'ConcepTests'를 이용한 수업이 고등학생의 산-염기 개념변화 및 과학 태도에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 ConcepTests를 이용한 수업과 교과서 중심의 강의식 수업 후 고등학생들의 산-염기 개념 변화와 과학과 관련된 태도 변화를 알아보는 연구이다. 또한 학생들의 인지 수준에 따라 ConcepTests를 적용했을 때 개념 변화 효과에 차이가 있는지를 알아보고 ConcepTests를 이용한 수업에 관한 설문을 통해 새로운 교수법에 대한 학생들의 생각을 알아보는 연구이다. 본 연구는 서울시에 위치하고 있는 일반계 고등학교에 재학 중인 자연계 남학생 141명을 대상으로 74명은 ConcepTests 적용 수업을 실시한 실험 집단, 67명은 교과서 중심 강의식 수업을 실시한 비교 집단으로 선정했다. 실험 집단은 사전 검사로 산-염기 개념 검사, 논리적 사고력 검사(GALT 축소본), 과학에 관련된 태도 검사(TOSRA)를 실시하고 사후 검사로는 사전 검사와 동일한 산-염기 개념 검사와 과학과 관련된 태도 검사(TOSRA), 수업과 관련된 설문을 실시했다. 비교 집단은 실험 집단과 동일한 사전 검사를 실시하고 사후 검사로는 산-염기 개념 검사와 과학에 관련된 태도 검사만 실시했다. 수집된 자료는 SPSS 20.0 프로그램을 사용하여 연구문제에 따라 기술통계, t-test, 공분산 분석을 실시하였으며, Scheffè 검정을 사후검증 방법으로 실시하였다. 본 연구의 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 실험 집단과 비교 집단의 개념 변화 분석에서는 ConcepTests를 적용한 실험 집단이 통계적으로 유의미한 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다(p<.05). 동료 학습자와의 토론을 통해서 오개념이 해결되고 이것이 개념 변화와 연결된다는 것이 연구 결과를 통해 설명된다. 조별 토론을 통해 자신이 이해한 개념을 정리해서 설명하니까 그 개념이 더 명확해 지는 것을 느끼고 학생들의 개념 변화에 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 둘째, ConcepTests를 이용한 수업을 통해 학생들은 과학과 관련된 태도 변화에 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났다. TOSRA를 통해 학생들의 과학에 관련된 태도 변화를 알아본 결과 ‘과학자들의 평범성’ 영역은 부적으로 유의미한 결과가 나타났고, ‘과학적 태도들의 적용’, ‘과학 수업의 즐거움’ 영역에서는 정적으로 유의미한 결과가 나타났다(p<.05). ‘과학자들의 평범성’ 영역에서 실험 집단의 점수가 상승한 이유는 실험 집단의 경우 동료 학습자와의 상호 작용을 통해 과학 개념을 형성하는 것이 과학자가 연구하는 방법과 큰 차이가 없고 일상의 평범한 과정을 통해서 과학 지식을 형성할 수 있음을 학생 자신들의 활동을 통해 알 수 있었던 것으로 해석된다. ‘과학적 태도들의 적용’ 영역은 나의 생각과 다른 타인의 의견도 수용할 줄 아는 개방성이 필요하다는 것을 확인하는 영역이다. 그런 의미에서 ConcepTests를 이용하는 수업에서 학생들 간의 토론이 이러한 과학적 태도를 길러준다고 해석할 수 있다. ‘과학 수업의 즐거움’ 영역에서는 새로운 수업 방법의 도입으로 학생들의 호기심을 자극하여 수업에 적극적으로 참여하는 기회가 증가하므로 과학 수업의 즐거움이 증가한 것으로 추측된다. 셋째, 실험 집단의 경우 인지수준에 따라 ConcepTests 적용에 차이가 나타나는지를 알아본 결과 형식적 조작기와 구체적 조작기 학생들 사이의 개념 변화에 유의미한 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다(p<.05). 인지 수준이 높은 학생일수록 개념의 위계를 잘 구성하며 그것을 언어적으로 세련되게 표현하는 경향이 있으므로 동료 토론 과정이 포함된 수업 방법인 ConcepTests 방법이 형식적 조작기 학생들에게 더 효과적으로 작용한 것으로 해석된다. 비교 집단의 경우 인지 수준에 따라 교과서 중심 강의식 수업 방법의 효과가 유의미한 차이를 나타나지 않은 것을 알 수 있었다. 피아제의 인지 발달 이론에 따르면 수업은 학습자 중심으로 이루어져야 효율적인 학습이 가능하다. 하지만 비교 집단의 경우 수동적으로 교사의 언어에 의존해 비효율적인 수업을 받게 된다. 따라서 비교 집단은 인지 수준에 따라 개념 변화의 효과가 나타나지 않은 것으로 해석된다. 넷째, ConcepTests를 이용한 수업에 대한 설문 분석을 통해서 교과서 중심의 강의식 수업보다 학습 내용에 대해 이해가 잘되고 의사소통 능력이 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한 설문을 통해 ConcepTests를 이용한 수업이 더 효과를 거두기 위해서 보완해야할 내용을 알 수 있었다. ConcepTests 이용 수업의 효과를 일반화하기 위해서는 다양한 주제에 관련된 많은 문항 개발이 이루어져야 하고 동료 토론 과정에서 발생하는 문제점들을 보완하여 수업을 구성해야 한다.;The purpose of this study was to obtain how to change in students’ concepts about acid-base and students’ attitudes about science subject who is involved in research through the lesson method which is using ConcepTests and the traditional high school textbook. In addition, to verify the differences of effect according to the students’ cognitive level when ConcepTests is applied. This study is conducted a survey of 74 students who applied ConcepTest lesson as the experimental group and 67 students who had a lesson with high school textbook as the control group among 141 male students of nature science who attend the general high school in Seoul. The experimental group conducted the acid-base concept test, the logical reasoning ability test (GALT downsized copy) and the Test of Science Related Attitudes (TOSRA) as pre-test and conducted the acid-base concept test, the Test of Science Related Attitudes (TOSRA) and the questionnaires related to classes as post-test. The control group conducted as same as the experimental group as pre-test and conducted the acid-base concept test and the Test of Science Related Attitudes (TOSRA) only. The results of the analysis is as follows. First, there are meaningful differences (p<.05) at the analysis of concept changes in the experimental group and the control group. Students feels the meaning becomes clearer when they orders and explains the concept which they understand with group discussion. Eventually, it makes a positive effect in students’ concept changes. Second, the change of lessons with the ConcepTests has positive effects on change of students’ attitude about science. The result of investigation which is students’ attitude about science with TOSRA represents meaningful results as ‘scientists’ normality’, ‘appling scientifical attitude’ and ‘the joyfulness of science class’. Third, there are meaningful differences between the concrete operational level students and formal operational level students at the experimental group. The reason that the formal operational level students are more effective than the concrete operational level students is that students who cognitive level is higher than others can organizes a rank of concepts easier and express them in polished words.