중학교 과학학습에서 수학적 자기 효능감이 낮은 학생이 겪는 학습의 어려움에 관한 질적 사례연구

Abstract

본 연구는 중학교 학생들을 대상으로 수학의 어떤 요인에 의해서 과학학습에 어려움을 느끼며, 수학 과목에 대한 낮은 정의적 특성으로 인해 겪게 되는 과학학습에서의 어려움에 어떠한 의미를 부여하는지 알아보고자 하였다. 또한 중학교 학생들이 생각하는 수학 교과와 과학 교과의 연계에 대한 인식을 그들의 목소리를 통해 직접 들어봄으로써 그들이 경험하는 현상을 총체적으로 이해하고자 하였다. 이를 통해서 현재 과학 교과와 수학 교과의 연계에 대한 한계를 분석하고 과학학습의 방향을 모색해보고자 한다. 본 연구는 중학생 4명을 대상으로 2020년 11월부터 2021년 4월까지 6개월 정도의 연구기간 동안 면담, 참여관찰, 자료조사, 문헌자료 분석의 방법을 통해 자료를 수집하고 그 내용을 분석 및 해석한 질적 사례연구이다. 이상의 연구 결과를 통해서 다으모가 같은 결론을 도출하였다. 첫째, 연구 참여 학생들은 수학 교과와 과학교과에서 사용하는 단위의 정의와 용어 차이로 인하여 수학과 과학 교과에서 어려움을 겪었다. 초등 수학 교과에서의 무게의 단위는 킬로그램과 그램이며 중학교 과학 교과에서의 무게의 단위가 뉴턴, 질량의 단위가 킬로그램과 그램으로 학습된다. 그리고 과학과 수학에서는 같은 용어를 다른 의미로 해석하는 경우로 어려움을 겪는다. 과학 교과 내용 중 평균소력의 평균과 비례와 반비례에 대한 해석이 수학 교과와 과학 교과에서 차이를 보였다. 또한, 과학학습에 필요한 수학적 개념이 학습되지 않아서 학생들이 과학학습에 어려움을 겪었다. 둘째, 연구 참여 학생들은 학년이 올라감에 따라 과학학습에서 높은 수학적 개념을 요구함으로 인해 어려움을 겪고 있었다. 중학교 과학 교과는 수학적 개념을 많이 포함하고 있으며 학년이 올라갈수록 높은 수준의 수학적 개념을 요구하였다. 중학교 1학년, 2학년, 3학년 과학학습에서 가장 많이 요구되는 중학교 수학 영역은 수와 연산, 문자와 식, 함수었다. 수와 연산 영역이 부족했을 때는 유리수의 사칙연산으로 인하여 과학 문항을 풀어내는데 어려움을 겪었다. 문자와 식 영역이 부족했을 때는 수치대입과 함께 비례식 세우는 거에 있어 어려움을 겼었다. 함수 영역이 부족했을 때는 기울기가 의미하는 바를 해석하지 못하여 어려움을 겪었다. 셋째, 수학적 자기 효능감이 낮은 학생은 과학학습 태도에 약한 모습을 보였다. 학생들은 수학과 과학 교과의 연계가 매우 높다고 생각했으며 수학 불안으로 인하여 과학학습에 소극적이고 불안한 모습을 보였다. 또래 집단의 눈치를 보면서 주눅이 들어서 잘 모르는 내용에도 질문을 하지 못하는 모습 그리고 선생님의 질문에 대답하지 못하는 모습을 보였다. 또한, 수학으로 인해서 과학학습을 잘하지 못한다는 부정적인 생각으로 화학과 물리학과 같은 특정 영역을 기피하거나 본인의 꿈을 포기해버리는 모습도 보였다. 본 연구를 바탕으로 다음과 같이 제언하고자 한다. 첫째, 수학 교과와 과학 교과에서 사용하는 단위와 용어에 대한 정의를 면밀하게 검토하여서 학생들이 같은 단어를 다르게 받아들이지 않도록 하며, 과학학습에 필요한 수학적 개념이 먼저 학습될 수 있도록 교육과정의 수정이 필요하다. 둘째, 미래교육은 수학과 과학이 핵심이라 할 수 있다. 학생들의 인지적 영역뿐만 아니라 수학과 과학에 대한 자신감, 흥미, 동기부여와 같은 정서적인 영역도 향상될 수 있도록 해야 하며 수학 교과에서 배웠던 수학적 개념들이 과학학습에 자연스럽게 전이되어 학습효과가 나타날 수 있도록 하는 통합,융합적인 수업모형 개발이 필요하다. 셋째, 과학학습에 어려움을 제공하는 요소는 수학적인 요인 외 문해력이 있을 수 있다고 생각한다. 그래서 문해력과 과학학습의 상관관계 연구와 함께 수업 연구 개발이 필요하다.