변인 탐색 활동을 강화한 탐구 수업 전략이 창의적 문제 해결력 신장에 미치는 효과

Abstract

복잡하고 다양한 문제를 해결하기 위해 고차원적 사고력인 창의적 문제 해결력이 요구된다. 문제를 창의적으로 해결하는 과정에 필요한 탐구 요소들 중에서 특히 변인 통제는 과학적 사고에 포함되는 탐구 능력의 중요한 요소일 뿐만 아니라, 일상생활에서 발생하는 다양한 문제들을 이해하고 해결하는 과정에서 없어서는 안되는 중요한 능력이다. 변인들을 찾고, 불필요한 변인들을 배제하고, 변인들을 조작하고 통제하는 활동에서 발산적 사고와 수렴적 사고가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 창의적 문제 해결력을 향상시킬 수 있는 전략으로 ‘변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 수업 모형’을 개발하였다. 그리고 이 모형에 따라 한 학기동안 활용할 수 있는 대학교 탐구 화학 실험 수업 전략을 개발하여 적용한 후 그 효과를 검증하고자 하였다. 대학교 1학년 학생 106명을 대상으로 사전-사후 검사 통제 집단 설계 방법을 사용하였으며, 통제 집단에는 일반적인 탐구 실험 수업을, 실험 집단 A는 변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 수업을, 실험 집단 B는 가설 설정 활동에 자유연상법, 속성열거법, 브레인라이팅 활동을 활용한 탐구 실험 수업을, 실험 집단 C는 가설 설정 활동에 3개의 가설들을 설정하게 한 후, 그 중에서 가장 합당한 하나의 가설을 선택하게 하는 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 수업을 하였다. 학생들의 창의적 사고력과 비판적 사고력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 대학생용 창의적 문제 해결력 검사지를 사용하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 가설 설정 활동에 자유연상법, 속성열거법, 브레인라이팅을 활용한 탐구 실험 집단과 변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 집단은 창의적 사고력이 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 검사 도구의 하위 항목을 보면 자료 해석 및 자료 변환 항목에서 창의적 사고력이 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다(p<.05). 비판적 사고력은 두 집단 간에 유의미한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 검사 도구의 하위 항목 중 가설 설정, 변인 통제 항목에서 비판적 사고력이 유의미하게 신장되었음을 알 수 있었다(p<.05). 둘째, 가설 설정 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 집단 학생들에 비해 변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 집단 학생들의 창의적 사고력이 통계적으로 유의미하게 신장된 것으로 나타났다(p<.05). 그리고 검사 도구의 하위 항목을 보면 문제 인식 및 가설 설정, 가설 설정, 변인 통제, 자료 해석 및 자료 변환 항목에서 창의적 사고력이 유의미하게 신장되었음을 알 수 있었다(p<.05). 비판적 사고력은 두 집단 간에 유의미한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 검사 도구의 하위 항목 중 가설 설정, 결론 도출 및 일반화 항목에서 비판적 사고력이 유의미하게 신장되었음을 알 수 있었다(p<.05). 셋째, 일반적인 탐구 실험 집단 학생들에 비해 변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 집단 학생들의 창의적 사고력이 통계적으로 유의미하게 신장된 것으로 나타났다(p<.05). 그리고 검사 도구의 하위 항목을 보면 문제 인식 및 가설 설정, 가설 설정, 변인 통제, 자료 해석 및 자료 변환 항목에서 창의적 사고력이 유의미하게 신장되었음을 알 수 있었다(p<.05). 비판적 사고력은 두 집단 간에 유의미한 차이를 나타냈다(p<.05). 그리고 검사 도구의 하위 항목 중 가설 설정, 결론 도출 및 일반화 항목에서 비판적 사고력이 유의미하게 신장되었음을 알 수 있었다(p<.05). 변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제 활동에 발산적·수렴적 사고력을 강화한 탐구 실험 수업 전략은 가설 설정이나 실험 설계와 같이 특정한 탐구 과정에서만 사용된 것이 아니라 문제를 해결해 나가는 전 과정에서 관여하게 되므로 가설 설정 이외의 항목에서도 창의적 사고력의 향상에 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있었다. 문제를 해결하는 과정에서 창의적 사고력과 비판적 사고력은 서로 역동적으로 상호 작용하기 때문에 창의적 사고력의 향상은 비판적 사고력의 신장을 수반한 것으로 생각된다. 이 연구를 통하여 창의적 사고력과 비판적 사고력을 신장하기 위한 수업 전략은 탐구의 전 과정에 영향을 줄 수 있는 요소를 고려해야 함을 알 수 있었다. 변인 통제의 경우, 문제 인식, 가설 설정, 실험 설계와 결과 해석에 모두 영향을 미치는 중요한 요인이라는 것을 알 수 있었다. 그러나 이 연구에 포함된 수업 전략은 창의성의 인지적 측면을 강조한 전략들이다. 정의적인 측면은 창의적 사고력의 신장 효과가 지속적으로 유지되고 향상되기 위해서 매우 중요한 부분이다. 따라서 창의성의 정의적 측면에 초점을 맞춘 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.;The purpose of this study was to develop a teaching strategy focused on listing, excluding and controlling variables and to investigate its effects on enhancing students' creative problem solving skills (i.e. creative thinking skills and critical thinking skills). A teaching strategy focused on listing, excluding and controlling variables (DPAS model) was designed. The DPAS model consisted of four stages: 1) Listing variables related on the experiment (D; Discovery stage), 2) Excluding variables not related on the experiment and making hypotheses (P; Planning stage), 3) Designing the experiment with controlling variables (A; Acting stage), and 4) Doing the experiment, making conclusion and applying the concept (S; Solving and expanding stage). The strategy for 12 weeks were applied to the preservice science teachers in inquiry experiment class. The preservice science teachers were assigned to four groups; The teaching strategy are consisted of the effectiveness of using divergent and convergent thinking on enhancing students' creative problem solving skills. Divergent thinking skills were used when students were making hypotheses in inquiry process. Convergent thinking skills were required when they decide to best hypothesis to design the experimental procedure. When students were asked to make hypothesis to design the experimental procedure, first group students were asked to make one hypothesis, second group students were encouraged to list three hypotheses, the third group students were asked to make hypotheses as many as they can, and the last group students were asked to make several hypotheses with listing, excluding and controlling variables. The result from this study are as followed. When fourth group students were compared with third group of students, their creative thinking skills were no significance improved. But critical thinking skills were statistically improved(p<.05). Making hypothesis and controlling variables(p<.05). When fourth group students were compared with second group of students, their creative thinking skills were significantly improved(p<.05). Especially, recognition of problems, making hypothesis, control variables and transformation & interpretation of data were improved. Also critical thinking skills were statistically improved(p<.05). Making hypothesis and making conclusion and generalization were improved(p<.05). When fourth group students were compared with first group of students, their creative thinking skills were meaningfully improved(p<.05). Especially, recognition of problems, making hypothesis, control variables and transformation & interpretation of data were improved. In addition to critical thinking skills were statistically improved(p<.05). Making hypothesis and making conclusion and generalization were improved(p<.05). In conclusion, strategy focused on listing, excluding and controlling variables was effective strategy to enhance creative problem solving skills on entire problem solving process.