한국과학교육학회지 (Journal of The Korean Association For Science Education)

  • 제33권6호
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  • Pages.1237-1247
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  • 2013
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  • 1226-5187(pISSN)
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  • 2288-8489(eISSN)
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)
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과학 고등학교와 일반 고등학교 학생들을 대상으로 시스템 사고측정 도구의 타당도 검증 및 시스템 사고 비교

Revalidation of Measuring Instrument Systems Thinking and Comparison of Systems Thinking between Science and General High School Students

  • 투고 : 2013.09.03
  • 심사 : 2013.10.04
  • 발행 : 2013.10.31
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초록

이 연구의 목적은 이효녕 등(2013)에 의해 개발된 시스템 사고 측정 검사지의 타당도 재검 및 시스템 사고 측정 검사지를 활용하여 과학영재학생과 일반학생의 시스템 사고에 유의미한 차이가 있는지 알아보는 것이다. 과학고등학교 학생 116명과 인문계 고등학교 학생 553명에게 시스템 사고 측정 검사지를 투입하고 SPSS 18.0을 활용한 탐색적 요인분석과 Amos를 활용한 확인적 요인분석을 실시하였다. 그리고 SPSS 18.0을 활용해 과학영재학생과 일반학생 두 집단의 검사지 평균을 독립표본 t-test를 수행하여 시스템 사고에 유의미한 차이가 나타나는지 살펴보았다. 탐색적 요인분석 결과 5개의 요인구조가 나타났으며 각 요인별 4문항씩 적재되었다. 시스템 사고 측정도구의 전체 신뢰도는 .875였으며, 각 하위 요인의 신뢰도는 .693~.751로 신뢰로운 검사지로 나타났다. 확인적 요인분석에서도 ${\chi}^2/df$값이 2.765, TLI는 .907, CFI 는 .929, IFI는 .930, RMSEA는 .044로 모형 적합도 5개 수치에서 적합한 값을 보여주어 모형을 수용할 수 있다. 그리고 과학영재학생과 일반학생의 시스템 사고를 t-test를 이용해 비교해 본 결과 시스템 사고 전체 문항 뿐 아니라 모든 하위 영역에서 과학영재학생이 일반학생에 비하여 우수한 시스템 사고를 하고 있음을 보여주었다. 이 연구가 더 낳은 성과를 얻기 위해서는 학생들의 시스템 사고 향상을 살펴보는 연구에서 다른 질적 연구 도구와 함께 활용될 필요가 있으며, 나아가 다양한 학교 급에 적용 가능한 시스템 사고 측정 도구도 함께 개발될 필요가 있다.

The purposes of this study are 1) to revalidate the developed Measuring Instrument Systems Thinking and 2) to compare systems thinking skills between gifted and non-gifted high school students. For the test, 116 gifted science students and 553 non-gifted students were sampled from high schools. Exploratory factor analysis and confirmatory factor analysis were performed and Independent t-test was performed using the average of the two groups. The finding of the exploratory factor analysis indicated 5 factors in the model with 4 items per single factor. The result of confirmatory factor analysis was generally appropriate and acceptable (5 factor model: ${\chi}^2/df$ : 2.765, TLI=.907, CFI=.929, IFI=.930, RMSEA=.044). The reliability for 20 items turned out to be high because the Cronbach's alphas were at .875 and .693~.751 per each factor. In addition, the result of t-test showed that systems thinking skills among gifted science students were significantly higher than non-gifted students. This study could be expanded to measuring systems thinking with qualitative research tools and to various school levels.

키워드

참고문헌

  1. 고유미, 여상인 (2011). 과학영재 학생과 일반 학생의 문제 발견력, 창의적 사고력, 창의적 성향, 과학 탐구 능력 비교. 초등과학교육회지, 30(4), 624-633.
  2. 교육과학기술부 (2011). 과학과 교육과정[별책 9]. 서울: 교육과학기술부.
  3. 교육인적자원부 (2000). 고등학교 교육과정 해설: 과학. 서울: 교육인적자원부.
  4. 권용주, 김원정, 이효녕, 변정호, 이일선 (2011). 생태계에 대한 생물교사의 시스템 사고 분석. 한국생물교육학회지, 39(4), 529-543.
  5. 김동환 (2004). 시스템사고. 서울: 선학사.
  6. 김동환 (2005). 시스템사고의 적용에 관한 내면적 성찰. 정부학연구, 11(2), 63-85.
  7. 김만희, 김범기 (2002). 현대 과학교육의 동향과 시스템 사고 패러다임의 비교 연구. 한국과학교육학회지, 22(1), 64-75.
  8. 김상욱 (2010). 시스템 사고와 시나리오 플래닝. 청주: 충북대학교 출판부.
  9. 김수겸, 유미현 (2012). 중학교 과학영재 학생과 일반학생의 직업가치관과 과학 진로지향도 비교. 한국과학교육학회지, 32(7), 1222-1240.
  10. 김윤지, 정진우 (2009). 지구계 교육과 소재로서 순환에 대한 이해. 한국과학교육학회지, 29(8), 951-962.
  11. 김윤지, 정진우, 위수민 (2009). 대학생들이 인식하는 지구계 순환의 구성 개념 분석. 한국과학교육학회지, 29(8), 963-977.
  12. 나동진, 김진철 (2004). 삼원지능, 사고양식, 학업성취의 관계에서 과학영재와 일반학생의 구조적 차이. 교육심리연구, 18(1), 115-130.
  13. 문병찬, 정진우, 경재복, 고영구, 윤석태, 김해경, 오강호 (2004). 예비교사들의 탄소 순환에 대한 지구시스템의 관련개념과 시스템 사고의 적용. 한국지구과학교육학회지, 25(8), 684-696.
  14. 문병찬, 김혜경 (2007). 예비 초등교사들의 시스템 사고 능력 및 특성에 대한 연구. 한국 시스템 다이내믹스연구, 8(2), 235-252.
  15. 박수경 (2004). 과학영재학생과 일반학생의 사고양식에 따른 지구과학 개념 비교. 한국지구과학교육학회지, 25(8), 708-718.
  16. 박수경, 김광휘 (2005). 과학영재학생의 사고양식 유형과 학업성취 및 과학개념과의 관계 분석. 한국과학교육학회지, 25(2), 307-320.
  17. 성태제 (2011). 알기 쉬운 통계분석. 서울: 학지사.
  18. 손태원 (1995). 학습조직과 시스템 사고의 이론적 배경. 경제연구지, 16(2), 109-131.
  19. 송지준 (2011). SPSS/AMOS 통계분석방법. 파주: 21세기사.
  20. 신이나, 손원숙 (2012). 영재와 일반 중학생의 성취목표지 향성 프로파일 분석:개인-중심적 접근의 활용. 한국학교심리학회지, 9(1), 65-83.
  21. 심재영, 김언주 (2003). 과학영재 집단의 영재성 요인 타당화 연구. 교육심리연구, 17(1), 241-255.
  22. 심재영, 김종득, 김언주 (2005). 과학영재와 일반학생 집단간 창의성 비교 연구. 교육심리연구, 19(3), 563-576.
  23. 이두연, 오은숙, 김형범, 정진우 (2013). 고등학생들의 지구시스템 관점에 기반한 탄소 순환 개념 분석. 과학교육연구지, 37(1), 157-169.
  24. 이효녕, 김승환 (2009). 과학영재학생들의 사고유형에 따른 지구 시스템적 인지 특성. 과학교육연구지, 33(1), 12-30.
  25. 이효녕 (2011). 2009 개정 과학과 교육과정의 효과적인 실행을 위한 중학생들의 지구계에 대한 이해. 한국지구과학회지, 32(7), 798-808.
  26. 이효녕, 권용주, 오희진, 이현동 (2011). 고등학생들의 시스템 사고 향상을 위한 교육프로그램 개발 및 적용: 지구온난화를 중심으로. 한국지구과학회지, 32(7), 784-797.
  27. 이효녕, 권혁수, 박경숙, 이현동 (2013). 고등학생들의 시스템 사고 측정을 위한 측정도구 개발과 타당화. 한국과학교육학회지, 33(5), 995-1006.
  28. 조선희, 김미영 (2011). 과학영재와 일반학생의 놔 활용 성향, 인지적 특성, 정서적 특성 분석. 한국생물교육학회지, 39(3), 345-354.
  29. 조은부, 백성혜 (2006). 초등과학 영재학습 학생들과 일반 학생의 인지적 특성 비교 분석. 한국과학교육학회지, 26(3), 307-316.
  30. 탁진국 (2011). 심리검사: 개발과 평가방법의 이해. 서울: 학지사.
  31. 한국과학창의재단 (2012a). 융합인재교육 기초 연수 자료 (초등). 서울: 한국과학창의재단.
  32. 한국과학창의재단 (2012b). 융합인재교육의 정책 소개. 서울: 한국과학창의재단.
  33. Ben-zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2005a). A study of junior high students'perceptions of the water cycle. Journal of Geoscience Education, 53(4), 366-373.
  34. Ben-zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2005b). Development of system thinking skills in the context of Earth System Education. Journal of Research in Science Teaching, 42(5), 518-560. https://doi.org/10.1002/tea.20061
  35. Ben-zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2010a). System thinking skills at the elementary school level. Journal of Research in Science Teaching, 47(5), 540-563.
  36. Ben-zvi-Assaraf, O., & Orion, N. (2010b). Four case studies, six years later: Developing system thinking skills in junior high school and sustaining them over time. Journal of Research in Science Teaching, 47(10), 1253-1280. https://doi.org/10.1002/tea.20383
  37. Brook, A., & Driver, R. (1984). Aspects of secondary students'understanding of energy: Summary report. Leeds, UK: University of Leeds, Centre for Studies in Science and Mathematics Education.
  38. Brosnan, T. (1990). Categorizing macro and micro explanations of material change. In P.L. Lijnse, P. Licht, W. de Vos, & A.J. Waarlo (eds.), Relating macroscopic phenomena to microscopic particles. (pp. 198-211). Utrecht, Holland: CD- Press.
  39. Carmines, E. G., & McIver, J. P. (1981). Analyzing models with unobserved variables. In Bohrnstsdt, G. W. & Borgatta, E. F. [Eds], Social measurment: Current issues. (p. 80). Beverly Hills, CA: Sage.
  40. Chen, D., & Stroup, W. (1993). General system theory: Toward a conceptual framework for science and technology education for all. Journal of Science Education and Technology, 2(3), 447-459. https://doi.org/10.1007/BF00694427
  41. Dori, Y. J., & Tal, R. T. (2003). Teaching biotechnology through case studies - Can we improve higher order thinking skills of nonscience major. Science Education, 87(6), 767-793. https://doi.org/10.1002/sce.10081
  42. Driver, R., Guesne, E., & Tiberghien, A. (1985). Some features of children's ideas and their implications for teaching. In R. Driver, E. Guesne, & A. Tiberghien (eds.), Children's ideas in science. (pp. 193-201). Milton Keynes, UK: Open University Press.
  43. Forrester, J. W. (1992). System dynamics and learner centered learning in kindergarten through 12th grade education. Boston, MA: Cambridge.
  44. Garigliano, L. (1975). SCIS: Children's understanding of the systems concept. School Science and Mathematics, 75, 245-249. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.1975.tb09057.x
  45. Hill, D., & Redden, M. (1985). An investigation of the system concept. School Science and Mathematics, 85, 233-239. https://doi.org/10.1111/j.1949-8594.1985.tb09616.x
  46. Kali Y., Orion, N., & Eylon, B-S. (2003). Effect of knowledge integration activities on students'perception of the Earth's crust as a cyclic system. Journal of Research in Science Teaching, 40(6), 545-556. https://doi.org/10.1002/tea.10096
  47. Karplus, R., & Thier, H. (1969). A new look at elementary school science; science curriculum improvement study. Chicago: Rand McNally.
  48. Kim, D. H., (1999). Introduction to systems thinking. Boston, MA: Pegasus Communication.
  49. Lammi, M. D. (2011). Characterizing high school students' systems thinking in engineering design through the Function-Behavior-Structure (FBS) framework. Unpublished Ph. D. dissertation Utah State University.
  50. Meadows. D. H. (2008). Thinking in systems. Washington, DC: Chelsea green.
  51. McNamara, C. (1998). Applied systems thinking. Paper presented at the annual meeting of the International Society for the Systems Sciences Conference.
  52. National Research Council [NRC] (1996). National science education standards. Washington, DC: National Academy Press.
  53. National Research Council [NRC] (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: National Academies Press.
  54. National Research Council [NRC] (2013). Next generation science standards: For states, by states. Washington, DC: National Academies Press.
  55. O'Connor, J., & McDermmot, I. (1997). The Art of systems thinking: Essential skills for creativity and problem solving. London, UK: Thorsons Publishers.
  56. Senge, P. M. (1996). The fifth discipline: Fieldbook. New York: Broadway Business.
  57. Senge, P. M. (2006). The fifth discipline : The art & practice of the learning organization. New York: Crown Business.
  58. Senge, P. M. (2012). Schools that learn (Updated and Revised): A fifth discipline fieldbook for educators, parents, and everyone who cares about education. New York: Doubleday.
  59. Sweeney, M. (2010). The systems thinking playbook. Washington, DC: Chelsea Green.
  60. Virginia, A., & Lauren, J. (1997). Systems thinking basic from concepts to causal loops. Massachusetts, MA: Pegasus Communication.

피인용 문헌

  1. The Impact of Self-Reported Knowledge and Self-perceived Importance about Earth Systems on Science Gifted Students’ Science Motivation: An Exploratory Study vol.36, pp.6, 2015, https://doi.org/10.5467/JKESS.2015.36.6.580
  2. Effects of Systems Thinking on High School Students’ Science Self-Efficacy vol.37, pp.3, 2016, https://doi.org/10.5467/JKESS.2016.37.3.173
  3. 역량 중심의 과학 영재 교육을 위한 과학자의 핵심 역량 모델 개발 및 타당화 vol.24, pp.4, 2013, https://doi.org/10.9722/jgte.2014.24.4.509
  4. 3단계 마인드맵 활동이 과학영재 학생들의 시스템 사고 향상에 미치는 효과 : 천문 내용을 중심으로 vol.26, pp.2, 2013, https://doi.org/10.9722/jgte.2016.26.2.257
  5. The Effect of a System Thinking-based STEAM-type ESD Program on Environmental Literacy and System Thinking Ability of Elementary Students vol.30, pp.1, 2013, https://doi.org/10.17965/kjee.2017.30.1.85
  6. An Exploratory Study on the Effect of Gifted Students’ Science Motivation on Science Self-Efficacy vol.21, pp.1, 2013, https://doi.org/10.24231/rici.2017.21.1.24
  7. Iceberg(IB) 모델을 적용한 고등학생의 시스템 사고 분석 및 효과 vol.37, pp.4, 2017, https://doi.org/10.14697/jkase.2017.37.4.611
  8. Development and Application of Systems Thinking-based STEAM Education Program to increase Pre-service Science Teachers’ Systems Thinking Skill vol.57, pp.1, 2013, https://doi.org/10.15812/ter.57.1.201803.108
  9. Comparative Analysis of the System Thinking between Underrepresented and General Students: An Exploratory Study vol.66, pp.1, 2018, https://doi.org/10.25152/ser.2018.66.1.307
  10. 학생들의 시스템 사고 수준 측정을 위한 Framework와 Rubric의 개발 vol.38, pp.3, 2013, https://doi.org/10.14697/jkase.2018.38.3.355
  11. 초등학생의 시스템 사고 요인 구조 검증과 선호 과목에 따른 시스템 사고 비교 vol.39, pp.2, 2013, https://doi.org/10.14697/jkase.2019.39.2.161
  12. 문항 반응 분석을 활용한 초등학생과 중학생의 시스템 사고 검사 도구 타당도 검증 vol.67, pp.2, 2013, https://doi.org/10.25152/ser.2019.67.2.249
  13. 시스템 사고 평가 루브릭을 활용한 예비교사들의 지구 시스템 내 탄소 순환에 대한 시스템 사고 수준 분석 vol.39, pp.5, 2019, https://doi.org/10.14697/jkase.2019.39.5.599