공학적 설계 과정을 강조한 과학 수업이 공업계 고등학교 학생들의 과학 태도에 미치는 영향 = The Impact of a Science & Engineering Integrated Curriculum on Technical High School Students' Science Attitudes

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 서울에 위치한 한 공업계 고등학교의 1학년 전체 학생들인 420명을 대상으로, 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업이 과학에 대한 학생들의 태도와 공학에 대한 인식 변화에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
연구자는 ‘온도계 만들기’와 ‘단열 집 짓기’의 활동을 바탕으로 한 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업을 개발하여, ‘온도계 만들기’ 활동의 과학 수업을 1학기 동안 10차시에 걸쳐 전체 연구 대상에게 실시한 후, 공학 인식 검사지의 응답과 인터뷰, 수업 모습 관찰, 조별 활동 보고서를 통해 학생들의 공학에 관한 인식을 바탕으로 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업의 긍정적인 효과를 확인하였다.
1학기 과학 수업 시작 전 과학 태도 사전 검사를 실시하고, 2학기에는 사전 검사 결과 동질성이 확보된 실험 집단과 통제 집단을 나누어, 실험 집단에게만 8차시에 걸쳐 ‘단열 집 짓기’ 활동의 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업을 추가로 실시하였다. 이후 과학 태도 사후 검사를 실시하여, 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업을 지속적으로 실시한 실험반과 그렇지 않았던 통제반의 과학 태도의 차이를 알아봄으로써 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업의 지속성이 학생들의 과학 태도에 미치는 영향을 알아보았다.
연구 결과, 한 학기 동안 이루어진 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업은 학생들의 공학에 관한 인식에 대체적으로 긍정적인 영향을 미쳤다. 학생들은 공학적 설계 과정을 일반적인 문제 해결 과정으로 인식하였으며, 그 과정에서 공학적 설계 과정에서 개선 과정, 기록, 효율성 추구, 자료 조사의 중요성을 인식하였다. 또한 여러 번의 문제 해결 경험을 바탕으로 문제 해결 방법을 인식하고, 실제 문제 해결력이 증가한 모습을 확인할 수 있었다. 그리고 조별로 활동을 함으로써 조원 간 협력과 유대감의 형성, 의사소통과 역할 분담이 문제 해결을 위해 중요하다고 인식하였다.
또한 실험 집단 학생과 통제 집단 학생들의 과학 태도를 비교한 결과, 실험 집단 학생들이 전반적으로 과학 태도가 향상되었으며, 이러한 차이는 통계적으로 유의미하였다. 특별히 과학 수업과 과학에 대한 흥미가 증가하였고, 과학 수업을 가치 있게 느끼고, 과학, 기술, 공학이 서로 연관되어 있음을 인식하였으나, 과학적 태도에 대해서는 긍정적인 변화가 없었다. 따라서 공학적 설계 과정이 강조된 과학 수업을 지속하였을 때 학생들의 과학 태도에 긍정적인 영향을 주는 것으로 결론을 내릴 수 있다.
연구 대상 학생들이 평균보다 낮은 수준의 과학에 대한 학력과 흥미를 가지고 있음을 고려할 때, 이 연구에서 확인하고자 하는 교육적 효과는 일반계 고등학교 학생들에 대한 교육적 효과보다 더 큰 의미를 가진다고 할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 및 내용 3
• 3. 용어 정의 4
• 4. 연구의 제한점 5
• Ⅱ. 이론적 배경 6
• 1. 공학적 설계 과정 6
• 2. 과학 태도 16
• Ⅲ. 연구 방법 21
• 1. 연구 절차 21
• 2. 과학교육과정 분석 및 수업 개발 22
• 3. 연구 대상 28
• 4. 자료 수집 29
• 5. 분석 방법 32
• Ⅳ. 연구 결과 34
• 1. 공학 인식의 변화 34
• 2. 과학 태도 검사 결과 63
• Ⅴ. 결론 및 제언 71
• 참고 문헌 74
• ABSTRACT 82
• 부 록 84