국가수준 학업성취도 평가 문항에 나타난 과학의 본성 분석

Abstract

본 연구는 국가수준 학업성취도 평가의 중학교 과학과 문항에 나타난 과학의 본성과 그에 따른 학생들의 정답률에 대해 알아보고자 하였다. 이에 Lee(2013)가 제시한 과학적 소양에 기반을 둔 4가지 과학의 본성인 ‘Ⅰ. 과학 지식의 본성’, ‘Ⅱ. 과학적 탐구의 본성’, ‘Ⅲ. 과학적 사고의 본성’, ‘Ⅳ. 과학과 기술 및 사회의 관계적 본성’을 기준으로 하여 2010년부터 2015년 까지 6년간 시행된 국가수준 학업성취도 평가의 중학교 과학과 문항 총 240개 문항에 포함된 424개 요소를 분석하였다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 과학의 본성 범주별로 분석한 결과 범주Ⅱ의 비율이 64.4%로 가장 높게 나타났으며 범주Ⅰ은 25.5%의 비율로 출제되었다. 그러나 범주Ⅲ과 범주Ⅳ는 각각 5.4%, 4.7%로 범주Ⅰ과 범주Ⅱ를 포함한 문항에 비해 적게 출제 되었다. 또한 과학의 본성 4가지 범주의 하위 요소들 역시 특정 요소에 편중되어 출제되었다. 문항에 포함된 과학의 본성을 내용 영역별로 분석한 결과 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주 영역에서 전체적으로 과학적 탐구의 본성 비율이 가장 높고, 그에 비해 범주Ⅲ과 범주Ⅳ는 소홀하게 다루어 졌으나, 구체적인 범주의 분포는 내용 영역별로 조금씩 차이를 보였다. 문항 유형별로 분석한 결과에서 역시 전반적으로 범주Ⅰ과 범주Ⅱ에 해당하는 문항이 많이 출제 되었지만, 과학적 사고의 본성인 범주Ⅲ의 비율이 선택형에 비해 서답형 문항에서 높게 나타난 것을 알 수 있었다. 마지막으로 연도별 분석 결과를 살펴 보면 2007년 개정 교육개정이 시행된 2012년부터 범주Ⅲ과 범주Ⅳ의 문항이 출제되기 시작하였고, 2009년 개정 교육과정이 적용된 2015년 평가에서는 범주Ⅳ 문항이 13.6%로 이전 연도에 비해 출제 비율이 증가하였다. 평가 문항 전반에서 과학의 본성 요소가 특정 범주에 편중되어 있다는 본 연구의 결과는 과학적 지식과 탐구능력을 평가하는 문항에 비해 과학적 사고나 과학 기술 및 사회의 관계성을 포함한 평가 문항이 부족하며, 학생들이 과학의 본성에 대해 올바르게 이해하고 이를 바탕으로 과학적 소양을 함양하기 위해 범주Ⅲ과 범주Ⅳ에 관한 문항이 개발될 필요가 있음을 보여준다. 특히 교과서에서 충분히 포함된 요소들이 평가 문항에서도 많이 다루어지고 교과서 서술이 부족한 요소는 평가에서도 낮은 비율을 보이는 등, 교과서에 포함된 과학의 본성이 평가 문항에 상당 수 반영되는 경향이 있다. 따라서 교과서 또한 과학의 본성의 범주 중 부족하게 다룬 부분을 보완 할 필요가 있으며(박율리, 2017), 또한 평가 문항의 개발 시 내용 영역과 문항의 유형별 특성을 고려할 필요가 있음을 시사한다. 둘째, 평가 문항에 대한 4가지 범주별 정답률을 분석한 결과, 범주Ⅳ를 포함한 문항의 정답률이 67.4%로 가장 높게 나타났으며 주로 논리적 사고력과 창의성을 요구하는 문항들로 이루어진 범주Ⅲ에 관한 문항이 44.0%로 가장 낮았다. 문항 분류별 정답률 분석 결과는 앞서 분석한 과학의 본성 범주별 정답률과 비슷한 경향을 보였으나 범주Ⅱ와 범주Ⅲ을 동시에 포함한 문항의 정답률이 가장 낮게 나타났다. 과학의 본성 범주에 따른 정답률 분석을 통해 과학의 본성에 대한 학생들의 이해도를 확인할 수 있다. 특히 범주Ⅲ과 범주Ⅳ의 정답률은 교과서에서 충분히 설명되었거나 일상적으로 익숙한 상황이 문항에 제시되었을 경우 학생들이 더욱 쉽고 친숙하게 느끼고 있음을 시사한다. 본 연구에서는 2010년부터 2015년 까지 6년간 시행된 국가수준 학업성취도 평가의 중학교 과학과 문항을 분석 대상으로 하여 평가 문항이 4가지 과학의 본성 범주를 얼마나 포함하고 있으며, 과학의 본성 범주별로 학생들의 정답률은 어떠한지 분석함으로써 평가 문항의 개발과 과학의 본성 교육을 위한 시사점을 제공하고자 하였다. ;The purpose of the study is to find out how the four themes of the nature of science are reflected on middle school science items of the National Assessment of Educational Achievement(NAEA) from 2011 to 2015, and the correct rate of the items. The units of analysis are 240 items from NAEA with 424 elements of nature of science. The nature of science included in science items were analyzed by four themes of the nature of science according to total item ‘Ⅰ. Nature of Scientific Knowledge’, ‘Ⅱ. Nature of Scientific investigation’, ‘Ⅲ. Nature of Scientific thinking’, ‘Ⅳ. Nature of interaction among science, technology, and society’ developed by Lee(2013). The results and the conclusion of the analysis are as follows First, in all 240 items, Theme Ⅱ accounted 64.4% followed by Theme Ⅰ accounted 25.5%, Theme Ⅲ accounted 5.4% and Theme Ⅳ accounted 4.7%. And sub-themes of the framework also reflected in all items unevenly. In the analysis four themes of the nature of science by scientific field, most of the analysis units included in Theme Ⅱ, few units were belongings to Theme Ⅲ and theme Ⅳ. Specific percentages were different each scientific field. As a result of analyzing by item type, supply items accounts higher rate in Theme Ⅲ than the rate of multiple-choice type items. And the result of analysis by year shows that items including Theme Ⅲ and Theme Ⅳ since 2012 when 2007 revised curriculum applied. Percentage of the items reflecting Theme Ⅳ increased to 13.6% in 2015 when 2009 revised curriculum applied. The results of this study of which the nature of science is biased towards a particular themes emphasize the necessity of the development of the items including Theme Ⅲ and Theme Ⅳ to foster students' scientific literacy. Especially, items that are adequately included in textbooks have been dealt with much in evaluation items, and items lacking in textbook descriptions tend to have a low rate in evaluation. Therefore, in order to understand the nature of science and cultivation of scientific literacy, textbooks also need to provide the sub theme of the nature of science in a balanced way(Park Yulli, 2017). To do this, this study suggests that it is necessary to consider the characteristics of each fields and types of items when developing the evaluation items. Second, as a result of confirming the average correct rate for each of the four themes, the correct rate of the items including Theme Ⅳ was the highest at 67.4% and Theme Ⅲ mainly composed of items requiring logical thinking and creativity was the lowest at 44.0%. The result of the analysis of correct rate by categorization of items was similar tendency to the correct rate by themes of the nature of science, but the correct rate of the items included Theme Ⅱ and Theme Ⅲ at the same time was very low. Students' understanding of the nature of science can be confirmed by analyzing the average correct answer rate of nature of science. Especially, the correct rate of Theme III and IV suggests that students are more easily and in a sense of familiarity if the textbook has been adequately explained or routinely familiar with. The purpose of this study is to provide the point of view for the development of evaluation item and science education included nature of science by analyzing the four themes of the nature of science and correct rate of the nature of science in middle school science testing items of NAEA conducted for 6 years from 2010 to 2015.