Development and Effects of R & E Program for Improving the Science Process Skills of Middle Gifted Science Students

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(1)Journal of Korean Society of Earth Science Education 12(1); 94~108; April 2019. pISSN: 2005-5668 eISSN: 2289-0386 https://doi.org/10.15523/JKSESE.2019.12.1.94. ORIGINAL ARTICLE. 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과 손준호1⋅노자헌2⋅조재형2⋅송진여3⋅정지현4⋅김종희2* (1문산초등학교⋅2전남대학교⋅3신창초등학교⋅4성덕초등학교). Development and Effects of R & E Program for Improving the Science Process Skills of Middle Gifted Science Students Junho Son1⋅Ja-Heon Noh2⋅Jae-Hyung Jo2⋅Jin-Yeo Song3⋅ Ji-Hyun Jeong4⋅Jong-Hee Kim2* (1Munsan Elementary School⋅2Chonnam National University⋅3Sinchang Elementary School⋅ 4 Seongduk Elementary School) ABSTRACT The purpose of this study was to develop the guided R & E program to improve science process skills of the science gifted students. First of all, we developed a guided R & E instructional models that enables students to conduct R & E through the third process from teacher-centered to student-centered, and developed guided R & E programs in accordance with the five-step process. As a result, it showed high average scores in the order of ‘Hypothesis setting > Variable extraction > Derivation of inquiry problem > Conclusion derivation > Experimental design > Generalization > Evaluation > Data analysis > Data conversion’. In detail, among the nine evaluation factors, ‘Derivation of inquiry problem, Variable extraction, Hypothesis setting, and Conclusion derivation’ are at a high level, ‘Experimental design’ is at an average level, ‘Data interpretation, Generalization, and Evaluation’ were low level and ‘Data conversion’ was very low level. We hope that the guided R & E program reflected the elements of inquiry process will help students to improve their thinking ability and creative problem solving ability. Key words : R & E program, science gifted students, science process skills. Ⅰ. 서 론. 수 있는 실천으로서의 수행 능력을 강조할 것으로 예 상한다(고은정과 정대홍, 2014; 박재진 외, 2014). 이러. 제4차 산업혁명의 도래와 함께 앞으로 다가올 글로. 한 지식기반사회에서는 지식을 생산하는 것뿐만 아니. 벌 지식기반사회는 기존의 지식 중심 교육에서 벗어나. 라 이를 재구성해서 활용하는 것을 강조하기 때문에. 사회에서 요구하는 기술, 역량, 능력, 태도 등을 요구. (김환남과 이영주, 2012) 예상하지 못한 문제 상황과. 할 것이고 특히 실제 문제 상황을 효과적으로 해결할. 마주했을 때 자신이 가진 지식을 어떻게 효과적으로. Received 30 March, 2019; Revised 12 April, 2019; Accepted 24 April, 2019 *Corresponding author : Jong-Hee Kim, Chonnam National University, 77 Yongbongro Buk-gu Gwangju, 61186, Korea E-mail : [email protected]. ⓒ The Korean Society of Earth Sciences Education. All rights reserved. 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..

(2) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 활용할 수 있는지에 대한 역량과 함께 문제 상황을 바. 95. 대표적인 사사교육 모형으로 R & E 프로그램을 개발. 라보는 탐구 사고력이 중요해졌다. 이처럼 급변하는. 해 실시해 왔다(최호성과 태진미, 2015). R & E 활동은. 사회의 변화는 학교 교육의 변화를 갈망하게 되었고,. 과학영재학교, 과학고등학교는 물론 일반계 고등학교. 이러한 흐름은 영재교육의 변화를 요구하게 되었다.. 에도 확산되었으며(정현철 외, 2012; 강성주 외, 2009),. 2018년에 교육부가 발표한 ‘제4차 영재교육진흥종합. 지금은 R & E 프로그램을 독립연구, 사사교육, 창의적. 계획’을 살펴보면, 제4차 산업혁명에 대비한 새로운 영. 산출물 대회 등 다양한 방법으로 적용하고 있다. 영재. 재교육 비전을 제시하면서 국가의 미래를 견인할 창의. 교육원 및 대학부설 영재교육원 등에서도 교육과정에. 융합형 인재 양성을 위해 영재교육의 혁신이 필요함을. 적극적으로 반영하여 실시함으로써 과학 영재교육에. 강조하였다(교육부, 2018). 특히 핵심역량 중심의 영재. 서의 R & E 중요성을 강조하고 있다. 이러한 R & E. 교육 프로그램에 관심을 두고, 미래사회 핵심역량으로. 프로그램은 과학영재들이 실제 과학자나 교사의 지도. 강조되는 창의적 문제해결력, 소통, 협업, 창의성, 혁신. 를 통해 자신이 연구주제를 선정하여 직접 연구를 수. 중심으로 영재교육 프로그램의 목표와 내용을 재구조화. 행하는 것으로, 연구를 설계하고 실행하면서 창의적으. 할 것을 시사하였다. 이는 기존의 지식 위주 영재교육. 로 문제를 해결하는 능력을 함양함과 동시에 과학적. 프로그램에서 탈피해 역량 중심 영재교육 프로그램으로. 탐구 능력을 계발함으로써 연구수행의 기초적인 방법. 재편성하겠다는 의지가 반영된 것으로, 앞으로 과학 영. 을 배우게 되므로(김경대와 심재영, 2008; 이지원과 김. 재교육 프로그램도 탐구 사고력을 강조하는 역량 중심. 중복, 2015) 과학영재 학생의 탐구 사고력 향상에 도움. 영재교육 프로그램으로의 변화를 예상해 볼 수 있다.. 을 줄 수 있는 대안으로 생각하고 있다. 왜냐하면 과학. 2015 개정 과학과 교육과정에서는 과학적 사고력,. 영재교육을 통해 학생들은 더 나은 과학적 경험을 하. 과학적 탐구 능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소. 고, 탐구활동을 통해 내재적인 동기를 신장시킬 수 있. 통 능력, 과학적 참여와 평생학습 능력을 과학과 핵심. 기 때문이다(이상균과 김순식, 2012).. 역량으로 제시하였는데(교육부, 2015), 이는 과학 영재. R & E는 실제 과학참여 연구와 자기주도적 프로젝. 교육에서 강조해 왔던 탐구 사고력 향상이라는 역량과. 트형 연구로 구분할 수 있는데, 그 중 자기주도적 프로. 도 상당 부분 일치한다. 그중 과학적 문제해결력은 과. 젝트형 연구는 지도교사의 도움을 받아 스스로 연구를. 학적 지식과 과학적 사고를 활용하여 개인적 혹은 공. 계획하고 진행하면서 과학자처럼 연구의 전 과정을 경. 적 문제를 해결하는 능력으로 특히 일상생활의 문제를. 험해 보는 방식으로(박종원, 2009; Dunbar, 1997; O’Neill. 해결하기 위해 문제와 관련 있는 과학적 사실, 원리,. & Polman, 2004) 현재 많은 영재교육 기관에서 활용하. 개념 등의 지식을 생각해 내고 활용하며 다양한 정보. 고 있는 방법이다(정현철 외, 2012). R & E를 영재교육. 와 자료를 수집, 분석, 평가, 선택, 조직하여 가능한 해. 에서 많이 활용하는 이유로는 학교 정규교육 내에서는. 결 방안을 제시하고 실행하는 능력이다. 이러한 문제. 경험해 보기 어려운 내용을 접할 수 있으며, 문제를 스. 해결력은 문제해결 과정에 대한 반성적 사고 능력과. 스로 발견하여 전문 지식과 과학적 탐구 방법을 활용. 문제해결 과정에서의 합리적 의사 결정 능력으로 구성. 해 과학적 의사소통을 함으로써 창의적인 사고를 할. 되어 있으며(교육부, 2015), 탐구 사고력 향상에 필요. 수 있기 때문이다(김경대와 심재영, 2008). 그러므로. 한 역량이다. 따라서 문제해결력은 문제에 관련된 요. 성공적인 과학 영재교육의 도약을 위해서는 R & E 프. 소를 통합적으로 이해하기 위하여 이전에 획득한 지. 로그램을 그들의 수준과 특성에 맞게 개발하여 경험할. 식, 기능을 이용하기 위한 수단, 방법, 전략, 절차, 고차. 수 있도록 지원해야 한다(강성주 외, 2009).. 원적인 사고 등의 다양한 방법으로 표상하는 능력이므. 그러나 우리나라의 R & E 활동에는 몇 가지 문제점. 로(김천웅과 정정인, 2019), 탐구 사고력을 향상하려는. 이 있음을 선행연구 결과에서 찾아볼 수 있다. 학교에. 과학 영재교육의 방향과도 일치한다.. 서 운영되고 있는 대부분의 R & E 교육은 학생들이. 과학 영재교육에서 과학적 문제해결력을 강조하는. 스스로 문제를 발견해 정답을 찾아 나가는 과정을 경. 프로그램으로 R & E(Research & Education)를 들 수 있. 험하는 것이 아니라 교사가 제시한 수많은 질문에 답. 다. 우리나라에서는 2003년 이후 과학영재들을 위한. 을 찾아가는 잘못된 형태의 교육으로 진행되고 있다고.

(3) 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. 96. Ⅱ. 연구 방법. 비판하였다(Chinn & Malhotra, 2002). 과학영재로 선발 된 학생들조차도 학교에서의 R & E 수행 경험이 부족 한 채로 과학 영재교육을 받게 되는데, 과학 영재교육. 1. 전체 연구 절차. 기관에서는 R & E 수행에 대한 자세한 안내와 피드백 이 부족한 채 쫓기는 일정에 맞춰 탐구 보고서를 작성. 이 연구를 위한 전체 연구의 절차는 Fig. 1과 같다.. 하다 보니 과학적 탐구의 참맛을 느끼기 어렵다. 한편, 과학중점학교에서 고등학생들이 수행했던 과제연구프. 문헌 분석 및 선행연구 고찰. 로그램 활동 중 가장 어려워했던 내용은 주제선정이었. ↓. 다(정혜영과 문성배, 2014). R & E와 많은 부분 맥락을. 안내된 R & E 수업 모형 개발 ↓. 같이하는 프로젝트 학습의 경우, 학생의 자율성과 높 은 수준의 사고 능력이 요구되다 보니 아무리 동기 유 발이 잘 되어도 구체적인 문제를 스스로 찾기까지 많은 어려움이 있다고 지적하였는데(정현철과 윤초희, 2005;. Barron et al., 1998; Grant, 2011), 이는 학습할 가치가 있는 주제에 대해 깊이 있는 탐구를 요구하는 프로젝 트 학습의 특징(이지애, 2015)을 고려해 볼 때 이 연구 에 시사하는 바가 크다. 특히 프로젝트 학습의 전 단계 에 걸쳐 교사의 충분한 안내와 지원에 대한 구체적인. 안내된 R &E 프로그램 개발. -. 주제 선정 통합 탐구 과정에 따른 프로그램 초안 작성 세미나 및 협의를 통한 프로그램 수정 최종 프로그램 개발 ↓. 안내된 R & E 프로그램 적용 ↓ 자료 수집 및 - 자기주도적 학습 태도 사전 검사 결과 분석 - 탐구 사고력 검사(사후). Fig. 1. Procedure of the study. 지침이 필요하다고 주장한 연구 결과(이지애, 2015)는 이 연구에서 지적한 R & E의 가장 큰 문제점을 개선 할 수 있는 대안이 될 수 있다.. 이 연구는 2018년 4월부터 11월까지 2주 간격으로. D 지역 교육청 영재학급은 토요일 오전에 3시간, H 지. R & E 프로그램은 과학영재 학생들의 탐구 능력 신. 역 교육청 영재학급은 화요일 오후 3시간을 각각 진행. 장이 주된 목적이므로 그들이 주제를 직접 선정해서. 하였다. 과학영재 학생 대부분은 R & E를 직접 수행. 자신의 연구를 진행할 수 있도록 도움을 주어야 한다.. 해 본 경험이 낮은 편이었으며, 단계를 이해하여 수행. 하지만 전체적인 절차를 안내해주었다고 해서 모든 과. 하기보다는 주로 과제 형태로 경험을 한 적이 많아 매. 학영재 학생이 스스로 독립된 연구를 진행할 수 있는. 우 부정적인 시각을 갖고 있었다. 먼저 R & E 수업을. 능력을 모두 갖추었다고 판단해서는 안된다. 그러므로. 진행하는 방법을 개선하기 위해 관련 수업 모형을 여. R & E를 진행하는 일반적인 방법을 과학영재 학생이. 러 문헌을 통해 비교, 분석한 후 시사점을 반영해 안내. 충분히 경험할 수 있도록 관련 프로그램을 활용해 전. 된 R & E 수업 모형을 개발하였다. 정확한 R & E 수. 체적인 수행과정을 연습해 보는 것이 매우 중요하다.. 행을 위해 연구자들의 전공 영역인 지구과학교육 내용. 그러므로 이 연구에서는 과학영재 학생의 탐구 사고력. 을 탐구 주제로 선정하였고, 통합 탐구 과정 절차에 맞. 을 향상하기 위해 개발한 안내된 R & E 프로그램을 ‘처. 추어 프로그램 초안을 작성하였다. 과학교육 전문가 1. 음부터 개방적인 탐구 활동으로 안내하기보다는 과학. 명, 지구과학교육 박사 2명, 지구과학교육 박사과정 2. 적 탐구 절차와 단계별 과정에 대한 이해를 충분히 경. 명, 지구과학교육 석사 1명과 함께 수차례 논의를 통. 험하도록 하는 의도적인 교육 프로그램’으로 정의함으. 해 프로그램을 수정․보완하였으며, 안내된 R & E 프로. 로써 R & E 지도방법에 대한 개선을 강조하고자 한다.. 그램을 예비 적용한 후 매주 1~2시간씩 논의과정을 통. 따라서 이 연구에서는 과학영재 학생이 R & E를 수. 해 각 절차와 진행 과정 및 프로그램의 문제점을 찾아. 행할 때 도움이 될 수 있도록 안내된 R & E 수업 모형. 최적의 프로그램을 개발하려고 노력하였다. 연구 결과. 과 프로그램을 개발하여 실제 적용해 봄으로써 그들의. 의 분석을 위해 학생들의 산출물을 살펴보았으며, 자. 탐구 사고력에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 한다.. 기주도적 학습 태도와 탐구 사고력 검사 도구를 활용 해 자료를 수집하고 분석하였다..

(4) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 2. 연구 대상 및 연구 설계. 97. 이 연구에서는 결과 값에 대한 기술통계량을 활용하 되, 각 평가 요소별로 기술통계 결과 값을 척도화하여. 이 연구에 참여한 과학영재 학생은 전남에 있는 중. 각 요소가 의미가 있는지를 선행연구와 비교하여 질적. 학교 2학년 학생으로 D 지역 교육청 영재학급 20명, H. 으로 분석하였다.. 지역 교육청 영재학급 18명 총 38명이 참여하였으며,. 3. 안내된 R & E 프로그램 개발을 위한 수행과정 모형 개발. 수업은 영재교육의 경험이 있는 지구과학교육 전공자. (석사)가 직접 진행하였다. D 지역과 H 지역 교육청 영재학급은 선발 당시, 전 남 지역의 과학영재 학생 선발 규정에 따라 선발되었기. 이선길(2006)은 R & E 프로젝트 개발 모형으로 ‘탐. 에 일정 수준의 자격을 갖추었다고 연구진은 생각하였. 색-문제선정-계획-수행-결론 도출-발표 및 토의’ 6단계. 지만, R & E 수행을 위해서는 무엇보다도 자기주도적. 를 제안하였는데, 모든 과정에서 메타 인지가 관여한다. 학습 능력이 중요하다고 판단하여 이와 관련된 사전 검. 고 하였다. 이 모형에서는 탐색 단계를 제시하여 문제. 사를 실시하였다. 김종윤(2007)이 개발한 자기주도적 학. 선정을 하기 전에 이론 학습과 관련 기술을 습득하는. 습 태도 검사지의 Cronbach's α 계수를 살펴보면 정미경. 것을 제안하였다. 비록 교사의 직접적인 안내가 겉으로. (2002)은 .820, 김종윤(2007)은 .923, 손준호(2014)는 .896. 는 드러나 있지 않지만, 단계별 교사의 안내에 따라 활. 으로 높은 편이었다. 이 검사지로 사전 검사한 결과, 자. 동이 이루어짐을 확인할 수 있다. R & E 수행과정의. 기주도적 학습 태도의 전체와 하위 요소 모두 유의수준. 단계를 정현철 외(2012)는 ‘주제 선정–주제 관련 지식. .05에서 통계적으로 유의미한 차이가 없었으므로 두 집. 학습–실험 설계 및 실험 수행–결과 발표 및 평가’로 제. 단은 같은 집단임을 확인하였다(Table 1).. 시하였다. 또한 이지애(2015)는 ‘준비하기–넓은 범위의 주제 찾기–안내된 과학적 활동하기–구체적 범위의 주. 이 연구에서는 두 개의 집단을 대상으로 일회시행 사례연구(one-shot case study) 중심의 연구 설계를 진행. 제 찾기–창의적인 작품 제작하기-새로운 문제 발견하. 하였다. 이 방법은 가외 변수에 대한 통제가 없고 내적. 기’와 같이 안내된 프로젝트 학습모형을 제안하였다.. 타당도에 대한 문제가 있어 나타난 결과가 실험 처치. 특히 ‘안내된 과학적 활동하기’ 단계에서는 전체적인. 효과 때문이라고 주장하기 어려운 단점이 있지만, 현. 과학 수행에 대해 오류를 점검하는 시간을 포함했다.. 장에서 연구문제를 찾거나 아이디어를 발전시키기 위. 이상에서 제시한 여러 모형을 종합해 볼 때, R & E. 한 기초자료를 수립하기 위한 연구로 사용할 때에는. 수행과정과 프로젝트 개발 모형은 단계별로 약간의 명. 효과적으로 활용될 수 있다(김아영 외, 2016). 따라서. 칭 차이는 있지만, 전반적으로는 통합 탐구 과정(문제. Table 1. The results of self-directed learning attitude 영역. 집단. 학습기회의 개방성. D지역 영재학급. 학습에 대한 주도성 학습에 대한 애착 문제해결 기술 전체. (N=38) N. M. SD. 20. 24.75. 3.68. H지역 영재학급. 18. 25.38. 4.65. D지역 영재학급. 20. 24.80. 2.93. H지역 영재학급. 18. 26.44. 3.45. D지역 영재학급. 20. 27.50. 3.41. H지역 영재학급. 18. 30.00. 4.22. D지역 영재학급. 20. 23.15. 2.56. H지역 영재학급. 18. 25.00. 2.93. D지역 영재학급. 20. 25.07. 3.49. H지역 영재학급. 18. 26.70. 4.28. Mann-Whitney U. p. 0.443. 0.443. 0.087. 0.087. 0.196. 0.460. 0.055. 0.055. 0.055. 0.055.

(5) 98. 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. Fig. 2. Guided R & E process model. 인식, 가설 설정, 변인 통제, 자료 변환, 자료 해석, 결. 단계를 참고하되, 학생들이 실제 R & E를 수행하는. 론 도출, 일반화)을 포함하고 있었으며, 과학영재 학생. 데 도움이 될 수 있도록 탐구수행 주도권의 점진적 이. 이 이를 실질적으로 수행할 수 있도록 도움을 주는 것. 양을 강조한 안내된 R & E 수행과정 모형을 Fig. 2와. 을 강조하였다. 그리고 교사의 안내나 개입에 대한 부. 같이 개발하였다.. 분도 포함되어 있어서 처음부터 모든 수행과정을 영재 학생에게 맡기지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.. 4. 검사 도구. 하지만 영재 학생이 R & E 수행과정에 따라 탐구를 진행하더라도 많은 부분에서 어려움을 느낄 수밖에 없 는데, 이는 각 절차에 대한 영재 학생의 실천적인 이해. 가. 탐구 사고력 이 연구에서는 김유향(2013)이 개발한 탐구 사고력. 가 부족하기 때문이다. 실제 영재 학생 중 상당수는 교. 평가 문항 검사지를 사용하였다. 이 검사지는 과학 창. 사와 함께 해 보는 수행과정을 모두 다 이해하지 못할. 의성의 하위 요소인 정교성을 기반으로 채점 준거가. 뿐만 아니라 탐구 주제가 달라지면 동일한 어려움을. 개발되었기 때문에 영재 학생의 창의적인 과학 탐구. 반복해서 겪게 된다. 그러므로 이러한 문제점을 극복. 능력을 확인하는 데 적합하다고 연구진은 판단하였다.. 하기 위해서는 다양한 주제에 대한 탐구를 교사와 함. 원래 탐구 사고력 평가 문항은 총 18문항 78점으로 구. 께 여러 번 수행하되, 1차 탐구활동은 대부분 교사의. 성되었는데, 각 평가 요소마다 점수가 달라 평가 요소. 안내를 받아 진행하고, 2차 탐구활동에서는 교사의 개. 별 비교가 어렵다는 판단하에 원래대로 채점한 후 문. 입을 점차 줄이고 학생의 참여율을 높이며, 3차 탐구. 항별 점수를 3점으로 환산해 총 54점으로 수정하였다.. 활동은 학생이 대부분의 활동을 하며 교사의 개입을. 문항별 평가 요소와 평가 문항 유형은 Table 2와 같다. 이. 최소한으로 하는 자율적 탐구를 하도록 한다. 다시 말. 탐구 사고력 평가 문항에 대해 김유향(2013)은 Cronbach's. 해, 영재 학생이 R & E를 각 절차에 따라 단계별로 연. α=.882, 채점자 간 신뢰도인 Kendall's W=0.984로 보고한. 습해 보는 경험을 갖도록 하되, 점차 학생 주도로 권한. 바 있다. 이 연구에서는 17명의 과학영재 학생을 대상으. 을 이양하는 방식으로 탐구수행을 전개해 나가는 것이. 로 사전 검사 결과, 탐구 사고력 평가 문항의 Cronbach's. 바람직하다. 따라서 이 연구에서는 R & E 수행과정의. α=.816로 나왔다. 평가 요소별 채점자 간 신뢰도는 Pearson.

(6) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 99. Table 2. The construction of science process skills 평가 요소. 문항 번호. 탐구문제 도출. 변인 추출 가설 설정 실험 설계 자료 변환 자료 해석 결론 도출 일반화 평가. 평가 문항 유형. 1. 실험 설계를 주고 실험자가 어떤 의문을 가졌을지 생각하게 하는 유형(정교성). 8. 상황을 제시하고 의문점을 최대한 많이 쓰도록 하는 유형 (유창성, 독창성). 2 6 3 5 4 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18. 조작 변인과 종속 변인을 적게 하는 유형(정교성) 통제 변인을 많이 적게 하는 유형(유창성, 독창성) 독립 변인과 종속 변인을 포함하여 두 변인의 관계를 서술하는 유형 통제 변인, 조작 변인, 종속 변인을 구체적으로 쓰고, 각 변인을 조작하고 측정하여 통제하는 방법을 구체적으로 서술하는 유형 자료를 글로 제시한 후 그래프(선, 원)로 변환하는 유형 그래프(막대, 선)별로 독립 변인에 따라 종속 변인의 관계를 해석하는 유형 표로 구성된 자료를 보고 종합적으로 결론을 도출하는 유형 두 가지 실험 결과를 종합하여 한 문장으로 일반화하는 유형 불완전한 실험 설계를 주고 어떻게 개선할 것인지를 묻는 문항으로 구체적으로 실험 설계를 수정하 는 유형. 상관계수로 구했는데, 일반적으로 Pearson 상관계수가 .60. 만약 오차 범위 밖에서 채점 결과가 차이가 난 경우는. 이상일 때는 양호하다고 판단한다. 이 연구에서 Pearson 상. 3차 가채점 과정을 거쳐 채점 기준을 명료화하려고 노. 관계수는 유의확률 .001 수준에서 .631~.956의 범위로. 력했다. 가채점 과정을 통해서도 점수 차이가 있는 경. 모두 유의하였다.. 우는 문항과 채점 기준을 토대로 공동 채점을 통해 평. 이 연구에서 개발한 프로그램은 지구과학 내용과. 균 점수를 산출하는 과정을 거쳤다.. 관련된 것으로, 중학교 과학과 교육과정 특성상 2015. 이 연구에서는 개발한 R & E 프로그램을 2개 지역. 개정 과학과 교육과정에서 제시한 과학과 영역별 탐구. 의 영재학급에 적용한 후, 탐구 사고력 검사 도구를 수. 사고력은 서로 전이력을 갖추어야 하므로 생물 내용으. 업 직후에 측정하였다. 평가 요소별 평균 점수와 표준. 로 구성된 위의 탐구 사고력 검사 도구를 활용하는 것. 편차 및 점수별 분포도를 구하여 비교했고, 그 결과가. 이 과학영재 학생의 탐구 사고력을 더 정확하게 측정. 갖는 의미를 찾기 위해 개발한 R & E 프로그램의 특징. 할 수 있다고 판단하였다.. 과 효과 및 개선점과 관련지어 질적으로 분석하였다.. 5. 분석 방법. Ⅲ. 연구 결과 및 논의 탐구 사고력 평가 문항의 결과를 분석하기 위해서 는 채점자들의 일관성 확보가 중요했다. 채점자들은. 1. 안내된 R & E 수업 모형 및 프로그램 개발. 평가 문항별로 제시된 채점 기준표를 함께 윤독하고 서로 의문점을 물어봄으로써 1차 협의 과정을 거쳤다.. 이 연구에서는 ‘탐색 및 주제 선정–배경 지식 이해–. 협의 후에는 3개의 문항을 선별하여 1차 가채점을 하. 실험 설계 및 수행–보고서 작성–발표 및 논의’ 5단계. 고 오차 범위를 문항 총점의 50% 이상으로 설정해 차. 를 공통내용으로 제시하고 교사와 학생 중심의 비율에. 이가 난 문항을 대상으로 2차 가채점 과정을 거쳤다.. 따라 ‘교사가 안내하는 R & E–학생의 참여 비율을 높.

(7) 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. 100. 인 R & E–교사의 안내를 최소화한 자율탐구형 R & E’ 의 과정이 포함되도록 모형을 개발하였다.. 위의 모형은 학생의 R & E 수행 방법에 대한 이해 를 돕기 위한 것으로, 처음에는 교사중심으로 진행하. ‘교사가 안내하는 R & E’ 과정은 거의 모든 수행과. 되, 2차, 3차 과정을 거치면서 점진적으로 학생에게 주. 정을 교사 주도로 제시하고 이를 단계에 맞게 따라하. 도권을 이양하는 점진적 권한 이양 모형이다. 1차 과. 도록 프로그램을 구성하였다. 이러한 과정이 중요한. 정(교사가 안내하는 R & E)에서는 탐구 과정의 단계. 까닭은 영재 학생 일지라도 R & E 수행에 대한 경험. 별 정확한 이해를 위해 태양전지판이 받는 빛에너지와. 이 부족하여 부담이 있거나 정확하게 연구하는 절차를. 관련된 내용을 선정하여 R & E를 수행하도록 하였다.. 몰라서 힘들어할 때가 많은데, 전체적인 수행과정을. 2차 과정(학생의 참여 비율을 높은 R & E)에서는 콩. 교사의 안내된 제시에 따라 차근차근 수행해 봄으로써. 기르기와 관련된 주제로 한정 지어 R & E를 수행하도. R & E 수행과정에 대한 이해를 높일 수 있기 때문이. 록 하였으며, 3차 과정(교사의 안내를 최소화한 자율. 다. 그렇지만 이러한 단계를 한 번 따라 해 보았다고. 탐구형 R & E)에서는 팀별로 주제를 자유롭게 선정하. 해서 스스로 R & E를 수행할 수 있는 능력이 향상되. 여 R & E를 수행하도록 하였다. 이 중에서 1차 과정을. 었다고 보기는 어려우므로 다음 과정에서는 교사의 관. 위한 개발 프로그램을 요약⋅정리하면 다음과 같다.. 여를 조금 줄인 ‘학생의 참여 비율을 높인 R & E’를. ‘탐색 및 주제 선정’ 단계의 이해를 돕기 위한 프로. 통해 다시 한 번 수행과정을 익힐 수 있도록 하였다.. 그램의 내용은 Fig. 3과 같다. 전반적인 R & E 프로그. 과학영재 학생 역시 탐구 주제 정하는 것을 어려워하. 램의 내용과 진행 상황을 안내한 후, 연구문제선정의. 기 때문에 주변에서 쉽게 볼 수 있으면서도 탐구해 볼. 어려움을 함께 이야기한다. 태양계 천체의 물리량 분. 가치가 있는 주제를 교사가 제시해 주고 나머지 과정. 포에 대한 호기심을 불러일으킨 후, 태양에서 방출되. 은 학생들이 스스로 해 볼 수 있도록 구성하였다. 이. 는 빛에너지와 행성 표면온도와의 관계를 생각한다.. 과정에서 모든 단계에 대한 피드백이 구체적으로 완성. 행성 표면온도에 영향을 주는 변인을 논의하고 실험을. 되면, 마지막 과정인 ‘교사의 안내를 최소화한 자율탐. 통해서 확인이 가능한 내용을 찾아 연구문제를 작성해. 구형 R & E’를 통해 직접 R & E를 수행하도록 프로그. 봄으로써 연구주제를 정해보는 활동을 한다. 연구문제. 램을 구성하였다. 이 마지막 과정에서는 문제 인식을. 작성 후, 변인 통제와 관련된 이해를 돕는 설명을 한. 통해 탐구문제를 직접 선정하는 과정부터 실험을 통해. 후, 모둠원과 가설을 작성하고 상호 발표를 통해 피드. 결론에 도출하고 발표하는 모든 과정을 과학영재 학생. 백을 하도록 구성하였다.. 이 스스로 진행한다.. ‘배경 지식 이해’ 단계는 앞에서 선정한 주제와 가. Fig. 3. Contents of the development program related to ‘Exploring and Topic selection’.

(8) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 101. 설과 관련해서 반드시 알아야 할 내용을 이해하는 시. 놓은 실험 준비물을 활용해 구체적인 실험 장치를 그. 간으로, 지도교사와 함께 관련 내용을 학습하는 시간. 림으로 그려보고, 실험 과정을 글로 작성하되, 통제 변. 이다. 배경 지식은 도출한 문제를 해결하기 위한 기초. 인을 일정하게 유지하는 실험 방법과 각 물리량을 측. 지식이므로 스스로 찾고 탐구하는 자세를 강조하였다.. 정할 수 있는 구체적인 방법을 기술하도록 하였다. 그. ‘실험 설계 및 수행’ 단계의 이해를 돕기 위한 프로. 런 후 과학적 의사소통을 거쳐 완성된 실험 계획에 따. 그램의 내용은 Fig. 4와 같다. 이 단계에서는 앞에서. 라 실험을 수행하여 자료를 수집하고 자료를 변환해. 고려한 변인 통제를 다시 점검해 보고 관련한 실험을. 해석하여 결론에 도출하도록 피드백을 하였다. 특히 결. 구체적으로 설계해 보는 활동으로 구성되어 있다. 특. 과 해석 시 과학적 오류 여부를 함께 논의하고 추가 실. 히 변인 통제에 좀 더 많은 비중을 두었는데, 이는 실. 험이 있는지 확인할 수 있게 프로그램을 구성하였다.. 험 설계에서 매우 중요한 기초가 되기 때문이다. 실험. ‘보고서 작성’ 단계의 이해를 돕기 위한 프로그램의. 에 영향을 줄 수 있는 변인을 모두 찾고, 그것들이 어. 내용은 Fig. 5와 같다. 이 단계에서는 영재 학생이 지. 떻게 영향을 주고 이를 어떻게 통제하는 것이 좋을지. 금까지 탐구한 내용을 바탕으로 효율적인 과학적 의사. 를 모둠별로 충분히 토의하도록 하였다. 교사가 준비해. 소통을 위한 방법인 보고서 작성에 초점을 두어 구성. Fig. 4. Contents of the development program related to ‘Designing and Conducting experiments’.

(9) 102. 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. Fig. 5. Contents of the development program related to ‘Making reports’. Fig. 6. Products of science gifted students’ inquiry reports. 하였다. 보고서 작성에는 특별한 양식이 존재하는 것. 확대 복사한 포스터 발표를 경험하도록 한 후, 관련 내. 은 아니지만, 교육의 목적에서 본다면 보고서에 꼭 포. 용을 논의하고 피드백 하였다. 과학영재 학생이 작성. 함해야 할 내용을 이해하는 것은 매우 중요한 학습과. 한 탐구 보고서 예시는 Fig. 6과 같다.. 정이라고 생각한다. 그래서 일반적인 보고서 작성 방 법을 소개하되, 다양한 보고서 양식을 사례로 제시하. 2. 탐구 사고력 검사 결과 및 논의. 여 자신만의 보고서를 작성하도록 하였다.. ‘발표 및 논의’ 단계에서는 앞에서 작성한 보고서를. 이 연구에서는 탐구 사고력의 9개 평가 요소별 평. 다양한 방법으로 발표하도록 구성하였다. 파워포인트. 균과 표준편차를 확인하였는데, 그 결과는 Table 3,. 와 같은 소프트웨어를 이용한 구두 발표나 보고서를. Fig. 7과 같다..

(10) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 103. Table 3. Mean and standard deviation of science process skills by evaluation elements 탐구문제 도출. 변인 추출. M. 4.83. SD. 1.36. (N=38). 가설 설정. 실험 설계. 자료 변환. 자료 해석. 결론 도출. 일반화. 평가. 4.90. 5.05. 3.51. 1.65. 2.50. 4.62. 2.92. 2.84. .924. .889. 1.34. 1.38. 1.16. 1.56. 1.35. 1.01. 탐구문제 도출. 변인 추출. 가설 설정. 실험 설계. 자료 변환. 자료 해석. 일반화. 평가. 결론 도출. Fig. 7. Histograms of science process skills by evaluation elements. 검사 결과, 평균 점수는 ‘가설 설정 > 변인 추출 >. 정, 결론 도출은 평균 4.84점으로 높은 점수를, 실험 설. 탐구문제 도출 > 결론 도출 > 실험 설계 > 일반화 >. 계는 평균 3.50점으로 전체 평균값과 비슷한 점수를,. 평가 > 자료 해석 > 자료 변환’ 순으로 나타났다. 이는. 자료 해석, 일반화, 평가는 평균 2.75점으로 낮은 점수. 정은영 외(2013)의 연구 결과에서 각 평가 요소별 점. 를, 자료 변환은 평균 1.64점으로 가장 낮은 점수를 보. 수를 평균값으로 환산했을 때, ‘가설 설정 > 변인 추출. 였다. 이러한 연구 결과는 과학영재 학생은 실험 상황. > 탐구문제 도출 > 일반화 > 실험 설계 > 결론 도출 >. 에서 가설 설정 능력이 높으며(이지애 외, 2011), 가설. 자료 해석 > 자료 변환 > 결론 도출 > 평가’ 순으로 나. 설정, 변인 추출, 탐구문제 도출 능력이 높다(정은영. 온 것과 비교하면 상위 3개의 평균 요소의 순서는 같. 외, 2013)고 한 선행연구와도 일치한다. 특히 Fig. 7에서. 았다. 또한, 9개 평가 요소의 전체 평균값인 3.64점을. 가설 설정과 탐구문제 도출의 경우, 절반 이상의 학생. 기준으로 했을 때, 탐구문제 도출, 변인 추출, 가설 설. 이 5~6점대에 점수가 분포되어 있음을 확인할 수 있다..

(11) 104. 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. 따라서 이 연구에서 개발한 안내된 R & E 프로그램은. 제 변인의 필요성을 인식하는 경우가 낮다고 하였다. ‘가설 설정, 변인 추출, 탐구문제 도출, 결론 도출’의 평. (임수빈과 최원호, 2017). 한편, 가설 설정은 아직 검증. 가 요소에 어느 정도 도움을 줄 가능성이 큼을 알 수. 되지 않은 잠정적인 과학적 진술로 볼 수 있다. 만약. 있다. 이는 개발한 안내된 R & E 프로그램이 교사중심. 확증된다면 이는 새로운 과학 이론으로 인정을 받기. 의 교사가 안내하는 R & E 활동을 통해 탐구문제를 선. 때문에 과학교육에서 가설 설정 능력은 매우 중요한. 정하고 가설을 설정하는 방법을 자세히 학습했던 경험. 것으로 보고 있다(박종원, 2000; Grandy & Duschl, 2007).. 이 연구 결과에 영향을 주었다고 판단된다.. 하지만 우리나라 과학 영재교육에서는 가설 설정 능력. 탐구문제를 제안하는 것은 새로운 문제의 발견이자. 을 효과적으로 지도하지 못하고 있음이 여러 선행연구. 과학 탐구의 출발점으로 모든 과학 탐구 활동의 기초. 를 통해 드러났다(박미진과 서혜애, 2012; 신미영, 2013;. 가 된다(손준호와 김종희, 2012). 하지만 실제 많은 과. 김지영과 강순희, 2006). 이에 이 연구에서는 변인 통. 학영재 학생들은 자신이 연구할 탐구문제를 선정할 때. 제의 의미를 잘 이해하고 이들과의 관계를 고려하여. 많은 어려움을 겪는다. 탐구문제의 발견은 창의적인. 올바른 과학적 가설을 설정할 수 있도록 도움을 주기. 문제의 해결로 연결될 수 있다는 점에서(오영란, 2005). 위해 안내된 R & E 프로그램을 구성함으로써 여러 과. 많은 선행연구에서 문제 발견의 중요성을 강조하였다. 정을 통해 많은 피드백과 경험을 제공하였기에 탐구. (고유미와 여상인, 2011; Starko, 1999). 탐구문제를 발. 사고력 평가 요소 중 가장 높은 평균 점수를 보였다.. 견하는 능력은 단순히 문제를 찾아내는 것이 아니라. ‘실험 설계’의 경우, 평균값보다 조금 더 낮은 점수. 자신의 모든 자원을 활용함으로써 어떤 상황에서 문제. 를 보여주었으며, 실험 설계의 능력을 종합적으로 판. 형성과 해결 가능성에 대한 종합적인 평가를 포함하는. 단하는 ‘평가’의 경우는 더 낮은 점수를 보였는데, 이. 복잡성과 다양성이 존재하는 고등사고능력이다. 그래. 는 과학영재 학생의 실험 설계 능력이 미흡함을 다시. 서 이 연구에서는 스스로 탐구문제를 도출할 수 있도. 한번 확인하는 결과이다. 실험 설계 능력은 과학문제. 록 프로그램을 구성하였다.. 를 해결하는 가장 중요한 단계로, 복잡한 문제 상황을. 하지만 1차 교사중심의 과정에서 교사의 개입을 줄. 좀 더 구체화 시켜 실행 가능성 있게 발전시켜 가는. 여나가는 2차 과정인 ‘학생의 참여 비율을 높인 R &. 것이다(신명경 외, 2017). 특히 실험 설계 활동은 과학. E’에서도 사실상 탐구문제를 발견하는 대상이나 범위. 적 창의성 계발에 도움을 주는 교육 활동이지만(유지. 를 교사가 제한적으로 제시하였고, R & E 수행에 대. 연 외, 2011), 과학영재 학생은 실험 과정을 구성하는. 한 부담감 때문에 가설 설정이나 변인 통제보다는 자. 각 단계의 논리적 관계에 대한 인식이 미흡하고 실험. 율성이나 적극성이 조금 낮게 나온 것으로 판단된다.. 설계에 필요한 지식수준이 피상적임을 지적한 바 있다. 따라서 과학영재 학생이 탐구문제를 도출할 때 도움을. (권용주 외, 2008). 비록 이 연구에서는 3번의 기회를. 줄 수 있는 안내된 R & E 프로그램이 되기 위해서는. 제공하면서 정확한 실험 설계를 할 수 있도록 노력하. 국립중앙과학관의 전국과학전람회대회나 전국학생과. 였으나, 실험 설계 능력이라는 것이 다른 평가 요소보. 학발명품대회 등 기존에 검증된 학생작품 위주의 탐구. 다 몇 번의 연습만으로 향상되기 어렵다는 점을 고려. 주제를 직접 검색해 보고 탐구 주제의 가치와 실현 가. 해야 할 것이다. 따라서 문제 상황에 맞는 정확한 이해. 능성을 평가항목에 따라 평가해보는 내용을 프로그램. 를 바탕으로 각 변인 간의 논리적인 관계를 고려하여. 에 포함 시킬 필요가 있다.. 자신이 생각해 낸 실험 전략의 적용 가능성을 스스로. ‘변인 추출’이나 ‘가설 설정’과 같은 평가 요소는 1. 평가하고 수정 및 보완할 기회를 자주 제공(유지연 외,. 차 과정 때부터 체계적으로 지도하여 2차와 3차 때 다. 2011)해 줄 수 있는 특별 프로그램의 개발과 적용이. 양한 문제 상황별로 경험을 하였기에 평균 점수가 높. 절실히 필요하며, 이런 내용이 안내된 R & E 프로그. 게 나온 것으로 생각한다. 변인을 잘 선정할 수 있다면. 램에 반영되어야 하겠다.. 가설을 보다 정확하고 실현 가능성이 있는 내용으로. ‘자료 변환’은 연구 결과 가장 낮은 점수를 보인 탐. 설정할 수 있다. 실제 탐구 상황에서 과학영재 학생은. 구 사고력 평가 요소로, 앞으로 R & E 프로그램을 개. 변인 선정 시 많은 부분에서 문제점이 있는데, 그중 통. 발할 때 더 구체적인 안내를 통해 다양한 표와 그래프.

(12) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 를 작성할 수 있도록 신경을 써야 할 부분이다. 과학에. 105. ‘결론 도출’의 경우, 네 번째로 높은 평균 점수를 보. 서 실험 결과를 표나 그래프를 통해 간략하게 정보를. 였다. 결론 도출은 해석된 자료를 바탕으로 문제의 해. 전달하는 능력은 과학적 의사소통에서 매우 중요한 부. 답을 얻거나 가설을 판단하는 과정을 의미하는데, 탐. 분이다. 특히 그래프는 과학 자료를 분석함과 동시에. 구 과정이나 결과에 대한 요약정리가 아니라 탐구문제. 과학 개념을 전달하는 의사소통의 도구이다(최연정,. 를 확정적으로 언급한 것이므로 자료의 의미를 결정짓. 2017). 심지어는 제시된 그래프를 통해 실험 가설이나. 는 과정이라고 할 수 있다(교육부, 2018). 물론 이 연구. 통제 변인까지도 찾을 수 있으므로(이정아와 임인택,. 에서는 과학영재 학생이 탐구할 문제에 대해 최종적인. 2004), 자료 변환을 강조할 수밖에 없다.. 해답을 찾고 가설에 대한 검증 결과를 종합적으로 검. ‘자료 해석’은 자료 변환 다음으로 낮은 점수를 보. 토해 정리했기에 결론 도출 능력이 높았다고 긍정적으. 였는데, 정은영 외(2013)의 연구 결과에서도 자료 해석. 로 해석해 볼 수 있다. 하지만 결론 도출이 단순히 하. 은 자료 변환 다음으로 낮은 점수를 나타낸 것을 보면,. 나의 탐구 요소로 길러질 수 있는 것이 아니기에 과학. 자료 해석은 자료 변환의 낮은 점수와 연결하여 생각. 영재 학생의 질적으로 수준 높은 결론 도출 능력 향상. 해 볼 수 있다. 사실 자료 해석은 관찰, 실험, 조사 등. 을 위한 다양한 예시 자료와 연습이 제공되어야 할 것. 을 통하여 수집한 모든 자료를 분석하여 자료에 담긴. 이다. 결론 도출을 통해 자신의 실험에 의미를 부여하. 의미를 파악하고 설명하는 일로, 좁게는 표, 그래프,. 고 더 나아가 추후 탐구 활동에서의 문제 제기를 위한. 그림 등을 읽고 그 의미를 이해하며 의미 있는 관계나. 발판으로 인식할 수 있도록 안내된 R & E 프로그램을. 경향을 찾아내는 과정을 말한다(교육부, 2018). 그래서. 개발할 때 1차, 2차 과정에서 깊이 있게 다루어지도록. 자료 해석 과정에 대한 올바른 이해가 뒷받침될 때 비. 개선할 필요가 있다.. 로소 주장을 뒷받침할만한 증거를 찾아 자신만의 결론. ‘일반화’의 경우, 정은영 외(2013)의 연구 결과와 달. 을 이끌어낼 수 있다. 즉 자료 해석을 통해 변인 간의. 리 낮은 평균 점수를 보였다. 일반화는 여러 개의 구체. 인과관계나 상관관계를 알아낼 수 있고 이를 통해 새. 적인 사례나 검증된 사실로부터 포괄적인 의미를 이끌. 로운 정보를 조직화할 수 있게 된다(임성만 외, 2010).. 어내는 과정으로, 실제 구체적인 실험 결과와 자료에. 이처럼 의미 있는 결론에 도달하기 위한 자료 해석 능. 근거하여 규칙성을 발견하고 새로운 현상을 설명할 수. 력은 중요한 탐구 능력임에도 현실적으로는 초등, 중. 있는 설명력이 있는지를 점검해야 한다(교육부, 2018).. 등, 고등학생 모두 그 능력이 매우 부족하다(황현미와. 하지만 과학영재 학생도 결론과 일반화를 정확하게 구. 방정숙, 2007). 물론 과학영재 학생은 일반 학생보다. 분 짓지 못하고 있는데, 이는 일반 수업에서나 과학영. 자료 해석 능력이 우수하다는 연구 결과(조은부와 백. 재 수업에서 일반화라는 용어를 잘 사용하지 않기 때문. 성혜, 2006)도 있지만, 그렇다고 해서 과학영재 학생이. 에 상대적으로 이와 관련된 경험은 부족하기 때문이다.. R & E를 수행할 만큼 의미 있는 자료 해석 능력을 갖. 실제 본 연구에서도 탐구 과정 전체를 이해시키기 위한. 추고 있는지에 대한 연구는 아직 미흡하다. 이 연구에. 안내된 R & E 프로그램을 개발하였지만, 일반화를 위. 서 개발한 안내된 R & E 프로그램에서도 자료 해석의. 한 안내는 구두나 간단한 피드백 정도로만 제시되었지. 중요성을 알고 자료 변환 후에 변인 간의 관계를 파악. 체계적인 학습을 통해 결론 도출과 일반화를 비교하여. 하도록 안내를 하였다. 하지만 좀 더 구체적으로 변인. 연습해 보는 활동을 제공하지 않았다. 따라서 과학 영. 사이의 어떤 관계를 어떻게 바라보아야 하는지, 탐구. 재교육의 R & E 수행만큼은 일반화까지 다룰 수 있는. 주제와 관련지어 표면적인 해석에서부터 깊이 있는 해. 경험적 기회를 제공하는 것이 바람직할 것이다.. 석까지 다양한 해석을 진술한 후 어떤 것이 의미 있고 타당한 자료 해석인지 등에 대해 절차를 밟아서 안내 하지 못하였기에 평균 점수가 낮게 나온 것으로 생각. Ⅳ. 결론 및 제언. 한다. 따라서 자료 해석 또한 구체적인 예시 자료를 제 시하여 함께 변인 간의 관계를 밝히는 경험을 제공해 줄 필요가 있다.. 이 연구에서는 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위해 안내된 R & E 수행과정 모형과 프로그램.

(13) 106. 손준호⋅노자헌⋅조재형⋅송진여⋅정지현⋅김종희. 을 개발하여 그 효과를 분석하였는데 그 결과를 요약 하면 다음과 같다.. 평가 요소 중 ‘탐구문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 결론 도출’은 높은 수준을, ‘실험 설계’는 평균 수준을,. 첫째, 과학영재 학생이 R & E를 수행할 때 담당 교. ‘자료 해석, 일반화, 평가’는 낮은 수준을, ‘자료 변환’. 사가 체계적으로 지도할 수 있게 교사와 학생 주도권에. 은 매우 낮은 수준을 나타냈다. 따라서 이 연구에서 개. 따른 점진적 이양을 강조한 안내된 R & E 수업 모형을. 발한 안내된 R & E 프로그램은 ‘탐구문제 도출, 변인. 개발하였다. 1차 과정은 ‘교사가 안내하는 R & E’ 단계. 추출, 가설 설정’에 더 많은 도움을 주었으므로, 나머. 로 교사가 대부분의 수업 주도권을 갖고 R & E 수행에. 지 탐구 사고 평가 요소의 균형 있는 발전을 위해서. 필요한 모든 과정에 대해 안내하고 따라 해 보는 활동. 더 수정할 필요가 있다.. 으로 프로그램을 제공한다. 2차 과정은 ‘학생의 참여 비. 이와 같은 연구 결과를 바탕으로 과학영재교육에서. 율을 높인 R & E’ 단계로 1차에 비해 학생이 주도권을. R & E를 체계적으로 활성화할 방안에 대해 다음과 같. 좀 더 많이 갖되, 교사의 안내와 지시가 여전히 공존하. 이 제안하고자 한다.. 는 단계이다. 특히 연구문제의 경우, 범위를 한정 짓고. 첫째, 이 연구에서 개발한 안내된 R & E 프로그램. 그 속에서 학생이 발견하도록 하는 통제된 안내가 특징. 이외에도 탐구 과정을 단계별로 연습하고 충분히 이해. 이다. 마지막 3차 과정은 ‘교사의 안내를 최소화한 자율. 할 수 있는 지침서를 학교급 별 발달 단계에 맞게 정. 탐구형 R & E’ 단계로 1차 과정과는 반대로 주도권은. 리하여 일선 영재교육 기관에 배포할 필요가 있다. 이. 학생에게 있다. 3차 과정이 평소 대부분의 영재교육 기. 는 영재교육 대상자의 R & E 수행 능력 향상을 위한. 관에서 운영하는 R & E 자기주도적 프로젝트형 연구. 국가의 관심과 책무로 창의적 문제해결력을 강조하는. 과정과 가깝다. 이렇게 1~3차까지의 과정을 통해 과학. 영재교육의 목표에 부합된다고 하겠다.. 영재 학생은 교사의 안내된 R & E 탐구 방법에서 학생. 둘째, 영재교육 기관에서 R & E를 수행한 영재 학. 스스로 개방형 R & E 탐구로 연구를 진행해 나가는 경. 생의 산출물을 공유할 수 있는 시스템을 구축해야 한. 험을 통해 더욱 체계적이면서 자신감 있게 R & E를 수. 다. 공유한 산출물을 활용해 각자 타산지석(他山之石). 행하는 능력을 함양할 것으로 기대한다.. 의 자세로 분석하고 비판하는 경험의 기회를 확대함으. 둘째, R & E 수업 모형에서 강조한 ‘탐색 및 주제 선. 로써 직간접적으로 R & E를 수행할 수 있는 능력을. 정-배경 지식 이해-실험 설계 및 수행-보고서 작성-발표. 기를 수 있도록 관련 담당자들의 창의적인 개선 노력. 및 논의’의 5단계 과정에 맞게 R & E 프로그램을 개발. 이 필요한 시점이다.. 하여 중학교 2개 영재학급 총 38명의 학생에게 적용하 였다. 특히 이 연구에서 개발한 안내된 R & E 프로그램 은 1차 과정(교사가 안내하는 R & E)에서 적극적으로. 국문요약. 활용할 수 있는데, 전체적인 R & E 수행과정을 함께 경 험해 보고 문제점을 파악해 본다는 점에서 교육적 의의. 이 연구는 과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위. 를 찾을 수 있다. 대부분 기존의 R & E 교육 프로그램. 해 안내된 R & E 프로그램을 개발하여 그 효과를 확. 은 단계나 과정을 소개하고 예시 보고서를 보여주면서. 인하고자 하였다. 우선 교사중심에서 학생 중심으로 3. 처음부터 R & E 활동을 진행하다 보니 과학 탐구 과정. 단계의 과정을 거쳐 R & E를 수행할 수 있도록 하는. 에 대한 정확한 이해가 부족했음을 여러 선행연구에서. 안내된 R & E 수업 모형을 개발하였고, 5단계 절차에. 지적하였다. 따라서 진정한 R & E 수행을 위해서라면. 맞는 안내된 R & E 프로그램을 개발하여 중학교 과학. 과학영재 학생이라 할지라도 처음부터 자세한 안내와. 영재 학생 38명을 대상으로 수업을 진행하였다. 그 결. 따라 해 보는 수행의 경험은 필요할 것이다.. 과, ‘가설 설정 > 변인 추출 > 탐구문제 도출 > 결론. 셋째, 과학 탐구 사고력 검사 결과, ‘가설 설정 > 변. 도출 > 실험 설계 > 일반화 > 평가 > 자료 해석 > 자. 인 추출 > 탐구문제 도출 > 결론 도출 > 실험 설계 >. 료 변환’ 순으로 높은 평균 점수를 나타냈다. 세부적으. 일반화 > 평가 > 자료 해석 > 자료 변환’ 순으로 높은. 로는 9개 평가 요소 중 ‘탐구문제 도출, 변인 추출, 가. 평균 점수를 나타냈다. 세부적으로 탐구 사고력의 9개. 설 설정, 결론 도출’은 높은 수준을, ‘실험 설계’는 평.

(14) 중등과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위한 R & E 프로그램의 개발과 효과. 균 수준을, ‘자료 해석, 일반화, 평가’는 낮은 수준을,. 107. 회지, 26(2), 258-267.. ‘자료 변환’은 매우 낮은 수준을 나타냈다. 이번 연구. 김천웅, 정정인(2019). 영재학생들의 지식수준에 따른 과. 를 계기로 안내된 R & E 프로그램이 탐구 과정별 요. 학적 문제해결 전략 분석. 초등과학교육, 38(1), 73-86.. 소를 잘 반영하여 과학영재 학생의 종합적 사고력과. 김환남, 이영주(2012). 과학영재에게 요구되는 핵심역량. 창의적 문제해결력 향상에 도움이 되길 기대한다.. 에 대한 교사와 학생 인식. 한국과학교육학회지, 32(7), 1241-1250.. 주제어: R & E 프로그램, 과학영재 학생, 탐구 사고력. 박미진, 서혜애(2012). 초등과학영재의 가설설정 능력과 메타인지와의 관계 분석. 영재교육연구, 25(1), 59-76. 박종원(2000). 학생의 과학적 설명가설의 생성과정 분석. References. : 과학적 가설의 정의와 특성을 중심으로. 한국과학 교육학회지, 20(4), 667-679.. 강성주, 김현주, 이길재, 권영식, 김명희, 김연숙, 김윤화, 신호심, 임희영, 하지희(2009). R&E 프로그램에 대 한 과학영재고등학생들의 인식. 한국과학교육학회 지, 29(6), 626-638.. 박종원(2009). 과학영재를 위한 사사교육 준비와 유형에 대한 논의. 과학영재교육, 1(3), 1-19. 소경희(2007). 학교교육 맥락에서 본 ‘역량(competency)’의 의미와 교육과정적 함의. 교육과정연구, 25(3), 1-21.. 고유미, 여상인(2011). 과학영재 학생과 일반 학생의 문제. 손준호(2014). 초등 과학 수업에서 진단 및 형성평가를 위. 발견력, 창의적 사고력, 창의적 성향, 과학 탐구 능. 한 앱 개발과 효과. 전남대학교 대학원 박사학위논문.. 력 비교. 초등과학교육, 30(4), 624-633. 고은정, 정대홍(2014). 과학교과에서의 핵심역량에 대한 세계의 동향에 준거하여 우리나라 현장 교사들의 인식 연구. 한국과학교육학회지, 34(6), 535-547. 교육부(2015). 과학과 교육과정(교육부 고시 제2015-74호 [별책 9]). 교육부(2018). 교사용 지도서 과학(4-1). 서울: 비상교육. 교육부(2018). 제4차 영재교육진흥종합계획(2018~2022). 권용주, 이준기, 이일선, 최상규(2008). 고래 과제에서 과 학고등학교 학생들이 고안한 가설 검증 방법의 분 석을 통한 실험 설계 능력 지수 산출식의 개발. 한국 생물교육학회지, 36(1), 40-51. 김경대, 심재영(2008). R&E 프로그램을 체험한 과학영재. 손준호, 김종희(2012). DARTs가 초등과학 영재학생들의 탐구문제 제안에 미치는 영향. 대한지구과학교육학 회지, 5(3), 256-266. 신명경, 여상인, 권경필, 이규호(2017). 탐구 중심 영재프 로그램을 통한 학생들의 과학실험 설계 변화 및 자 기조절학습능력과 학생수행의 상관관계 탐색. 과학 영재교육, 9(1), 23-39. 신미영(2013). 과학영재 탐구활동에 제시된 과학탐구능 력 분석 및 개발을 위한 제안. 영재교육연구, 23(2), 289-310. 심규철, 박경애, 길지현 (2009). 과학적 연구 기반 과학영 재 사사교육 프로그램 개발. 국제과학영재학회지, 3(1), 9-19.. 들의 사사교육 프로그램 효과에 대한 인식: KAIST 신. 오영란(2005). 중학생의 문제 발견 검사 점수와 창의적. 입생을 중심으로. 한국과학교육학회지, 28(4), 282-290.. 사고, 창의적 인성, 창의적 산물의 관계연구. 건양대. 김아영, 차정은, 이채희, 주지은, 임은영(2016). 혼자 쓰는 연구 논문(연구방법론). 서울: 학지사. 김유향(2013). 창의적 탐구 사고력 향상을 위한 생물 실험 수 업 개선에 관한 연구. 서울대학교 대학원 박사학위논문.. 학교 대학원 석사학위논문. 유지연, 박연옥, 양찬호, 노태희(2011). 과학영재들의 적 용실험 설계 과정에서 나타나는 과정요소 및 특징. 한국과학교육학회지, 31(4), 528-538.. 김종윤(2007). e-Learning 활용 문제중심 학습이 초등학생. 이상균, 김순식(2012). ASI 프로그램이 과학영재 학생들. 의 자기주도적 학습태도와 문제 해결력 신장에 미치. 의 과학 창의적 문제해결력과 과학 학습 동기에 미. 는 효과. 한국교원대학교 교육대학원 석사학위논문.. 치는 효과. 대한지구과학교육학회지, 5(1), 31-41.. 김지영, 강순희(2006). 중등학교 과학 교사들의 탐구 과정. 이선길(2006). 고등학교 과학영재를 위한 사사연구(R&E). 의 활용 정도와 가설에 대한 인식. 한국과학교육학. 프로젝트 학습모형의 개발과 적용. 이화여자대학교.

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