일반계 고등학교 과학과제 연구 수업의 주제 선정을 위한 실천 매뉴얼 개발 및 적용 = Development and Application of Practice Manual Focused on Science Topic Selection Stage in General High School

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study focuses on the fact that students and teachers commonly have difficulty in 'selecting the topic' in many activities including student-led research that is conducted from topic selection to the drawing of conclusion. The purpose of this study is to develop a manual for science teaching research. The instructional manuals of 4 stages were developed based on practical knowledge that can be implemented in the actual class through previous research and literature. Each stage is composed of <Orientation>, <Short essay review & presentation>, <Finding a science research topic from various sources>, and <Final scientific research topic>. In the third stage, students are expected to find scientific questions and develop them into research topics through detailed class research on newspaper articles, scientific magazines, traditional knowledge, proverbs, daily life, and textbook experiments. In the experimental group, the final research topic was selected through a variety of sources such as textbook experiments, proverbs, YouTube images, newspaper articles, individual WHY NOTEs, and understood the conditions of the scientific research topic and expressed the variables in the research title. However, in the control group, some students did not consider the research scope of the selected research subjects to be specific or not to be able to study at their level. As a result of giving the students as much autonomy as possible, many groups did not fully understand the previous research and submitted it. Based on the results of this study, it can be concluded that development and use of a 'topic selection stage' centered practice manual for general high school teachers would not only improve the students’ abilities to discover solutions to scientific questions, but it will also help shift their attitudes towards science in a positive direction.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 주제 선정부터 결론 도출까지 학생 주도적으로 이루어지는 과학 탐구가 포함된 학생 연구 활동에서 학생과 교사들이 공통적으로 ‘주제 선정 단계’를 특히 어려워한다는 점에 주목하여 일반계 고등학교에서 ‘주제 선정 단계’를 중심으로 한 과학과제 연구 수업 실천 매뉴얼을 개발하고자 하였다. 선행연구 및 문헌들을 통해 이론적 기조가 되는 내용들을 추출하고, 추출된 내용이 실제 수업에서 구현될 수 있도록 실천적 지식에 근거하여 4단계 16차시 분량의 수업 매뉴얼을 개발하였다. 각 단계는 <오리엔테이션>, <소논문 리뷰 & 발표>, <다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기>, <최종 과학 연구주제 작성>으로 구성되어 있으며, 특히 3단계 ‘다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기’에서 영상, 신문기사, 과학잡지, 전통지식, 속담, 일상생활, 교과서 실험 속 연구주제 찾기의 세부 수업 활동을 통해 과학적 의문을 찾고 이를 연구주제로 발전시키도록 한다. 개발된 내용은 경상북도 G시 읍면지역의 일반계 S고등학교 2학년 자연반 학생들에게 적용하였다. 실험반은 개발된 수업 실천 매뉴얼에 따라, 대조반은 기존의 일반적인 과제 연구 수업 단계에 따라 수업을 진행하고, 학생들이 작성한 최종 과학 연구주제 작성지, 과학적 문제 발견 능력 검사, 과학에 대한 태도 검사, 수업 의견 조사지를 통해 적용된 수업의 결과를 비교·분석하였다. 그 결과 첫째, 실험반에서는 교과서 실험, 속담, 유튜브 영상, 신문 기사, 개인별 WHY NOTE 등 다양한 정보원을 통해 최종 연구주제를 선정했으며, 과학 연구 주제의 조건을 이해하고 연구 제목에 변인을 드러내 표현하였다. 그러나 대조반에서는 일부 학생들이 선정한 연구주제의 연구 범위가 구체적이지 못하거나 학생 수준에서 연구할 수 있는 범위인지를 전혀 고려하지 않고 작성했으며, 학생들에게 자율성을 최대한 많이 부여하다 보니 과제연구 활동의 의미를 제대로 이해하지 못하고 선행 연구물을 그대로 작성해서 제출하는 모둠이 많았다. 둘째, 과학적 문제발견 능력 검사 결과 대조반은 14.84점에서 13.40점으로 1.44점 감소했으나(p>.05), 개발된 수업 실천 매뉴얼을 적용한 실험반의 경우 14점에서 25.42점으로 11.42점 증가(p<.05)하며, 하위 영역인 융통성, 정교성, 독창성 모두 점수가 상승함을 보였다. 셋째, 과학에 대한 태도 검사에서도 대조반의 경우 119.38점에서 116.96점으로 사전에 비해 사후 0.42점 감소(p>.05)하였으나, 실험반의 경우 119.80점에서 126.96점으로 10점 증가(p<.05)하는 결과를 보였다. 이와 같은 연구 결과를 토대로 본 연구에서 개발한 ‘주제 선정 단계’ 중심 과제연구 수업 실천 매뉴얼은 일반계 고등학교 교사들이 과학과제 연구 수업을 할 때 수업의 안내서 및 지침서로 활용할 수 있으며, 이를 통한 수업은 학생들의 과학적 문제 발견 능력을 향상시키고 과학에 대한 태도를 긍정적인 방향으로 변화시킬 수 있음을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 김재우, "중학생의 과학적 탐구 문제 설정과정에 대한 사례적 분석" 서울대학교 대학원 2000
• 2 김연화, "중학교 과학수업에서 프로젝트 프로그램 적용이 학생들의 문제해결력과 과학에 대한 태도 및 흥미에 미치는 영향" 이화여자대학교 대학원 2009
• 3 곽진숙, "생강 건조 분말의 임신 및 멀미에 의한 오심, 구토 개선 기능성에 대한 체계적 고찰" 한국영양학회 47 (47): 45-50, 2014
• 4 김순옥, "문제발견 및 가설설정 능력 신장 과학영재교육프로그램 개발: 멘델의 과학적 사고과정 적용" 한국영재학회 21 (21): 1033-1053, 2011
• 5 이현정, "과학전람회를 지도하는 교사들의 경험에 관한 현상학적 연구" 청주교육대학교 교육대학원 2012
• 6 류시경, "과학전람회 화학부문 출품작에서 다룬 주제의 변화 추이 및 독창성 분석" 대한화학회 58 (58): 622-629, 2014
• 7 신명경, "과학적 연구능력을 통해 본 영재학생에 대한 재고: 실험설계검사를 통하여" 한국지구과학회 25 (25): 674-683, 2004
• 8 류시경, "과학 영재 학생들의 과학적 문제발견 능력을 측정하기 위한 도구 개발" 한국과학교육학회 28 (28): 139-149, 2008
• 9 강은미, "과제 연구 수업을 통한 일반 고등학교 학생들의 과학에 대한 태도 변화 연구" 충북대학교 교육대학원 2014
• 10 Park, E., "The influence and change perception of Nature of science in high school students conducting research projects" Ewha Womans University 2017
• 11 Kwon, J., "The development of an instrument for the measurement of science process skills of the korean elementary and middle school students" 14 (14): 251-264, 1994
• 12 Jeon, K., "The development and validation of instructional strategies using the group investigation and advanced laboratory equipment (GI-ALE) for the science-gifted students' collective intelligence implementation" Kyungpook National University 2017
• 13 Yoon, H., "The change of middle school students’ motivation for investigation through the extended science investigations" 20 (20): 137-154, 2010
• 14 Fraser, B. J., "Test of sciencerelated attitudes handbook"
• 15 Hur, M., "Survey on the attitudes toward science and science courses of primary and secondary students" 13 (13): 334-340, 1993
• 16 Lee, B., "Study on model of ‘science inquiry’ textbook for studentsled inquiry and research" Korea Foundation for the Advancement of Science & Creativity 2015
• 17 Ministry of Education, "Science Curriculum. Notification No. 2015-74 of the MOE"
• 18 Zion, M., "Moving from structured to open inquiry:Challenges and limits" 23 (23): 383-399, 2012
• 19 Jo, K., "Measures to protect power and communication facilities from lightning thunder" 45 (45): 18-24, 1997
• 20 A research group supporting science major schools, "Guide to the research on science major schools"
• 21 Jang, S., "Find a topic of study for high school students" bookk Publication Co 2016
• 22 박영신, "Exploring Students’ Ability of ‘Doing’ Scientific Inquiry: The Case of Gifted Students in Science" 한국지구과학회 32 (32): 225-238, 2011
• 23 Kim, S., "Development of scientific creativity test for middle school students and the relationships between scientific creativity and the variables related to creativity" Korea National University of Education 2004
• 24 Shin, S., "Analyzing the scientific curiosity in concern with everyday living of the middle school students recorded on the WHY NOTE" Kyungpook National University 2006
• 25 Ryu, S., "Analysis of problem-finding activity and the relationship between problem finding and problem solving of the scientifically - gifted" Kyungpook National University 2008
• 26 Kim, H., "A study on high school students' and teachers' experiences and perceptions on paper writing and phase-based strategies for teaching science paper writing" Korea National University of Education 2015
• 27 정혜영, "'과제연구' 수업이 과학중점고등학교 학생들의 과학 탐구 능력과 과학에 대한 태도에 미치는 영향" 부산대학교 대학원 2014