초·중·고등학교 학생들의 생물 분류에 관한 오개념 빈도와 흥미도 연구

Abstract

본 연구는 제 7차 교육과정의 국민공통기본교육교과인 과학과 생물영역에서 ‘생물의 분류’와 관련된 개념을 추출하여 초·중·고등학교 학생들에게서 나타나는 학년과 성별에 따른 오개념의 빈도를 알아보고, 과학교육에서 강조하는 태도 영역 중에서 과학에 대한 흥미와의 상관관계를 알아보았다. 이를 위해 생물의 분류개념 검사지와 과학에 대한 흥미 검사지를 제작하여 서울특별시 내에 소재하는 학교에 재학중인 초등학생 298명, 중학생 276명, 고등학생 192명에게 투입하였다. 검사지에 대한 응답을 분석한 결과, 학생들이 가지고 있는 오개념의 빈도와 학년, 성별, 과학에 대한 흥미도와의 관계에 대해서 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, ‘생물의 분류개념’에 대한 전반적 이해와, ‘생물의 분류’에 대한 이해는 학년이 올라갈수록 통계적으로 유의미하게 높아졌다(p<.01). 이는 학생들이 주변 환경이나 일상생활을 통한 경험, 또는 학교 수업으로부터의 학습에 의해 생물의 분류에 대한 더욱 명확한 개념을 형성하는 것으로 해석된다. 반면에 ‘생물의 분류군별 특성’에 대한 이해에서는 학년이 높아질수록 유의한 차이를 보이지 않는다(p>.05). 이를 통해 학생들이 과학적 개념으로써의 분류 특성은 이해하지 못한 채 암기나 단편지식에 의해 생물을 분류하는 것을 확인하였다. 둘째, 상급학년 학생일수록 동물의 분류에 대한 이해는 통계적으로 유의미하게 증가하는 결과를 보인 반면에(p<0.1) 식물의 분류에 대한 이해는 학년에 따라 유의미한 변화가 나타나지 않았다(p>.05). 이것은 제 7차 교육과정에 해당하는 중학교 과학 교과에서 다루는 내용들이 식물의 분류와는 직접적인 상관이 없기 때문이라고 해석된다. 따라서 교과 과정을 개정할 때에 ‘생물의 분류’와 관련된 내용의 연계성이 고려되어야 할 것이다. 셋째, 과학에 대한 흥미도는 상급학년일수록 낮아졌으나 유의한 차이는 아니었다(P>.05). 또한 남학생과 비교했을 때 여학생의 과학에 대한 흥미가 부족하므로(p<.01), 여학생의 과학에 대한 흥미를 고취시킬 수 있는 학습 프로그램이 개발되어야 한다. 그 밖에도 ‘생물의 분류개념에 대한 이해’와 ‘과학에 대한 흥미도’ 간에는 보통의 정적 상관이 있었다(p<.01). 따라서 생물 분류개념에 대한 인식을 기르거나 과학에 대한 흥미를 기르고자 할 때 서로 상호작용할 수 있도록 교육과정이 조직되고 운영되어야 한다. 넷째, 동물의 분류에 대한 이해도는 남학생 집단에서 유의미하게 높았고(p<.01), 식물의 분류에 대한 이해도는 여학생 집단에서 유의미하게 높았다(p<.01). 또한 남학생 집단에서는 동물 분류에 대한 인식과 흥미도와의 상관관계가 식물 분류와의 상관관계보다 높고(p<.01), 여학생 집단에서는 식물 분류에 대한 인식과 흥미도와의 상관관계가 동물 분류와의 상관관계보다 높게 나타났다(p<.01). 이것은 성별에 따라 동물과 식물에 대한 이해도에 차이가 발생하며 이는 학생들의 관심과 흥미의 차이에 기인하는 것을 의미한다. 다섯째, 생물의 분류개념에 대해 학생들이 가지고 있는 오개념의 특징을 정리하여 보면 다음과 같다. 학생들이 생물들을 경험하고 관련된 지식을 습득하는 데에는 한계가 있으므로, 그들이 경험한 일부의 특성을 전체 분류군에 일반화시키는 경향이 있었다. 또한 학생들은 개념 위계상의 포함관계에 해당되는 상위 분류군과 하위 분류군을 혼동하여 생물은 동물의 특성으로, 식물은 꽃식물의 특성으로 이해하고 있었다. 한편 많은 오개념이 학생들이 명확하게 이해하기 힘들어하는 생물용어에 기인한 것들이었다. 그 밖에도 관찰하기 쉬운 특성들을 위주로 학생 나름대로의 분류기준을 설정하는 과정에서 오개념이 나타났다. 본 연구의 결과를 통해 제언하고자 하는 바는 다음과 같다. 첫째, 연구결과 학생들의 생물 분류개념에 대한 학습의 대부분은 객관적인 분류기준에 의한 분류의 판별이 아니라 단편지식의 암기학습으로 습득되는 것을 알 수 있었다. 창의적이고 비판적인 분류사고를 기르기 위해서 학습 내용의 지나친 구조화를 지양하고, 학생들이 다양한 경험을 할 수 있는 수업환경으로 전환해야 하며, 탐구적 사고를 요구하는 교수-학습 방법을 구성하여야 한다. 둘째, 다수의 학생들이 생물의 상위 분류집단과 하위 분류집단을 과학적으로 위계화하지 못하였다. 따라서 교육과정상 학습순서가 고려되어 제시 순서에 따른 개념의 구조화에 혼동을 줄여야 한다. 또한 생물의 분류 단원의 연계성이 고려되어 연속적이고 발전적인 학습상황이 되어야 한다. 또한 학생들이 분류의 위계적 구조를 올바르게 이해할 수 있도록 체계화된 분류 프로그램이 개발되어야 한다. 셋째, 본 연구는 생물 분류개념과 과학에 대한 태도와의 상관관계에 대해 연구하였다. 후속적으로 사회적, 지역적, 탐구적 요소 등의 다양한 요인들이 학생들의 분류개념 형성에 미치는 영향이 연구된다면 다양한 각도로 생물 분류개념의 이해력을 높이기 위한 방안이 마련될 수 있을 것이다. 넷째, 본 연구에 대한 후속연구로 보다 심층적인 질적 연구를 통해 오개념의 근거를 파악하고, 생물의 분류에 대한 학생의 기준(children's criteria)을 찾기 위한 연구가 진행되어야 할 것이다.;The purpose of this study is to examine students' misconceptions of the unit 'Biological Classification' in the 7th Curriculum of Korea. To research the frequency of misconceptions and correlate it with grade, gender and interest toward science is the main goal of this study. A survey about misconceptions of biological classification was designed by the Research and Development method. And the survey of 'Science-Related Affective Domain' developed by Kim, H.-N. et al.(1998) was used partly to examine interest toward science. The survey was administrated to the students from schools in Seoul, Korea. The population was drawn from 6th-grade(N=298) classrooms at two elementary schools, 8th-grade(N=276) classrooms at two junior high schools, and 10th-grade(N=192) classrooms at two high schools. The results of this study can be summarized in five categories. First, general understanding of 'concepts of biological classification' and 'classification of living things' are statistically increasing by age(p<.01), while the understanding about 'characteristics of living things' is not readily increasing by age(p>.05). The former part shows that students develop their concepts of biological classification by their environment, everyday life experience and school education. The latter part shows that students do not understand the logic behind biological characteristics, but only memorize the categorization of organisms. Students tend to simply memorize the concepts of classification rather than understanding and distinguish logically by their characteristics. Second, while the concepts of animal classification are developed by age(p<.01), the concepts of plant classification are not readily developed by age(p>.05). This result could be caused because the Junior High School biology curriculum does not include direct connections to plant classification. Therefore when reforming curriculum, the connection of the contents about 'classification of living things' must be considered. Third, the 'Interest toward science' score is lower in higher grades, but this result was not significant(p>.05). And because girls' 'Interest toward science' score is lower than boys'(p<.01), school programs for girls to increase their interest toward science must be developed. Furthermore, there is normal-positive correlation between understanding concepts of biological classification and interest toward science(p<.01). This indicates the interaction of one another would display significant roles which can be organized and administrated by the school curriculum. Fourth, the concepts of animal classification are better cognized by boys(o<.01). On another hand, the concepts of plant classification are better cognized by girls(p<.01). On the other hand, the correlation between understanding animal classification and interest toward science is higher in boys group(p<.01), and the correlation between understanding plant classification and interest toward science is higher in the girls group(p<.01). This result shows the difference of interests by gender causes the difference in understanding the concepts. Fifth, the misconceptions of students about biological classification are as follows. Students get confused within upper classification groups, such as organisms, and lower classification groups, such as animals. Also, students have limited chances to experience organisms directly and study them, so they generalize their knowledge about specific experiences into the whole. And a lot of special biological terms that are difficult for students to understand cause the misconceptions. Also the characteristics that are easy to observe seems to have influence on misconceptions, too. What this study proposes is as follows. First, thorough this study, it is found that education on concepts of biological classification is mainly consisting of memorizing simple information. For developing creative and critical classification thoughts, in-class education must avoid getting too stiff and try to give students the chances to gain variety of experiences, which will read to learn biological classification by inquiry. Second, many students could not structuralize the upper classification groups and the lower classification groups scientifically. Therefore the sequence of curriculum must be considered to lessen confusion in structuralizing classification concepts. The connection of eduction on biological classification must also be considered so that the learning situation gets continuous and improving. An organized classification program must be developed to help students understand the hierarchy of classification properly. Third, this study only investigated the correlation between biological classification concepts and interests toward science. On top of that the effects of social, regional and inquiring factors on the concepts of biological classification must be evaluated. And study of the student concepts and finding out the root of misconceptions must be followed.