"과학문화교육"

2005-01-25 (Vol 2, No 1)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

科學的 探究 思考力 評價 問項 形態에 關한 硏究

국문초록

현행 제5차 교육과정 중 고등학교 과학교육 목표에는 탐구 사고력의 함양이 포함되어 있으며, 1994년부터 실시될 새로운 대학 입학시험제도에 포함된 대학수학능력 시험 중 수리탐구 영역은 단순한 과학 지식을 측정하는 것이 아니라 과학적 탐구 사고력을 측정하도록 하고 있다.

그러나 4지 택일 선다형이 중심인 현 대학입학학력고사와 같은 형태의 평가 방법이 계속되는 한 탐구 사고력에 대한 효과적인 지도와 평가를 기대하기 어렵다. 탐구 사고력과 같은 고등 정신 능력을 평가하기 위한 지필 검사로는 주관식 형태의 문항이 4지 선다형과 단구형보다는 적합하지만 현재의 평가 여건이 많은 수의 학생을 대상으로 동시에 평가해야 하므로 채점의 편의성과 객관성, 인력 및 비용 등을 고려하면 객관식 평가가 이루어질 수 밖에 없는 실정이다. 그러므로 객관식 문항 형태의 평가가 갖는 단점인 추측의 요인을 최소화하면서 측정하고자 하는 과학적 탐구 사고력을 적어도 주관식 평가에 준할 만큼 타당하고 신뢰롭게 평가할 수 있는 객관식 평가 문항 형태의 개발이 요구된다.

이에 본 연구에서는 다인수 학생을 평가해야 한다는 현실적인 문제점을 고려하면서도 탐구 사고력을 타당하고 신뢰롭게 평가할 수 있는 객관식 문항 형태를 세 단계로 나누어 연구하였다.

제1단계 연구의 문항은 1990년 12월 19일 중앙교육평가원에서 실시한 대학교육 적성시험 1차 실험 평가 문항 중 수리탐구 영역에서 과학 관계의 문항을 변형하여 3차의 사전 검사를 거쳐 동일한 평가 내용에 대하여 형태가 각각 다른 7가지의 평가 문항 형태, 즉 4지 선다형 문항, 확신도를 포함한 4지 선다형 문항, “모르겠다”를 포함한 4지 선다형 문항, 5지 선다형 문항, 확신도를 포함한 5지 선다형 문항, “모르겠다”를 포함한 5지 선다형 문항, 주관식 문항을 개발하고 각각의 평가 문항 형태가 갖는 특징들을 비교 연구하였다.

제2단계의 연구에 있어서는 한 문항당 두 개의 소문항을 연결하여 작성하였다. 첫 번째 소문항에서는 결론, 계산치, 실험 기구의 선택 등의 결과를 묻고, 두 번째 소문항에서는 계산 과정이나 과학적 개념을 바탕으로 하여 그 답을 택한 과정을 묻는 것으로, 제1단계 연구 문항 중에서 선정, 변형하여 7개의 평가 문항 형태, 즉 결과 선택 문항, 과정 선택 문항, 두 번 선택 문항, 확신도를 포함한 두 번 선택 문항, “모르겠다”를 포함한 두 번 선택 문항, 선택후 설명 문항, 두 번 진술 주관식 문항을 작성하여 연구하였다.

제3단계의 연구에 있어서는 한 문항당 세 개의 소문항을 연결하여 작성하였다. 첫 번째 소문항에서는 결론, 계산치, 실험 기구 선택 등의 결과를 묻고, 두 번째 소문항에서는 어떤 계산치나 결론이 나온 과정을 물으며, 세 번째 소문항에서는 관계되는 과학적 개념을 묻는 것으로 확신도를 포함한 세 번 선택 문항과 세 번 진술 주관식 문항을 작성하여 연구하였다.

평가 문항 형태에 따른 특징을 비교하기 위하여는 동일 집단에 다른 형태의 문항을 반복 투입하여야 한다고 생각하여 개발한 문항을 사전 검사에서 동일 학급에 4지 선다형 문항을 먼저 투입하고, 2주일 후에 5지 선다형을 투입하였다. 그 결과 2주일 후의 평균 점수가 7.8% 떨어졌고, 5지 선다형을 먼저 투입하고 4지 선다형을 나중에 투입한 경우에도 평균 점수가 5.0% 떨어졌다. 이는 이 검사가 성적에 반영되지 않으며 반복 검사에 대한 부정적 태도에 의한 것으로 해석되었다. 따라서 동일 학급에 반복 투입하여서는 문항 형태에 따른 비교를 할 수가 없다고 판단하여 제1단계 연구 문항 7형태, 제2단계 연구 문항 7형태, 제3단계 연구 문항 2형태를 각각 대등하다고 판단되는 집단에 동일 여건하에서 독립적으로 투입하여 비교하였다.

문항 분석을 위하여 객관식 문항은 정답과 학생 답안지의 응답을, 주관식 문항 정답은 1, 오답 또는 무응답은 0으로 채점하여 IBM 호환 386 PC에 keyboard로 입력하고, Turbo C2.0 으로 프로그램을 작성하여 전산 처리하였다. 분석 결과는 다음과 같다.

제1단계 연구에서 4지 선다형과 5지 선다형을 비교 분석하면 5지 선다형 평균점이 4지 선다형 평균점 보다 낮고, 확신도를 포함한 4지 선다형과 5지 선다형에서 추측으로만 얻은 점수가 100점 만점으로 할 때 4지는 8.81점, 5지는 5.81점으로 통계적으로 5%수준에서 유의하며 이는 5지 선다형이 4지 선다형보다 추측으로 맞을 확률이 적음을 의미한다. 한편 “모르겠다”를 포함한 4지와 5지 선다형에서 추측의 확률인 0.25점, 0.20점을 각각 감점하면 주관식 점수에 근접하였다.

제2단계 연구에서는 결과를 묻는 소문항만의 평균점보다 과정을 묻는 소문항만의 평균점이 많이 떨어지는 것으로 보아, 결과를 구하는 것보다는 과정을 설명하고 생각해 내는 것이 더 어렵다는 것을 알 수 있었다. 결과 소문항과 과정 소문항 둘 다 맞았을 때의 평균점은 각각을 분리 채점한, 즉 결과만의 평균점이나 과정만의 평균점보다 현저하게 떨어졌다. 또한, 확신도를 포함한 두 번 선택 문항에서 추측으로만 얻은 점수가 100점 만점으로 할 때 일반고는 2.42점, 과학고는 2.07점으로 추측으로 맞을 확률이 4지나 5지 선다형 보다 크게 감소하였으며 이에 대한 일반고와 과학고의 모비율차 검증 Z는 0.44로 유의한 차가 없어 우수 집단과 일반 집단간에도 추측 점수 차가 없음을 알 수 있었다.

제3단계 연구에서는 결과를 묻는 소문항만의 평균점과 과정을 묻는 소문항만의 평균점보다 과학적 개념을 묻는 소문항만의 평균점이 많이 떨어졌다. 또한 결과와 과정을 묻는 소문항을 연결 채점한 평균점보다, 과학적 개념을 묻는 소문항이 포함된 결과와 개념을 묻는 소문항을 연결 채점한 평균점과 과정과 개념을 묻는 소문항을 연결 채점한 평균점이 떨어졌다. 세 번 선택 객관식 형태와 세 번 진술 주관식 형태의 비교에서 각 소문항별로 분리 채점한 경우보다 두 개의 소문항을 연결 채점한 경우의 평균 점수 차가 많이 감소했으며, 특히 세 번 선택이 모두 맞는, 즉 세 개의 소문항을 연결 채점한 경우와의 평균 점수 차는 100점 만점 당 3.39점으로 세 번 선택 객관식 평균 점수와 세 번 진술 주관식 평균 점수가 거의 같았다. 또한 확신도를 포함한 세 번 선택 문항에서 추측에 의해 얻은 점수는 100점 만점 당 0.13점으로 추측으로 맞을 확률이 극히 낮음을 볼 수 있었다.

위의 결과로부터 5지 선다형이 4지 선다형보다 추측으로 맞을 확률이 적고, “모르겠다”를 포함시켜 적당한 비율로 감점시키면 주관식의 경우와 비슷해 졌다. 또한 두 번 선택 평가 문항은 두 개의 소문항을 모두 맞을 경우에만 정답으로 처리하여 객관식의 단점인 추측의 요인을 크게 감소시킬 수 있으며, 특히 세 번 선택 평가 문항은 세 개의 소문항을 모두 맞을 경우에만 정답으로 처리하여 객관식의 단점인 추측의 요인을 거의 제거할 수 있다고 생각된다.

결과적으로 본연구에서 개발한 두 번 선택 평가 문항은 과학적 결과와 그 결과가 나오기까지의 탐구 과정을 함께 물어 봄으로써 보다 깊은 사고력을 물을 수 있고 객관식의 단점인 추측의 요인을 크게 감소시킬 수 있으며, 과학적 결과와 그 결과가 나온 과정 또 그러한 과정에 관계된 과학적 개념을 함께 물어 봄으로써 과학적 탐구 사고력을 의미있게 평가할 수 있도록 한 세 번 선택 평가 문항은 객관식 문항형태이지만 객관식 평가의 단점인 추측의 요인을 주관식 응답에 준하여 거의 제거할 수 있다고 판단된다.

두 번 선택 문항과 세 번 선택 문항을 제작하는 데 많은 시간과 노력이 필요하겠지만, 평가가 학생들의 학습에 미치는 영향을 고려한다면 이러한 형태의 평가 문항의 개발과 적용은 학생들의 과학적 탐구 사고력을 신장시키는 데 기여할 수 있다고 생각한다.
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주요어: 과학적 탐구 사고력, 평가 문항 형태, 한 번 선택 문항, 두 번 선택 문항, 세 번 선택 문항, “모르겠다”를 포함한 문항, 확신도를 포함한 문항

서울대학교 박사학위 논문 요약, 1992
지도교수 박승재

이 무(李 茂)

과학문화교육연구소