Development of Process-oriented Inquiry-Based Science Performance Assessment Method and Application to Science Gifted High School Students

Vol. 70, No. 5, May 2020, pp. 454∼465 http://dx.doi.org/10.3938/NPSM.70.454

Development of Process-oriented Inquiry-Based Science Performance Assessment Method and Application to Science Gifted High School Students

Minchul Kim · Sangwoo Ha

Gyeonggi Science High School for the Gifted, Suwon 16297, Korea (Received 10 March 2020 : revised 08 April 2020 : accepted 16 April 2020)

In this study, we propose a valid and reliable science performance assessment method that can enhance the effect of teaching and learning through the process-centered performance evaluation in a formative meaning, and we analyze the effect on teaching and learning. The science performance assessment method combines the implementation of some parts of all the experiments conducted in a class: solving several inquiry problems in a given time, completing the report by interpreting the given data, and analyzing the errors. All experiments conducted in class, as well as the results and the processes to provide students and teachers formative meaning could be evaluated. In particu- lar, the difficulties and the problems of the existing performance assessment or a process-oriented assessment method could be supplemented. We expect that the science performance assessment method presented on this study to settle the issues of existing science performance assessment, through evaluating students’ understanding of the overall function of the inquiry process to identify the difficulties in students’ learning and to provide opportunities to improve teaching and learning related to science inquiry.

PACS numbers: 01.40.Fk

Keywords: Process-centred assessment, Science performance assessment, Inquiry, Science gifted students

과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안 개발 및 적용: 과학영재학교 학생들을 대상으로

김민철 · 하상우

경기과학고등학교, 수원 16297, 대한민국

(2020년 3월 10일 받음, 2020년 4월 08일 수정본 받음, 2020년 4월 16일 게재 확정)

본 연구에서는 형성적 의미의 과정 중심 수행평가를 통해 교수학습의 효과를 높일 수 있는 타당도 및 신뢰도 높은 과학수행평가 방안을 제안하고 이를 적용하여 교수학습에 미치는 영향을 분석하였다. 제안된 과학수행평가 방안은 수업시간에 진행하였던 모든 실험의 일부를 구현해 놓고 학생들에게 주어진 시간에 여러 탐구 문제를 해결하도록 하는 방식과, 학생들이 교사에 의해 주어진 실험 결과 데이터를 해석하고 오차를 분석하여 결론을 도출하여 보고서를 완성하는 방식을 접목하였다. 이를 통해 수업시간에 다룬 모든 실험에 대한 평가가 가능하고, 결과 및 과정까지 평가하여 학생과 교사에게 형성적 의미도 제공하는 수행평가를 실시할 수 있었다. 특히, 기존의 수행평가나 과정 중심 평가가 가지고 있는 어려움과 문제를 보완할 수 있다는 것이 큰 특징이었다. 본 연구에서 제시한 과학수행평가 방안은 기존의 과학과 수행평가가 주로 결과 중심의 총괄평가였다는 문제점을 해결하고 탐구 과정 기능 전반에 대한 학생들의 이해도를

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

평가할 수 있다. 이를 통해 학생들이 갖는 학습의 어려움을 파악하여 학생에게는 과학 탐구 학습에 대한 효과적인 학습전략을 가지게 하고, 교사에게는 과학 탐구 관련 교수 학습 개선의 기회를 제공하는 계기가 될 것으로 기대한다.

PACS numbers: 01.40.Fk

Keywords: 과정 중심 평가, 과학수행평가, 탐구, 과학영재학생

I. 서 론

수행평가는 학생이 학습과제를 수행하는 과정이나 결과를 보고 교사가 학생의 지식, 기능, 태도 등에 대하여 전문적인 판단을 기반으로 평가하는 방식으로 학생 스스로 지식이나 기능을 나타낼 수 있도록 산출물을 제작하거나, 행동으로 표 현하거나, 답을 작성하도록 요구하는 평가이다 [1]. 이러한 수행평가는 주로 1990년대부터 선다형 지필검사의 한계로 인해 시작되었다 [2,3]. 그 이후로 우리나라의 과학 교육 현장에서도 수행평가가 도입되어 시행되고 있다. 과학과 수행평가 방법은 서술형 검사법, 논술형 검사법, 실험실습 법, 포트폴리오법, 관찰법 등이 있다 [4]. 또한, 시뮬레이션, 조사, 프로젝트 시행 등을 통해 수준 높은 현실 문제를 해결 하는 과정을 수행평가로 인식되기도 한다 [5,6]. 중등학교 과학 수행평가의 평가 유형과 채점 방식에 관한 연구에서는 수행평가의 유형을 크게 종이-연필형 (Paper-pencil type) 과 수행형(Task type)으로 구분하였다 [7]. 특히, 수행형은 과학에 대한 태도와 실험에 대한 준비성을 볼 수 있는 과정 평가 (Process assessment) 와 보고서, 과제, 프로젝트 발표 등을 통해 탐구 결과물을 볼 수 있는 결과평가 (Outcome assessment)로 분류하였다 [7].

그러나 과학 교육 현장에서 실시되는 수행평가 유형은 다양하지 않다. 예컨대, 현장에서는 기존의 지필평가를 대 체하는 실험 관찰, 실험 보고서 평가 등과 같은 과학 실험 활동과 관련된 수행평가가 주로 실시되고 있다 [8,9]. 또한, 지필형 수행평가에서는 논술형 평가보다 단답형-서술형 평 가를 주로 실시하였고, 과제형 수행평가에는 수업 준비물, 노트검사 형태로 이루어졌으며, 결과물 평가에서는 주로 과제 평가를 실시하였다 [7]. 또한 학생들의 과학적 탐구 능력 평가에 관한 연구에 따르면 학교 현장에서는 실험보 고서 평가 (61%) 를 주된 평가 방법으로 사용하고 있고, 탐 구과정 기능도 일부 기능에 대한 평가에 치우쳐 자료해석 능력 (86%) 을 가장 많이 평가하는 것으로 나타났다 [10].

그러므로 보고서의 결과 해석만을 평가하는 이러한 방식을 통해서는 탐구과정 기능에 대한 전반적인 학습을 돕는 형 성적 목적의 평가가 이루어지기 힘들다 [10].

∗E-mail: hswgcb3@snu.ac.kr

또한, 학교 현장에서 실시되는 수행평가는 학생의 학습을 돕는 형성적 목적으로서의 평가가 이루어지지 못하고 있다.

학생들의 탐구 과정 기능 전반에 대한 이해도를 평가하는 대신 대부분 수행평가는 학기말에 결과 위주의 총괄평가 방식의 수행평가 형태로 이루어지고 있다 [11]. 그러므로 학교에서 이루어지는 수행평가는 학습 과정에서 학생들이 갖는 학습의 어려움에 대한 피드백을 제공하고, 교사에게 교육과정과 수업방법을 개선하는 기회를 제공하는 형성적 인 평가로서의 목적에 부합하지 못하고 있는 실정이다 [12].

2015 개정 교육과정에서는 수행평가라는 용어 대신 과정 중심 평가라는 용어를 사용함으로서 평가 패러다임을 전환 하였다. 학습의 과정을 중시하는 평가가 2015 개정교육과정 총론에서 언급되고 2018년 국정과제 50 [13]에 선정되면서

‘과정 중심 평가’에 대한 중요성은 높아지고 있다. 과정 중 심 평가는 결과 중심 평가와 대비되는 개념으로 교육과정, 교수학습, 교육평가의 연계를 특징으로 하였다 [14]. ‘과 정 중심적 평가’라는 용어가 처음 사용된 연구에서는 창의 인재 양성을 위해 암기 위주의 정답 찾기 등과 같은 결과 중심의 평가 방식에서 탈피하여 문제 해결 과정을 중시하는 평가로의 전환을 주장하였다 [15]. 또한, 과정 중심 평가의 확대 방안으로 수행평가를 포함한 과정 중심 평가를 강화 하여 학교 급 및 과목별 특성을 고려하여 점진적, 단계적인 적용을 제안하였다 [16]. 그러므로 과정 중심 평가는 교육 현장에서 수업과 연계된 평가, 교육과정-수업-평가 일체화, 형성평가, 학습을 위한 평가, 수행평가를 대체하는 개념으 로 사용하고 있다 [15]. 특히, 수행평가는 평가의 대상을 수행의 결과물뿐만 아니라 수행의 전 과정을 포함한다는 점에서 학교 현장에서 과정 중심 평가의 의미를 잘 실현할 수 있는 평가 방법이라고 할 수 있다.

하지만 새롭게 대두된 과정 중심 평가를 학교 현장에서 구체적으로 실천해 나가기에는 많은 어려움이 따른다. 과 정 중심 평가가 정책적 용어 및 선언적 구호로서 구체적인 평가 방식을 지칭하는 것이 아니라는 연구는 이러한 현실을 반영한다 [17]. 즉, 과정 중심 평가는 구체적인 형태의 수행 평가 방식이라기보다는 향후 우리 교육 현장이 수행해야 할 수행평가의 방향에 대한 철학과 제안이라는 것이다. 결국 과정 중심 평가의 철학을 구체적인 수업 현장에서 어떻게 녹여낼지에 대해서는 많은 실천적 연구가 필요하다. 한편, 과정 중심 평가 실태와 인식에 관한 연구 [17–19]에서는 과

정 중심 평가가 일반적인 수행평가와 동일한 의미로 사용되 고 있지만, 교사 개인이 수업과 평가를 동시에 해야 한다는 의미는 아니라고 하였다. 과정 중심 평가의 철학이 제대로 구현되기 위해서는 수업과 평가를 동시에 하는 방식보다는 과정 중심 평가에 전적으로 집중되는 형태가 더 유용할 것이 다. 이에 따라 본 연구에서도 과정 중심 평가의 의미를 교사 개인이 수업과 평가를 동시에 실시하는 교사별 학생평가의 의미와 구분하여 사용하고자 한다.

한편, 과정 중심 평가 모델에는 CAESL(Center for As- sessment and Evaluation of Student Learning) 에서 제안 한 ACT(Assessment-Centered Teaching) 모형과 이를 수 정 보완하여 교육부가 개발한 과정 중심 학생평가 모형이 있다. WestED, UC Berkeley, UCLA의 CRESST, Stand- ford 대학은 공동으로 파트너십을 구성하여 CAESL을 만 들고, CAESL의 ACT라 부르는 평가중심 수업모형을 제 안하였다 [20]. ACT모형은 교사의 평가 지식 (teacher’s assessment knowledge) 과 평가-수업의 순환 (Assessment instruction cycle) 이라는 두 부분으로 구성되어 있으며 평 가와 수업의 통합을 강조하고 있다 [20]. ACT모형에서는 교사가 평가 결과를 잘 활용할 수 있는 지식을 갖추어야 한다고 설명하고 있다. 예컨대, 평가 결과를 교사가 해석하 고 활용하는 능력이 중요하므로, 교사는 평가 결과로부터 학생의 성장에 도움이 되는 정보를 추출하며, 평가 결과를 수업 개선 및 학생의 학습에 관한 피드백 제공에 활용하고, 평가 방안 및 수업 자료 개선에 활용할 수 있어야 한다고 기술하였다 [13]. 또한, 교육부가 개발한 과정 중심 학생평 가 모형은 CAESL에서 제안한 평가와 수업의 순환 구조를 수정하여 목표 설정 및 학생 상태 파악 단계, 수업 및 평가 계획 단계, 평가 과제 개발 단계의 3단계로 구성되었다. 이 와 같이 과정 중심 평가의 성공을 위해서는 두 모형 모두 질 높은 평가 방안과 이에 대한 활용의 중요성을 강조하고 있다. ACT 모형에서의 교사의 질 높은 평가 방안 개발을 위해서는 평가 방안이 교육목표와의 일관성을 갖고, 학생의 이해와 성장을 파악할 수 있어야 하며, 평가 기준이 명확하 고, 타당성, 신뢰성, 공정성, 효율성을 가지고 실행 가능한 것이어야 함을 강조하고 있다 [13].

이와 같은 과정 중심 평가의 시행은 다양한 기대와 우려 를 가지고 있다. 과정 중심 평가를 통해 학생들로 하여금 창의적이고 복합적인 사고 능력을 키우도록 돕는 수업이 진행될 수 있고, 학생의 고차원적이고 복합적인 사고능력을 평가할 수 있으며, 학생이 수업에 적극적으로 참여할 수 있 다는 장점을 가지고 있다. 그러나 현실적으로는 개별 문항 출제 및 평가에 대한 어려움, 업무 과다, 시간 부족, 전문성 부족, 평가에 대한 객관성, 공정성, 신뢰성, 타당성, 일관성, 변별력 등의 확보의 어려움, 교사별 담당 학생 수 과다 등의

문제점을 가지고 있다 [13]. 이러한 문제로 인해 커리큘럼상 의 모든 탐구 주제에 대해 과정 중심 평가를 실시하기에는 어려움이 있고, 대부분의 학교에서는 조별로 이루어지는 탐구 수행 평가 방식을 채택하고 있으므로 개개인의 역량을 평가하기에는 무리가 있다.

위에서 살펴본 바와 같이 학교 현장에서 이루어지는 과학 과 수행평가의 유형은 다양하지 않고, 형성평가로서의 의미 보다는 교사가 주도하는 총괄평가로서 결과 위주의 평가로 실시되고 있다. 하지만, 대안으로 제시되는 과정 중심 평가 역시 다양한 문제점으로 인해 학교 현장에서의 접목에 어 려움을 겪고 있다. 이러한 과학과 수행평가의 개선을 위해 외국에서는 실제 상황에서 과제를 수행하는 것을 강조하 며 학생들의 성취도나 잠재력을 측정하는 Vermont Port- folio assessment, Collegiate Learning Assessment(CLA), College and Work Readiness Assessment(CWRA), U.S Medical Licensing Examination(USMLE) 를 실시하고 있 다 [21]. 또한, 교사의 계획적이고 의도된 중재에 의한 교수 방안이 포함된 상호 작용 평가를 통해 학생의 과제 수행의 향상 정도를 측정하여 잠재력을 평가하는 역동적 평가가 연구되었다 [22,23]. 평가 방안 개선 측면에서는 평가와 학 습의 일체화를 위해 평가에서 학생의 성취 결과에 대한 측 정보다는 학습을 강조한 학습 중심 평가(Learning-oriented assessment) 가 제안되었다 [24]. 이러한 문제점과 해결 방 안에 대한 학교 교육현장의 접목을 위해 과정 중심 형성평 가로서의 의미를 담은 수행평가를 할 수 있는 현실적인 평가 방안 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 교사 별 개별 평 가에 대한 어려움, 시간 부족, 평가에 대한 객관성, 공정성, 신뢰성, 일관성, 등의 확보의 어려움 등의 과정 중심 평가가 갖는 어려움을 해소하고, 학생들의 개별적인 탐구 능력을 평가하는 형성적 의미로써의 탐구형 수행평가 방안을 개발 하였다. 또한 개발한 방안을 실제로 영재학교 일반물리학 실험 수업에 적용하여 봄으로써 학생들의 학습 효과를 높이 고 효과적인 교수학습을 유도할 수 있는 수행평가 방안을 마련하고자 하였다.

II. 연구 내용 및 방법

1. 연구대상 및 방법

본 연구는 수도권 소재 과학영재학교에서 일반물리학 실 험 과목을 수강하는 2학년 105명을 연구 대상으로 하였다.

연구 대상 학생들은 일반물리학 실험과 관련된 내용 지식을 1학년 기초 물리학 수업과 2학년 일반 물리학 수업을 통해

Fig. 1. Research procedure.

습득하였다. 연구는 1년 동안 진행되었으며 연구 절차는 Fig. 1과 같다.

매학기 일반물리학 실험을 하는 동안 학생들은 매주 실험 후 실험 관련 수업 보고서를 제출하였고 2회의 탐구형 수행 평가를 실시하였으며 학기말에는 실험과 관련된 글쓰기를 작성하였다. 1학기 일반물리학 실험은 대부분 역학과 관련 된 주제의 실험을 하였고, 2학기 일반물리학 실험은 전자기 학, 광학, 현대물리와 관련된 주제의 실험을 진행하였으며 수업 당 12 16명의 학생이 참여하였다. 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안과 관련된 본 연구는 학기 당 2회 실시한 탐구형 수행평가를 중심으로 논의하고자 한다.

2. 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안 개발

본 연구의 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안 개발은 Fig. 2에 제시된 백워드 설계 (Backward design) 를 바탕 으로 하였다. Wiggins & McTighe에 의해 제시된 백워드 설계는 학습 결과를 확인하여 성취기준 설정하기, 평가 계 획하기, 평가와 연계된 학습 계획하기의 3단계로 구성된다 [25]. 이는 학습자의 학습 목표를 명확히 제시하고 이를 바탕으로 평가 방안을 개발하여 학습과 평가를 연계할 수 있는 과정 중심 평가의 토대임을 알 수 있다.

백워드 설계 (Backward design) 의 3단계를 자세히 살펴 보면 다음과 같다. 1단계는 원하는 학습 결과를 확인하는 과정으로 성취기준을 설정하여 이에 따른 교육 내용 및 핵 심 질문을 구성하는 단계이다. 2단계는 평가 계획 및 수행 과제와 채점 기준을 개발하는 수용 가능한 증거 결정 단계

Fig. 2. The framework of backward design [25].

Table 1. Principles to develope process-oriented and inquiry-based science performance assessment method.

The principles of the method development 1 Reflecting affective domains in assessment

2 Assessment in an environment similar to the classroom 3 Immediate feedback and class modification through

assessment

4 Connect classes with assessments and evaluate all the contents of experiments in classes

이다. 마지막으로 3단계는 수행 과제를 기반으로 수업을 계획하고 실현하는 학습 활동과 수업 경험 단계이다.

백워드 설계의 3단계를 기반으로 탐구 활동에서 탐구 수단 중 하나인 실험을 통해 변인 관계를 규명하고 과학적 이론을 검증하며 관찰, 측정, 분류, 예상, 추리와 같은 기초 탐구 기능과 문제인식, 가설설정, 변인통제, 자료해석, 결 론도출과 같은 통합 탐구 기능의 습득을 위해 연구자들은 본 연구의 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안 개발의 네 가지 원리를 Table 1과 같이 설정하였다.

첫째, 정의적 평가 요소를 평가에 반영하여 수행평가 방 안을 개발하였다. 성취 기준을 설정함에 있어 정의적 요소 에 대한 평가보다 인지적 요소에 대한 평가를 중점적으로 하는 점을 보완하기 위해 과학적 태도와 관련된 정의적 평 가요소를 평가에 반영하고자 하였다. 이는 성취 기준 설정 과 관련된 백워드 설계의 1단계 과정을 바탕으로 하였다.

이러한 평가 방안은 인지적 요소뿐만이 아니라 비인지적인 요소까지 포함하여 평가하는 방법으로 지식, 기능, 태도를 종합적으로 평가하고자 하였다. 과학적 태도 영역의 평가 항목은 과제를 수행하는 과정에서 학습자가 과학과 관련된 가치를 느끼고 과학적 태도, 즉, 호기심, 합리성, 판단의 일 시보류, 비판성, 개방성, 객관성, 정직성, 겸손, 과학지식의 한계에 대한 인식과 같은 태도를 고양할 수 있도록 그 내용 이 구성되어 있는가를 의미한다 [3]. 질문지, 관찰 글쓰기를 통해 탐구 실험에 대한 가치 인식, 타인과의 협동성, 문제인 식과 해결에 대한 적극성, 과제집착력 등의 정의적 능력을 평가에 반영하였다. 예컨대, 실험과 미적 가치를 연계하여 사고할 수 있도록 아름다운 실험에 대한 생각을 서술하게 하였고, 뉴턴의 2법칙 실험과 같이 과학자가 과학적 지식을 얻은 방법과 다른 방식으로 실험을 통해 검증하는 과정에서 과학에 대한 호기심을 가지고 학생들과 협동을 통해 과학지

식에 대한 비판성과 개방성, 과학지식의 한계와 같은 과학에 대한 정의적 능력을 평가하였다.

둘째, 실제 수업 과정에서 학생들을 평가하지 않고 수업 환경과 비슷한 상황에서 과정 중심 평가를 진행하였다. 실 제 수업 과정에서의 평가는 많은 어려움과 단점을 내포하고 있기 때문이다. 예컨대, 실제 수업 과정에서 평가를 진행할 경우, 수업하는 교사가 평가자의 역할까지 해야 하므로 수 업과 평가 모두에 집중하기 힘들게 된다. 또한, 학생마다 평 가하는 상황이 달라서 공정하지 않은 평가가 될 수도 있다.

그리고 피 평가자인 학생에게 평가 시 감정이 개입되어 후 광효과로 인한 불공정한 평가가 될 수 있다. 이는 평가 계획 및 수행 과제 개발과 관련된 백워드 설계의 2단계 과정과 관련된다. 즉, 평가 계획 단계에서 수용 가능한 과정 중심 평가를 위해 수업 환경과 비슷한 환경을 설정하고 수업에서 이루어진 모든 주제에 대한 평가를 진행하고자 하였다.

셋째, 평가를 통한 학생들의 피드백을 바탕으로 수업 을 조정할 수 있도록 하였다. 이는 평가와 수업의 상호작 용과 관련된 백워드 설계의 3단계 과정을 바탕으로 하였 다. 본 연구의 평가 방안은 기존 학습의 결과 평가 (AOL;

Assessment of Learning) 와 구분되는 학습을 위한 평가 (AFL; Assessment for Learning), 즉, 학습 지향적 평가를 하고자 하였다. 학습 결과 뿐 만이 아니라 학습 과정도 함께 평가하여 평가의 결과를 바탕으로 학생들에게 피드백을 실 시하였고 수업을 재설계하였다. 이를 통해 학생들의 학습에 대한 어려움을 파악하여 학생들이 평가과정에서 효과적인 학습전략을 가지게 하였다. 예컨대, 학생들로 하여금 실험 개선을 위한 아이디어 및 실험에서의 어려운 점을 실험보고 서에 작성케 하고, 이를 분석하여 다음 차시 수업이나 다음 학기 수업에 반영하였다. 또한, 학생들의 피드백을 바탕으 로 탐구보고서의 질문 내용을 다양화하였다. 그리고 실험 방법에 따라 실험한 후에 결과 측정, 오차 분석, 결론으로 이어지는 단순한 보고서 양식을 탈피하여 실험을 하는 이유, 과학적 정의, 개념, 법칙, 원리, 이론 등의 과학 지식의 구조, 과학자가 하는 과학적인 방법과 학생들의 과학에 대한 학습 방법의 차이에 대한 질문을 통해 학생들로 하여금 과학적 사고 및 과학의 본성에 대한 이해를 높일 수 있도록 하였다.

또한, 보고서 제출 방식을 변경하여 온라인 보고서를 제출 하게 함으로써 평가를 좀 더 효율적으로 할 수 있게 하였다.

수업 및 평가 방식 측면에서도 이미 실시한 실험에 대하여 그 결과 및 결론 분석을 바탕으로 동일 주제에 대하여 좀 더 심화된 실험을 실시하여 학생들이 스스로에게 피드백을 주 고 이를 발전시켜 본인이 가졌던 호기심을 해결하는 기회를 제공하였다.

마지막으로, 수업과 평가가 밀접하게 연계될 수 있도록 평가 환경을 조성하고 모든 차시의 실험 내용을 평가하고자

하였다. 이 역시 평가가 수업에 미치는 긍정적인 효과를 극대화하기 위해 평가와 수업의 상호작용과 관련된 백워드 설계의 3단계 과정을 바탕으로 하였다. 과정 중심 평가에 서 가장 중요한 요소는 성취기준을 기반으로 평가요소를 추출하고 이를 바탕으로 평가 방안을 개발하여 수업과 연 계시키는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 각 차시 실험의 성취기준 중에 학생들이 어려워하고 혼란스러워하는 부분 을 평가요소로 추출하고 이를 평가에 반영하여 학생들로 하여금 복습하도록 하고, 평가 결과를 피드백 함으로써 형 성적 의미의 평가를 통해 수업과 평가를 연계하였다. 예 컨대, 옴의 법칙 실험에서 사용한 저항은 수 kΩ 인데 수 Ω 의 저항을 사용할 경우에 대하여 생각해보는 질문을 하여 평가에서 학생들이 실수한 부분을 수업 시간에 생각해 볼 수 있도록 하였다. 이와 같이 학생들이 실험에서 어려워했던 점을 분석하고 이를 다음 수업시간에 활용하여 과학적 지식 및 방법에 대한 학생들의 이해도를 높이려고 하였다. 이와 마찬가지로 평가에 대한 성취기준은 학습 목표와 기대하는 학습 결과를 바탕으로 정하였다. 또한, 수업 활동 시 역할 에 대한 동등한 기회 부여가 불가능하기 때문에 매 실험 시간마다 조 편성을 새롭게 하여 다양한 역할을 수행할 수 있도록 하였다.

3. 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안에 대한 인식 조사 및 분석 방법

Table 2는 한 학기 동안 실시된 일반물리학 실험 강의 내용과 수행평가 내용이다. 전반기 수행평가 (수행평가 내 용 1 – 4) 는 고전역학에 관한 내용을 바탕으로 실시하였고 후반기 수행평가(수행평가 내용 5 – 7)는 파동역학에 관한 내용을 바탕으로 실시하였다. 앞서 언급한 바와 같이 커리 큘럼에 있는 모든 주제에 대하여 수행평가에서 평가하고 있음을 알 수 있다.

이러한 수행평가의 문항에 대한 이해를 돕기 위해 전반기 데이터 수집 수행평가 문항과 후반기 데이터 분석 및 해석 수행평가 문항을 부록에 제시하였다. 수행평가 문항은 각 차시 실험에서 중요한 성취기준이나 학생들이 어려워하고 혼란스러워하는 부분을 평가요소로 추출하여 구성하였다.

이는 학생들로 하여금 중요한 학습 내용을 복습하게 하고 평가 결과를 피드백 함으로써 형성적 평가로서 학생들의 학습 효과를 증진시키기 위함이다.

전반기 수행평가 중 데이터 수집 수행평가 문항은 버니어 캘리퍼스를 사용한 물체의 측정에 관한 것, 힘의 합성과 평 형에 관한 것, 수레의 운동을 분석하여 뉴턴의 운동 법칙을 확인하는 것, 경사면에서의 굴림 운동을 분석하는 것으로

Table 2. The contents of lecture and performance assessment.

Week Lecture contents Contents of performance assessment

1 Orientation

2 Error theory and equilibrium of force 1. Measurement

2. Composition of forces

3 Newton’s law of motion

3. Newton’s law of motion on a slope

4 Gravity acceleration

5 Measurement of Rotational Inertia

4. Rolling movement on a slope

6 Rolling movement on a slope

7 Performance assessment 1∼4

8 Angular momentum conservation 5. Angular momentum conservation

9 Angular harmonic motion

of torsion pendulum 6. Angular harmonic motion 10 Vibration of strings (tubes or plates) 7. Vibration of strings

11 Performance assessment 5∼7

12 Performance assessment experimental design Ⅰ

13 Performance assessment experimental design Ⅱ

14 Application of the wind tunnel

15 Coefficient of linear expansion

구성하였으며 부록 1에 제시하였다. 또한, 후반기 수행평 가 중 데이터 분석 및 해석 수행평가 문항은 탄성을 가진 현에서 발생하는 정상파의 공명 진동수에 대한 데이터를 제시하고 이를 분석하여 현의 특성을 분석하는 것으로 구성 하였으며 부록 2에 제시하였다. 이를 위한 평가 척도안은 평가 방법에 대한 평가 요소를 추출하여 각 요소를 기준으로 평가척도를 구성하였으며 부록 3에 제시하였다.

이와 같이 설계된 평가 방안을 통해 수업 및 평가 후 탐구형 수행평가에 대한 학생들의 생각을 서술하는 설문을 실시하고 이에 대한 분석을 실시하였다. 설문 조사는 본 연구의 참여자 105 명을 대상으로 하였으며, 설문에서 명확하지 않은 답변을 한 4명의 학생들을 대상으로 면담을 실시하여 설문 답변을 보충하였다. 설문 문항은 다음과 같다.

“이번 학기 수업에서는 3 – 4 회의 실험이 끝나면 실제 실험 수행을 잘하는지 평가하는 탐구형 수행평가를 도입하였다. 이런 형태의 수행평가에 대한 본인의 생각을 (가능하면 이런 수행평가를 실시하지 않는 교과, 혹은 과목과 비교하여) 서술하시오.”

위 설문 문항의 답변을 분석하여 새로운 평가 방안에 대한 인식조사연구를 실시하였으며 면담법을 통해 조사연구의 부족한 부분을 보충하여 분석하였다.

설문문항에 대한 답변은 반복적 비교분석 과정을 통한 귀납적 범주화 분석을 통해 실시하였다. 귀납적 범주 분석 은 수집된 자료를 반복적으로 비교하고 대조하여 여러 개의 자료를 통합하여 복합적 개념을 창출하는 분석 방법이다 [26]. 설문 문항 분석을 위해 두 명의 연구자가 독립적으로

학생의 답변 자료를 비슷한 주제 별로 구분하고 이를 나 타내는 범주 명칭을 부여하였다. 그리고 범주 내, 범주 간 답변을 비교 분석하여 범주와 범주 명칭을 수정하는 과정을 반복적으로 실시하였다. 이 과정에서 형성된 범주화의 신 뢰성 제고를 위해 독립적으로 분석된 두 연구자의 범주를 반복적으로 비교, 분석하였으며 학생들의 데이터를 더 잘 설명하는 범주에 대해 합의하는 과정을 거쳤다.

III. 연구 결과

1. 평가 방안 개발

본 연구에서 개발된 과정 중심 탐구형 수행평가는 학생 들이 평소에 행한 실험의 절차나 과정, 기타 지식 등을 실전 에서 종합적으로 평가하며 학생의 물리학 실험 관련 역량을 평가하는 데에 그 의의를 두고 있다. 또한, 본 평가 방안은 전체 수행 평가 중 매주 실험 시간마다 실험 직후 제출하는 조별 실험 보고서 및 개인 보고서와 학기말에 실시하는 과 학 실험 관련 논술형 평가를 제외한 탐구형 수행평가만을 의미한다. 개발된 탐구형 수행평가 방안은 실험보고서 작 성 및 분석 세트와 실험평가세트의 두 세트로 구성되었다.

실험보고서 작성 및 분석 세트는 학생들이 작성한 보고서에 나타나는 잘못된 분석이나 오차가 큰 부분을 다시 분석할 수 있도록 해당 실험 결과를 주고 이를 해석할 수 있는 평 가 문항²으로 구성했다. 또한 실험평가 세트³는 3 – 4회의

2실험보고서를 작성하는 평가 문항 예시는 부록 2 참조

3실험 평가 세트의 예시는 부록 1 참조

Fig. 3. Inquiry performance assessment lab contexts.

실험이 끝난 뒤 각 실험에서 학생들이 어려워하거나 측정 방법이 잘못된 요소를 찾아내어 5 – 10분 동안 실습할 수 있는 3 – 4개의 실험으로 구성했다.

개발된 수행평가 세트를 바탕으로 실제 수행된 탐구형 수 행평가는 두 개의 실험실(Lab A & Lab B)로 분리하여 진 행되었다. Fig 3은 두 개의 실험실 환경을 모식도로 나타낸 것이다. Lab A는 데이터 분석 및 해석 실험실로 수행평가 전에 이루어진 실험 중 하나의 주제에 대하여 주어진 실험 데이터를 이용하여 개인별로 결과를 분석하고 자료를 해석 및 결론을 도출하여 보고서를 작성하는 곳이다. Lab B는 데이터 수집 실험실로 수행평가 전에 이루어진 각 실험의 중요한 부분 또는 학생들이 잘못하는 부분을 평가 요소로 구성하여 탐구형 수행평가를 개인별로 실시하는 곳이다.

평가 환경과 관련하여 두 반 이상을 다른 시기에 평가할 때 발생할 수 있는 정보 노출 문제와 관련된 형평성 문제에 대비하여 평가 주제, 실험 도구 및 장비 등과 같은 평가 문항 에 대한 정보를 평가 대상 학생 모두에게 미리 공지하였고, 평가에 대비하여 미리 실험 도구나 장비를 사용해 볼 수 있는 기회를 제공하였으며, 측정과 관련된 평가 시 측정할 대상을 평가 반마다 다르게 설정하여 운영하였다.

수행평가에 참여한 학생들은 Fig 4와 같이 Lab A에서 주어진 데이터를 분석하여 보고서를 작성하다가 순서가 되면 Lab B에서 4종류의 탐구 수행을 실시하고 이후 Lab A로 돌아가서 보고서를 완성하여 평가를 마친다. Lab B 에서의 수행평가에서는 5분씩 4개의 실험에 관하여 평가를 실시하였다.

이와 같이 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안은 수업시 간에 진행되었던 실험 중 하나의 실험에 대하여 실험 결과 데이터를 제시하고 제시된 실험 결과를 해석하고 오차를 분석하여 결론 도출을 통해 보고서를 완성하는 개별 수행 평가와 수업시간에 진행하였던 모든 실험 주제에 대하여 각 실험의 일부를 구현해 놓고 주어진 시간에 여러 문제를 해결하는 형태의 개별 수행평가의 접목 방식으로 기존의 관찰법, 실험실기, 관찰보고서 작성과는 다음과 같은 차이 점이 있다.

Fig. 4. Performance assessment process.

첫째, 기존의 관찰법과 실험 실기는 수업시간에 이루어진 많은 탐구 활동 중 한 실험의 전체 과정을 통해 많은 학생들 을 서로 다른 순간과 맥락에서 평가하지만 새로운 수행평가 방안은 학생들을 집중적으로 관찰할 수 있는 실험의 일부 장면을 동일하게 구현하여 학생들의 수행을 평가함으로써 학생들의 평가 환경을 동일하게 하여 평가의 신뢰성과 공 정성을 확보할 수 있다.

둘째, 기존의 방법은 한 학기 동안 이루어진 많은 탐구 실험 중 하나의 주제에 관한 내용만을 평가 할 수 있었던 반면, 본 연구에서의 수행평가 방안은 수업시간에 이루어진 모든 주제에 대하여 학생들을 평가함으로써 평가의 타당성 및 형성적 의미의 평가를 할 수 있다.

셋째, 기존의 탐구형 수행평가는 개별평가에 대한 현실적 어려움과 시간 부족으로 인해 개별평가 보다는 조별평가 위주로 이루어진 반면, 본 연구에서의 수행평가 방안에서는 개별평가를 통해 평가가 이루어짐으로써 조별 수행평가에 서의 문제점을 해결할 수 있고 특히, 무임승차 효과를 배제 할 수 있다.

넷째, 기존의 관찰보고서 평가는 학생들이 실험한 데이터 를 바탕으로 본인들이 수행한 실험 결과에 대한 확신 없이 오차 분석을 실시한 반면, 새로운 보고서 평가 방법은 신뢰 도가 높은 데이터를 분석함으로써 결론을 도출하고 오차를 분석하는데 더 높은 신뢰도의 보고서를 작성할 수 있으며 기존에 본인들이 한 실험 결과 데이터의 결론 분석과 비교할 수 있는 기회가 되어 학습 효과도 높일 수 있다.

그러므로 기존의 수행평가와는 다르게 동일한 환경과 맥락에서 수업시간에 이루어진 대부분의 실험에 대하여 개 별평가를 실시하고 결과뿐만이 아니라 과정까지 평가하여 피드백 함으로써 학습 효과를 높일 수 있다는 점에서 기존의 수행평가 방식과 구분된다.

Table 3. Classification of Process-Oriented and Inquiry-based Science Performance Assessment.

Category Lab A Lab B

Context Data analysis and interpretation Data collection

Purpose

The assessment of error analysis and report writing by making interpretations and conclusions

Individual assessment of attitude, readiness, laboratory equipment operation, problem-solving etc.

Process

Assessment of report writing ability through analysis of given experimental results

Set up 4 small experiments and conduct inquiry performance assessment for 5-10 minutes

Table 4. Student recognition of process-oriented and inquiry-based science performance assessment method.

Categories Contents

1)

Positive interaction between class and

assessment

Overcome the shortcomings due to the division of roles and exclude the free-riding effect

Evaluate all experimental subjects planned in the curriculum Assess the process as well as the results of the experiment Cultivate literacy of scientific inquiry

Improve learning through review and feedback

2) Evaluation of the

Assessment method

Lack of time for evaluation and preparation The high difficulty level of assessment

2. 새로운 탐구형 과학수행평가 방안에 대한 학생들의 인식

새롭게 실시한 과정 중심 탐구형 과학수행평가에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위해 이런 형태의 수행평가에 대 한 학생들의 생각을 가능하면 이와 같은 형태의 수행평가를 실시하지 않는 교과, 혹은 과목과 비교하여 쓰게 하였다.

설문 결과, 학생들은 기존 수행평가와의 차이를 인식하 였고, 본 수행평가 방안이 갖는 수업과 평가의 긍정적 상 호작용을 통해 학습 효과를 증진할 수 있다고 인식하였다.

또한, 본 평가 방안에 대한 평가를 통해 보완되어야 할 사항 도 인식하고 있었다. Table 4은 본 연구에서 개발한 과정 중심 탐구형 과학 수행 평가 방안에 대한 학생들의 인식을 정리한 것이다.

1) 수업과 평가의 긍정적 상호작용

첫째, 학생들은 본 연구에서의 평가 방안을 통해 역할 분담에 따른 단점을 극복하고, 조별 평가 시 발생하던 무임승차 효과를 배제할 수 있다고 생각했다. 일반적으로 학생들은 실험을 할 때 조원들끼리 역할을 분담하여 각자의 역할을 수행하기 때문에 자신이 수행한 부분을 제외한 다른 부분의 지식 습득이 어려울 수 있다. 또한, 실험 수행평가에서 수업시간에 학생들의 모습을 보고 평가하는 것은 형평성에 어긋난다고 생각했다. 즉, 일반물리실험 수업 시간에는 모든 학생들이 동등한 역할을 수행하는

것이 아니라 실험을 효율적으로 진행하기 위해 역할을 분담하고 자신이 맡은 역할을 수행하며 실험을 진행하게 된다. 예컨대, 컴퓨터를 다루는 학생, 실험 결과를 기록하는 학생, 실험 장비를 통제하며 실험을 직접 진행하는 학생, 실험 결과를 계산하는 학생 등으로 역할을 분담하여 실험을 진행하였다. 그러나 각 역할의 성격과 난이도가 다르므로 학생들은 수업 시간에 이루어지는 학생 활동을 통한 평가 시 학생들마다의 다른 역할을 일률적으로 평가하는 것은 불가능하다고 생각하였다. 따라서 지금과 같은 방식의 수행평가를 진행하는 것이 이상적이고 바람직한 수행평가 방식이라고 생각하였다.

“실제 실험에서는 역할분담을 하여 내가 담당하지 않았던 부분에 대해서는 잘 모르고 넘어가는 부분이 꽤 존재하였는데, 이러한 수행평가를 위해 그 동안 했던 실험을 되짚어보고, 이에 대해 의미를 곱씹어보는 시간을 가질 수 있었다.” (학생 설문 답변 중)

이와 같이 본 연구의 탐구형 과학수행평가는 과정평가의 어려움과 역할 분담에서 오는 평가의 어려움을 해소할 수 있다. 예컨대, 개인 별로 수업시간에 실시하였던 실험을 간단하게 다시 평가하고, 이미 실시했던 실험 결과 데이 터를 분석하여 실험 보고서를 작성케 함으로써 조별 실험 수행에서 발생할 수 있는 역할 분담에 따른 단점을 극복할 수 있다. 왜냐하면 수업 실험 시 역할 분담으로 인해 전체 내용을 이해하지 못하는 경우 탐구형 수행평가 시 좋은 평가를 받기 어렵기 때문이다. 이를 통해 학생의 수업 중

실험에 대한 집중도와 이해도를 높일 수 있다. 수행평가를 대비하여 학생들이 수업 중에 어떻게 실험하는지는 다음의 학생들의 답변을 통해 알 수 있다.

“평소 실험 수업시간에 각자의 역할을 고정하지 않고, 한 번 측정할 때마다 돌아가면서 역할을 맡도록 하면 수행 평가에 도움이 되기 때문에 수업의 효율을 높일 수 있다.”

(학생 면담 중)

또한, 무임승차 효과를 배제할 수 있다. 평소에 실험에 적극적으로 참여하지 않아, 실험 기기 사용 방법과 결과 계산 방법 등을 정확히 알지 못하는 경우에는 평가를 잘 받을 수 없다. 그러므로 학생들은 본인이 하지 않았던 역할에도 관심을 가지고 적극적으로 다양한 역할을 수행해보려 노력함을 알 수 있다.

“조별로 이루어지는 평가는 실험을 진행하고 보고서를 작성하는 데 있어 개개인의 역량을 평가하기에는 무리가 있다고 생각한다. 반면에 현재 평가 방식은 한 명 한 명이 실험하는 모습을 관찰하고 이를 평가함으로서 수업의 참여도를 높이는 동시에 개개인의 역량을 평가할 수 있는 효과적인 방식이라고 생각한다.” (학생 설문 답변 중)

둘째, 교육과정상의 계획된 모든 실험 주제에 대하여 평가가 가능하고 실험 결과뿐만이 아니라 과정도 평가할 수 있다. 즉, 학생 개별로 전 실험 과정을 다시 체험할 수 있고 주어진 실험 결과를 분석하여 결과보고서를 작성토록 함으로써 실험 과정 및 결과 모두를 평가할 수 있다. 또한, 실제 실험 수행의 능력을 평가할 수 있기 때문에 실험 평가의 목적에도 부합된다.

“스스로 전 실험 과정을 체험할 수 있는 탐구형 수행평 가야말로 실제 실험의 이해도와 숙련도를 높이게 된다.”

(학생 설문 답변 중)

“평소 실험에 자신이 얼마나 기여했는지, 보고서 작성 시 얼마나 고민하고 작성했는지를 적나라하게 보여주는 수행평가이다.” (학생 면담 중)

셋째, 본 연구의 과정 중심 탐구형 수행평가 방안은 실험 수행을 잘 할 수 있는 기초적인 소양을 기르는데 적합한 평가라고 할 수 있다. 예컨대, 물리 실험 교과에서는 오실로스코프, 함수발생기, MBL 등의 각 실험 상황에 알맞은 실험 기구를 사용하거나 cassylab, tracker 등 알맞은 프로그램을 사용하여 데이터를 분석하기 때문에

각 실험 기구들의 상황에 따른 사용법을 잘 습득하는 것은 중요하다. 그러므로 수업시간에 한 실험들에 대해서 각 실험에 성실하게 참여했는지, 그리고 각 실험기기를 다룰 줄 알며 각 실험에 대한 유의사항을 알고 있는지 체크하는 것은 의미가 있다.

“직관적으로 이해하기 힘든 기자재를 스스로 사용할 수 있기 위해서 수업에 적극 참여하였다.” (학생 설문 답변 중)

“실험은 이론과 달리 오차라는 것이 생기고 이 오차를 설명할 수 있어야 자신이 실험에 대해 잘 알고 있다고 말할 수 있다. 그런 면에서 탐구형 수행평가는 실험 과정과 오차 분석 결과를 함께 평가함으로써 학생이 그 실험에 대해 얼마나 이해했는지 또는 실험을 할 때 필요한 기본적인 자세가 갖추어져 있는지를 알 수 있다. 따라서 탐구형 수 행평가는 매우 적절하다고 할 수 있다.” (학생 설문 답변 중)

“이 탐구형 수행평가가 부담되지만 매우 중요하다고 생각한다. 왜냐하면 실험에서 중요하게 취급되는 여러 가지 능력 중에서 개인의 실험 수행 능력을 비교적 정확하게 측정할 수 있는 척도가 되어주기 때문이다.” (학생 면담 중)

넷째, 많은 학생들이 수업시간의 실험들을 한 번 하고 끝이 아니라 다시 복기해보는 시간을 갖고, 그 실험에 대해서 더 생각해 봄으로써 수업에 대한 스스로의 피드백을 얻을 수 있다. 또한, 학생들은 수업 시간의 실험 이후에 실험 결과를 보고서로 다시 정리하며 도출할 수 있는 결론이 무엇인지 다시 한 번 찾아보게 함으로써 학습 효과를 높일 수 있다고 생각하였다.

“이러한 탐구형 수행평가를 준비하는 과정에서 부족한 부분에 대한 보충이 가능하여 복습의 기회를 가질 수 있다.”

(학생 설문 답변 중)

“중간 평가를 함으로써 반성의 기회가 되고 실력 향상에 도움이 된다.” (학생 설문 답변 중)

“탐구형 수행평가를 통해 수업시간 실험에서 부족했던 점을 보완할 수 있어서 더욱 의미 있는 시간을 가졌던 것 같다.” (학생 설문 답변 중)

마지막으로, 탐구형 수행평가 중 보고서 작성 및 분석 세트를 통해 학생들이 자료 해석 및 결론 도출과 같은 통합 탐구 능력을 더욱 발전시키는 계기가 되고 있음을 알 수 있다. 즉, 한정된 시간 동안 이루어지는 실험에서 결과를

도출하고 보고서를 작성하는 동안 많은 학생들이 실수에 의한 잘못된 데이터 처리 방안에 집중하였지만 보고서 작성 수행평가를 통해 그런 어려움을 보완할 수 있는 계기가 되었음을 알 수 있다.

“실제 실험 수행평가뿐만 아니라 보고서 작성 수행을 통 해서도 많은 것을 얻을 수 있는 것 같다. 수업 시간에 실험을 잘못 진행하여 잘못된 데이터가 나오면 오차에 대한 분석을 할 수밖에 없다. 그런데 보고서에 주어져 있는 데이터를 통해서는 실험이 올바르게 진행되어 올바른 데이터가 나왔 다는 가정 하에 어떻게 분석할 것인지, 어떤 규칙을 발견할 수 있을 것인지 생각할 수 있어 도움이 되고 좋았다.” (학생 면담 중)

2) 평가 방안에 대한 평가 및 방안 수정

학생들은 본 연구에서 제시된 과정 중심 탐구형 수행평가 방안에 대한 부정적인 인식도 보여주었다. 첫째, 학생들은 실험이 현실의 물체들을 가지고 수행하는 것이다 보니 고 려하지 못한 변수나 예상치 못한 상황 때문에 실험을 수행 하는데 주어지는 시간이 짧다고 느꼈다. 제대로 된 결과를 얻으려면 천천히, 그리고 꼼꼼하게 실험을 할 필요가 있다 고 생각하는 학생들은 시간 내에 결과를 얻어야하기 때문에 급하게 하느라 실수한 일도 꽤 많았다고 답변하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 평가자들은 평가 방안의 운영 시간과 방법을 수정하였다. Fig 5와 같이 한 세트의 실험 평가 시간을 두 배로 늘리고 실험 평가 세트를 줄였다. 이러한 수정으로 인해 학생들은 실험에 대해 조금 더 사고함으로써 실험이 가지는 의미에 대해 한 번 더 생각할 수 있게 되었다. 또한, 수행평가 시 실수를 만회할 수 있는 시간을 가지게 되어 실험에 대하여 잘못 이해하거나 수행했던 것을 수정할 수도 있었다. 연구자들은 수업 시간외의 시간에도 수업시간에 진행한 실험을 다시 해 볼 수 있는 환경을 마련하여 진 정한 의미의 형성적 평가가 이루어질 수 있도록 고려하였다.

“탐구형 수행평가 자체는 실험 수업을 위한 평가와 학생들의 평가 두 마리의 토끼를 잡을 수 있는 좋은 방식 이다. 그러나 충분한 평가 시간과 연습 시간이 주어지지 않는다면 평가만을 위한 평가일 뿐 아무런 의미가 없다고 개인적으로 생각하며 탐구형 수행평가를 위해서는 반드시 충분한 시간이 주어져야 한다고 생각한다.” (학생 설문 답변 중)

Fig. 5. Modified performance assessment process.

둘째, 학생들은 실험을 잘한다는 것이 답을 외우고 정답을 시간 내에 작성하고 맞추는 것 보다는 자신이 알고 싶은 것을 정확하게 구하는 실험 방법을 찾고 설계하고 실제로 수행하는 것이 중요하다고 생각하였다. 이를 위한 방안으로 학생들은 프로젝트 형태의 수행평가를 선호하였다. 학생들의 의견을 반영하여 본 연구자들은 한 학기에 한 번은 글쓰기 수행 대신 프로젝트 방식의 탐구형 수행으로 변환하였고, 그 방식으로 뉴턴의 제 2 법칙과 옴의 법칙에 대한 조별 심층 탐구를 진행하였다.

이러한 방식은 탐구형 수행평가에서 평가하지 못했던 탐 구 과정 기능인 가설 설정 능력도 평가할 수 있게 해 주었다.

“각각의 실험이 끝나고 실험 도중에 어떤 점을 고쳐나 가야 보다 좋은 실험 결과 값이 나오는지 논의하고 이후 이와 같은 실수를 하지 않도록 물리 실험 수행평가 시 다시 조원들과 함께 실험 수행평가를 진행하는 것이 더욱 효과적이라고 생각한다.” (학생 설문 답변 중)

결론적으로, 조별 심층 탐구도 포함한 새로운 방안의 적 용 결과 학생들은 새로운 수행평가 방안이 수업에서 실시한 모든 실험에 대하여 평가하고, 결과뿐만이 아니라 과정도 평가하며, 조별활동으로 이루어지는 수업에 대한 학습 효과 를 증진한다고 생각했다. 또한, 평가 결과를 수동적으로 받 아들이지 않고 형성적 평가를 통해 이후 교수학습에 긍정적 영향을 미치며, 본인들의 학습에 있어서의 어려운 점을 파 악하여 효과적인 학습전략을 가지게 하였다고 평가하였다.

IV. 결론 및 논의

과학 수업의 목적이 기본적인 과학적 개념, 법칙, 이론이 나 실험 장비에 대한 기술을 익히는 것이라면 필기시험이나

퀴즈를 통해 평가하는 것이 더 효과적일 것이다. 그러나 과학 수업의 목적은 어떤 현상을 설명하고 적용함으로써 언제 어떻게 과학적 사실, 개념, 법칙, 원리, 이론과 기술을 사용할 수 있을지에 대한 이해에 있기 때문에 이전과는 다른 방식의 수행평가가 필요하다 [25]. 이러한 새로운 수행 평 가를 구현하기 위해 본 연구에서는 먼저 기존의 수행평가의 문제점을 분석하였다. 이를 통해 기존의 수행평가가 실험 보고서 및 과제 평가를 주로 하는 교사 주도의 결과 평가인 점, 학습 과정에서 겪는 학생들의 학습의 어려움에 대한 피 드백을 제공하고 교사의 수업방법을 개선할 수 있는 형성적 의미의 평가가 이루어지지 못한 점, 수행 상황에서 평가 학 생들의 역할 분담에 따른 평가의 형평성 문제가 발생한다는 점, 조별평가가 가지는 무임승차 효과를 배제할 수 없었던 점, 과정평가로서 수업과 평가를 동시에 실시하기 어려운 점 등의 문제점을 가진다는 것을 도출하였다. 본 연구에서는 기존의 수행평가가 가지는 문제점을 보완할 수 있는 새로운 수행평가 방안을 개발하고 이를 수업에 적용하여 학생의 학습과 교사의 교수 활동의 효과를 높일 수 있는 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안을 제안하였다.

본 연구에서 개발한 수행평가는 교육과정 상의 수업시간 에 진행되었던 모든 실험의 일부를 구현하여 3 – 4세트로 세팅하고 각 세트 당 5 – 10분 정도의 주어진 시간에 문제를 해결하는 형태의 데이터 수집 수행평가와 수업시간에 진행 되었던 실험 중 실험 데이터 분석에 많은 오류와 어려움이 있었던 것에 대하여 실험 결과 데이터를 제시하고 이를 해 석하고 오차를 분석하여 실험의 의미를 보고서를 통해 작성 하는 데이터 분석 및 해석 수행평가를 접목하였다. 이러한 방식을 통해 조별 평가 시 역할 분담에 따른 문제와 무임승 차 효과를 없애고 교육과정 상 계획된 모든 실험에 관하여 평가였으며, 실험 결과뿐만이 아니라 과정도 평가하였다.

본 연구에서 개발된 수행평가는 기존의 수행평가가 가 지는 문제점을 해결하기 위해 백워드 설계의 3단계를 기반 으로 과정 중심 탐구형 과학수행평가 방안 개발의 네 가지 원리를 설정하였다. 이를 통해 첫째, 수업 환경과 비슷한 상황에서 과정 중심 평가를 진행함으로써 수업과 평가를 동시에 실시하기 어려웠던 점과 기존의 수행평가가 교사 주도의 결과 평가인 점을 해소하였다. 둘째, 평가를 통한 학생들의 피드백을 바탕으로 수업을 조정할 수 있도록 하여 학생들에게 피드백을 제공하고 교사가 수업을 개선할 수 있는 형성적 평가가 이루어지도록 하였다. 셋째, 수업과 평가가 밀접하게 연계될 수 있도록 학생들이 어려워하는 부분을 평가요소로 추출하여 이를 바탕으로 평가 방안을 개발하여 학생 개별평가를 실시함으로써 수행 평가에서 평 가 학생들의 역할 분담에 따른 형평성 문제와 조별 평가가 가지는 무임승차 효과를 배제할 수 있도록 하였다. 또한,

정의적 평가 요소를 평가에 반영함으로써 지식, 기능, 태도 등의 인지적, 비인지적 요소를 모두 평가 할 수 있는 종합적 평가 방안을 마련하였다. 또한 본 연구에서 개발된 수행 평가 방안의 적용 결과 학생들은 새로운 수행평가 방안을 수업과 평가의 긍정적인 상호작용을 통해 학습 효과를 높일 수 있고, 탐구 기능과 탐구에 관한 기초 소양을 잘 평가할 수 있는 평가 방안으로 생각하고 있었다. 특히, 학생들은 개별 수행평가를 통해 무임승차 효과를 배제할 수 있기 때문에 수업에 적극 참여를 유도하고, 수업에서 이루어지는 대부 분의 실험을 평가하며, 보고서와 같은 결과뿐만이 아니라 실험 과정을 평가하고, 보고서에 주어져 있는 데이터를 통해 어떻게 분석할 것인지, 어떤 규칙을 발견할 수 있을 것인지 생각할 수 있어 도움이 된다고 인식하였다. 또한, 본 연구 에서 개발된 수행평가 방안은 학생들의 학습에 있어서의 어려운 점을 파악하여 피드백을 제공함으로써 학생들로 하 여금 효과적인 학습전략을 가질 수 있도록 돕고, 평가 결과 를 수동적으로 받아들이는 않고 형성적 목적으로 사용하여 학생들에게 학습 효과를 증진하는 평가로 인식되고 있었다.

본 연구에서 제시하고 있는 과정 중심 탐구형 과학수행평 가 방안은 과학영재학교나 과학고등학교 뿐만 아니라 과학 중점학교 과학중점반에서도 과학탐구실험 과목에 대하여 각 단원의 탐구 주제에 관한 구체적인 수행평가 방안으로 활용됨으로써 기존의 수행평가가 가지고 있는 문제점을 해 결하고 과정평가를 통해 학생들에게 피드백을 줄 수 있는 형성평가로서의 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 연구자들은 과정 중심 탐구형 수행평가를 통해 교사들에게 도 수업을 개선할 수 있는 기회를 제공하여 효과적인 교수 학습전략을 가질 수 있는 기회가 될 것으로 기대한다.

감사의 글

본 연구는 2019학년도 경기과학고등학고 연구비를 지원 받아 시행된 연구입니다.

REFERENCES

[1] The Korean Society for Educational Evaluation, Educational evaluation thesaurus (Hakjisa, Seoul, 2004).

[2] J. Baron, Performance assessment: Blurring the edge of assessment, curriculum and instruction. In G. Kulm and S. Malcom, Science assessment in the service of reform. (American Association for the Ad- vancement of Science, Washington, D. C.,1991), pp.

247-266.

[3] P. Tarmir, Assessment & Evaluation in Science Edu- cation: Opportunities to learn & outcomes. In B. J.

Fraser & K.G. Tobin(ed), International Handbook of Science Education. (Kluwer Academic, Dordrecht

; Boston, 1998), pp. 761-790.

[4] S. Park and H. Cho, Scientific theory and science education (Gyoyukgwahaksa, Seoul, 1995).

[5] G. Wiggins, Educ Leadersh. 49, 8 (1992).

[6] A. A. Glatthorn, Performance assessment and standards-based curricula: The achievement cycle (Eye on Education, NY, 1998).

[7] G. Lee and H. Ahn, J. Korea. Assoc. Res. Sci. Educ 25, 2 (2005).

[8] Y. Lim et al., J. Korean Elem. Sci. Educ. 18, 1 (1999).

[9] Y. Lim et al., J. Korea. Assoc. Res. Sci. Educ. 21, 2 (2001).

[10] H. Kim, D. Kwak, and M. Seong, J. Korea. Assoc.

Res. Sci. Educ. 20, 1 (2000).

[11] S. Baek, Theory and Practice of Performance As- sessment. (Wonmisa, Seoul, 1998).

[12] S. Hwang et al., J. Korea. Assoc. Res. Sci. Educ. 21, 3 (2001).

[13] Ministry of Education, A Study on the Development of Student Evaluation Model for Activating Precess- based Evaluation by Teachers according to 2015 Re- vised Curriculum. (Ministry of Education, Sejong, 2018).

[14] J. Park, J Educ Eval. 30, 3 (2017).

[15] S. Kim et al., A Study on Student Evaluation Policy for Fostering Creative Talents: Focused on Interna- tional Cases. (Korean Educational Development In- stitute, Seoul, 2013).

[16] K. Jeon, Direction and tasks of process-based per- formance assessment. (Korean Educational Develop- ment Institute, Seoul, 2016).

[17] H. Shin, S. Ahn, and Y. Kim, J. Curric. Eval. 20, 2 (2017).

[18] S. Cho, Second. Educ. Res. 65, 1 (2017).

[19] J. Park, J. Cho, M. Hong and H. Cheong, J Educ Eval. 30, 1 (2017).

[20] K. DiRanna et al., Assessment-centered teaching: A reflective practice. (Corwin Press, CA, 2008).

[21] J. Shin and I. Yang, Asia-pacific Journal of Mul- timedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology. 7. 1 (2017).

[22] H. C. Haywood and D. Tzuriel, Peabody J Educ.

77. 2 (2002)

[23] M. E. Poehner, The Modern Language Journal. 91.

3 (2007)

[24] D. Carless, Innovations in Education and Teaching International. 44. 1 (2007)

[25] G. Wiggins and J. McTighe, Understanding by de- sign. (ASCD, VA, 2005).

[26] K. Yoo et al., Qualitative Research Method. (Parky- oungsa, Seoul, 2013).