"과학문화교육"

2005-09-25 (Vol 2, No 13)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

물리학습에 대한 인지적 신념과 파동 개념 이해의 관계

학위 논문 요약

본 연구의 목표는 물리학습에 대한 인지적 신념과 파동 개념 이해의 관계를 조사하여 물리학습에 대한 인지적 신념이 물리학습에서 어떤 역할을 하는지 탐색하는 것이다. 이를 위해 물리학습 과정을 설명하는 변인으로 물리학습에 대한 인지적 신념과 물리학습 동기 및 초인지 활동을 포함한 이론 모형을 설정하였으며, 이들 변인들과 파동 개념 이해와의 상호작용을 상관 분석 및 공변량 구조분석을 통해 조사하였다.

물리학습에 대한 인지적 신념은 물리학과 물리학습에 대한 이해를 바탕으로 하는 믿음으로서, 물리학 지식은 어떻게 구성되어있는가에 대한 믿음인 지식 차원, 물리학 지식은 어떻게 학습되는가에 대한 믿음인 학습 차원, 물리학습이 실생활과 어떻게 관련되는가에 대한 믿음인 관련 차원 등 세 개의 하위 차원으로 구성된다. 물리학습 동기는 자신의 물리학습 수행 능력에 대한 믿음과 물리학습 수행결과의 가치에 대한 믿음의 곱으로 정의하고 평가하였다. 초인지 활동은 자신의 인지 상태를 반추하는 활동과 구체적인 과제상황에서 인지 방략을 선택하고 사용하는 행동으로 정의하였다. 성공적인 물리학습 수행결과는 물리 개념의 정성적 이해로 나타날 수 있으며 본 연구에서는 파동 기초 개념에 대한 정성적 이해로 평가하였다.

연구 대상은 파동 단원을 학습한 대학 일반물리 이상의 물리학 관련 과목을 수강하는 대학생으로, 참여한 학생들 중 160명의 자료가 분석에 사용되었다. 물리학습에 대한 인지적 신념은 4단계 리커트 척도로 구성된 21개 문항을 개발하여 평가하였고, 물리학습 동기와 초인지 활동은 같은 형식으로 각각 15개 문항과 20개 문항을 개발하여 평가하였다. 파동 개념의 이해는 대학 일반물리 수준에서 파동 현상에 대한 질문을 6개의 영역으로 나누어 선택 혹은 서술 후 설명식 문항을 개발하여 평가하였다.

상관분석 결과 물리학습에 대한 인지적 신념과 파동 개념의 이해(r = 0.28, p < 0.01), 인지적 신념과 물리학습 동기(r = 0.51, p < 0.01), 인지적 신념과 초인지 활동(r = 0.33, p < 0.01)은 각각 유의미한 상관을 보였다. 각 변인의 하위 차원별로 상관을 조사한 결과, 파동 개념 이해, 물리학습 동기의 기대 차원, 물리학습 동기의 가치 차원은 각각 물리학습에 대한 인지적 신념의 지식 차원, 학습 차원, 관련 차원과 유의미한 상관관계를 나타내었고, 초인지 활동의 하위 두 차원인 초인지적 사고 차원과 인지 방략의 사용 차원은 인지적 신념의 학습 차원과 관련 차원과만 유의미한 상관을 보였다.

공변량 구조분석을 통해 이론 모형을 검증하기 위해 물리학습 수행에 있어서 인지적 신념의 역할에 대한 세 가지 모형의 경로도형을 설정하였고 각 모형에 대한 적합도를 판정한 결과, 물리학습에 대한 인지적 신념이 물리학습 동기, 초인지 활동과 서로 영향을 주고받으며 파동 개념 이해로 드러날 수 있는 물리학습 수행과 상호작용한다는 모형이 채택되었다. 이 모형에서 지식 차원, 학습 차원, 관련 차원의 신념이 물리학습에 대한 인지적 신념 변량의 66%를 설명할 수 있었고, 기대 차원과 가치 차원의 동기가 물리학습 동기 변량의 71%를, 초인지적 사고 차원과 인지 방략의 사용 차원은 물리학습에서의 초인지 활동 변량의 28%를 설명하였다. 또, 파동 개념에 대한 6개의 하위 영역은 파동 개념 이해 변량의 62%를 설명하였다. 이 모형의 경로도형에 대한 경로 계수에 의하면 인지적 신념은 물리학습 수행에 1.30의 직접 효과와 -0.13의 간접 효과를 주어 1.17의 전체 효과를 준다. 인지적 신념이 물리학습 동기에 미치는 효과는 0.58의 직접 효과와 -0.06의 간접 효과로 전체 효과는 0.52이며, 인지적 신념이 초인지 활동에 미치는 효과는 0.71의 직접 효과와 -0.08의 간접 효과로 전체 효과는 0.63이다. 한편, 물리학습 동기는 물리학습 수행에 -0.49의 직접 효과와 1.45의 간접 효과를 통해 0.96의 전체 효과를 주며, 초인지 활동은 물리학습 수행에 0.43의 직접 효과와 -0.29의 간접 효과를 통해 0.14의 전체 효과를 준다.

결론적으로 물리학습 과정은 물리학습에 대한 인지적 신념과 물리학습 동기, 초인지 활동, 물리학습 수행 등이 서로 강하게 상호작용하는 관계로 해석할 수 있으며, 이 때 물리학습에 대한 인지적 신념은 물리학습 동기와 초인지 활동에 영향을 주고받으면서 파동 개념 이해와 같은 물리학습 수행에 영향을 미치는 주요 변인이다.

물리학습에 대한 인지적 신념은 물리학습 과정을 설명하는 요소로 고려되어야 하며, 물리학습에 대한 바람직한 인지적 신념이 성공적인 물리학습과정에 영향을 미치기 위해서는 자신의 인지 상태를 반추하고 인지 방략을 사용하는 초인지 활동과 물리학습에 임하는 동기적 요소가 필요하다.

주요어: 인지적 신념, 물리학습 동기, 초인지 활동, 파동 개념, 공변량 구조분석

임성민
2001.2 서울대학교 대학원 교육학 박사학위
지도교수: 박승재

첨부
국문초록(임성민)[1].hwp

임성민 ismphs@daegu.ac.kr
대구대학교 사범대학 과학교육학부 물리교육전공

과학문화교육연구소