고등학교 2학년 인문계 학생들의 지적 발달 수준과 물리 교과 내용이 요구하는 과학적 사고력 수준과의 관계

Abstract

Piaget의 인지 발달 이론에 의하면 우리나라 고등학생들의 인지 수준은 형식적 조작기에 해당하므로 형식적 사고를 요하는 교과 내용들을 이해할 수 있어야 한다. 그러나 실제로 학생들은 형식적 사고 수준의 내용을 많이 포함하고 있는 물리 교과 내용을 어려워 하고 있으며 그 학업 성취도도 매우 낮다. 이러한 현상은 학생들의 학습 능력이 그들이 학습하는 교과서의 내용에 적합하지 않기 때문일 수 있다. 본 연구에서는 보다 효과적인 과학 학습을 위해 학생들의 인지 발달이 과학학업 성취도와 깊은 관계가 있다는 이론적 배경을 갖고 현재 우리나라 인문계 고등학교 문과 학생들의 인지 발달 수준을 조사한 후에 그들이 배우는 과학Ⅱ(상) 교과서의 내용이 요구하는 과학적 사고력 수준과 어떻게 부합되어 있는가를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 학생들의 인지 수준 검사는 GALT(Group Assessment of Logical Thinking)지를 번안한<논리적 사고력 검사>를 사용하였으며 물리 교과 내용은 영국의 CSMS(Concepts in Secondary Mathematics and Science) Program에서 개발한 물리 교과 내용 분석들을 사용하였다. 학생들의 인지 수준은 3단계 즉, 형식적 조작기, 과도기, 구체적 조작기로 구분하였으며 교과서의 내용이 요구하는 사고력 수준은 초기 구체적 조작기, 후기 구체적 조작기, 초기 형식적 조작기, 후기 형식적 조작기 이렇게 4단계로 나누어 분류하였는데 이상의 절차에 의거하여 얻은 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. Piaget 이론과는 달리 인문계 고등학교 문과 학생들의 인지 수준은 전체의 19.4%만이 형식적 조작기에 도달해 있으므로 그 비율이 매우 낮다. 2. 물리 교과 내용 분석 결과 과학Ⅱ(상) 교과서 내용중 7개 주제의 각 세부 개념의 대부분이 형식적 조작 사고를 요하는데 전체 개념 중에서 형식적 조작기에 해당하는 개념이 92.2%를 차지하였다. 3. 형식적 조작 수준의 사고를 요구하는 교과 내용을 이해할 수 있는 학생은 전체의 19.4%에 불과하다. 즉, 교과서가 요구하는 인지 수준에 비해 학생들의 인지 수준이 대체로 낮다는 것이다. 그러므로 대부분의 물리 개념들이 후기 형식적 조작 사고를 요구하므로 많은 학생들이 물리를 어려워하고 흥미를 느끼지 못할 것이 예상된다. 이상의 결론으로 볼 때 교사는 학생들의 인지 수준을 제대로 파악하고 이들의 수준보다 높은 주제 또는 개념에 대해서는 보조 학습 자료를 사용해서 그 차이를 보완해야 하는데 학생들의 인지 수준 형성 정도는 개인차가 심하고 각 물리 개념이 요구하는 인지 수준에 도달 못한 학생들은 그 개념을 이해하기 어려우므로 교사들이 가르칠 학생들의 인지 수준을 미리 조사하여 그 결과를 수업에 반영한다면 보다 효율적인 학습이 될 수 있을 것이다. 이런 면에서 본 연구는 주제별, 개념별, 난이도를 알려는 교사들에게 도움이 될 것이다. 또 6차 교육 과정에서는 고등학교 물리 교과서의 수준을 낮추는 문제도 고려해 보아야 할 것이다.;According to the Piaget's "Congnitive Development Theory", the senior high school pupils of Korean, who should have reached in the Formal Operational Stage, regard physics as a difficult subject and show very low level achievements in learning the physics course. To test the cognitive level of the subjected student, GALT(Group Assessment of Logical Thinking) was utilized, and to analyze the contents of the textbook, CAT(Curriculum Analysis Taxonomy) developed by CSMS (Concepts in Secondary Mathematics and Science) Program was utilized. An analysis textbook, one kind of the Science Ⅱ(Part 1) textbook, was chosen through random sampling and 7 subjects were selected by the taxonomy. The results of this study obtained by these processes are as follows: First, as differentiating from Piaget's Theory, the percentage of the high school students majoring in humanities in Formal Operational Stage was 19.4%. Second, the forming degree of each reasoning pattern differ greatly according to each reasoning pattern. In general the forming rate of probabilistic reasoning is most high and the forming rate of combinative reasoning is most low. Third, the analysis of the contents of the physics curriculum in senior high school shows that the contents requiring "Concrete Operational Stage" or the "Formal Operational Stage" are presented in the ratio 1 : 11.75. In the contents of textbook, most of each detailed concept of seven subjects requires late Formal Operational thinking far more than the concept requiring early Formal Operational thinking. There are a great deal of disparity between the students cognitive level and that required for understanding of the textbook contents. The suggestive points which the results of this study give to physics education are as follows: First, through the results of this study, if we know the requiring cognitive level of each physics concept which should be taught by the teachers and understand the cognitive level of the subject students, we'll can except much more learning effect. That is, if the cognitive level required in the physics concept higher than the student's cognitive level, if we teach that concept by suggesting several co-learning materials according to the level of students, more students will become understand that concept. Second, as the personal difference in the cognitive level distribution of students is great and the cognitive level of each students effect greatly on the students' science concept forming, it's necessary for the teachers to understand before the cognitive level of the students they will teach.