초등 과학영재의 창의력 신장을 위한 과학수사 PBL 프로그램의 개발 및 적용 = Development and application of forensic problem-based learning program for improvement of gifted-in-science

국문 초록 (Abstract)

지식기반 사회를 대비하여 과학 기술 분야의 국가경쟁력을 강화하기 위해서는 과학 분야에 무한한 잠재력을 가진 과학영재를 발굴하여 그들에 대한 교육이 체계적으로 이루어져야 한다. 그러나 지금까지 과학 영재아들의 수업형태를 살펴보면 요리책 형태의 과학을 학습해 왔기 때문에 사고력이나 창의력보다는 단순기능을 더 요구해 왔다.
이에 본 연구에서는 문제를 해결해가는 과정의 PBL(Problem-Based Learning)학습 모델과 학생들이 흥미를 가지고 있는 과학수사의 과학적요소를 접목시켜 창의력 신장에 효과적인 과학수사 PBL 프로그램을 개발, 적용하여 그 효과를 알아보았다. 개발된 수업프로그램은 총 6차시로 구성되었으며, K시 P초등학교 5학년 과학 영재반 20명을 대상으로 수업을 실시하였다. 과학수사 PBL 프로그램 투입에 대한 창의력 신장효과를 알아보기 위하여 일반창의력(언어, 도형)검사를 하였고, 탐구과정에서의 창의력 효과에 대해서는 탐구능력 검사를 이용하여 단일집단의 사전․사후의 효과를 분석하였다.
과학수사 PBL 프로그램의 적용 결과, 일반창의력의 언어영역에서는 사전 전체 평균이 105.53에 비해 사후 122.57로 17.04 증가하였고, 일반창의력의 도형영역에서는 전체 평균이 사전 99.05에 비해 사후 118.90로 19.85 증가하였다. 또한 창의력 신장의 과정이라고 할 수 있는 탐구능력에서는 전체 평균이 사전 99.05에 비해 사후 118.90로 19.85 증가하였다.
학생들의 사전점수를 이용하여 상․중․하의 집단으로 구분하여 각 집단의 사후 검사 점수의 도수분포를 분석한 결과 창의력과 탐구능력 모두 상 집단 보다는 중․하 집단으로 갈수록 변화가 더 크게 나타났다. 일반창의력 언어영역에서는 유창성과 융통성에서 도형영역에서는 유창성을 제외한 독창성, 추상성, 정교성에서 증가하여 유의미함을 보였다.
과학수사 PBL 프로그램을 처치하면서 나타난 아동들의 반응을 살펴보면, ‘범인찾기’라는 구체적인 목표를 가지고 수업을 수행하다보니 그 흥미도가 매우 높았으며, 처음에는 과학수사를 이해하지 못하다가 차시가 늘어남에 따라 다양한 아이디어와 해결방안이 나타남을 볼 수 있었다.
본 연구에서 개발된 과학수사 PBL프로그램은 영재아들의 창의력과 탐구력 향상에 효과적임이 확인되었고, 교사가 주어진 자료제시 및 수업에 관한 안내를 더욱 적극적으로 유도한다면 일반학생들에게도 활용 가능한 프로그램으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to reinforce the national competitiveness in the area of science and technology in preparation for the knowledge-based society, the science-gifted students with the endless potential in science should be found and be educated systematically. However, looking at the class type given for the science-gifted students up to now, the class has been focused on the simple function rather than thinking faculty or creativity as the cook-book style of science education has been conducted for them.
In the study, PBL (Problem-Based Learning) model focusing on the process of solving problems was grafted into the scientific elements of the forensic investigation attracting the students' interests to develop forensic PBL program. After class, the effects of forensic PBL program was analyzed to check the improvement of creativity from students.
The developed forensic PBL programs were composed of the total 6 class hours, and were applied to 20 students in the science-gifted class of the 5th grade at P primary school in K city. In order to find out the effect in the increase of the creativity after class of forensic PBL program the general creativeness tests (language and geometry) was conducted, and to check on the effect of the creativity in the inquiry process, the pre- and post-tests for the single group were analyzed using the inquiry ability test.
As the result of applying the forensic PBL program, the total average of pre-test was 105.53, But total average of post-test was increased by 17.04 to 122.57. In the geometry of the general creativeness, the total average increased by 19.85 to 118.90 in the post test, compared with 99.05 in the pre-test. In the inquiry ability, which can be referred as to the process of increasing creativity, the total average of post-test was increased by 19.85 to the 118.90,compared with 99.05 in the pre-test. After the students were divided into the 3 groups according to the result of pre-test, the results of distribution degree of the post-test score of each group showed that there were larger change in middle and lower groups than upper group in the both areas of creativity and inquiry ability. In the language area of the general creativeness, the fluency and flexibility were shown to increase significantly, and the uniqueness, abstraction and elaborateness, except for, the fluency in the geometry area, were indicated to significantly increase.
In the observation of the children's response in relation to the execution of the forensic PBL program, due to the class with the specific object of finding the criminal, the degree of interest shown by the students was very high, and it seemed that even if they could not understand well the forensic investigation subject, but, as the class continued with the programs, various ideas and solving methods had been developed.
It was confirmed that the forensic PBL program developed in the study had been effective in increasing the creativity and inquiry ability of the gifted children. It is also expected to use the program for the general students, if the teacher can play an active role in proposing the teaching material given and guiding the class for the students.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구 내용 = 4
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• 1. 창의성(creativity) = 5
• 2. 창의적 사고력 = 7
• 3. 창의적 문제해결력 = 9
• 4. 과학 창의적 문제해결력과 과학탐구 수업 = 11
• 5. PBL(Problem-Based Learning) = 13
• 6. 과학수사 = 16
• 7. 과학수사 PBL 프로그램 = 19
• Ⅲ. 연구 절차 및 방법 = 24
• 1. 연구절차 = 24
• 2. PBL 프로그램 개발 적용 = 25
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 28
• 1. 과학수사 PBL 프로그램의 개발 = 28
• 2. 과학수사 PBL 수업프로그램의 적용 효과 분석 = 33
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 41
• Ⅵ. 제언 = 43
• 참고 문헌 = 44
• ABSTRACT = 47
• 부록 = 50