두뇌기반학습원리에 기초한 초등 과학수업의 효과 : 4학년 생명영역을 중심으로 = (The) Effect of brain-based learning program of science on the elementary students : on the biology area of the fouth grade

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 두뇌기반 학습이론을 이용하여 학습자료를 구성하고 이것이 초등학생의 과학 탐구 능력과 과학의 정의적 영역 교실의 사회심리학적 환경에 미치는 영향을 알아보고 전통적인 수업 방법으로 학습한 결과와 비교하여 어떠한 차이가 있는지를 밝혀 교육 현장에 활용하고자 하는데 목적을 두었다. 서울시에 위치한 초등학교 2개교, 4학년 4개 학급 156명을 대상으로 이들을 실험반(2개학급 76명), 비교반(2개학급 76명)으로 나누어 사전 사후 실험 통제 집단 설계에 기초하여 실험설계를 하였다. 실험반과 비교반에 과학 탐구 능력과 과학의 정의적 영역, 교실의 사회심리학적 환경에 대한 사전 검사를 실시한 후, 사전 검사에서 두 집단의 과학 탐구 능력, 정의적 영역, 교실의 사회 심리학적인 환경의 접수를 비교했을 때, 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 실험처치로 실험반에는 두뇌기반 학습 이론을 적용한 학습자료를 이용하여 수업하고 비교반에는 교과서 중심의 전통적인 수업을 실시하였다. 대상 단원은 4학년 1학기 강낭콩과 뿌리의 역할 단원이다. 실험 처치 후, 실험반과 비교반 각각에 과학 탐구 능력과 과학의 정의적 영역, 교실의 사회심리학적 환경에 대한 검사를 사후 검사로 실시하였으며 두뇌기반 학습에 대한 인식을 알아보기 위해 학생들의 인식조사를 실시하였다.
연구 결과는 간단히 요약하며 아래와 같다.
첫째, 두뇌기반 학습 자료를 적용한 수업과 전통적인 수업에서 학생의 과학 탐구 능력의 변화에 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p=.001). 특히, 다른 영역보다 본시 학습과 관련된 예상, 추리, 일반화 영역에서 실험반의 차이가 유의미하게 나타났다.
둘째, 전통적인 수업보다 두뇌기반 학습 자료를 적용한 수업에서 학생의 정의적 영역의 변화에는 유의미한 차이가 있었다(p<.001). 정의적 영역의 인식, 흥미, 과학적 태도 모두 유의미한 차이가 있었다. 또한 전통적인 수업처치를 한 학급은 시간이 지날수록 정의적 영역에 대한 개인간의 차이가 심해지는 반면, 두뇌기반 학습 처치를 한 학급은 개인간의 차이가 심하게 벌어지지 않는 양상을 보인다. 특히, 학생들이 과학인식을 갖고 과학흥미를 높이는데 효과적이다.
셋째, 두뇌기반 학습 자료를 적용한 수업과 전통적인 수업에서 교실의 사회심리학적인 환경의 유의미한 차이가 있었다(p<.05). 특히, 교사지원, 수업참여, 과제지향, 협동심 영역에서는 유의미한 차이를 보였다.
넷째, 실험반 학생들의 두뇌기반 학습에 대한 인식을 조사해본 결과 대부분의 학생들이 두뇌기반 학습에 대해서 긍정적인 인식을 가지고 있다.
연구를 통해서 두뇌기반 학습이 과학 탐구 능력, 과학과 관련된 정의적 영역, 교실의 사회심리학적인 환경을 향상시키는 데에 효과적인 기술이라는 것을 알게 되었다. 앞으로 많은 연구자와 교사가 다양한 두뇌기반 학습을 연구한다면 두뇌기반 학습에 입각한 수업은 과학수업의 좋은 교수법 중의 하나가 될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to examine the effects of the brain-based instruction on the science process skills, science-related attitudes of children, and their perception of classroom's socio-psychological environment. For this study, 156 elementary students from four classes of the fourth grade of two schools in Seoul were selected. In comparison group (78 students, 2 classes), traditional programs on biology topics were implemented and in the experimental group (78 students, 2 classes), brain-based learning programs developed by the investigator on the same topics were implemented. Students' pre and post status in three areas,' science process skills, affective domain of learning science, and classroom's socio-psychological environment. Only experimental group was examined how the viewpoints of the students on brain-based learning affected these three areas. The results are as follows.
First, it showed that the brain-based learning programs were more efficient to increase the science process skills of students (p<.001). Especially, in the skills of predicting, inferring, generalizing, and controlling variables, which are directly and closely related to these topics, the students of experimental group showed significant increases.
Second, the brain-based learning programs evoked significant differences in the students' affective domains between groups (p<.001). Specifically, the programs made statistically significant improvements in the cognition, interests, attitudes of affective domains of the students.
Third, a statistically meaningful difference was found between two groups in area of the students' perception of socio-psychological environment (p<.05). Specifically, in the subareas of teacher support, active participation into instruction, task orientation, cooperation with peers, the experimental group showed statistically significant higher scores than the comparison group.
Finally, the experimental group showed very positive attitude and perception on the brain-based learning instruction.
Through the study, it could be concluded that the brain-based learning program is an effective science teaching technique for enhancing the science process skills, science-related affective characteristics and perception of classroom's socio-psychological environment of the students. To many researchers and teachers who want to develop brain-based teaching and learning methods, this research might act as a strong and practical base.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 국문초록
• I. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구문제 = 2
• 3. 용어의 정의 = 3
• 4. 연구의 제한점 = 4
• II. 이론적 배경 = 5
• 1. 뇌가 학습하는 원리 = 5
• 2. 학습활동에 대한 이론적인 근거 = 14
• 3. 두뇌친화적 학습요소 = 19
• III. 연구 방법 및 절차 = 26
• 1. 연구과정 = 26
• 2. 연구설계 = 26
• 3. 검사도구 = 27
• 4. 두뇌기반 학습과 전통적 학습 = 30
• 5. 두뇌기반 학습자료 개발 = 34
• IV. 연구 결과 및 논의 = 39
• 1. 과학탐구능력검사 결과 = 39
• 2. 과학과 관련된 정의적 영역 검사 결과 = 41
• 3. 교실의 사회심리학적 환경 검사 결과 = 48
• 4. 두뇌기반 학습에 대한 인식 검사 결과 = 50
• V. 결론 및 제언 = 52
• 1. 결론 = 52
• 2. 제언 = 53
• 참고문헌 = 54
• 영문초록 = 58
• 부록 = 60