초등학교 과학수업에서 시각화 활동 중심의 교수-학습 프로그램이 공간능력과 메타인지에 미치는 효과 = The effects of visualization activity-based instruction on the spatial ability and metacogntion in primary science class

국문 초록 (Abstract)

공간능력의 수준이 높을수록 과학 개념 이해와 학업성취도가 높고, 과학학습의 기초가 되는 과학탐구능력 신장과 창의력 향상에 높은 정적 상관관계가 있다. 시각화 활동의 한 방법인 그리기 활동은 공간지능을 확장시키는 역할을 하며 공간지능과 그리기 표상능력 간에 높은 상관관계가 있다는 연구 결과가 있다. 그러므로 과학 학습에 있어 공간능력의 향상이 필요하다고 본다. 학생들이 시각화 활동의 한 방법인 그리기활동을 통해 학습내용을 스스로 시각화 시키고 사고를 명료화 시키며 자신의 인지구조에 동화시키고 내면화 하여 사고력이 증가 한다. 그러므로 이 연구는 시각화 활동중심의 공간능력 향상 프로그램을 개발하여, 이 활동이 초등학생의 공간능력과 메타인지에 미치는 효과를 알아보고자 하였다.
공간능력의 하위 요소로는 공간 시각화 능력, 공간 방향화 능력, 공간관계 능력이 있는데 이 연구에서는 공간 시각화 능력 중심으로 프로그램을 구성하였다. 교육과정 내에서 시각화 능력 요소를 투입하여 시각화 활동 중심의 공간능력 향상 교수-학습프로그램을 10차시 개발하였다. 서울특별시 소재 S초등학교 6학년 2개 학급을 대상으로 하여 1개 반은 시각화 활동 중심의 공간능력 향상 교수-학습 프로그램을 적용한 실험집단(33명)으로 나머지 1개 반은 통제집단(33명)으로 선정하였다. 실험반과 통제반에 공간능력 검사지와 메타인지 검사지를 사전․사후 실시하여 두 집단 간 독립표본 t-검증으로 자료를 해석하였다.
집단 간 공간능력 사전․사후 검사결과는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났으나, 공간능력 상위집단과 하위 집단으로 나누어 보았을 때 상위 집단에서는 유의미한 차이가 있었다(p<.05). 수업 전후 메타인지검사를 한 결과 실험집단에서 메타인지 능력이 유의미하게 향상되었으며(p=.048) 실험집단과 통제집단의 공간능력 상위집단 간 메타인지 비교에서도 실험집단에서 통계적으로 유의미한 효과가 있었다.(p=.004)
메타인지 검사에서는 전체집단에서도 유의미한 결과를 얻었으며(p=.048) 공간능력 상위 집단 간 비교에서는 더 큰 차이의 변화가 있었다.
개발된 시각화 활동 중심의 공간능력 향상 교수-학습 프로그램은 하위 집단보다 어느 정도 기본 개념을 이해하고 있는 상위집단 학생들의 공간능력을 유의미하게 향상시켰으며, 메타인지 향상에 긍정적 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 개념 이해도가 낮은 학생들을 위한 시각화 활동 중심의 공간능력 프로그램 개발이 필요하며 학년에 따라 습득되는 지식의 양이나 경험 등이 달라지므로 학년에 따른 시각화활동 중심의 공간능력 향상 교수-학습 프로그램 개발과 메타인지에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 2
• 3. 용어의 정의 3
• 4. 연구의 제한점 3
• II. 이론적 배경 4
• 1. 공간능력 4
• 2. 시각화 14
• 3. 메타인지 17
• 4. 선행연구 고찰 25
• III. 연구 방법 29
• 1. 연구 절차 29
• 2. 연구 대상 30
• 3. 공간능력 향상 교수-학습 프로그램 개발 과정 30
• 4. 검사 도구 33
• 5. 자료의 처치 방법 35
• 6. 교수-학습 프로그램 적용 중 학생들의 학습지 분석 35
• IV. 연구 결과 및 논의 36
• 1. 시각화 활동 중심의 공간능력 향상 교수-학습 프로그램 개발 36
• 2. 공간 능력과 메타인지의 변화 43
• 3. 교수-학습 프로그램 적용 과정에 나타난 학생들의 사고적 특성 48
• Ⅴ. 결론 및 제언 59
• 1. 결론 59
• 2. 제언 60
• 참고문헌 61
• ABSTRACT 67
• 부록 70