Science Integrated Process Skill of the Students in Science Education Center for the Gifted

과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력

The purpose of this study was to investigate science integrated process skill of the students in science education center for the gifted. In order to do this, 'free-response test for the assessment of science process skills' developed by Yu-Hyang Kim(2013) was administered to 102 students(15 in elementary school science class, 58 in middle school science class I, and 29 in middle school science class II) who attend the program of science education center for the gifted in C university. The assessment tool measured 9 skills ; formulating inquiry questions, recognizing variables, formulating hypotheses, designing experiment, transforming data, interpreting data, drawing conclusions, formulating generalizations, and evaluating the designed experiments. As a result, the students in science education center for the gifted had relatively high scores in the area of 'formulating hypotheses' and 'recognizing variables', but they had relatively low scores in the area of 'transforming data', 'interpreting data', and 'evaluating the designed experiments'. The 2 items' percentage of correct answers were below 40% ; one is about a drawing a line graph in 'transforming data', and the other requires finding improvements of the experimental design in 'evaluation'. There was no significant difference between boys' scores and girls's one, and between the scores of students in the field of biology and those of students in the other fields(physics, chemistry, and earth science) in science integrated process skills. And there was significant difference according to the periods receiving the gifted education in 'formulating generalizations'. The teaching and learning has to focus on improving science integrated process skills in the program of science education center for the gifted and teaching and learning materials needs to be developed.

과학영재교육원 학생들이 성공적으로 과학 탐구를 수행하기 위해서는 문제 인식, 가설 설정, 탐구 설계, 결론 도출 등의 과학 통합 탐구 능력이 요구된다. 이 연구에서는 김유향(2013)이 개발한 '과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구'를 사용하여 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 평가 요소별, 성별, 이수 과정별, 전공 분야별로 비교하였다. 이 평가도구는 탐구 사고력의 주요 요소들인 탐구 문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출, 일반화, 평가에 관한 문항이 각 2개씩 총 18문항으로 구성되어 있다. 이 평가도구를 2013년 현재 C 대학교 부설 과학영재교육원에 다니고 있는 학생들 중 102명 학생들(초등과학반 15명, 중등과학심화I반 58명, 중등과학심화II반 29명)을 대상으로 시행하였다. 그 결과, 과학 통합 탐구 능력의 요소 중 가설 설정, 변인 추출의 점수는 상대적으로 높았고, 자료 변환, 자료 해석, 평가의 점수는 상대적으로 낮았다. '자료 변환'에 해당하는 선 그래프 그리기 문항과 '평가'에 해당하는 실험 설계의 개선점 찾기 문항의 정답률은 약 40 %로 상대적으로 낮게 나타났다. 영재교육을 받은 단계별로 비교하면 과학 통합 탐구 능력의 요소들 중 일반화의 경우 유의미한 차이가 있었다. 남학생과 여학생의 점수 차이는 유의미하지 않았다. 이 연구에서 사용한 평가도구가 생물 분야의 소재를 다루고 있어 생물 분야의 영재학생들과 다른 분야(물리, 화학, 지구과학)의 영재학생들과 비교한 결과, 유의미한 차이가 없었다. 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력 향상을 위하여 자료 변환, 자료 해석, 평가에 관한 교수 학습을 강화하고, 과학 탐구와 관련된 구체적인 교수 학습 자료를 개발할 필요가 있다.