본 연구에서는 4학년 식물의 한살이 단원을 중심으로 속성배추와 뇌기반 진화적 접근법을 활용한 초등과학 교수학습이 초등학생의 흥미와 과학창의성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 서울시 소재 G 초등학교 4학년 2개 학급과 경기도 소재 P 초등학교 4학년 1개 학급을 대상으로 연구대상을 설정하였다. 교과서·지도서 기반 수업을 실시한 비교반, 기존 내용에 대해 뇌기반 진화적 접근법을 적용한 실험반 A, 뇌기반 진화적 접근법과 속성배추를 적용한 실험반 B로 구성하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 적용단원에 대한 사후 흥미도를 검사한 결과, 비교반, 실험반 A, 실험반 B 사이에 통계적으로 유의한 차이가 있었다[F(2, 49)=11.878 (p<0.001)]. ‘식물과 관련된 직업에 대한 흥미’ 요인에 대한 점수가 다른 요인들의 점수와 비교하여 실험반 B에서 가장 높고 비교반의 평균 점수가 가장 낮았다. 두 집단의 학생들을 면담한 결과, 뇌기반 진화적 접근법의 적용이 학생들의 식물 관련 직업 흥미도에 큰 영향을 준 것으로 나타났다.
둘째, 단원 학습 후에 실시한 후속 흥미 검사를 통해 나타난 학생들의 흥미를 확장·발전형, 현상·유지형, 중단·감소형으로 분류하였다. 분석 결과 실험반 A와 실험반 B 두 집단 모두 확장·발전형의 비율이 64.3%로 가장 높았고 비교반은 현상·유지형의 비율(58.3%)이 가장 높았다. 실험반 A와 실험반 B에 실시한 진화적 과정(DEF)을 적용한 관찰일지는 궁극인 지식의 의문을 생성하는 능력에 영향을 미쳤으며 확장·발전형으로 나아가는 데에도 긍정적인 영향을 주었다.
셋째, 식물의 한살이 관찰 재료에 대한 흥미도 분석 결과, 강낭콩에 대한 비교반 학생들의 흥미도는 평균 2.74점으로 가장 낮았고, 강낭콩에 대한 실험반 A 학생들의 흥미도는 평균 3.4점이었으며, 속성배추에 대한 실험반 B 학생들의 흥미도는 평균 3.87점으로 강낭콩에 비해 더 높았다. 비교반과 실험반 A의 강낭콩에 대한 흥미도 점수는 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 두 집단 모두 같은 관찰 재료를 사용하였으나 실험반 A에서는 뇌기반 진화적 접근법에 따라 관찰 재료로 심화탐구한 것이 강낭콩에 대한 흥미도에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 실험반 B 학생들의 면담에서는 속성배추의 한살이 기간이 짧아 생장의 변화를 빠르게 관찰할 수 있어 흥미롭다는 응답이 많았다.
넷째, 사후 과학창의성을 과학창의성 평가 공식에 따라 분석한 결과, What 유형에서의 과학창의성은 집단에 따라 유의한 차이가 나타났다[F(2, 49)=5.5984 (p<0.01)]. Scheffe 사후검증 결과 비교반과 실험반 B 사이에 유의한 차이가 있었다. Why 유형에서의 과학창의성도 비교반과 실험반 B 사이에 유의한 차이가 나타났다. 사전-사후 과학창의성 평균 점수를 각 집단별로 비교한 결과 Why 유형의 사전 과학창의성이 60.0점으로 가장 낮았던 실험반 B가 Why 유형의 사후 과학창의성에서 74.2점으로 다른 집단들에 비해 평균 점수가 가장 많이 상승하였다. 뇌기반 진화적 접근법은 Why 유형의 과학창의성에 긍정적 영향을 주었다. 실험반 B 학생 면담 결과 생소한 식물을 키워 보는 경험과 속성배추의 빠른 생장 변화가 지적 호기심을 유발하는 데 영향을 미쳤다.
다섯째, 공식을 활용한 과학창의성 평가 결과를 토대로 과학창의성의 두 요소를 기준으로 창의형(독창성 상, 유용성 상), 독창형(독창성 상, 유용성 하), 유용형(독창성 하, 유용성 상), 미발현형(독창성 하, 유용성 하)으로 유형화하였다. What 유형과 Why 유형의 사후 과학창의성 유형 비율 모두 미발현형, 창의형, 유용형, 독창형 순으로 높았다. What 유형의 사후 과학창의성 유형과 Why 유형의 사후 과학창의성 유형이 동일한 학생 비율은 33%였다. Why 유형에서 창의형에 속하는 학생들의 각 집단 내에서의 비율은 비교반의 16.7%, 실험반 A의 28.6%, 실험반 B의 50%였다. 사전-사후 과학창의성 유형 변화를 16분면으로 나누었을 때 사전-사후 Why 유형의 과학창의성에서 실험반 B의 35.7%가 미발현형에서 창의형으로 변화하였다.
마지막으로, 사전-사후 과학창의성을 평가주체별로 과학창의성 평가 공식에 의한 점수, 교사 평가 점수, 학생 자평 점수로 각각 분석한 결과, What 유형의 과학창의성에서 비교반, 실험반 A는 공식에 의한 평가, 교사 평가, 학생 자평 점수 순이었다. 실험반 B는 학생 자평, 공식에 의한 평가, 교사 평가 순이었다. Why 유형의 과학창의성에서 비교반과 실험반 B는 What 유형과 같은 경향성을 나타냈고 실험반 A는 공식에 의한 평가, 학생 자평, 교사 평가 점수 순이었다. 실험반 B의 자평 점수가 상대적으로 매우 높았는데 면담 분석 결과 학습을 통해 자기 효능감이 높아져 자신을 높게 평가하는 경향이 있음을 알 수 있었다.
결론적으로 속성배추와 뇌기반 진화적 접근법을 적용한 과학 교수 학습이 초등학생의 적용 단원 흥미도와 후속 흥미에 긍정적인 영향을 주었다. 또한 집단에 따라 과학창의성 발현 양상이 어떻게 다르게 나타나는지 확인할 수 있었다.