"과학문화교육"

2006-07-25 (Vol 3, No 7)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

달과 행성의 위상작도 모듈을 활용한 수업이 개념변화에 미치는 효과

박사학위 논문 요약

이 연구는 달과 행성의 위상작도 모듈을 활용한 수업에서 이 수업의 효과와 학습자의 특성이 개념변화 및 성취도에 미치는 효과를 살펴보고자 한 것이다. 이러한 연구의 목적을 달성하기 위하여 모듈의 개발 절차에 따라 학습과제를 분석한 후 이를 바탕으로 달과 행성의 위상작도 모듈을 개발하고 이를 인문계 고등학교 2학년을 대상으로 수업에 활용하여 그 효과를 살펴보았다. 모듈의 효과를 검증하기 위해서 두 차례의 양적 연구와 문항별 분석을 실시하였고, 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념변화를 보다 세부적으로 알아보기 위해 질적 연구를 병행하였다.

개발된 달과 행성의 위상작도 모듈의 효과를 검증 결과, 달과 행성의 위상작도 모듈을 활용한 수업은 학습자의 개념변화를 일으키는데 효과적이었으며, 학습자의 성취도를 향상시키는데도 효과적이었다.

모듈을 활용한 수업에 있어 학습자의 특성에 따라 학습자의 개념변화와 성취도에 유의한 차이가 나타나는지에 대한 실험을 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다.

가. 학습자의 개념변화에 있어서 학습자의 공간지각능력에 따라 달과 행성의 위상작도 모듈을 활용한 수업의 효과가 다르다고 볼 수 없으며, 학습자의 과학탐구능력과 필수 선수학습능력에 따른 수업의 효과는 다르게 나타났다. 특히 과학탐구능력 ‘중’ 수준의 학생들과, 필수 선수학습능력 ‘중하’ 수준의 학생들의 개념변화에 보다 효과적인 것으로 나타났다.

나. 학습자의 성취도에 있어서 학습자의 공간지각능력, 개념 수준에 따라 달과 행성의 위상작도 모듈을 활용한 수업의 효과가 다르다고 볼 수 있으며, 학습자의 과학탐구능력과 필수 선수학습능력에 따른 수업의 효과는 다르다고 볼 수 없는 것으로 나타났다. 특히 공간지각능력 ‘중’ 수준과 개념 수준 ‘중하’ 수준의 학생의 성취도에 보다 효과가 큰 것으로 나타났다.

달과 행성의 모듈을 활용한 수업 전후의 개념검사, 필수 선수학습요소 검사, 성취도 검사 결과를 문항별로 분석한 결과, 달의 위상 변화의 원인에 대한 학습자의 오개념은 모듈을 활용한 수업에 의해 쉽게 과학개념으로 변화되지 않은 것으로 나타났고, 음력과 달의 위치 관계 그리고 행성의 위치관계에 대한 선행학습요소에 대한 이해도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 성취도 문항 분석 결과로는 공간지각능력이 필요한 문항일수록 공간지각능력 수준이 낮은 집단의 성취도가 낮게 나타나 공간지각능력은 달과 행성의 위상 개념을 이해하는데 아주 중요한 요인이라고 볼 수 있다.

달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업이 고등학생들의 달의 위상 개념변화에 미치는 효과를 살펴보기 위해 고등학교 2학년 46명을 대상으로 달의 위상 작도 모듈을 활용한 수업을 실시하여 학습자의 인지구조 내에서 일어나는 개념변화를 면담을 통하여 살펴보았으며, 연구의 결과는 다음과 같다.

수업 전에 학생들이 가지고 있는 달의 위상 개념에 대한 오개념 유형은 지구의 그림자가 달을 가린다는 S 유형, 위치관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가린다거나 관측자가 햇빛을 반사하는 달의 부분을 보기 때문이라는 과학 개념을 함께 가지는 SR 유형, 위치관계에 따라 지구의 그림자가 달을 가리거나 주위 배경의 밝기에 따라 보이기도 하고 보이지 않을 수도 있다는 SB 유형, 지금까지 언급한 모든 경우로써 각 위치의 달의 위상을 설명하는 SRB 유형이 있었다. 모듈을 활용한 수업을 실시한 결과로는 수업 전 오개념을 가지고 있던 36명 중 26명이 과학 개념을 형성한 반면, 수업 후에도 과학 개념을 형성하지 못한 학생이 10명이었다. S 유형 11명 중 7명이, SR 유형 17명 중 3명이 과학개념을 형성하지 못하였다. 특히 S 유형의 학생들은 지구의 그림자에 의해 달의 위상이 변할 것이라는 기존 개념을 쉽게 바꾸지 못하였는데, 이는 그들의 선개념이 너무 견고하였거나, 제공한 모듈에서 제시하는 위상 결정 방법이 그 학생들에게는 선개념 체계보다 문제 해결에 있어 보다 유익하지 않았기 때문으로 생각된다. 이로부터 학생들의 선개념은 수업에 의해 쉽게 과학개념으로 변화되지 않는다는 것을 알 수 있다.
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2003. 2.
부산대학교 지구과학교육과
지도교수: 김상달

첨부
김종희-학위논문요약.hwp

이수자: 김종희(전남대학교 사범대학)

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