공학교육의 실험학습에서 학습자 중심 루브릭의 활용이 과학적 탐구태도에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 대학생을 대상으로 공학교육의 실험학습에서 활용할 수 있는 학습자 중심 루브릭 개발 절차를 설계하고, 이를 통해 개발된 학습자 중심 루브릭의 활용이 공학교육 실험학습에서 과학적 탐구태도에 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다. 공학교육에서 학습자들은 실험이나 실습 등과 같은 실천적인 활동을 통해 공학적 지식을 보다 효율적으로 배울 수 있고, 공학적 기능을 익힐 수 있어 평가방식도 수행중심이 적합하다. 또한 선행연구를 통해 수행평가에서 학습자들의 참여가 학습자의 탐구태도에 도움이 될 것으로 확인되어 학습자 중심 루브릭을 선택하였다. 연구절차는 다음과 같다. 첫 번째, 선행연구 분석을 통해 설계 원리 및 실행 원리를 도출하여 총 8단계의 학습자 중심 루브릭 개발 절차와 교수자-학습자간 루브릭 협상 절차를 설계하였다. 두 번째, 도출된 설계절차에 따라 화학공학실험 학습자를 대상으로 학습자 중심 루브릭을 개발하였다. 세 번째, 설계한 절차에 따라 개발된 학습자 중심 루브릭의 활용이 탐구태도에 영향을 미치는지 검증하기 위한 실험연구를 시행하였다. 연구대상은 학습자 중심 루브릭을 제공한 실험집단 20명과 제공하지 않은 통제집단 20명이었으며 화학공학실험 과목을 수강하는 5인 1조로 모둠을 구성하여 수업을 진행하였다. 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같다. 먼저 설계한 학습자 중심 루브릭 개발 세부절차는 성취기준 확인, 기대수준 설정, 실험학습의 결과보고서 샘플 제시, 성취기준 및 기대수준에 근거한 예비 실험보고서 작성 및 토론, 루브릭 형태 선정, 루브릭의 준거 및 구체적 수준 제시, 척도 제시, 실험학습에서의 루브릭 적용 및 수정이다. 협상 절차는 실험이 조별 협동학습으로 이루어지는 특성을 고려해 모둠별로 의견을 모으고 이를 다시 교수자와 모둠의 리더가 모여 협의하여 최종 루브릭을 구성하는 방식으로 설계하였다. 두 번째로 설계된 절차에 따라 개발된 학습자 중심 루브릭을 활용한 실험연구 결과, 학습자 중심 루브릭이 제공된 실험집단의 경우 통제집단에 비해 탐구태도의 평균점수가 2.550점 높게 나타났고, 실험집단의 사전검사와 사후검사 결과를 비교했을 때 사후검사에서 탐구태도의 평균점수 3.500점만큼 높게 나타났다. 또한 사전검사에서는 실험집단과 통제집단의 탐구태도점수의 유의도가 .267로 α값인 .05보다 커 통계적으로 유의미한 차이가 없다고 나타났으나 실험집단에 학습자 중심 루브릭을 제공 후 실시한 사후검사에서는 탐구태도점수의 유의도가 .019로 α=.05 수준에서 두 집단의 탐구태도는 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 결론 및 제언은 다음과 같다. 첫 번째, 공학교육 실험학습에서 학습자 중심 루브릭 개발 절차를 통한 루브릭의 활용이 학습자의 탐구태도에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 학습자가 실험학습의 수행을 향상시키기 위해서 무엇이 필요한지 이해하기 쉽도록 하여 탐구태도에 긍정적인 영향을 미친 것으로 추정된다. 또한 학습자 중심 루브릭의 제시는 학습자 자신들이 정한 기준에 대해 노력하고자 하는 동기를 형성하게 할 것이고, 이를 통해 탐구태도에 긍정적인 형향을 준 것으로 보인다. 두 번째, 학습자 중심 루브릭을 개발하는 절차를 간소화 하고, 일반적인 학습 환경이나 지원도구를 활용 할 수 있는 범위로 정련하여 다양한 공학교육의 탐구학습에서 쉽게 활용 할 수 있는 학습자 중심 루브릭 개발절차 개발이 필요하다. 이를 통해 탐구태도 뿐만 아니라 학습동기, 참여도, 탐구능력 등에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것이라고 예상된다.