고등학생의 인식론적 신념, 메타인지 및 과학 탐구 능력과 과학 학업성취도의 구조적 관계 분석

Abstract

본 연구의 목적은 고등학생의 인식론적 신념, 메타인지 및 과학 탐구 능력과 과학 학업성취도 간의 구조적 인과관계를 분석하여 학생들의 과학 학업성취도에 영향을 미치는 관련 변인들 간의 직·간접적인 영향을 알아보는 것이다. 본 연구는 고등학교 3학년 학생 450명을 대상으로 하였다. 학생들의 인식론적 신념을 측정하기 위해 EBQ를, 메타인지는 MSLQ를, 과학 탐구 능력은 TIPS II 검사지를 사용하였다. 수집된 자료는 SPSS 21.0을 이용하여 기술통계와 상관관계 분석을 실시하였으며, AMOS 22.0을 이용하여 측정모델과 구조방정식모델의 부합도 및 모수치 추정을 통한 잠재변인들 간의 인과적 관계를 분석하였다. 본 연구에서 얻은 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 고등학생의 인식론적 신념, 메타인지 및 과학 탐구 능력은 과학 학업성취도에 직접적인 영향을 미쳤다. 잠재변인들 중 과학 학업성취도에 미치는 직접 효과는 과학 탐구 능력, 메타인지, 인식론적 신념의 순으로 나타났다. 이는 학생들의 과학 탐구 능력과 메타인지가 향상되고 인식론적 신념이 발달할수록 과학 학업성취도가 향상될 수 있음을 의미한다. 둘째, 고등학생의 인식론적 신념과 메타인지는 과학 탐구 능력에 직접적인 영향을 미쳤다. 잠재변인들 중 과학 탐구 능력에 미치는 직접 효과는 인식론적 신념, 메타인지의 순으로 나타났다. 이는 학생들이 구성주의에 바탕을 둔 인식론적 신념을 갖고 메타인지를 많이 활용할수록 과학 탐구 능력이 신장될 수 있음을 의미한다. 셋째, 고등학생의 인식론적 신념은 메타인지에 직접적인 영향을 미쳤다. 이는 학생들이 구성주의적 인식론적 신념을 가질수록 메타인지 능력이 향상될 수 있음을 의미한다. 넷째, 고등학생의 인식론적 신념은 메타인지와 과학 탐구 능력을 통해 과학 학업성취도에 간접적인 영향을 미쳤다. 인식론적 신념이 과학 학업성취도에 미치는 영향력은 직접 효과보다는 메타인지와 과학 탐구 능력을 통한 간접 효과가 더 크게 나타났다. 이는 학생들의 구성주의적 인식론적 신념은 메타인지와 과학 탐구 능력을 향상시킴으로써 과학 학업성취도에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 의미한다. 다섯째, 고등학생의 인식론적 신념은 메타인지를 통해 과학 탐구 능력에 간접적인 영향을 미쳤다. 이는 구성주의에 바탕을 둔 인식론적 신념은 메타인지를 향상시킴으로써 학생들의 과학 탐구 능력에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 의미한다. 여섯째, 고등학생의 메타인지는 과학 탐구 능력을 통해 과학 학업성취도에 간접적인 영향을 미쳤다. 이는 학생들의 메타인지는 과학 탐구 능력을 향상시킴으로써 과학 학업성취도에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 의미한다. 본 연구의 결과를 통해 과학 탐구 능력과 메타인지 및 인식론적 신념은 고등학생의 과학 학업성취도의 향상을 위한 중요한 변인임을 확인할 수 있었다. 그리고 세 가지 변인 중 과학 학업성취도에 미치는 직접적인 영향력은 과학 탐구 능력이, 간접적인 영향력은 인식론적 신념이 가장 크다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 학교 과학 교육에서 고등학생의 과학 학업성취도를 높이기 위해서는 과학 탐구 능력이 우선적으로 고려되어야 하고, 학업성취도와 과학 탐구 능력에 직·간접적인 영향을 미치는 인식론적 신념과 메타인지에 대해서도 더 많은 관심을 가질 필요가 있다. 그리고 인식론적 신념과 메타인지 및 과학 탐구 능력을 종합적으로 고려한 다양한 교육 프로그램의 개발과 교수·학습 방법의 변화가 요구되어 진다.; The purpose of this study was to find the direct and indirect effects of relevant variables on the academic achievement of high school students in science by analyzing the structural causality among epistemological beliefs, metacognition, and science inquiry skills of the students. A total of 450 3rd-year high school students in a college-bound coed high school located in Gyeonggi-do participated in the study. Data were collected through the following sources and instruments for respective variables: students' scores from midterm and final academic achievement tests in science, the EBQ for epistemological beliefs of students, the MSLQ for metacognition of students, and the TIPS II for respective science inquiry skills. Descriptive statistics were prepared for the correlation analysis using SPSS 21.0, and AMOS 22.0 was used to analyze the causality among latent variables through parametric estimation, as well as to conduct the goodness of fit testing between models of measurement and structural equations at the significance level of 0.5. The following conclusions were drawn from this study. First, the epistemological beliefs, metacognition, and science inquiry skills influenced the academic achievement of the students in science. The order of direct influence of the latent variables on academic achievement appeared as follows: science inquiry skills, metacognition, and epistemological beliefs. This means that the degree of students’academic achievement in science would be proportional to the development of science inquiry skills, metacognition, and epistemological beliefs. Second, the epistemological beliefs and metacognition of the students had a direct influence on their science inquiry skills, with epistemological beliefs showing the stronger affect. This means that improvement of the science inquiry skills can be improved proportionately to the use of metacognition, with epistemological belief based on constructivism. Third, the epistemological beliefs of students had a direct influence on metacognition. This means that students with constructivistic epistemological beliefs could improve their respective metacognition. Fourth, the epistemological beliefs of the high school students revealed an indirect effect on academic achievement in science through metacognition and science inquiry skills. Regarding the influence of epistemological beliefs on academic achievement in science, the indirect effect through metacognition and science inquiry skills appeared to be stronger than the direct effect. This suggests that constructivistic epistemological beliefs of the students had a positive influence on their academic achievement in science through the enhancement of metacognition and science inquiry skills. Fifth, the epistemological beliefs the school students were observed to have an indirect influence on the science inquiry skills of the students through metacognition. This suggests that epistemological beliefs of the students had positive effects on the science inquiry skills by improving the metacognition of the students. Sixth, the metacognition of the high school students had an indirect influence on their academic achievement in science through the science inquiry skills, which implies that metacognition of the students positively influenced their academic achievement in science by improving their science inquiry skills. Through the results of this study, it was found that the science inquiry skills, metacognition, and epistemological beliefs of students were important variables influencing their academic achievement in science. Among these three variables, the science inquiry skills and the epistemological beliefs of students appeared to have the largest direct and indirect influence, respectively, on academic achievement in science. Thus, improvement of the science inquiry skills should proceed in the education of science in schools. For this purpose, educational programs and teaching methods to develop metacognition and epistemological beliefs of the students are needed.