중학교 3학년 과학 교과서의 탐구실험 교재 및 실험 평가 준거 개발 : 일과 에너지, 물질의 반응 단원을 중심으로

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 탐구과정을 중심으로 한 탐구실험 교재를 개발하고, 각 탐구 실험에 대하여 타당하고 객관적인 실험 평가준거를 개발하는 것이다.
중학교 3학년 과학 교과서의 내용 중 '일과 에너지'와 '물질의 반응' 단원에서 도르래를 사용할 때의 일과 힘, 역학적 에너지 보존, 전해질과 비전해질, 산의 성질의 4가지 주제에 대하여 탐구실험을 개발하였다. 탐구실험 교재는 도입 (Introduction), 관찰 (Observation), 설명 (Explanation) 과정으로 구성되어 있으며 ,학생용 탐구실험서와 교사용 실험지도서가 있다. 그리고 학생들의 실험수행에 대하여 타당하고 객관적이며, 과정중심으로 평가하기 위해 실험보고서, 실험기능 및 실험태도 평가에 대한 채점기준을 개발하였다. 각 탐구실험 교재는 3인의 과학교육 전문가와 3인의 현장교사에게 내용 타당도를 검증 받았으며, 실험 수행평가기준은 타당도와 함께, 3인의 현장교사가 학생들의 보고서를 채점한 결과로부터 채점자간 신뢰도를 검증하였다.
이 연구에서 개발한 평가도구를 사용하여 얻어진 실험 수행평가 결과와 같은 기간동안의 지식평가 결과(중간, 기말고사)는 r=.41(p<.01)의 상관을 보였으며, 17% (r²=.17)의 공통 분산 영역만을 보였다. 이와 같은 결과로부터 본 연구에서 개발한 실험 평가 문항은 지식평가 문항에서 측정하고자 하는 능력과 서로 다른 능력을 측정한다고 해석할 수 있으며, 간접적으로나마 전통적 지식·이해만이 아닌, 실험을 수행하면서 나타난 탐구능력, 실험기능, 실험태도 등을 평가하는 도구라고 볼 수 있으므로, 객관적이고 타당한 탐구실험 평가로서 현장에서 유용하게 사용되리라 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develope inquiry-based experiments and valid and reliable scoring rubrics for these experiments.
The inquiry-based experiments were developed for four topics selected in the chapter on 'work and energy' and 'reactions of substances' in the middle school science text book 3. The selected topics were 'work and force when using the pulley', 'preservation of potential and kinetic energy', `electrolyte and nonelectrolyte', `character of acid'.
The inquiry-based experiments were designed with three steps, introduction, observation and explanation and the developed experiment textbook was consisted of students' group activity sheet and teachers' guide.
The inquiry process skills based on the SAPA II were selected from the developed inquiry-based experiments.
Three scoring rubrics for each experiment were developed. The first one was for assessing students' group experimental reports, the second one was for assessing students' group and individual manipulative skills and the third one was for assessing students' individual attitudes in laboratory. The rubrics for group experimental reports were constructed for assessing inquiry process skills and two other rubrics were constructed for checking what students did during experiment.
The validities of students' inquiry reports and scoring rubrics were checked by six science instructors. The inter-scorer-reliability in each question and total score were examined. All the inter-scorer-reliability ranged from 0.61 to 1.00.
The developed inquiry-based experiments and rubrics were practiced to the 116 students in one middle school. The average of resulted students' score was 31. 08(SD, 2.23) with a full mark of 40.00. The resulted histogram showed that these assessment tools were able to discriminate students' performances. The correlation coefficient between the scores of experiments obtained by these scoring rubrics and the scores of written knowledge test was shown to be r=0.41(r²=0.17) Hence, these experiments and rubrics developed in this study should be used to assess students' science inquiry process skills and science knowledge.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 논문개요 = ix
• I. 서론 = 1
• A. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• B. 연구 내용 = 3
• II. 이론적 배경 = 5
• A. 탐구 실험 = 5
• B. 과학 실험평가 = 9
• III. 연구 절차 및 방법 = 20
• A. 탐구실험 교재 개발 = 20
• B. 실험 수행평가 준거 개발 = 26
• C. 개발된 탐구실험서와 실험평가 준거에 대한 내용 타당도 검증 = 30
• D. 현장 적용 및 수정 보완 = 31
• E. 보고서 체점에 대한 채점자간 신뢰도 검증 = 31
• F. 실험 수행평가 결과와 지식평가 결과간의 상관관계 분석 = 32
• IV. 연구 결과 및 고찰 = 34
• A. 탐구실험 교재 개발 = 34
• B. 실험 수행평가 준거 개발 = 80
• C. 각 실험에 대한 타당도와 신뢰도 분석 = 94
• V. 결론 및 제언 = 107
• A. 결론 = 107
• B. 제언 = 108
• 참고문헌 = 110
• 영문초록 = 115