control of variables, probabilitic reasoning, correlational reasoning, combinational reasoning and divergent·convergent activities and to investigate its effects on enhancing students' logical thinking skills, creative thinking skills, inquiry skills, creative personality and academic performance. In this study, based on Lawson's three types of inquiry instructional model, an instruction strategy which stresses an inquiry has been developed. For enhancing students' logical thinking skill, a teaching strategy using MCP model(M stage: Motivation for logical thinking, C stage: Cognitive conflict of scientific problem, P stage: Problem solving by logical thinking)was designed. For enhancing students' critical thinking skill, Kang's divergent ·convergent model that is pyramid model and the inverted pyramid model, a diamond models was applied in the research process and in the process of logical thinking The results of this study were as follows. Firstly, the experimental group presented statistically meaningful improvement in logical thinking skills(p<.05). This result is ascribed to the teaching strategy to apply the MCP model in science learning activities during about one year. Also logical thinking skill is not affected by the level of cognitive, gender and academic performance. secondly, the experimental group presented statistically meaningful improvement in critical thinking skills(p<.05). This result is ascribed that students had experienced a lot of divergent thinking emphasized in teaching strategies of this study during about one year. Also critical thinking skill is not affected by the level of cognitive, gender and academic performance. Thirdly, the experimental group presented statistically meaningful improvement in inquiry skills(p<.05). This result is ascribed that students had experienced three kinds of inquiry process in science learning activities during about one year. Also inquiry skill is not affected by the level of cognitive, gender and academic performance. Fourthly, the experimental group presented statistically meaningful improvement in academic performance(p<.05). 'Inquiry teaching strategies enhancing the logical thinking and creative thinking skills' of this study has significant influence academic achievement. Fifthly, the experimental group presented no statistically meaningful improvement in creative personality(p<.05). teaching strategies of this study enhancing thinking of cognitive aspects. Students' thinking of affective aspects was not improved by teaching strategies enhancing thinking of cognitive aspects of this study. In conclusion, it was found that 'Inquiry teaching strategies enhancing the logical thinking and creative thinking skills' of this study was effective strategy to enhance logical thinking skills, creative thinking skills, inqury skills.