중학교 수학과 문제중심학습에서 스캐폴딩 유형이 문제해결과정의 학업성취도에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 문제중심학습을 적용한 중학교 3학년 ‘이차방정식의 활용’ 수업에서 스캐폴딩 유령에 때라 문제해결과정(문제정의, 정보탐색 및 수집, 해결책 성정 및 평가)에 학업성취도 차이가 있는지를 분석해보는 것이다. 본 연구의 목적을 위해 설정한 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
첫째, 중학교 수학 수업의 문제중심학습 환경에서 스캐폴딩 유형이 문제정의단계의 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는가?
둘째, 중학교 수학 수업의 문제중심학습 환경에서 스캐폴딩 유형이 정보탐색 및 수집단계의 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는가?
셋째, 중학교 수학 수업의 문제중심학습 환경에서 스캐폴딩 유형이 해결책 선정 및 평가단계의 학업성취도에 어떠한 영향을 미치는가?
이상의 연구문제를 해결하기 위하여 서울 소재 S 중학교 3학년 240명 중 방과후 심화반 수학과목에 신청한 60명을 대상으로 실험을 실시하였다. 본 실험의 독립변인은 스캐폴딩 유형(절차적 스캐폴딩, 개념적 스캐폴딩, 전략적 스캐폴딩, 메타인지적 스캐폴딩)이고, 종속변인은 문제해결과정의 학업성취도이다. 문제해결 총 세 단계에 절차적 스캐폴딩, 개념적 스캐폴딩, 전략적 스캐폴딩, 메타인지적 스캐폴딩을 제공하였다. 연구절차는 사전검사 및 약 2주간의 문제중심학습과정 진행과 사후 검사 순으로 진행되었다.
본 연구의 실험을 통해 확인 할 수 있는 연구 결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.
첫째, 스캐폴딩 유형을 중심으로 문제해결과정에서 단계별 성취도를 분석해 보면 다음과 같다. 우선 <문제정의> 단계에서는 ‘전략적 스캐폴딩’유형을 제공받은 집단이 유의미한 차이를 나타냈다. 그리고 두 번째 단계인 <정보 탐색 및 수집>단계에서는 ‘개념적 스캐폴딩’유형을 제공받은 집단이 유의미한 차이를 보였다. 마지막으로 <해결책 선정 및 평가>단계에서는 ‘메타인지적 스캐폴딩' 유형을 제공받은 집단에서 높은 문제해결 성취도를 나타내었다.
둘째, 문제해결과정에서 학업성취도를 분석해보면 스캐폴딩 유형에 따라 집단간 유의미한 차이를 나타내었다. 각 단계의 특성에 따라 적합한 스캐폴딩을 적용하였을 때 높은 문제해결 학업성취도를 보였다.
이상 위의 결과를 종합하면, 본 연구에서 제시된 스캐폴딩 유형인 ‘절차적 스캐폴딩’,‘개념적 스캐폴딩’,‘전략적 스캐폴딩’, ‘메타인지적 스캐폴딩’은 문제중심학습 즉 PBL에서 문제해결과정에 긍정적인 관련성을 가지고 있다고 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to analyze whether there is a difference of academic achievement, when the scaffolding problem-solving process (problem definition, information search and acquisition, the resolution gender and assessment) is applied to the use of quadratic equations for third grade middle schoolers.
For this Purpose, derail research problem is as follows:
First, what impact does the scaffolding problem solving process have on the phase of identifying problem (question) in the problem based learning of middle school math environment?
Second, what impact does the scaffolding problem solving process have on the phase of researching and collecting information in the problem based learning of middle school math environment?
Third, what impact does the scaffolding problem solving process have on the phase of the selection and evaluation of a solution in the problem based learning of middle school math environment?
To solve this study problem, the experiment was conducted targeting 60 middle school students, who have applied for math-focused class after school, out of total number of 240 third grade students have been selected for the testing in S middle school based in Seoul.
The independent variable of this experiment is the type of scaffolding problem solving methods (procedural scaffolding, conceptual scaffolding, strategic scaffolding, and meta-cognitive scaffolding), and the dependent variable is the achievement of problem solving process.
The procedural scaffolding, scaffolding conceptual, strategic scaffolding, and meta-cognitive scaffolding have been provided to 3 phases of the problem solving process.
The research procedure conducts the pre-tests and after approximately 2 weeks of PBL process, the post-tests are followed.
The results of analysis were as follows.
First, the achievement of problem solving process based on scaffolding method can be seen below. The group that has been provided with 'strategic scaffolding', notably differentiates itself from other groups in <Identifying problem > phase and the group that has been provided with 'conceptual scaffolding' notably differentiates itself from other groups in the second phase, <Information Search and Collect>. Finally, the group that has been provided with 'meta-cognitive scaffolding' achieved a significant improvement in problem solving in the last phase <Solution Selection and Evaluation>.
Second, there is a meaningful difference of academic achievement between groups depending on what type of scaffolding has been applied in the tests. There is high problem solving achievement, when the appropriate type of scaffolding method has been applied into the related phase.
Summing up the above findings, it can be seen that the scaffolding method proposed in this study (procedural scaffolding, conceptual scaffolding, strategic scaffolding and 'meta-cognitive scaffolding) is positively correlated to the problem solving process of the problem-based learning.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 1
• B. 연구문제 5
• C. 용어의 정의 5
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• A. 문제중심학습 7
• 가. 문제중심학습의 개념 7
• 나. 문제중심학습의 과정 11
• 다. 문제중심학습의 진행단계 12
• B. 스캐폴딩 유형 14
• 가. 스캐폴딩의 개념 14
• 나. 스캐폴딩의 특성 17
• 다. 스캐폴딩의 요소 17
• 라. 스캐폴딩의 유형 18
• 마. 문제중심학습에서 스캐폴딩 유형에 관한 선행 연구 25
• Ⅲ. 연구방법 27
• A. 연구 대상 27
• B. 실험 설계 27
• C. 실험 절차 29
• D. 검사 도구 30
• 가. 사전 검사 도구 30
• 나. 문제해결 단계별 학업성취도 평가지 31
• E. 실험 도구 32
• 가. 문제 32
• 나. 학습 지도안 33
• 다. 스캐폴딩 34
• F. 자료 분석 42
• Ⅳ. 연구결과 44
• A. 실험처치 집단 간 동질성 검사 결과 44
• B. 스캐폴딩 유형이 문제해결과정 단계에 미치는 효과 45
• 가. 문제정의 단계에서 문제해결 학업성취도 분석 45
• 나. 정보 탐색 및 수집 단계에서 문제해결 학업성취도 분석 47
• 다. 해결책 선정 및 평가 단계에서 문제해결 학업성취도 분석 49
• Ⅴ. 논의 및 결론 52
• A. 연구결과의 요약 52
• B. 논의 54
• C. 추후 연구를 위한 제언 57
• 참고문헌 59
• 부록 1. 사전 동질성 검사지 65
• 부록 2. 단계별 학업성취도 평가지 66
• 부록 3. 수업지도안 68
• 국문초록 69
• Abstract 71