초등과학에서 화학(물질)개념 통합수업의 학습효과 분석

An analysis of the effects of integrating chemistry concepts into elementary science education on student learning: The 6th grade spring semester Ecology unit

본 연구는 화학(물질)개념을 초등과학의 다른 영역에 통합하여 수업을 하였을 때 학생들의 과학에 대한 이해도 및 학습에 어떤 영향을 미치는지에 대해 알아보기 위해 6학년 생태단원을 선정하여 연구를 진행 하였다. 두 집단은 진단평가(과학)의 점수를 바탕으로 무작위로 선정되었다. 두 집단 간의 사전 평가 점수는 통계적(t-검정)으로 차이가 없었다. 이를 통해 과학의 이해도 및 학습에 영향을 미치는 요소를 통제하였다. 실험군은 교과서에 나오는 모든 화학영역에서 생태단원과 관련된 화학개념을 선정 후 통합하여 수업이 진행되었으며 대조군은 교과서의 내용만으로 수업이 진행되었다. 학생들의 생태단원에 대한 이해도 및 학습효과를 측정하는 분석틀은 4개의 주 영역과 12개의 하부 영역으로 구성되어져 있다. 4개의 주 영역은 다음과 같다: (1) 과학적 용어 사용, (2) 사고의 확장, (3) 사고의 적용능력, (4) 과학적 표현력. 측정 결과의 통계적 차이를 확인하기 위해 비모수 통계인 Mann Whitney U 검정을 사용하였다. 연구 결과 4개중 3개(과학적 용어 사용, 사고의 확장, 사고의 적용능력)의 주 영역에서 생태단원에 대한 이해도 및 과학 학습의 효과가 차이가 있었으며, 12개의 하부영역 중 7개에서 과학 이해도 및 학습효과가 차이가 있음을 알 수 있었다. 이는 통합수업에 대한 학습효과로 생태단원에 대한 이해도를 설명하기 위한 정확하고 다양한 과학적 용어 사용 증가, 다양한 예시 제시를 통한 사고의 확장, 예제간의 연결성 및 논리적 설명 제시를 통한 사고의 적용능력이 나타남을 알 수 있다.

This study examines how integrating chemistry concepts into elementary science education affects students’ learning of science, especially in the sixth-grade spring semester ecology unit. A treatment group and a control group were randomly chosen based on pre-test scores. There was no statistical difference in test scores between groups. By selecting equivalent groups for the study, the author attempted to control factors that might affect study results. The treatment group was taught using chemistry concepts introduced in the elementary science standard curriculum in conjunction with sixth-grade ecology. The control group was taught the material as presented in the textbook. This study utilized a framework with four main categories and twelve subcategories. The four main categories are as follows: (1) students’ ability to use scientific terms, (2) students’ ability to provide original examples(i.e., expanded knowledge), (3) students’ ability to connect the original examples and explain those connections logically, (4) students’ ability to communicate scientific expressions. The study used a non-parametric test of student performance data to calculate statistical differences in each category. The results demonstrated a statistically significant difference in student learning of the ecology unit between the two groups in three of the four main categories and seven of the twelve subcategories. In other words, the integrated instruction affected student learning by increasing the number of accurate and diverse scientific terms they could use to express their understanding of the ecology unit, expanding the variety of examples they could provide as evidence of understanding, and enhancing the connections they could make between the examples with logical explanations.