Evaluating the effectiveness of organic chemistry component of the Ghanaian high school chemistry curriculum

기술 요약: 가나 고등학교 화학 커리큘럼 내 유기 화학 구성 요소의 효과성 평가

문제 제 ):
유기 화학이 학생들이 심화 과학 연구를 위한 기초적 틀을 갖추는 데 결정적인 역할을 함에도 불구하고, 실증적 증거는 가나의 고등학교(SHS) 학습자들이 IUPAC 명명법, 반응 메커니즘, 작용기 식별과 같은 핵심 개념을 파악하는 데 지속적으로 어려움을 겪고 있음을 나타낸다. 기존 연구들이 이러한 학습상의 어려움을 기록해 왔으나, 학습의 어려움이 커리큘럼 자체의 내재적 구조에서 기인하는지 아니면 실행 문제에서 기인하는지를 결정하기 위해 가나 SHS 화학 커리큘럼의 유기 화학 구성 요소를 체계적으로 평가한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 종합적인 평가 프레임워크를 적용하여 가나 SHS 화학 커리큘럼의 유기 화학 구성 요소를 평가함으로써 이 공백을 메우고자 한다.

연구 방법론:
본 연구는 Stufflebeam의 CIPP (Context, Input, Process, Product) 평가 모델에 근거한 수렴적 혼합 방법론(구체적으로 데이터 변환 변형 방식)을 채택하였다.

• 참여자: 표본은 가나 케이프 코스트(Cape Coast) 메트로폴리스에 위치한 4개 공립 고등학교의 3학년 과학 전공 학생 226명으로 구성되었다. 선정 방식은 유기 화학 교과 과정이 완전히 이수된 학교를 대상으로 하는 유목적 표집(purposive sampling)을 사용하였다. 인구 통계학적 구성은 남학생 180명(79.6%), 여학생 46명(20.4%)이었다.
• 도구: 데이터는 연구자가 개발한 *유기 화학 커리큘럼 평가를 위한 학생 설문지(SQOCCE)*를 통해 수집되었으며, 이 도구는 국가 커리큘럼 및 관련 문헌을 바탕으로 제작되었다. 도구는 6점 리커트 척도를 사용하여 4가지 CIPP 차원(맥락 12문항, 투입 6문항, 과정 9문항, 결과 10문항)에 걸친 37개의 폐쇄형 문항과 질적 데이터를 위한 2개의 개방형 문항으로 구성되었다.
• 데이터 분석:
  • 양적 분석: 기술 통계(빈도, 평균, 표준편차)를 통해 인식을 요약하였다. 추론 통계로는 성별 차이를 조사하기 위한 독립 표본 t-검정과 성별, 학년, 학교 유형의 주효과 및 상호작용 효과를 분석하기 위한 삼원 분산 분석(three-way ANOVA)을 포함하였다.
  • 질적 분석: 개방형 문항에 대한 응답은 반복되는 주제를 식별하기 위해 개방 코딩(open coding) 및 지속적 비교 분석(constant comparative analysis)을 사용하여 분석되었다. 이후 이 주제들은 양적 결과와의 통합을 용이하게 하기 위해 수치화(빈도 계산)되었다.
  • 평가 프레임워크: 평균 점수는 세 단계로 분류되었다: 미흡 (1.0–2.7), 보통 (2.8–4.4), 충분 (4.5–6.0).

주요 결과:
연구는 네 가지 CIPP 차원과 인구 통계학적 변수에 대해 다음과 같은 결과를 도출하였다:

1. 맥락 차원 (보통의 효과성): 학생들은 커리큘럼의 관련성과 학습 요구와의 일치성을 긍정적으로 인식하였다. 평균 평균 점수는 4.03으로, 학생들은 유기 화학이 향후 학술 및 직업적 추구에 중요하며 실제 세계 현상에 적용 가능하다는 것을 인식하고 있음을 보여주었다.

2. 투입 차원 (보통/낮은 효과성): 이 차원은 가장 낮은 평균 점수(3.24)를 기록하며 상당한 약점을 나타냈다. 학생들은 잘 갖춰진 실험실의 부재, 유기 화학 물질의 부족, 교육용 모델의 희소성, 교과서 부족 등 불충분한 교육 자원을 보고하였다. 또한, 교사의 구조화된 수업 계획서 활용에 대한 인식도 낮았다.

3. 과정 차원 (보통의 효과성): 평균 점수는 3.53이었다. 학생들은 평가와 피드백의 정기적인 사용을 인정하면서도, 강의 중심의 교수법에 과도하게 의존하고 있다고 보고하였다. 능동적인 학생 참여와 참여를 촉진하는 교수 전략의 사용에 대한 인식은 낮았다.

4. 결과 차원 (보통의 효과성): 평균 점수 3.67과 함께, 학생들은 유기 화학 학습이 흥미를 자극하고 긍정적인 태도를 형성하는 데 도움이 되었다고 응답하였다. 그들은 일상생활에서 유기 화합물의 관련성에 대한 이해를 보여주었으나, 다른 화학 분야로의 개념 적용에 대한 인식은 보통 수준이었다.

5. 인구 통계학적 차이:

   • 성별: 독립 표본 t-검사 결과, 남학생(M = 135.07)이 여학생(M = 123.30)보다 더 긍정적인 인식 점수를 보고하여 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다, t(224) = 2.594, p = .001. 그러나 효과 크기는 작았으며(η² = .037), 이는 성별이 분산의 3.7%만을 설명함을 시사한다.
   • 학교 유형: 일원 분산 분석(one-way ANOVA) 결과, 학교 유형에 따른 인식 차이가 유의미하게 나타났다(p = .003). 사후 검정 결과, "부유한(endowed)" 학교의 학생들이 "덜 부유한(less endowed)" 학교의 학생들보다 유의미하게 높은 인식 점수를 보였다.
   • 학년: 학년에 따른 유의미한 주효과는 발견되지 않았다(p = .762).
   • 상호작용: 학년과 학교 유형 간의 유의미한 이원 상호작용은 발견되었으나, 성별, 학년, 학교 유형 간의 삼원 상호작용은 유의미하지 않았다.

6. 질적 과제: 학생들은 세 가지 주요 과제를 식별하였다:

   • 추상성: 개념이 복잡하고 광범-하며 육안으로 볼 수 없다고 인식된다.
   • 자원 결핍: 모델, 시약, 용액의 부족이 시각화와 이해를 저해한다.
   • 교육적 요구: 추상적인 개념을 구체화하기 위해 실습 기반의 교수법에 대한 강력한 요구가 있다.

주요 기여:

• 커리큘럼 평가: 본 연구는 학생의 성취도 지표를 넘어 커리큘럼의 구조적 및 실행 구성 요소를 평가함으로써, CIPP 모델을 사용하여 가나 커리큘럼의 유기 화학 구성 요소를 체계적으로 평가한 드문 사례 중 하나를 제공한다.
• 진단적 통찰: 본 연구는 커리큘럼의 목표(맥락)와 결과(결과)는 일반적으로 학생들의 요구와 일치하지만, 실행은 투입(자원)과 과정(교수법)의 결핍으로 인해 저해되고 있음을 식별한다.
• 성별 및 형평성: 본 연구는 성별에 따른 커리큘럼 인식 격차에 대한 데이터를 제공하며, 남성이 커리큘럼을 더 긍정적으로 인식하지만 효과 크기가 작다는 점을 주목한다. 이는 성별 자체보다 자원 배분과 같은 더 넓은 시스템적 요인이 더 영향력이 있음을 시사한다.
• 방법론적 적용: 본 연구는 발전 단계에 있는 맥락 내에서 과학 교육의 특정 격차를 진단하는 데 있어 CIPP 모델의 유용성을 입증하며, 가나 화학 교육에 대한 적용 가능성을 검증한다.

의의 및 주장:
저자들은 본 연구가 교육자와 정책 입안자들에게, 특히 자원 배분과 교수법 개혁의 필요성에 관한 전이 가능한 통찰을 제공한다고 주장한다. 논문은 유기 화학의 추상적인 성격이 단순히 해당 학문의 내재적 어려움 때문이 아니라, 실습 경험과 시각적 보조 도구의 부족이라는 교수 조건에 의해 악화된다고 주장한다.

본 연구는 다음을 권고한다:

1. 자원 배분 개선: 필수 유기 화학 물질과 교육용 모델을 갖춘 실험실 확보.
2. 교수법 전환: 강의 중심의 접근 방식을 대체하거나 보완할 수 있는 실습 및 탐구 기반 수업의 통합.
3. 형평성 있는 실행: 모든 학생이 효과적인 학습을 위한 필요한 투입 요소에 접근할 수 있도록 부유한 학교와 덜 부유한 학교 간의 격차 해소.

저자들은 유기 화학 커리큘럼이 보통 수준의 효과성을 가진 것으로 인식되지만, 그 전반적인 영향력은 투입 및 과정 차원의 약점으로 인해 저해되고 있다고 결론짓는다. 본 연구는 CIPP 모델을 가나 과학 교육의 커리큘럼을 개선하고 증거 기반 정책 수립을 지원하기 위한 증거를 생성하는 데 유용한 의사결정 지향적 도구로 자리매김한다.