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물질의 구성과 물질의 특성 단원 평가 문항이 요구하는 인지 수준 분석

Title
물질의 구성과 물질의 특성 단원 평가 문항이 요구하는 인지 수준 분석
Other Titles
An Analysis on Thinking Pattern Required by Evaluation Questions about the Unit for Composition of Material and the Unit for Characteristic of Material : The 2009 Revised Science②
Authors
정진양
Issue Date
2015
Department/Major
대학원 과학교육학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
강순희
Abstract
본 연구는 2009년 개정 과학과 교육 과정 과학②의 화학 관련 단원인 ‘물질의 구성’과 ‘물질의 특성’ 단원 평가 문항이 요구하는 인지 수준을 Lawson이 제시한 평가 문항 인지 수준 분류 틀로 분석해 보았다. 또한 Lawson이 제시한 인지 수준 검사인 SRT를 이용하여 현재 중학교 2학년 학생들의 인지 발달 수준도 알아보았다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, ‘물질의 구성’과 ‘물질의 특성’ 단원의 문항 수를 합해 본 결과 평균 80.9개의 문항이 출제되었고, ‘평균 문항’ 수보다 많이 출제한 교과서는 A, B, C, F, G 교과서이며, 작게 출제한 교과서는 D, E, H, I 교과서이다. 문항 수는 많지만 칸 채우기 형태의 단순 기억 문제가 많은 비율을 차지하는 교과서도 있었고, 전체 문항 수는 매우 적지만 다양한 사고력을 요구하는 문항들이 제시된 교과서도 있었다. 둘째, ‘물질의 구성’과 ‘물질의 특성’ 단원 평가 문항이 요구하는 인지 수준을 분석한 결과는 다음과 같다. ‘물질의 구성’ 단원의 ‘본문 문항’에서 ‘특정 사실의 기억(R)’, ‘경험-귀납적 인지 수준(EI)’, ‘가설-연역적 인지 수준(HD)’의 ‘평균 문항’ 수가 각각 14.3개(58.4%), 3.9개(15.8%), 6.3개(25.8%)였으며, ‘마무리 문항’에서는 각각 7.0개 (41.5%), 2.3개(13.8%), 7.6개(44.7%)였다. ‘물질의 특성’ 단원 평가 문항이 요구하는 인지 수준은 ‘본문 문항’에서 ‘R’, ‘EI’, ‘HD’의 ‘평균 문항’ 수가 11.6개(46.2%), 6.0개(24.0%), 7.4개(29.8%)이었으며, ‘마무리 문항’에서는 순서대로 2.7개(18.5%), 3.1개(22.3%), 8.6개(59.2%)로 나타났다. ‘물질의 구성’, ‘물질의 특성’ 단원 모두 ‘본문 문항’은 간단한 용어나 개념을 확인하는 문항이 많아 ‘R’의 비율이 높았다. ‘마무리 문항’에서는 ‘본문 문항’보다 단원에서 학습한 개념을 종합적으로 물어보았으며, 더 높은 문제 해결력을 요구하는 문항이 많아 ‘HD’의 문항 수가 늘어났다. 셋째, ‘물질의 구성’과 ‘물질의 특성’ 단원의 평가 문항이 요구하는 하위 인지 수준 분석 결과는 다음과 같다. ‘물질의 구성’ 단원에서 교과서 9종에 모두 나타난 Lawson의 평가 문항 인지 요구 하위 요소는 ‘R’과 이론적 개념을 이해하고 적용하는 ‘HD1’이었으며, 관찰한 것들을 분류하는 ‘EI1’의 요소는 모든 교과서에 없었다. ‘물질의 구성’ 단원에서 ‘본문 문항’의 개념 확인 문항이 많아 ‘R’이 가장 많이 출제 되었으며, 그 다음으로 이론적 개념을 이해하고 적용하는 ‘HD1’이 많이 발견되었다. ‘물질의 구성’ 단원에서 A와 E 교과서는 가장 많은 8가지 하위 요소들을 출제 하였으며, F 교과서는 가작 작게 4가지의 하위 요소를 출제하였다. ‘물질의 특성’ 단원에서는 ‘R’, 암기하고 있는 연산이나 공식 적용하는 ‘EI5’, 이론적 개념을 이해하고 적용하는 ‘HD1’의 항목이 교과서 9종에 모두 포함되어 있었다. 인지 수준의 다양성은 D, E, F 교과서가 8가지 하위 요소를 포함하여 가장 다양했으며, 가장 작은 교과서가 4가지 하위 요소를 가지고 있는 G 교과서였다. 평가 항목은 특정 지식뿐만 아니라 서술적이고 이론적인 개념의 이해를 평가해야 하며, 사고 유형이 발달 될 수 있어야 하므로, 교사에게는 현재 사용하고 있는 교과서 외에 다른 인지 수준을 요구하는 문항들을 참고하여 학생들에게 제시할 필요가 있다. 넷째, 중학교 2학년 학생들의 인지 수준을 조사한 결과 ‘경험-귀납적 수준(EI)’, ‘과도기 수준(Tr)’, ‘가설-연역적 수준(HD)’이 각각 176명(70.1%), 54명(21.5%), 21명(8.4%)로 나타났다. 또한 사전 연구를 통해 중학교 2학년 학생들의 대부분은 ‘가설-연역적 수준(HD)’ 에 도달하지 못하였음을 알게 되었다. 각 9종의 교과서의 ‘본문 문항’과 ‘마무리 문항’을 합해본 결과 ‘물질의 구성’ 단원의 경우 ‘HD’은 최소 21.3%에서 최대 46.4%까지 차지하고 있으며, ‘물질의 특성’ 단원의 경우 최소 25.0%에서 최대 55.6%까지 분포를 보였다. 현재 조사한 중학교 2학년 학생들의 인지 수준과 교과서 평가 문항의 인지 수준을 비교해 볼 때, 교과서 평가 인지 요구도 수준이 굉장히 높은 편이다. ‘가설-연역적 수준(HD)’에 도달한 8.4%의 학생들을 제외하고 나머지 학생들은 대부분 교과서 ‘HD’ 비중이 높은 ‘마무리 문항’을 스스로 이해하고 해결하는데 큰 어려움을 겪을 것으로 보인다. 따라서 교사는 학생들의 인지 발달 수준과 평가 문항의 인지 요구도 수준 차이를 인식하여 학생들의 인지 발달 수준에 맞춰 문제를 제시하도록 해야 할 것이다.;This study tried to analyze the thinking pattern demanded by the unit for ‘composition of material’ and the unit for ‘characteristic of material’ as the sections related to chemistry in Science② for the 2009 revised science curriculum with a classification scheme of the evaluation-question thinking pattern suggested by Lawson. Also, a comparative analysis was made with the cognitive demand level of evaluation questions in the textbook by surveying the cognitive development level in the 2nd grade middle school students with the use of SRT, which is the thinking pattern test proposed by Lawson. Summarizing the results of this study, they are as follows. First, as a result of adding item number in the unit for ‘composition of material’and the unit for ‘characteristic of material’ averagely 80.9 questions were set. The textbooks that presented more than number of ‘average questions’ includes textbooks A, B, C, F, G. The textbooks that did set less than it include textbooks D, E, H, I. There was even a textbook that is possessed a large proportion by a simple-memory question in the form of filling in the blanks even if being large in item number. There was a textbook, too, that was presented the questions of demanding diverse thinking skills even if being very small in the whole item number. Second, in the ‘textual item’ for the ‘composition of material’unit, the number in ‘average questions’ about ‘only the Recall of Specific Facts(R)’, ‘Empirical-Inductive Thinking Pattern(EI)’, and ‘Hypothetical-Deductive Thinking Pattern(HD)’ stood at 14.3 pieces(58.4%), 3.9 pieces(15.8%), and 6.3 pieces(25.8%), respectively. In the ‘finishing item’, it amounted to 7.0 pieces(41.5%), 2.3 pieces(13.8%), 7.6 pieces(44.7%), respectively. As for the thinking pattern demanded by the evaluation questions about the unit for ‘characteristic of material’, the number of ‘average questions’about ‘R’, ‘EI’, and ‘HD’ in the ‘textual item’ came to 11.6 pieces(46.2%), 6.0 pieces(24.0%), 7.4 pieces(29.8%), respectively. In the ‘finishing item’, it reached 2.7 pieces(18.5%), 3.1 pieces(22.3%), 8.6 pieces(59.2%) in regular order. Both the unit for ‘composition of material’ and the unit for ‘characteristic of material’ have many questions of confirming simple terminology or concept in the ‘textual item', thereby having been high in the ratio of ‘R’. The ‘finishing item’ asked generally about a concept of having been learnt in the unit more than the ‘textual item’and has many questions of requiring the higher problem solving ability. Thus, the item number for ‘HD’ increased. Third, the cognitive-demand sub-elements for Lawson's evaluation questions, which were shown in the ‘composition of material’ unit of all the 9-type textbooks, included ‘R’ and ‘understanding and applying a theoretical concept(HD1).’ The element for ‘classifying those that were observed(EI1)’ wasn't existent in all the textbooks. In the unit for ‘composition of material’, there were many questions of confirming a concept of the ‘textual item’. Thus, ‘R’ was presented the most. The next was much found ‘HD1’ that understands and applies a theoretical concept. In the unit for ‘composition of material’, the textbooks A and E were set the maximum 8 sub-elements. The textbook F was taken the minimum 4 sub-elements. In the unit for ‘characteristic of material’, the questions such as ‘R’, ‘applying arithmetic operation or formula of being memorized(EI5)’, and ‘understanding and applying a theoretical concept(HD1)’ were involved in all the 9-type textbooks. In term of the diversity in thinking pattern, the textbooks D, E, F were most various including 8 sub-elements. The textbook with the lowest was textbook G that has 4 sub-elements. The evaluation questions need to assess the understanding about a descriptive and theoretical concept as well as specific knowledge and to be possibly developed a thinking type. Hence, a teacher needs to present it to students by referring to the questions of requiring different thinking pattern in addition to the textbook of being used now. Fourth, as a result of surveying the thinking pattern of the 2nd grade middle school students, ‘Empirical-Inductive Thinking Pattern’, ‘Transitional thinking pattern’, and ‘Hypothetical-Deductive Thinking Pattern’ stood at 176 people(70.1%), 54 people(21.5%), and 21 people(8.4%), respectively. Also, a previous research led to coming to know that most of the 2nd grade middle school students failed to reach ‘Hypothetical-Deductive Thinking Pattern’. As a result of totaling the ‘textual item’ and the ‘finishing item’ for 9 kinds of textbooks, in case of the unit for ‘composition of material’, ‘HD’ possessed from 21.3% at the minimum up to 46.4% at the maximum. In case of the unit for ‘characteristic of material’, the distribution was shown from minimally 25.0% to maximally 55.6%. Given a comparison between the thinking pattern in the 2nd grade middle school students who were surveyed now and the thinking pattern of the evaluation questions about the textbook, the textbook-evaluation cognitive-demand level tends to be considerably high. Excluding 8.4% of the students who reached ‘Hypothetical-Deductive Thinking Pattern’, the remaining students seem to likely suffer a great difficulty in understanding and solving ‘finishing item' themselves in most textbooks. Accordingly, a teacher will need to suggest a problem in line with students' cognitive development level by recognizing a difference between the students' cognitive development level and the evaluation-question cognitive-demand level.
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