과학창의력 수업모듈의 개발 및 적용이 초등학생의 창의력과 과학개념이해에 미치는 효과 : 물 속에서의 무게와 압력 단원을 중심으로 = (The) Effect of application and development of the instructional module for scientific creativity improvement on elementary students' creativity and science concept understandings concerning weight and pressure in water

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 초등학교 과학과 6학년 2학기 '물 속에서의 무게와 압력' 단원을 중심으로 과학창의력 수업모듈을 개발하고 이를 학생들에게 적용해 봄으로써 초등학생들의 창의력 향상 및 과학개념 이해에 미치는 효과를 알아보고, 과학창의력 수업모듈 적용과정에서 나타나는 학생들의 상호작용을 분석하는데 있다.
개발된 과학창의력 수업모듈은 경기도 소재 초등학교 6학년 2개 학급 학생들을 대상으로 2003년 9월초에서 10월 중순까지 적용되었다. 1개 학급 실험집단 학생에게는 과학창의력 수업모듈로 9차시 수업을 실시하였고, 또 다른 1개 학급 통제집단 학생들에게는 기존의 교과서에 제시된 자료를 이용하여 수업을 실시하였다.
이 과학창의력 수업모듈을 적용하기 전에 사전검사로서 창의력검사, 과학개념검사, 창의적 동기, 환경, 성향검사를 실시하였고, 사후검사로서 창의력검사 및 과학개념검사를 실시하였다. 또, 모듈적용과정에서 학생들의 개념변화 및 상호작용을 정성적으로 분석하기 위해 8명의 학생들을 중심으로 수업 전·후 모두 2차에 걸쳐 반구조화된 심층면접을 실시하였다. 수업과 면담 과정은 비디오카메라로 촬영하였고 이를 전사하여 자료해석의 근거로 삼았다.
이 연구에서 밝혀진 결과는 다음과 같다.
첫째, 과학창의력 수업모듈은 R & D 과정을 거쳐 개발하였다. 창의적인 문제해결 수업모형을 기초로 개발된 교과중심 창의력 수업모형에 맞게 개발된 과학창의력 수업모듈은 '생각을 열어요', '예상을 해봐요', '알아볼까요', '무엇을 알았나요', '더 알아봐요'의 5단계로 총 9차시 활동으로 구성된 학생용 모듈자료와 그에 맞게 지도하도록 구성된 교사용 모듈자료이다. 과학창의력 수업모듈은 발산적 사고와 평가적 사고를 매 단계별로 적용하도록 하였으며, 과학지식, 창의적 환경, 동기, 발산적 사고를 강조하여 학생들의 창의적 문제해결을 돕도록 구성하였다. 또, 과학창의력 수업모듈은 과학교과 구체적인 창의력 접근 방법을 선택하여 '물 속에서의 무게와 압력' 단원을 중심으로 적용해 본 결과, 학생들의 창의력 향상 및 과학개념형성을 위해 유용한 자료로 평가되었다.
둘째, 과학창의력 수업모듈을 적용한 실험집단과 전통적인 방법으로 수업을 실시한 통제집단간의 창의력 검사를 실시한 결과 사후검사에서 실험집단이 통제집단학생들의 창의력 점수보다 높게 나타났다. 창의력 검사에 대한 두 집단간의 차이를 t검증 한 결과 두 집단 사이의 창의력 점수는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내었다. 즉 과학창의력 수업모듈은 일반수업에 비해 학생들의 창의력을 향상시키는데 보다 효과적이었다. 또, 과학창의력 수업모듈 적용이 학생들의 과학 개념이해에 미치는 효과를 살펴본 결과, 실험집단 학생들의 평균 점수가 통제집단 보다 높게 나타났다. 이는 과학 창의력 수업모듈이 '물 속에서의 무게와 압력' 단원의 과학개념 이해에도 효과적이라고 할 수 있다.
셋째, 과학창의력 수업모듈 적용과정에서 학생들의 상호작용을 분석하였다. 교사-학생 상호작용은 다시 교사와 학생 전체가 상호작용하는 상황과 교사와 실험모둠내의 학생들이 상호작용하는 상황으로 구분하였고, 학생-학생 상호작용은 다시 문제를 인식 또는 발견하는 상황, 도움을 주고받는 상황, 해결책 발견 및 실험 수행상황, 해결책이 종합되는 상황, 정교화가 진행되는 상황으로 나누어 분석하였다. 분석결과 과학개념이 높고, 창의력이 높으며, 환경수준이 높은 학생들이 문제해결과정을 주도적으로 이끌며, 상호작용도 높은 것으로 나타났다.
이 연구결과를 토대로 도출된 결론은 다음과 같다.
물 속에서의 무게와 압력 단원을 중심으로 교과 구체적으로 개발된 과학창의력 수업모듈 자료는 과학 교과에서의 창의력 및 과학개념을 이해시키는데 매우 효과적인 자료로 현장에서 활용도가 높은 자료로 판단되며, 과학창의력 수업모듈은 초등학생들의 창의력 향상 및 과학개념 이해를 위해 효과적이며, 학습자의 사전 과학개념의 정도는 학생들의 창의력과 과학개념변화에 중요한 요인이 됨을 알 수 있다. 또, 과학창의력 수업모듈 적용상에서 학생들의 상호작용을 분석한 결과, 과학개념이 높고, 창의력이 높으며, 환경수준이 높은 학생들이 문제해결과정을 주도적으로 이끌며 상호작용도 활발하다고 할 수 있다.
따라서 과학 교과교육을 통한 창의력 교육을 계획할 때, 창의력의 통합적 관점에서 과학 개념, 창의적 환경, 동기, 발산적 사고 등을 고려해서 다양한 교수-학습 자료를 개발해야 하며, 교과-구체적인 방법으로 학생들의 창의력 교육이 이루어져야 할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purposes of this study were to develop an instructional module for scientific creativity (IMSC) which was mainly based on a unit ('Weight and Pressure under Water' in the 2nd semester of the 6th grade in the textbook), to verify the effect of this module on creativity and scientific concepts, and to analyse the interactions.
The subject of this study was 2 classes of 6th graders. One of the group took the 9 hour lessons which were designed for the IMSC, and the other group took the normal classes.
Before applying the IMSC, the students were given pretest: creativity, scientific concept, creative motivation, environment, and disposition. And they were also given posttest: creativity and scientific concept. Eight students were selected for the qualitative analysis. In the process of the module application, lessons and interviews were videotapped and transcribed to analyse the students' concepts development and scientific concept.
Findings of this research were as follows:
First, the IMSC was developed through the R & D process. The IMSC consisted of 5 step 9 hour activities: 'Open your mind!', 'Predict!', 'Let's find out!', 'What did you find out?', and 'Let's learn more!' for both students and teachers. The IMSC was organized to foster convergent and evaluative thinking, and to help improve students' scientific knowledge, creative environment, motivation, and divergent thinking. And the module was evaluated effective for the students' creativity and scientific concept understanding.
Second, the experimental group showed more creative than the controlled group in the posttest. The IMSC was more effective to enhance students' creativity than general class. The impact of the IMSC on the unit was also identified effective.
Third, students' interactions were collected and analysed in the process of the module application. Teacher-student interactions were categorized into the interactions with teacher and student in whole group, with teacher and student in experimental small group. Students and students interactions were also divided into the phases: problem identification or finding, giving and taking helps, solution-finding, experiment performing, synthesizing solutions, and elaboration.
The conclusions have been drawn on the basis of the findings.
The IMSC materials were identified effective in creativity and scientific concept in science, and elementary students' creativity improvement and scientific concept understanding. The learner's degree of prior scientific concepts was an important factor for students's creativity and scientific concept development. And students who were better at scientific concepts, creativity, and environmental level were dominant in problem-solving and active in the interactions.
Consequently, when planning creativity education in science (domain-specific creativity education), teaching-learning materials need to be developed on the integrative perspective of scientific concept, creative milieu, and divergent thinking.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = vii
• 표차례 = ix
• 그림차례 = xi
• 논문요약 = xiii
• I. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 2
• 2. 연구의 문제 = 5
• 3. 용어의 정의 = 7
• 4. 연구의 제한점 = 8
• II. 이론적 배경 = 9
• 1. 창의력 = 9
• 2. 창의적 문제해결 수업모형 = 24
• 3. 과학교육에서의 창의력 교육 = 31
• 4. 과학 개념 = 43
• III. 연구 방법 및 절차 = 53
• 1. 연구 절차 = 53
• 2. 연구 대상 = 55
• 3. 실험 설계 = 60
• 4. 검사 도구 및 검사실시 방법 = 61
• 5. 자료 수집 및 분석 = 71
• 6. 수업 처치 = 72
• IV. 과학창의력 수업 모듈의 개발 = 73
• 1. 과학창의력 수업 모듈의 주제선정을 위한 요소분석 = 73
• 2. 과학창의력 수업모듈 개발 = 77
• 3. 과학창의력 수업 모듈의 적용 = 98
• V. 결과 및 논의 = 99
• 1. 과학창의력 수업모듈의 개발 = 99
• 2. 과학창의력 수업모듈 적용이 창의력 및 과학개념이해에 미치는 효과 = 101
• 3. 과학창의력 수업모듈 적용과정에서 학생들의 상호작용 = 161
• VI. 결론 및 제언 = 173
• 1. 요약 = 173
• 2. 결론 = 175
• 3. 제언 = 176
• 참고문헌 = 177
• ABSTRACT = 189
• 부록 = 191

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