수학에서의 성차는 교수 학습 환경에서 학습자에 대한 공평성을 추구하는 맥락에서 연구자들의 지속적인 관심을 받아 왔다. 수학의 여러 영역 중 특히 기하 영역은 전통적으로 남학생이 여학생에 비해 높은 성취를 보이는 영역으로 인식되어 왔으나, 최근에는 성차가 완화되거나 점차 사라지고 있다는 경험적 증거들이 종종 보고되고 있다. 본 연구에서는 2003년부터 2011년까지 3개 주기 동안 실시된 TIMSS 8학년 수학과 데이터를 활용하여 우리나라 중학생들이 기하 영역의 각 하위 인지요소에서 나타내는 성차를 인지진단모형을 활용하여 고찰하였다. 본 연구에서는 여러 가지 인지진단모형 중 교육 전문가에게 유용하고 해석 가능한 정보를 제공할 수 있는 Fusion 모형을 적용하였다. 연구결과, 기하 영역의 세부 인지요소 중 '입체도형의 모양'에 있어서는 2003년과 2007년 각각 남학생이 여학생에 비해 높은 숙달 확률을 나타내었으나, 2011년에는 전체 인지요소에서 남녀 간에 차이가 없는 것으로 나타나, 성차가 완화되고 있다는 최근 연구들을 지지하는 하나의 경험적 증거를 제공하였다. 이밖에 인지진단모형을 적용하여 성차를 분석한 결과에 따라, 학생들의 인지요소 숙달 프로파일이 남녀 간에 어떠한 차이를 보이는지, 그리고 특정 문항을 푸는데 있어서 반드시 필요하다고 정의된 인지요소들이 성별에 따라 상대적으로 더 혹은 덜 중요하게 기능하는지 등에 대해 고찰하고 이에 근거하여 기하 영역의 교수 학습에 시사점을 제공하였다.
본 연구는 TIMSS 2011와 2015 수학 성취도 평가를 바탕으로 초등학교 4학년 남녀 간의 성차가 드러나는 문항들을 내용과 인지영역에 따라 분석하였다. 연구결과, 성차가 유의미하게 차이나는 20% 문항들에서 내용 영역별 성차를 보면 남학생은 수와 측정영역에서 여학생은 도형영역에서 상대적으로 우위에 있는 것으로 나타났다. 또한 인지 영역별 성차를 보면, 남학생이 지식, 적용, 추론 영역에서 여학생보다 상대적인 우위에 있는 것으로 드러났다.
TIMSS와 PISA의 두 국제평가에서 우리나라 학생들의 경우, 수학 교과에 대한 인지적 영역의 성취도는 매우 우수한 반면 정의적 영역의 성취도는 참가국 중 최하위권의 순위를 기록하여 우리나라 교육의 문제점을 드러내고 있다. 이즈음에, 우리나라 학생들이 취약한 정의적 특성 요인의 함양 방안을 모색해 보는 것은 의미 있은 일일 것이다. 이러한 취지하에, 한국교육과정평가원에서는 PISA와 TIMSS 두 국제평가에 공통적으로 포함되어 있는 우리나라 학생들의 수학 학습에 대한 흥미와 자아효능감, 그리고 수학에 대한 가치 인식의 정의적 특성 요인을 대상으로, PISA와 TIMSS 결과에 나타난 우리나라 학생의 정의적 특성의 성취 실태 및 사례를 파악하여 이의 실천적 함양 방안을 모색해 보고자 하였다(최승현 외, 2013). 본고에서는 PISA와 TIMSS에 관한 선행 연구 재분석 및 통계 분석 결과를 중심으로 이에 초점을 두어 수학 교과에서의 우리나라 학생의 정의적 성취 실태를 탐색하고자 하였다.
4년 주기로 반복되는 TIMSS 연구는 2016년 말에 TIMSS 2015 결과를 발표하였다. TIMSS 2015에서 우리나라 중학교 2학년의 과학 성취도는 이전 주기인 TIMSS 2011의 평균점수와 유사하며, 참여국 중 4위로 TIMSS 2011에 비해 1단계가 낮아졌다. 본 연구에서는 우리나라 중학교 2학년 지구과학 영역을 중심으로 TIMSS 2015 문항과 우리나라 교육과정의 일치도를 분석하고, TIMSS 2015 지구과학 평가틀의 평가주제별로 우리나라 학생들의 정답률과 응답경향을 분석하였다. 교육과정 일치도를 분석함에 있어서 제7차 교육과정부터 2015 개정 교육과정까지를 분석대상으로 삼았다. 연구결과에 따르면, 교육과정에서 다룬 문항일수록 우리나라 학생들의 정답률이 높게 나타나며, 우리나라 학생들의 경우 선택형 문항에 비해 자유롭게 답을 적도록 한 구성형 문항의 정답률이 절반가량으로 떨어지는 것으로 나타났다. 지구과학 평가주제별로는, 지구의 구조와 물리적 특징, 지구의 변화와 역사 등을 포괄하는 '고체 지구' 영역의 경우 교육과정에서 다루어진 선택형 문항의 정답률은 높은 반면에, 실생활과 연계된 문항이나 생물 등 다른 과학영역과 연계된 문항의 경우 정답률이 낮게 나타났다. 지구의 순환을 포괄하는 '대기와 해양' 영역의 경우, 지역별 기후 비교나 지구온난화의 특징 등에 대한 우리나라 학생들의 정답률이 낮게 나타났는데 일부 내용은 중학교 사회과 지리 영역에서 다루는 것으로 나타났다. 태양계와 우주에서의 지구를 포괄하는 '우주' 영역의 경우, 지구의 자전과 공전, 달의 중력 등은 초등학교에서부터 학습한 내용이어서 높은 정답률을 나타내었다. 연구결과를 토대로 우리나라 중학교 지구과학 교육과정 개선 및 교수학습 개선 방안을 초등학교와 중학교교육과정에서 지구과학 내용의 연계성 확보, 학교 평가에서 서술형 문항의 출제 경향 변화의 필요성, 과학탐구 관련 역량 신장의 필요성 등의 측면에서 제안하였다.
This research purports to analyze released items and G4 students' science achievement from TIMSS 2011 according to their academic achievement levels and gender. By doing so, it aims to draw educational implications for Korea from analyses results. Korea showed a lower rate of students at the advanced international benchmark - the highest achievement level - compared to Singapore. The difference was the smallest in Life Science among three content domains and knowing among three cognitive domains. The results of analysis according to gender showed that male students' achievement was significantly higher in Physical Science and Earth Science, and their achievement was also higher in the cognitive domains of Knowing and Applying. From the analysis of the released items, it was revealed that the students' achievement was low in items related to classification of organisms, functions of heart, matters that combust or emit light, and the concept of rotation. Moreover, students drew some illogical conclusions based on their personal experience. Male students were found to show high achievements in items that were not included in curriculum, constructed-response items in the form of short-answer questions, and multiple-choice items in the Knowing domain. Female students were found to show high achievement in items that were included in curriculum, constructed-response items that require reasons and methods, and items that represent experimental situations. Male students showed high achievement in forces concept and movements concept of bodies in the universe, while female students showed high achievement in solubility concept.
2009 개정에 따른 수학과 교육과정은 수학적 창의성과 더불어 인성을 갖춘 미래 사회의 인재 양성을 목표로 하며, 이러한 목표를 위하여 실생활과 연계된 수학 교육 내용을 구성하고, 학생 활동을 유도하여 수학을 체험할 수 있도록 권장하고 있다. 본 연구에서는 학교 수학에서 실생활과 연계성이 강한 확률과 통계 영역 내용에 해당하는 국제성취도 평가인 PISA 2003, TIMSS 2007의 일부 문항 분석을 통해 우리나라 학교수학에서의 효율적인 교수 학습 활동의 방향을 제안해 보고자 한다. 본 연구에서 두 국제성취도 평가를 분석 대상으로 삼은 이유는 PISA는 단순히 학생의 학업성취도만을 비교하는 것이 아니라 교육 환경이나 학습자와 관련된 여러 배경 변인들이 학업성취도에 어떤 영향을 미치는지에 대한 정보를 제공하고, TIMSS 또한 수학 과학 성취도를 국제적인 수준에서 파악하고 그 변화를 살펴 연구 참여국들의 교수 학습의 실제와 교육정책을 상호 비교할 수 있는 정보를 제공하는 연구이기 때문이다.
본 연구는 수학에 대한 자신감의 개념을 탐색하고, 우리나라 학생들의 수학에 대한 자신감의 특성을 분석하는 것을 목적으로 한다. 먼저, 자신감과 유사 개념으로 사용되고 있는 자아개념, 자아효능감에 관한 문헌을 고찰하여 세 가지 개념의 정의 및 개념 간 관계를 규명해보았다. 수학에 대한 자신감은 수학을 잘 할 수 있다는 자신의 능력에 대한 신념이며, 수학에 대한 자아개념이나 수학에 대한 자아효능감과는 개념적으로 차이가 있음을 밝혔다. 더불어, TIMSS 2003, 2007, 2011에 걸쳐 축적된 학생 설문 자료를 바탕으로 최근 우리나라 초등학교 및 중학교 학생들의 수학에 대한 자신감과 그 변화 추이를 분석하고, 자신감에 영향을 미치는 요인들을 탐색해보았다. 분석 결과 우리나라 학생들의 자신감은 초등학생에 비해 중학생이 더 낮았고, 수학 성취도, 수학에 대한 흥미와 같은 변인이 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 수학수업에서 활용하는 평가 형태 중에서는 학생들이 진행중인 과제에 대한 평가가 자신감에 정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
수학 학습과 성취에 있어서 인지적 영역뿐만 아리나 정의적 영역의 여러 요인이 영향을 주고 있다는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 교육 활동에 있어서 정의적 영역에 대한 중요성 인식은 국가수준의 교육과정 개정이나 학업성취도 평가, 국제비교평가 연구 등에서도 확인해 볼 수 있다. 이와 같이 수학 학습과 성취에 영향을 주는 요인으로서 정의적 요소를 살펴보기 위한 다양한 연구 방법 중에 대규모의 표집집단을 대상으로 하는 경우 가장 보편적이고 일반적으로 사용되는 것이 설문에 따른 반응을 분석하는 것이다. 이에 본 연구에서는 PISA 2003과 TIMSS 2007의 자료를 분석하여 수학 학업 성취도가 상대적으로 높은(상위 30%) 국가를 선정하고 각 국가의 정의적 영역 성취점수를 분석함으로써 국제비교평가의 결과를 바탕으로 한 우리나라 학생들의 정의적 특성을 잘 파악할 수 있는지를 알아보았다. 이 결과를 바탕으로 우리나라 학생들의 정의적 특성을 파악하기 위한 설문 문항 개발의 필요성을 확인하였고 대규모 국제비교평가의 설문문항이 우리나라 학생들을 대상으로 하는 설문 문항 개발에 어떤 시사점을 줄 수 있는지 고찰하였다.
국제 학업 성취도인 PISA2007, TIMSS 2011에 의하면 우리나라 학생들의 수학, 과학 학업성취도는 최상위에 해당하지만, 관련 태도가 낮다는 결과가 나왔다. 또, 사회에 만연한 이공계 기피현상, 초중고에서 점점 사라지고 있는 정보과학 교육의 현실을 반영하는 학습 경험을 제공해야 할 필요성이 제기되었다. 이러한 필요성에 의해 본 연구자는 2012년에 Physical Computing 기반의 STEAM 프로그램을 개발하고 그 효과를 연구하였다. 그 결과 과학적 문제해결력, 과학적 태도, 인성 등에서 향상되는 결과를 얻었다. 본 연구에서는 2012년 연구의 후속연구이다. STEAM 프로그램을 적용하여 향상을 가져 온 4학년 학생들이 1년 후에 STEAM 교육을 받지 않았을 때 학생들에게 어떤 변화가 생겼는가를 연구하였다. 분석 방법은 4학년 초, STEAM 교육을 받은 4학년말, STEAM 교육을 받지 않은 5학년말의 검사 결과를 비교하였다. 그 결과 과학적 탐구에 대한 태도를 제외한 모든 영역에서 STEAM 교육을 받지 않은 5학년말은 4학년 초에 비해 향상이 없는 결과를 얻었다. 이것은 STEAM 교육의 필요성에 대한 역설적인 증거라고 할 수 있다.
이 연구의 목적은 과학학습 동기체계와 과학 성취도의 관계를 분석하는 것이다. 과학 성취도 검사를 위해 TIMSS 2007을 선정하고 번역하였다. 이후, 초등학교 4학년 496명, 중학교 2학년 425명이 과학학습행동억제/활성화체계(SL-BIS/BAS)와 과학 성취도 검사지를 수행하였다. 연구 결과, 과학 성취도는 SL-BIS와 부적상관이 있으며, SL-BAS와 정적상관이 있었다. 또한 과학 성취도에 대한 두 체계의 설명력은 12%로 유의미하였다. 본 연구에서 SL-BIS/BAS의 분석을 통해 동기와 관련변인을 근본적으로 이해하여, 학습자에게 적합한 지도 계획을 세우기 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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