본 연구의 목적은 다양한 협동학습의 유형 중 STAD 협동 학습을 활용한 방과후 과학 수업의 학습효과를 분석하여 보고, 초등학생의 과학탐구 능력과 과학에 대한 인식과 흥미에 미치는 영향에 대해서 알아보는 데 있다.
연구의 대상은 서울과 경기도 소재 10개 초등학교 2~6학년 학생 130명으로, 실험집단 45명, 비교집단1 43명, 비교집단2 42명으로 나누어 교육 효과를 분석하였다. 실험집단은 STAD 협동학습을 중심으로 방과후 과학수업을 받은 초등학생을 대상으로 하였고, 비교집단1은 교사 중심적인 전통적인 학습 과학수업을 받은 초등학생으로, 비교집단2는 교사 중심적인 전통적인 학습 타과목 수업을 받은 초등학생이다. 세 집단에 대하여 과학탐구 능력 검사와 과학에 대한 인식과 흥미 검사를 사전검사와 사후검사로 실시하였으며 각 영역별로 집단에 따른 차이를 분석하였다.
본 연구의 결과는 다음과 같다.
첫째, STAD 협동학습을 중심으로 한 방과후 과학수업에서 과학탐구능력은 t-검증 값이 2.940(p<.01)로 유의미한 차이를 보였으며, 전통적 학습 과학수업에서도 t-검증 값이 3.549(p<.001)로 유의미한 차이가 나타났다. 그러나 전통적 학습 타과목 수업에서는 과학탐구 능력에 대한 유의미한 차이를 보이지 않았다.
STAD 협동학습을 중심으로 한 실험집단의 경우 하위영역 중 관찰, 분류 영역에서도 통계적으로 유의미한 결과가 나타났다.
관찰 영역의 경우 STAD 협동학습 과학수업(실험집단)의 사전·사후 차이점수가 1.667, 전통적 학습 과학수업(비교집단1)은 사전·사후 차이점수가 1.047, 전통적 학습 타과목 수업(비교집단2)은 사전·사후 차이점수가 .476으로 STAD 협동학습을 한 과학수업이 관찰영역에서 가장 높게 향상되었음을 알 수 있다. 관찰영역의 집단 간 차이점수에서는 실험집단과 비교집단1의 경우 차이점수가 .620, 실험집단과 비교집단2의 경우 1.160 으로 실험집단의 점수가 높게 나타났으며 비교집단1과 비교집단2의 경우 .570으로 과학수업을 진행한 비교집단1의 점수가 더 높음을 알 수 있었다.
분류 영역의 경우 STAD 협동학습 과학수업(실험집단)의 사전·사후 차이점수가 1.556, 전통적 학습 과학수업(비교집단1)은 사전·사후 차이점수가 .698, 전통적 학습 타과목 수업(비교집단2)은 사전·사후 차이점수가 1.1904 로 STAD 협동학습을 한 과학수업이 분류영역에서 가장 높게 향상되었음을 알 수 있다. 분류영역의 집단 간 차이점수에서는 실험집단과 비교집단1의 경우 차이점수가 .858, 실험집단과 비교집단2의 경우 .365 으로 실험집단의 점수가 높게 나타났으며 비교집단1과 비교집단2의 경우 -.493 으로 타과목 수업을 진행한 비교집단2의 점수가 더 높음을 알 수 있었다.
유의미한 값은 나오지 않았지만 STAD 협동학습의 사전·사후검사의 차이점수에서도 측정 영역 1.667, 추리능력 1,444, 예상 영역 1.222의 점수가 향상되었다. 또한 영역 전체에서도 t-검증 결과(t=2.940, p<.01) 유의미한 값을 확인할 수 있다.
이를 통해 STAD 협동학습을 중심으로 한 방과후 과학수업이 과학탐구 능력을 향상 시키는데 효과가 있음을 알 수 있었다.
둘째, 과학에 대한 인식은 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다. STAD 협동학습인 실험 집단 내에서 하위 영역 중 과학에 대한 인식, 과학교육에 대한 인식에서 사전 점수보다 향상 된 점수를 나타내었지만 통계적으로 유의미하지 않았다. 따라서 STAD 협동학습은 과학에 대한 인식태도에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
집단 간 차이점수에서는 4개의 하위영역 중 에서 STAD 협동학습 과학수업(실험집단)이 전통적 학습 과학수업(비교집단1) 보다 과학에 대한 인식, 과학과 관련된 직업에 대한 인식, 과학·기술·사회의 상호 관련성에 대한 인식영역 등 3개의 영역에서 차이점수가 더 높게 나타났다. 또한 STAD 협동학습 과학수업(실험집단)이 전통적 학습 타과목 수업(비교집단2) 보다 과학에 대한 인식, 과학교육에 대한 인식, 과학·기술·사회의 상호관련성에 대한 인식 등 3개의 하위영역에서 차이점수가 더 높게 나타났다.
셋째, 과학에 대한 흥미에 미치는 영향은 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았지만 하위 영역인 과학에 대한 흥미, 과학학습에 대한 흥미, 과학과 관련된 활동에 대한 흥미, 과학과 관련된 직업에 대한 흥미, 과학 불안에서는 각각의 유의미한 차이를 보였다. 과학과 관련된 직업에 대한 흥미에서 실험집단이 사전·사후 점수 차이에서 가장 높게 나왔으며 t-검증(t=3.622, p<.001)로 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다.
연구 결과 STAD 협동학습을 활용한 방과후 과학수업은 전통적 학습방법의 과학수업과 타과목 수업보다 과학탐구 능력 향상에 유의미한 효과가 있었으며 특히, 하위영역인 관찰과 분류 역역에서 STAD 협동학습인 실험집단이 집단 간의 점수 차가 높았으며 유의미한 차이가 나타났다. 이는 STAD 협동학습이 기존의 전통적 학습 형태보다 과학탐구 능력을 향상 시키는데 효과적인 교수학습법임을 시사한다.
STAD 협동학습을 활용한 방과후 과학수업은 과학에 대한 인식과 흥미에 대한 태도는 통계적으로 유의미한 차이가 없었지만 각 영역별로 유의미한 차이를 나타내는 영역이 있었다. 또한 사전·사후 검사의 차이점수에서 STAD 협동학습을 활용한 실험집단이 다른 비교집단1,2보다 향상점수가 높게 나타났으며 과학에 대한 인식과 흥미에 영향을 미친다고 할 수 있다.
본 연구는 STAD 협동학습을 활용한 방과후 과학수업을 초등 2~6학년 통합수업으로 진행하였지만 학년별 분류하여 적용하였을 때 나타나는 과학탐구 능력과 과학수업에 대한 인식과 흥미에 대한 연구가 필요하다. 또한 장기간으로 지속적 연구를 진행하였을 때 과학탐구능력과 과학수업에 대한 인식과 흥미에 대한 효과성이 있는지에 대한 후속 연구가 필요하다고 생각 된다.