이 연구는 학생 평가활동을 적용한 논의기반 탐구 과학수업이 고등학생들의 논의 능력과 반성적 사고에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
이를 위해 광역시의 인문계 고등학교 1학년 6개 학급의 학생 166명을 대상으로 한 학기에 걸쳐 5개의 논의기반 탐구 과학수업을 실시하였다. 실험집단(84명)은 논의기반 탐구 과학수업의 주장과 증거 단계에 동료평가활동과 자기평가활동을 적용하여 논의의 질을 평가하는 경험을 제공하였으며 비교집단(82명)은 이 단계를 생략하였다.
학생 평가활동이 논의 능력과 반성적 사고에 미치는 효과를 알아보기 위해 학생들이 작성한 요약 글쓰기와 반성 글쓰기를 분석하였으며, 인터뷰와 설문조사를 통해 평가활동에 대한 학생들의 인식을 탐색하여 학생 평가활동의 타당성과 활용 정도를 알아보았다.
요약 글쓰기 검사에서 Big idea, 과학 개념, 수사적 구조는 사전과 사후 수준을 점수화하여 평균값과 사전 사후의 수준변화를 분석하였으며, 논의 능력은 논의 요소와 증거제시 방법의 빈도수를 점수화하여 분석하였다. 반성 글쓰기는 탐구과정 분석, 학습의 이해, 생각의 변화, 의문 제기의 활동별 수준을 점수화한 평균값과 각 요소의 활동별 수준 변화를 분석하였고, 반성적 실천은 3차와 5차 활동의 수준 변화를 분석하였다. 요약 글쓰기와 반성 글쓰기의 평균값은 SPSS WIN 20.0을 이용하여 각각 사전 요약 글쓰기, 1차 반성 글쓰기의 점수를 공변량(covariate)으로 한 일원 공변량 분석(one-way ANCOVA)을 통해 검증하였다. 학생 설문조사의 Likert 5점 척도 문항과 선택형 문항은 빈도수를 체크하여 분석하였다. 설문조사의 자유서술형 문항과 인터뷰 문항은 응답을 유형별로 범주화하여 세부요소를 추출하고 요소별 빈도수를 측정하였다.
요약 글쓰기 검사에서 Big idea, 과학 개념, 논의 능력은 실험집단의 평균값이 비교집단보다 유의미하게 높았고, 수사적 구조는 두 집단 간의 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 논의 능력에 대한 하위 요소의 분석 결과, 논의 요소에서 주장은 비교집단이 실험집단에 비해 유의미하게 높았으나 증거와 보장/보강은 실험집단이 비교집단보다 유의미하게 높게 나타났다. 증거제시 방법도 실험집단이 비교집단보다 유의미하게 높은 점수를 나타냈다. 요약 글쓰기에서 학생들의 수준 변화를 분석한 결과, Big idea와 과학개념에서는 사전 요약 글쓰기에서 0수준, 1수준, 2수준이었던 학생 중 사후 요약 글쓰기에서 3수준으로 향상된 학생 수가 실험집단이 비교집단보다 더 높게 나타났다. 그러나 수사적 구조에서는 사전에 0수준, 1수준, 2수준이었던 학생 중 사후 요약 글쓰기에서 3수준으로 향상된 학생 수가 두 집단 모두 높게 나타났다. 이를 통해 학생 평가활동이 학생들의 논의 능력 향상에 효과적임을 알 수 있었다.
반성 글쓰기 분석 결과, 1차 반성 글쓰기에서 두 집단 간의 유의미한 차이가 없었으나 3차와 5차 반성 글쓰기에서 실험집단의 점수가 비교집단보다 유의미하게 높았다. 이로부터 실험집단의 반성적 사고 수준이 비교집단보다 향상되었음을 알 수 있었다.
반성 글쓰기의 하위 요소에서 탐구과정 분석, 학습의 이해, 생각의 변화 요소는 실험집단과 비교집단 모두 메타인지 수준의 반성을 나타내는 학생 비율이 증가하였으나, 실험집단이 비교집단보다 메타인지 수준의 반성을 보이는 학생 비율이 더 높았다. 특히 5차 활동에서 탐구과정 분석과 학습의 이해 및 생각의 변화에서 높은 메타인지 수준에 해당하는 실험집단 학생의 비율이 비교집단에 비해 더 높았다. 이를 통해 실험집단이 비교집단보다 메타인지를 사용한 반성적 사고능력이 향상되었음을 알 수 있다. 반성적 실천 요소의 분석 결과, 실험집단은 메타인지 수준의 반성적 실천 학생 비율이 증가하였으나 비교집단은 오히려 감소하였다. 반성한 것을 실천으로 옮기는 반성적 실천능력은 실험집단 학생들이 비교집단보다 더 높은 것을 알 수 있다.
학생 설문조사와 인터뷰를 분석한 결과, 학생들은 평가활동이 자신의 학습에 도움이 된다고 인식하고 있었다. 또한 평가활동을 통해 자신이 무엇을 얼마나 알고 있는지를 깨닫게 되고 문제점을 파악하여 개선할 수 있는 방법을 탐색하는 메타인지 능력이 향상되었다고 응답하였다. 이러한 메타인지적 반성을 통해 부족한 부분을 개선하려 노력하였으므로 평가활동이 반성적 실천을 이끌었다고 인식하였다.
학생들은 피드백으로써 제공되는 평가 결과를 바탕으로 증거를 보강하며 증거의 정확성과 적절성, 증거의 제시 방법을 개선할 수 있었다고 하였다. 이에 따라 주장을 뒷받침하는 증거를 많이 활용하게 되어 논의에서 증거와 보장 및 보강의 요소를 많이 활용하게 되었고 다양한 증거제시 방법의 활용은 의사소통 능력의 향상을 이끌어 실험집단의 논의 능력이 비교집단보다 향상되었음을 알 수 있다.
학생을 평가의 주체자로서 학습에 능동적으로 참여시키는 동료평가 및 자기평가활동은 구성주의적 학습관에서 볼 때 평가활동 자체가 학습의 일부분으로 통합되어 학생들의 사고력을 발달시키고 학습의 질을 향상시키며 과제에 대한 책임감을 증가시키는 등 학생들의 학습에 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있다. 또한 참여문화를 촉진시키는 학습 환경을 조성하여 성공적인 수행을 이끄는 방법이 될 수 있음을 보였다.
따라서 학생 평가활동은 학습의 과정으로 통합되어 학생들을 능동적으로 학습에 참여시킬 뿐만 아니라 학습에 대한 책임감을 향상시켜 학습을 스캐폴딩하는 도구로써 활용이 가능하다고 생각된다.

In this study, we explored how to increase student participation in scientific argumentation. For this purpose, this study focused on the use of students’ assessment activities to investigate the impact on students' argument skills and reflective thinking in Argument-based Inquiry using a Science Writing Heuristic (SWH).
The participants of the study were 166 10th grade students (six classes). Two classes (84 students) were assigned to an experimental group and the other two classes (82 students) were assigned to a comparative group. Both groups of students were taught by the same teacher with the same learning goals in mind. Over one semester students participated in five ABI programs that we developed. The experimental group was taught Argument-Based Inquiry with students’ self and peer assessment activities. The comparative group was taught without the activities. At the claim and evidence stage, students were asked to assess whether peers’ claims fit with the evidence and whether peers’ explanations of the evidence’s validity was sufficient. After that they compared their claims and evidence with those of the other groups and assessed themselves.
To study how the students assessment activities influenced the students’ argumentation ability and reflective thinking, we analyzed students’ summary writing and reflective writing. We also used the interviews and surveys to check the validity of students’ assessment activities.
With regards to the summary writing, we scored big ideas, scientific concepts, and rhetorical structure before and after the activities and analyzed the averages and the differences. Argumentation ability was analyzed by scoring the frequencies of argument elements and the method of presenting evidence. At the reflective writing stage, we analyzed the average scores and level differences of the writing in relation to analysis of inquiry process, understanding of learning, change of thinking and asking questions. Reflective practice was analyzed using the differences between the 3rd and 5th activities. Data was analyzed through the use of independent samples t-test distribution and through analysis of covariance(ANCOVA) using the SPSSWIN20.0 statistical package. In the students’ survey, we checked and analyzed the answers using Likert scale questions. Descriptive questions and interview questions were categorized into detailed elements and the frequencies of each element were then measured.
Analysis of the data indicated that there were statistically significant differences in terms of the summary writing tests between the two groups. According to the analysis of the summary writing test, the results showed that the experimental group had a significantly higher mean score than the comparative group with regards to grasping the big idea, scientific concepts, and argumentation ability. But with regards to rhetorical structure, the two groups didn’t show any significant difference. As a result of analyzing the sub-elements of argumentation ability, the comparative group showed higher scores in the claim, but in the evidence and the warrant/backing the experimental group showed higher scores. The score for the method of presenting evidence was also significantly higher in the experimental group. In summary writing, after analyzing each student’s change in level, we learned the number of students whose level had improved from 0, 1, 2 to 3 in post-summary writing test was larger in the experimental group. But with regards to the rhetorical structure, the number was large in both groups. The findings showed that argument-based inquiry by applying peer and self-assessment activities had an effect on the use of argumentation ability in students' writing.
When we analyzed the students’ reflective writings, we saw that in the first writing there were no significant differences between both groups. However, in the 3rd and 5th writing, the experimental group had a significantly higher mean score than the comparative group. Therefore, we can conclude that the experimental group improved more than the comparative group.
The ratio of students who showed a metacognitive level of reflection with regards to analysis of inquiry process, understanding of learning, and change of thinking increased in both groups but the experimental group’s ratio was higher than the comparative group’s. This is especially true of the 5th activity, which showed the biggest difference. Based on these results, we could conclude that the experimental group improved more in reflective thinking based on metacognition. The result of analysis of the reflective practice showed that the ratio of the experimental group’s students who reached the metacognitive level of reflection in their writing increased while the comparative group’s decreased. This led us to the conclusion that the experimental group’s students had a better ability to put the reflections into practice.
Students’ answers in the survey and interviews showed that the students thought the assessment activities were helpful for their learning. They said that through the activities they could realize what they knew and how much they knew and improve the metacognitive ability, which enabled them to identify problems in their thinking and correct them. They also thought the assessment activities led to the reflective practice, since they tried to improve some incomplete parts of their practice through metacognitive reflection. Students said they could improve the accuracy of their ideas, appropriateness of their evidence, and the method of presenting evidence based on the assessment results. Therefore, they could fully use the evidence in supporting their argument. And these various uses of evidence presenting methods led to the improvement of communication skills, so the experimental group’s argumentation ability could improve a lot.
Peer and self-assessment activities became a part of learning and as an evaluative tool made the students participate in learning more actively. The activities were a positive influence of students’ learning. They developed the students’ problem solving skills increased the students’ engagement in the group works increased, and eventually improved the quality of learning. Therefore, we conclude student assessment activities can create a learning environment that facilitates student participation, increases the students’ engagement in the learning process, and the students’ assessment activities can be used as a tool to scaffold learning.