5E 전략을 활용한 탐구 프로그램 개발 및 적용

한성과학고등학교 교사 홍 준 의

Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적

1. 연구의 필요성

20세기 이후 과학 지식은 놀라운 속도로 증가하고 있다. 이러한 환경에서 학생들은 단지 과학 지식을 배우는 것뿐만 아니라 기존의 지식을 끊임없이 반추하고 새롭게 만들어내는 역할을 해야한다. 따라서 과학교육에서는 과학의 기본 개념 학습과 과학적 지식의 축적을 가능하게 하는 ‘과학적 사고’ 또는 ‘과학적 탐구’ 능력을 습득하여 자발적으로 지식을 평가하고 생성할 수 있게 되는 것이 그 어느 때보다 중요하게 되었다(National Research Council, 2000). 2007년도개정교육과정에서 규정하는 과학의 성격은 STS를 강조하고 있으며, 실질적인 탐구 활동을 강조하는 것이 특징이다(교육인적자원부, 2007). 즉, 학생들의 과학에 대한 관심을 높이고 실력을 향상시키는 것이 국가적인 주요 당면과제라 할 수 있다. 특히, 과학고등학교에서 과학영재를 대상으로 하는 과학교육은 단지 과학 지식만 전수하는 것이 아니라 창의적인 과학탐구능력을 향상시키는 것이 매우 중요한 문제라고 할 수 있다.

과학 영재에 대한 연구는 과학 영재들의 탐구 수행 능력에 대한 연구는 초등 과학 영재의 탐구 능력에 대한 연구(최선영 등, 2005; 홍준의 등, 2007)와 예비 초등 교사의 자유탐구 수행 능력에 대한 연구(황현정과 전영석, 2009)가 있었다. 또한, 과학 영재의 특성에 대한 연구들(임숙영, 2005; 조은부, 2005)과 과학 영재 교육 프로그램의 개발과 적용에 대한 분석(박지영 등, 2005; 임채성, 2004; 장성진 등, 2005, 홍준의, 2007; 김민아와 이길재, 2008) 등이 있었다. 그러나 과학고에 진학한 과학영재학생들에 대한 교수-학습 전략의 개발과 그에 따른 탐구 프로그램 개발 및 적용에 대한 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 과학고등학교 과학 영재 학생들을 대상으로 5E 전략을 활용한 탐구 활동의 개발과 그것을 적용했을 때의 효과를 알아보고자 한다.

2. 연구의 목적

본 연구에서는 과학고등학교 학생들의 과학탐구력과 사고력을 향상시키고 나아가 과학적 창의성을 계발하기 위해 좀 더 실제적인 탐구에 근접한 형태인 5E 전략을 활용한 탐구 활동 프로그램을 개발하고자 한다. 이를 위해 5E 전략에 따라 커리큘럼 및 프로그램을 개발한다. 그리고 이러한 실험들이 실제로 시행될 수 있도록 현재의 과학고 실정에 비추어 학년과 학기에 따라 적절히 안배하여 실시될 수 있도록 커리큘럼을 재구성해 볼 필요가 있다. 또한 개발된 프로그램의 일부를 본교 학생들에게 적용하여 프로그램의 효과를 알아보고자 한다.

Ⅱ. 연구의 설계(이론적 배경 등)

1. 연구 주제

5E 전략을 활용한 탐구 프로그램 개발 및 적용

2. 연구 기간 :  2010년 4월 ～ 11월

3. 연구 대상 : 10학년(과학고등학교 1학년) 생물 Ⅱ

4. 연구방법

가. 문헌 연구

기존의 교과서의 탐구 활동에 대한 분석 및 과학 학습에서 실험의 의미와 역할에 대한 문헌연구를 통해 생물실험 지도의 방향성을 모색해 보고, 학생들이 자기주도적인 활동을 통해 탐구력과 사고력 및 창의력을 신장시킬 수 있는 5E 전략에 따른 탐구 모형 및 수업전략을 구안한다.

나. 5E 전략에 따른 탐구활동 커리큘럼 및 프로그램 개발

문헌연구 내용을 토대로 수립된 탐구 모형 및 수업전략에 따라 현재 과학고 실정에 적용 가능한 실험 커리큘럼 및 수업프로그램을 개발하고자 하고 본교에 구비된 첨단과학기자재를 최대한 활용할 수 있도록 한다.

※본교에 구비된 첨단과학기자재

기자재명	모델명	활용 방법 및 계획
광학현미경	Nicon E200	프레파라트 제작 및 관찰
실체현미경	Olympus	시료 표면 관찰
냉동절편기	Zeiss	조직 시료 제작
Spectrophotometer	Optizen 2120UV	광합성 색소의 흡수 파장 분석
전기영동장치	Mupid-21	DNA 분리 및 확인
전자현미경(SEM)	S-3000N	식물형태, 구조 관찰
MBL 실험장치	Vernier LABPROK	호흡량 측정, 광합성량 측정
Growth Chamber	HB-303DH	식물 배양

다. 개발된 수업 프로그램의 효과 분석

개발된 수업 프로그램의 효과를 알아보기 위해 본교 학생들에게 적용하여 탐구사고력 및 과학의 본성에 대한 이해도 변화를 분석하고 개발된 프로그램의 효과를 알아본다.

라. 5E 수업 전략

5E 수업전략이 활용된 수업에서는 능동적인 학습을 촉진시킨다. 학생들은 듣기와 읽기이외의 많은 활동을 하게된다. 기능을 개발시키고, 증거를 분석하여 평가하며, 경험함으로써 토의하고, 그들 자신이 이해한 것을 동료들과 나눈다. 학생들은 문제를 풀고, 조사를 계획하는데, 협동하여 공부한다. 많은 학생들은 그들이 경쟁적 환경에서 홀로 공부할 때보다 협조적인 환경에서 다른 사람과 함께 공부할 때 더 잘 배운다는 것을 안다. 능동적이고, 협동적인 학습이 과학적 탐구에 지향되어 있을 때, 학생들은 성공적으로 자기 자신의 발견을 한다. 그들은 질문을 하고, 관찰하고, 분석하고, 설명하고, 결론을 도출하며, 새로운 질문을 한다. 이런 탐구-기반 경험들은 학생들을 직접적인 실험을 통한 연구를 하게 할 뿐만 아니라, 비판적이고 논리적인 사고를 통해 설명을 발전시켜 나갈 것을 포함시킨다.

Ⅲ. 연구의 실제

1. 연구 활동 추진 내용

연 구 내 용	추 진 일 정							비고
	4	5	6	7	8	9	10
○ 프로그램 개발	→	→	→					완료
○ 성취도 평가	→			→				완료
○ 탐구 과제 투입	→			→				완료
○ 과학태도 검사				→				완료
○ 수업프로그램 적용 및 분석	→	→	→	→	→	→		완료
○ 최종 보고서 작성							→	완료

2. 연구 내용

각 영역에 적합한 프로그램의 내용 구성을 위한 수업모형은 순환학습 모형을 따르기로 하였으며 구체적인 수업 모형의 내용과 이 수업이 이루어졌을 때 기대되는 교사와 학생의 활동은 다음 설명과 같이 이루어진다.

가. 5E 순환학습 수업 모형

Atkins와 Karplus가 제안한 순환학습을 BSCS(Biological Science Curriculum Study)에서는 좀 더 확장해서 5E라는 수업모형을 제안하였다. 5E 수업모형은 문제로의 초대(Engage), 탐색(Explore), 설명(Explain), 정교화(Elaborate), 평가(Evaluate)등의 5단계로 이루어졌으며, 본 연구에서 이 단계에 따르는 탐구 수업 모형에 따라 탐구 활동을 개발하는 것으로 하였다. 각 단계의 특징은 다음과 같다.

5E 순환학습 수업 모형

문제로의 초대(Engage)

탐색(Explore)

설명(Explain)

평가(Evaluate)

정교화(Elaborate)

문제로의 초대(Engage) 단계에서는 어떤 사건이나 질문에 대해 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고, 학생들이 이미 알고 있는 것과 현재 학습하고 있는 경험들을 서로 연결시킬 수 있는 활동을 하게 된다. 이러한 활동들은 다양한 형태로 진행될 수 있으며, 학생들의 학습 동기를 유발하고, 재미있고 유의미해야 한다. 교사는 본 차시에 무엇을 할 것인지 명확히 한다.

탐색(Explore) 단계에서는 학생들에게 손으로 직접 조작하는 소그룹 활동을 통하여 함께 탐구하게 한다. 이런 활동을 통해 현재 가지고 있는 개념이나, 탐구과정, 기술들을 좀 더 명료화하고 발전시키게 된다.

설명(Explain) 단계에서는 학생들이 특별하게 생각했던 점이나, 탐색 경험들에 초점을 맞추는 단계이며, 학생들이 이해한 개념과, 탐구 기술 또는 행동들에 대해서 설명할 수 있는 기회를 제공해 준다. 이 과정은 교사에게 학생들이 개념 또는 기술들을 소개할 수 있는 특별한 기회를 마련해 줄 수 있다. 교사들은 이 단계에서 학생들에게 오개념을 수정해 주고, 개념에 필요한 용어를 설명해 주며, 기술에 대한 예시를 제공하고, 한 단계 앞선 학습 경험들을 제안해 줄 수 있다.

정교화(Elaborate) 단계에서는 학습한 새로운 개념이나 사고 유형을 다른 상황에 적용하게 된다. 새로운 경험을 통해서 학생들은 좀 더 적합한 기술과 더 많은 정보, 폭 넓은 이해를 할 수 있게 된다. 교사는 학생들에게 자신이 가지고 있는 개념들을 서로 토론하게 하고, 기술들을 변경하고 수정할 수 있는 특별한 상황을 제공해야 한다.

평가(Evaluate) 단계에서는 학생들은 새로운 상황에서 자신들의 태도나 행동 설명, 이해들이 적합했는지를 평가하게 된다. 교사는 학생들의 향상된 정도를 평가한다. 평가는 형식적인 과정을 사용하거나 비형식적인 과정을 사용할 수도 있다.

나. 5E 모형에서 기대되는 교사와 학생의 활동

	교사의 활동	학생의 활동
참여	․ 흥미 유발 ․ 호기심 유발 ․ 질문하도록 하기 ․ 학생들이 개념/주제에 대해서 알거나 생각하는 것으로 응답이 불가능한 질문하기	․ 왜 이렇게 됐을까요? 제가 알고 있던 사실은요.... 어떻게 알게 됐냐면요... 등의 의문을 표현 ․ 본 차시의 학습에 흥미를 나타냄
탐색	․ 교사의 직접적인 강의 없이 학생들끼리 서로 협력함 ․ 학생들의 상호작용을 관찰하고 귀기울임 ․ 필요할 때 학생들의 연구 방향을 암시하는 힌트 제공하기 ․ 학생들이 문제 해결 동안 혼동을 겪을 시간을 제공함 ․ 학생들의 상담자로 역할하기	․ 본 차시 활동의 범위 내에서 자유롭게 생각 ․ 가정을 시험해봄 ․ 새로운 예상과 가정을 생성 ․ 대안을 생각해보고 다른 대안들과 비교함 ․ 관찰한 것을 기록 ․ 판단을 의심해봄
설명	․ 학생 자신의 용어로 개념이나 정의를 설명할 수 있도록 고무 ․ 학생들 스스로 증거를 판단하고 명료히 하도록 함 ․ 공식적인 정의, 설명, 새로운 용어를 제시함 ․ 학생들의 선개념을 파악하여 새로운 개념 설명에 도입함	․ 가능한 대안과 해결책을 설명함 ․ 다른 사람의 설명에 주의를 기울임 ․ 다른 사람의 설명에 질문함 ․ 교사의 설명에 귀기울이고 이해하려고 노력함
정교화	․ 학생들이 공식적인 용어, 정의, 설명을 사용하도록 장려함 ․ 습득한 개념과 기술을 새로운 상황에 적용하고 확장시킬 수 있도록 장려함 ․ 대안적인 설명에 대해서 상기시킴 ․ 이 시간을 통해 알게 된 자료와 증거 등을 회상시키고 이미 알고 있었던 것이 무엇이지? 왜 그렇게 생각했지? 등의 질문에 답하도록 한다.	․ 관찰한 data를 사용함 ․ 새로운 이름, 정의, 설명, 기능 등을 비슷하지만 새로운 상황에 적용시킴 ․ 기존의 정보를 이용하여 질문하고 해결책을 제시하고, 결정 내리고 실험을 설계함 ․ 증거로부터 이끌어진 합리적인 결론 내림 ․ 관찰과 설명을 기록 ․ 동료들이 이해하고 있는지 체크
평가	․ 학생들이 새로운 개념과 기술을 적용하는 것을 지켜봄 ․ 학생들의 지식과 기술을 평가함 ․ 학생들의 변화한 사고나 행동의 증거를 찾음 ․ 학생들의 자신이 학습과 소그룹 학습 활동을 스스로 평가해 보도록 함 ․ 왜 그렇게 생각하는데? 어떤 근거가 있니? 그것에 대해 알고 있는 사실이 무엇이야? 그것을 어떻게 설명할 수 있니 등과 같이 끝이 열린 질문을 한다.	․ 관찰, 증거, 기존에 받아들여진 설명 등을 사용하여 끝이 열린 질문에 답함 ․ 개념이나 기술에 관련된 지식을 이해하고 설명함 ․ 결론을 내리기까지의 과정을 돌이켜봄 ․ 앞으로의 탐색을 촉진하는 관련된 질문을 함

다. 연구 추진을 위한 수업 과정틀(포맷) 설정

5E 순환학습 수업모형에 따라 개발될 프로그램 내용을 구성하기 위한 형식을 다음과 같이 설정하였다.

제목 :

(1) 문제로의 초대(Engage)

단계에서는 어떤 사건이나 질문에 대해 학생들의 흥미와 호기심을 유발하고, 학생들이 이미 알고 있는 것과 현재 학습하고 있는 경험들을 서로 연결시킬 수 있는 활동을 하게 된다. 이러한 활동들은 다양한 형태로 진행될 수 있으며, 학생들의 학습 동기를 유발하고, 재미있어야 하며 유의미해야 한다. 교사는 본 차시에 무엇을 할 것인지 명확히 한다.

(2) 탐구 설계 및 수행(Explore)

(가) 문제의 해결을 위한 아이디어

문제로의 초대에서 제기된 의문점을 풀기위한 단계이다. 가설을 설정하고 실험을 설계하는 등의 자신만의 아이디어를 도출하는 단계로 본격적인 연구가 이루어지는 부분이다.

탐구의 주안점

- 동일한 문제를 제기하더라도 탐구의 방법과 결과는 다르게 나타날 수 있다. 개방형 탐구에서 가장 중요하게 생각되는 부분이기도 하다. 인과관계를 어떻게 설정하느냐에 따라 연구 방향과 결과가 달리나타날 수 있다. 따라서 탐구의 주안점이라는 부분에서는 제시된 방법이외의 방법으로도 탐구가 가능할 때 여러 가능성을 생각해 보게하는 장치이다.

(나) 탐구 목표

탐구의 목표를 상세화 함으로써 어떤 연구를 수행할 것인가를 다시 확인하는 부분으로 활용된다.

(다) 준비물

탐구 활동을 위한 준비물은 시약, 장비, 도구로 세분화하여 탐구 수행에 차질이 없도록 준비할 수 있도록 하였다.

(라) 탐구 과정

탐구 과정이 어떻게 진행되는가에 대한 설명이 있다.

(3) 설명(Explanation)

탐구 결과에 대한 표와 그래프 등이 제시되며 그에 대한 해석을 제시하는 부분이다.

(4) 정교화(Elaborate)

탐구 결과에 대한 자신의 의견을 피력하고 과학적 지식과의 일치 여부 등을 판단하는 부분이다. 자신의 지식을 정교화할 수 있으며, 실제 상황에 적용할 수 있는 능력이 요구되는 단계이다.

(5) 평가(Evaluation)

탐구 설계가 과학적으로 이루어졌으며, 과학적 사고 과정을 통해 문제를 해결하는가, 과학적 태도, 사회와의 관계 등을 질문함으로써 자신의 연구 활동이 갖는 의미를 되새기도록 하는 단계이다.

(6) 참고 자료

자신의 연구를 수행하는데 필요한 자료를 제시한다.

참고한 문헌이나 인터넷 URL을 기록한다.

<학생용>

1. 활동 제목

2. 활동 목표

3. 준비물-시약 및 기구

4. 활동 과정

실험시 유의 사항

.

.

.

5. 활동 결과

6. 논의

7. 참고 자료(필요시)

<교사용>

1. 활동 제목

2. 문제제기

3. 탐구 수행(E)

가. 해결방법 고안(I)

- 실험 설계

준비물-시약 및 기구

Tip.1

교사의 지도시 필요한 내용-재료 구입처, 배지 만드는 방법 등

나. 활동 과정

Tip.1

교사의 지도시 필요한 내용

Tip.2

교사의 지도시 필요한 내용

.

.

Q & A.

활동시 학생들이 자주 질문하거나 알아두어야 할 내용

4. 설명(E)

가. 활동 결과

나. 논의

5. 평가

학생 평가	지식
	탐구
	태도
활동상 문제점

6. 참고 자료

Ⅳ. 연구의 결과 및 교육적 효과

1. 연구의 결과

5E 전략을 활용한 수업에 대한 효과를 검증하기 위해, 과학 관련 태도 검사(TOSRA)와 학생의 다면적 특성, 즉, 이해력, 논리력, 표현력, 창의성 검사를 실시하였다. 수업은 가상 초파리를 이용한 유전 실험(VGL; Virtual Genetic Lab)을 전후하여 검사를 실시하였다. 다면적 특성 검사는 논술형 문항을 이용하였다.

가. 과학 관련 태도 검사 결과

TOSRA 검사 결과 사전 검사보다 사후 검사에서 모든 문항의 평균값이 높게 나타났으며 이중에서 통계적으로 유의미한 차이를 보인 항목은 23개였다(표 1). 사전 검사에서 전 문항의 평균점수는 3.56이고 사후 검사에서는 3.72로 나타났다(표 2). 사전 검사와 사후 검사에서 모두 평균 점수가 높게 나타났지만 통계적으로 유의미한 차이를 보인 문항이 23개로 나타난 것도 조사대상 학생들의 과학적 태도가 상당부분 긍정적으로 형성되어 있던 것이 작용한 것으로 볼 수 있다.

<표 1> 유의미한 차이를 보인 문항 수

항목	유의미한 차이를 보인 문항 수	항목	유의미한 차이를 보인 문항 수
과학의 사회적 의의	2	과학 수업의 즐거움	6
과학자들의 규준	2	과학에 대한 취미로서의 관심	3
과학 탐구에 대한 태도	3	과학 직업에 대한 관심	0
과학적 태도들의 적용	7	계	23

과학관련 태도 검사지의 문항은 7가지 항목으로 분류된다. 사전ㆍ사후검사 결과를 각 항목별로 분석한 결과, 7개 항목 모두에서 평균점수가 사전검사보다 사후검사에서 높게 나타났다.(표 2)

‘과학의 사회적 의의’와 ‘과학자들의 규준’은 과학과 과학자에 대한 태도가 얼마나 긍정적인가에 대한 것을 조사하는 항목이다. ‘과학의 사회적 의의’에 대한 검사결과는 사후 검사가 더 높은 평균 점수를 보였고 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<0.05). 이것은 학생들이 과학의 사회적 역할에 대해 긍정적인 생각을 가지고 있었으며 과제 적용 후 이러한 태도가 더욱 강화되었음을 의미한다.

‘과학자의 규준’ 항목은 사전 검사와 사후 검사에서 각각 3.64와 3.79를 나타내 ‘과학의 사회적 의의’항목보다는 평균점수가 낮게 나타났지만 문항들이 5점 척도로 설계되었다는 점을 고려하면 과학자들에 대한 생각도 긍정적이며 5E 전략을 활용한 수업이 이러한 태도에 긍정적 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

‘과학 탐구 태도’항목에 대한 조사 결과 사전 검사에서 평균 점수가 3.38이 나왔고 사후 검사에서는 3.50이 나타났으며 통계적으로도 의미있는 차이를 보였다(p<0.01).

‘과학 탐구 태도의 적용’항목의 평균 점수는 사전 검사에서 3.35이고 사후 검사에서 3.65로 나타나 사후 검사 점수가 더 높았으며 통계적으로도 유의미하였다(p<0.01). 특히 과학 탐구 태도의 적용 항목은 정보를 습득하는 과정에서 스스로 과학 실험 등의 방식을 선호하는지를 묻는 것으로 과학과 관련된 태도를 자기주도적으로 일상 생활에 적용하는지를 묻고 있는 문항이 많다. 이점을 고려할 때 5E 전략을 활용한 수업을 경험하는 것은 학생에게 과학과 관련된 자기주도성을 향상시키는데 효과적임을 알 수 있다.

<표 2> 항목별 과학관련 태도 검사 결과

항목	사전			사후			유의확률
	N	평균	표준편차	N	평균	표준편차
사회의의	54	3.85	.409	54	3.96*	.415	p<0.05
과학규준	54	3.63	.404	54	3.78**	.344	p<0.01
탐구태도	54	3.38	.393	54	3.51**	.324	p<0.01
태도적용	54	3.34	.380	54	3.65**	.318	p<0.01
즐거움	54	3.74	.379	54	3.91**	.393	p<0.01
취미관심	54	3.49	.442	54	3.67**	.502	p<0.01
직업관심	54	3.51	.531	54	3.60	.568	-
전체	54	3.56	.290	54	3.72	.296	p<0.01

‘과학 수업의 즐거움’항목은 과학 수업 시간에 대해 흥미와 즐거움을 가지고 있는지, 과학 활동이나 과학관 관람 등을 즐기는지를 알아보는 문항으로 구성되어 있다. 이 항목에 대한 사전 검사 결과는 3.73이고 사후 검사결과는 3.91이며 통계적으로 유의미한 차이를 보였다(p<0.01). 이 항목의 평균 점수는 ‘과학의 사회적 의의’항목 다음으로 높은 점수를 나타내어 학생들이 과학 수업에 대해 높은 흥미를 가지고 있음을 알 수 있다. 아울러 사후 점수가 통계적으로 유의미하게 높게 나타나 5E 전략을 활용한 수업이 과학을 즐거운 것으로 받아들이는데 긍정적인 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 이 결과는 학생들의 수업 평가에서 흥미도가 79%를 차지하는 것과 일치하는 것을 알 수 있다.

‘취미로서의 관심’ 항목은 과학과 관련된 활동들에 대한 흥미를 조사하는 문항들로 구성되어 있다. 학교 과학반이나 과학관련 프로그램 시청이나 참여, 과학관 탐방 등에 대한 내용을 문항이 구성되어 있다. 이 항목에 대한 조사결과 사전 검사 점수는 3.49이고 사후 검사 점수는 3.67로 사후 검사가 더 높았고 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다(p<0.01). 이와 같은 결과는 다른 항목의 조사결과와 같이 5E 전략을 활용한 수업이 취미로서의 과학 관련 활동에 태도에 긍정적 영향을 미치고 있음을 말해준다.

‘과학 직업에 대한 관심’ 항목의 조사 결과 사전 검사에서 3.50이 나왔고 사후 검사에서는 3.60이 나타났다. 사후 검사점수가 사전 검사 점수보다 높지만 통계적으로 유의미하지는 않았다. 평균 점수도 다른 항목에 비해 낮은 편이었다(그림 1). 이러한 결과는 다른 조사 결과와는 다른 것으로 5E 전략을 활용한 수업이 과학관련 직업에 대한 태도에 긍정정인 영향을 미치지 못했음을 말해준다.

(그림 1) 항목별 사전ㆍ사후검사 결과 비교

나. 학생들의 다면적 특성 검사

<표 3>사전・사후 검사 비교

(N=156)

		사전검사			사후검사		t	p
		M	SD		M	SD
이해력(20)		11.31	4.95		14.08	4.56	8.723	.000**
논리력(30)		14.32	7.24		19.61	6.62	11.711	.000**
표현력(10)		4.69	2.50		5.99	2.06	8.663	.000**
창의력(40)		17.26	11.38		21.55	12.61	5.307	.000**
	심층성(5)	2.38	1.56		4.15	2.54	12.362	.000**
	다각성(5)	1.88	1.22		2.09	1.45	-2.178	.030*
	독창성(5)	2.02	1.46		2.03	1.27	.135	.893
합 계(100)		36.68	17.26		61.20	22.73	19.599	.000**

***p<.001, *p<.05

사전 검사 결과에서는 이해력이나 논리력 점수에 비하여 표현력 부분의 점수가 낮게 나타났다. 사후 검사에서는 대부분의 평균 점수가 사전 검사 점수보다 유의미하게 높게 나타났다. 이는 5E 전략을 활용한 수업의 효과로 볼 수 있다. 사전 검사의 이해력 점수가 낮았던 것에 비해 사후 검사의 이해력 점수가 높아진 점, 창의력 항목 중에서도 심층성 항목에서 평균 점수 차이가 크게 난 것이 이러한 사실을 뒷받침해 준다고 할 수 있다.

창의성 항목의 다각성 영역에서는 사후 검사의 평균 점수가 유의미하게 높게 나타났고, 독창성 항목에서는 평균 점수의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 앞에서 언급한 바와 같이 이러한 결과는 5E 전략을 활용한 수업의 효과로 해석할 수 있을 것이다.

2. 교육적 효과

본 연구의 목적은 지적 탐구에 대한 욕구가 강하고 학습속도가 매우 빠른 과학영재를 대상으로 자기주도적 학습능력을 길러주기 위한 5E 전략을 활용한 교수-학습 모형을 개발하고 적용하여 그 효용성을 검증하는 것이다.

개발된 5E 전략을 활용한 수업은 학생들에게 창의적인 사고를 할 수 있는 기회를 제공하였고, 이를 통해 과학성과 창의성을 동시에 만족하는 작품을 생산하도록 요구되었다. 연구 결과, 과학적 태도에 대한 조사 결과 모든 항목에서 사전 검사보다 사후 검사에서 평균 점수가 높아졌으며 7개 항목 중 6개 항목에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났고 ‘과학 직업에 대한 관심’ 항목에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 특히 자기주도성이 포함되어 있는 ‘과학적 태도의 적용’ 항목에서도 유의미한 차이가 나타났다. 또한, 학생들의 특성 검사에서, 이해력, 논리력, 표현력, 창의력에서 모두 사후 검사에서 사전 검사에 비해 향상된 것을 알 수 있다. 이로써 본 연구에서 개발하여 적용한 자기주도적 수행 체계가 과학고등학교 학생들의 과학적 태도 및 자기주도성 향상, 학습 능력 향상에 긍정적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.

이와 같은 연구 결과를 통해 몇 가지 제언이 가능하다.

첫째, 과학고등학교에서 적용 가능한 5E 전략을 활용한 수업을 다양하게 개발하여 적용할 필요성이 있다.

둘째, 5E 전략을 활용한 수업 결과에 대해 과학관련 태도 이외에 지적인 성취도, 탐구능력 향상 등에 대한 심도 깊은 조사 연구가 이루어질 필요성이 있다.

셋째, 과학적 태도 조사 결과를 통해 학생들의 직업에 대한 관심이 과학에 대한 흥미나 즐거움, 탐구에 대한 태도, 과학의 사회적 의의에 비해 낮으므로 이 부분에 대해 교육적 배려를 강화할 필요가 있다.

Ⅴ. 참고 문헌

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