Inquiry Problem Solving Characteristics among Categories with Science Process Skills and Concepts by High School Student's Protocol Analysis

고등학생의 프로토콜 분석을 통한 과학 탐구능력과 개념 중심의 탐구능력 대범주별 과학 문제 해결 특성

In this study, the characteristics of science inquiry problem solving were analyzed in the interactions between science process skills and science concepts by each related its category. Nine types of problem solving, which were based on two elements and the thinking aloud were found largely by protocol analysis, but six types when integrated similar thinking processes. There were quite differences in the representative types between students who succeeded and failed when science inquiry items were solved in the abilities of recognizing problems and generating hypotheses or those of drawing conclusions and evaluating. But there were not complete differences in those types between students who succeeded and failed when they were solved in the abilities of designing and performing experiments or those of interpreting and analyzing data. The data were divided into independent variables: $D_1,\;D_2,\;D_3,\;D_4,\;D$ and $C_1,\;C_2,\;C_3,\;C_4,\;C$ and dependant variables; $E_1,\;E_2,\;E_3,\;E_4,\;E$. The former consisted of the content-free science process skill achievement levels by each category of science inquiry skill and the science concept achievement levels, the latter the science inquiry problem achievement levels by each category of science inquiry skill. The regression equations were acquired within the 0.05 significant level by regression analysis: $E_1=0.03+0.16D_1+0.29C_1,\;E_2=-0.203+0.21D_2+0.45C_2,\;E_3=-0.32+0.13D_3+0.47C_3,\;E_4=0.61+0.09D_4+0.29C_4,\;E=-1.41+0.13D+0.47C$(E : the achievement of science problems, D : the achievement of science process skills, C : the achievement of science concepts).

자료의 해석과 분석 능력의 범주에 속하는 과학 탐구 문제의 학습에는 관련 탐구능력 보다 과학 개념을, 탐구의 설계 및 수행 능력의 범주에 속하는 과학 탐구 문제의 학습에는 관련 탐구능력과 과학 개념을 강조하는 학습법의 적용이 유효할 것으로 기대된다. 과학 탐구 문제를 해결해 가는 사고 과정을 심층적으로 분석해 보면 현재와 같이 성공자에게는 1점, 실패자에게는 0점을 부여하는 이분법적(dichotomous)인 평가 방법으로는 문제를 해결해 가는 과정이 동일한데도 불구하고 성공자와 실패자를 완전하게 별별하고 있지 못해 과학 교육 활동의 전반적인 정치(replacement) 활동에 문제가 내재할 가능성이 있음을 유추할 수 있다. 따라서 본 연구를 통해 밝혀진 바와 같이 과학 탐구 문제 해결 사고 과정 분석에 의한 제 1유형에는 1점, 제 2유형에는 0.8점, 제 3유형에는 0.6점, 제 4유형에는 0.4점, 제 5유형에는 0.2점, 제 6형에는 0점을 부여하는 대안적 다단계 평가 방법에 대한 이론적 실천적 연구가 필요할 것으로 사료된다.