Development and Feasibility Study of the Nature of Science Instrument for Elementary School Students

In this study, the Nature of Science (NOS) instrument for elementary school students in the form of open questionnaires was developed specifically to reveal elementary school students' perceptions of the NOS, and its validity and effectiveness were investigated. To develop a NOS instrument for elementary school students, problems that may occur when applying the existing NOS instruments to elementary school students were analyzed and based on this, the development direction of the NOS instrument was established. In addition, after selecting seven NOS types suitable for the level of elementary school students, the preliminary instrument was produced by modifying and supplementing the items in the existing instruments for each type or by developing new items. Finally, the NOS instrument consisting of eight questions was developed by adding one question asking for a comprehensive understanding of science to seven questions related to each type of NOS after a content validity test of the science education expert group. To verify the practical effect of the developed instrument, pre- and post-tests were conducted on 50 students in two classes of sixth grade at two elementary schools in Seoul: 'existing instrument → development instrument' in one class, and 'development instrument → existing instrument' in the other class. The collected data were then compared and evaluated through summary content analysis and analyzed by executing the Wilcoxon signed-rank test. As a result of comparing and analyzing students' responses to the existing NOS instrument and the developed NOS instrument, students' perspectives on the NOS were more diverse when using the developed instrument, and the level of error in the response caused by misinterpreting the intention of the question was reduced. In addition, when using the developed instrument, the responses of the majority of students at a statistically significant level changed more specifically. In this study, the implications for the development of NOS instruments suitable for elementary school students were discussed based on these results.

초등학생용 과학의 본성 검사 도구 개발 및 타당성 검토

이 연구에서는 과학의 본성(NOS)에 대한 초등학생들의 인식을 구체적으로 드러내기 위해 개방형 질문지 형식의 초등학생용 NOS 검사 도구를 개발하였고, 그 타당도와 효과를 조사하였다. 초등학생용 NOS 검사 도구를 개발하기 위해 기존 NOS 검사 도구를 초등학생들에게 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 분석하였고, 이를 토대로 검사 도구의 개발 방향을 설정하였다. 또한 초등학생의 수준에 적합한 7가지 NOS 유형을 선정한 후, 유형별로 기존의 검사 도구 문항을 수정·보완하거나 새로운 문항을 개발하여 예비 검사 도구를 제작하였으며, 과학교육 전문가 그룹의 내용 타당도 검증을 거쳐 최종적으로 NOS의 각 유형과 관련된 7개 문항에 '과학에 대한 포괄적 인식'을 묻는 1개 문항을 추가하여 총 8개 문항으로 구성된 NOS 검사 도구를 개발하였다. 개발한 검사 도구의 실질적 효과를 검증하기 위해 서울에 있는 두 초등학교에서 6학년 2개 학급 50명의 학생을 대상으로, 한 학급에서는 '기존 검사 도구→개발 검사 도구', 다른 학급에서는 '개발 검사 도구→기존 검사 도구'의 순서로 사전·사후 검사를 실행하였고, 수집된 자료는 요약적 내용분석을 통해 비교 평가하고 Wilcoxon 부호 순위 검정을 실행하여 분석하였다. 기존 NOS 검사 도구와 개발한 NOS 검사 도구에 대해 학생들이 응답한 내용을 비교·분석한 결과, 개발한 검사 도구를 사용할 때 NOS에 대한 학생들의 관점이 더 다양하게 나타났고, 문항의 의도를 잘못 해석하여 발생했던 응답의 오류가 줄어들었다. 또한 개발한 검사 도구를 사용할 때 통계적으로 유의미한 수준에서 과반 정도 학생들의 응답 내용이 더 구체적으로 변화하였다. 이 연구에서는 이러한 결과를 바탕으로 초등학생들에게 적합한 NOS 검사 도구의 개발을 위한 시사점을 논의하였다.