비주얼씽킹 기반 과학 수업이 초등학교 고학년 학생들의 과학탐구능력과 과학에 대한 정의적 특성에 미치는 영향
The Effects of a Visual Thinking-Based Science Lesson on Upper Elementary Students’ Scientific Inquiry Skills and Affective Attitudes Toward Science
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초록
이 연구는 초등학교 과학 교과에 비주얼씽킹 기반 수업을 적용하여 학습자의 과학탐구능력과 과학에 대한 정의적 특성 변화 양상을 실증적으로 분석하는 데 목적이 있다. 실험집단에는 비주얼씽킹 활동을 포함한 수업을 실시하였으며, 비교집단에는 동일 단원을 교과서와 교사용 지도서를 기반으로 한 일반적인 설명식 수업을 실시하였다. 두 집단을 대상으로 사전·사후 검사를 정량적으로 실시하였고, 수업 중 생성된 학습 결과물과 학생들의 반응을 정성적으로 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 비주얼씽킹 기반 수업은 과학탐구능력 전반에 긍정적인 효과를 보였다. 특히 기초탐구기능과 통합탐구기능 영역 모두에서 실험집단이 비교집단보다 유의미한 향상을 나타냈다. 이는 비주얼씽킹 중심의 활동이 탐구 과정을 명확히 인식하고 구조화하는 데 효과적이었음을 시사한다. 둘째, 비주얼씽킹 기반 수업은 과학에 대한 정의적 특성 전반에 긍정적인 영향을 미쳤다. 학생들은 비주얼씽킹 활동을 통해 과학 개념에 대한 친숙감을 높이고, 학습에 대한 자신감과 적극적인 태도를 형성하는 데 긍정적인 경험을 했다고 응답하였다. 셋째, 실험집단 학생들은 비주얼씽킹기반 수업에 대해 높은 만족도를 나타냈으며, 복잡한 과학 개념을 시각적으로 정리하고 표현하는과정이 이해력과 기억력 향상에 도움이 되었다고 평가하였다. 또한 모둠 활동을 통한 공유와 발표경험이 의사소통 능력과 학습 동기를 증진시켰다고 응답했다. 이상의 결과는 비주얼씽킹이 과학수업에서 학습자의 인지적·정의적 성장을 동시에 이끌어낼 수 있는 효과적인 교수·학습 전략임을 보여준다.
Abstract
This study investigates the effects of applying visual thinking strategies to a sixth-grade science lessons on students’ scientific inquiry skills and affective attitudes toward science. The experimental group engaged in visually-centered learning activities—including drawing notes, mind mapping, and the visual structuring of observations—while the control group received conventional explanation-based instruction. To examine the instructional impact, both groups underwent pre- and post-tests measuring two domains of inquiry skills: basic inquiry skills (observation, classification, measurement, inference, and prediction) and integrated inquiry skills (data transformation, data interpretation, hypothesis generation, variable control, and generalization). Affective outcomes were also assessed, including scientific perception, interest in science, and scientific attitudes. Qualitative data such as student feedback and learning artifacts were additionally analyzed. The findings revealed that the visual thinking-based lessons led to statistically significant improvements across both domains of inquiry skills, indicating enhanced scientific reasoning and structured thinking. Likewise, the experimental group showed meaningful gains in all affective components, including increased motivation, confidence, and a more positive orientation toward science learning. Students reported that visually organizing scientific concepts helped them better understand and remember key ideas, and encouraged them to express and communicate their scientific thinking more actively. These results suggest that visual thinking is a highly effective instructional strategy in elementary science education that fosters both cognitive development and affective engagement. The study highlights the potential of expanding visual thinking approaches across diverse science topics to promote deeper inquiry and sustained interest in science.