The Change of Middle School Students' Cognitive Engagement in the Extended Science Investigations

확장적 과학 탐구 활동에서 중학생의 인지적 참여도 변화

In this study, the 'extended science investigation' was conceptualized as a comprehensive science investigation contrasted with exercise of process and skill component and cookbook style experiment. The extended investigation tasks can be characterized with practical context. openness and continuity. The purpose of this study is to describe the change of students' cognitive engagement while they perform the extended science investigations and to explore how the characteristics of the extended investigation tasks affect the students' cognitive engagement. 128 7th graders attending coeducational school in Seoul were participated in this study. The questionnaire was implemented repeatedly to monitor students' cognitive engagement. And ten students were interviewed to explore the cause of the change of cognitive engagement. The result showed that there was no difference between directive traditional investigations in textbook and developed extended investigations in understanding of the content and whole process of investigations but participants' commitment was increased significantly in the extended science investigations. Especially the extent of students' understanding and commitment became higher in the second half than in the first half of the extended science investigations. The openness of the extended investigation tasks contributed on the increase of commitment. And the continuity of the tasks contributed on the increase of students' understanding in the second half of the extended science investigations.

본 연구에서는 탐구 요소 중심의 단편적 활동 혹은 지시적인 확인 실험과 대비되는 종합적이고 포괄적인 탐구 활동으로서 실제성, 개방성, 연속성을 특징으로하는 '확장적 과학 탐구'를 개념화하고 경기도 수원에 있는 '화성'을 소재로 하여 중학교 1학년 학생들에게 적합한 확장적 과학 탐구 과제를 개발하였다. 확장적 과학 탐구의 수행 과정에서 학생들의 인지적 참여도는 어떻게 변화하는지, 확장적 과학 탐구 과제의 특징은 인지적 참여도에 어떠한 영향을 미치는지 조사하는 것이 이 연구의 목적이다. 연구 대상은 서울에 소재한 중학교의 1학년 4개 학급 학생 128명이었다. 교과서의 '힘과 운동' 단원에 제시되어 있는 2가지의 탐구 과제와 4가지의 확장적 탐구 과제를 수행하는 과정에서 각 탐구 활동이 끝난 직후 인지적 참여도에 대한 설문을 반복 시행하였고 확장적 탐구 활동이 모두 끝난 다음에는 6개의 과제에 대한 인지적 참여도를 비교해서 응답하도록 하였다. 이러한 정량적 자료와 함께 10명을 대상으로 면담을 실시하여 확장적 탐구 과제의 특정이 학생들의 인지적 참여도에 미치는 영향을 탐색하였다. 각 탐구 과제별 인지적 참여도를 분석한 결과 확장적 과학 탐구에서 교과서에 준한 탐구에 비해 탐구의 목적, 방법, 결과 등 탐구 내용과 과정 전반에 대해 이해한 정도는 증가하지 않았으나 더 능동적으로 열심히 참여했으며( p<0.01) 확장적 탐구의 후반부에서는 전반부에 비해 '이해'와 '몰두'가 모두 유의하게 증가하였다( p<0.05). 확장적 과학 탐구에서 교과서 탐구에 비해 '몰두'가 증가된 이유를 면담 결과에서 분석해 보면 확장적 과학 탐구 과제의 개방성이 주요 원인이었음을 알 수 있다. 또한 전반부에 비해 후반부에서 '이해'의 정도가 높아진 이유는 유기적으로 구성된 선행 탐구의 경험이 영향을 미친 것으로, '몰두'의 정도가 증가된 것은 탐구 과제 자체의 개방성이 증가했기 때문으로 해석할 수 있다.