'생각하는 과학' 활동이 중학생들의 기체 분자 운동 개념의 이해에 미치는 영향과 그 활동에 대한 인식

Influence on the Understanding of the Gas Particles Behavior Concepts in 'Thinking Science' Activities of Middle School Students and Recognition on Its Activities

이 연구에서는 형식적 사고를 요구하는 '기체 분자운동'의 개념 이해에 형식적 조작기로의 인지가속을 목적으로 하는 '생각하는 과학' 활동을 사전에 적용했을 때 어떠한 효과가 있는지 알아보았으며 이 활동에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 교과서 내용 분석을 통하여, 기체 분자 운동의 개념 이해에 필요한 논리적 요소로 변인, 비례, 보상, 형식적 모형 등의 4가지 논리를 추출하였다. 실험 집단 학생들에게 4가지 논리와 관련된 9개의 '생각하는 과학' 활동을 처치한 후에 기체 분자 운동의 수업을 실시하고, 기체 분자 운동의 개념 이해에 대한 성취도 평가를 하였다. 기체 분자 운동 개념에 대한 실험 집단과 통제 집단간의 성취도는 t-검증 결과 유의미한 차이가 없었다. 성 별 분석에서는 사전 인지 수준을 공변인으로 한 공변량 분석 결과 실험 집단의 여학생이 유의미하게 성취도가 향상된 것으로 나타났다. 과학 성취도 평가의 논리 별 정답률에서는 변인 통제, 보상, 형식적 모형논리의 정답률이 통제 집단에 비해 높게 나타났으나 비례 논리는 거의 비슷하게 나타났다. 실험 집단의 '생각하는 과학' 활동에 대한 인식 조사 결과, 활동에 대한 인식이 긍정적일수록 성취도가 높게 나타났으며 과학적 사고력과 태도 영역이 기체 분자 운동의 성취도 사이에 상관관계가 있었다. 특히 구체적 조작기 후기(2B)의 학생들이 가장 긍정적 인식을 가지고 있었으며 성취도도 높았다. 학생들은 교과서에 나와 있지 않는 실험 소재를 다루게 되어 흥미로웠으며 실험 후 토론 시간을 가지면서 연구자가 된 듯한 느낌을 갖게 되어 '생각하는 과학' 활동을 통해 자신의 과학적 사고력이 향상된 것 같다고 답변하였다.

The purpose of this study was to investigate the recognition of middle school students on 'Thinking Science' activities and the influence on the understanding of the gas particles behavior concepts. For this study 125 students of four classes first grade in middle school were divided into two groups, the experimental and the control group. The SRT II test was carried out to identify the cognitive level of the students. The logical factors, needed to understand of the gas particles behavior concepts, were extracted. And the 9 'Thinking Science' activities designed to develop these factors were chosen and then implemented to the students of the experimental group. After the lesson for the gas particles behaviors, the achievement test of understanding of the gas particles behavior concepts and the survey of the students' recognition on 'Thinking Science' activities were administered. According to the results of the achievement test, there was not significant difference between the two groups on the whole. But only mature concrete operational students in the experimental group got high scores than those in the control group in analyzing the effect size. According to the results of the ANCOVA analysis, there was significant difference between the two girls' group. When students in the experimental group had a positive perceptions about 'Thinking Science' activities, they got higher achievement scores. This implied that there was a correlation between perception about 'Thinking Science' activities and their achievement in the gas particles behavior concepts. Especially, students with positive perception in mature concrete operational period got higher scores in science achievement. After the 'Thinking Science' activities, there was a high perceptions about improving in scientific thinking.