연구보고서
보고서명
수학·과학 성취도 추이변화 국제비교 연구 : TIMSS 2019 본검사 시행(RRE 2019-10)
보고서명(영문)Trends in International Mathematics and Science Study : TIMSS 2019 Main Survey
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국문초록
- TIMSS는 IEA에서 주관하는 국제비교 연구로 학생들의 수학과 과학 영역의 학업 성취도를 파악하고 학업 성취도와 교육맥락 간의 관계를 분석하여 우리나라 학생들의 교육 성과를 점검하고 개선하는 연구이다. 우리나라는 1995년부터 TIMSS 연구에 참여하였으며 현재는 TIMSS 2019에 참여하고 있다. 본 보고서는 TIMSS 2019 본검사의 시행 과정을 설명·분석하였으며 수학, 과학 교과의 문항과 교육과정과의 일치도 분석을 통해 교육 정책을 위한 시사점을 제시하고자 하였다.
Ⅰ장에서는 TIMSS 연구의 필요성 및 목적 그리고 연구 내용과 방법에 대해서 기술하였다. TIMSS는 4년 주기로 반복 시행되는 연구로 TIMSS 2019는 2017년부터 2020년까지 평가 기반 구축, 예비검사, 본검사, 결과 분석 및 보고의 순서로 연구가 진행되며 이번 보고서는 TIMSS 2019 본검사 시행 연구를 다루고 있다. 특히, TIMSS 2019에서는 평가 방식이 지필 평가에서 컴퓨터 기반 평가로 전환되었다는 점에서 이전 주기의 평가와 평가도구 개발, 시행 등의 세부적인 연구 절차와 방법에서 상당한 변화가 있다. TIMSS 2019는 컴퓨터 기반 평가로 전환함에 따라 지필 검사에서는 구현하기 힘들었던 문제해결 및 탐구 과제를 개발, 적용하였다. 2019년은 TIMSS 2019의 3차년도에 해당하는 연구로, 본 보고서는 본검사 채점 및 검사 자료 입력, 검사 자료 검증 및 확정 등을 표준화된 절차에 따라 수행하여 우리나라 학생들의 수학 및 과학 성취를 국제적으로 비교하기 위한 신뢰롭고 타당한 자료를 제공하고자 하였다. 또한, 수학·과학 교과의 교육과정 및 교육 정책에 대한 다각적인 조사와 분석을 통해 국제비교 연구에서 요구하는 우리나라 수학·과학 교육 맥락에 대한 정확한 정보를 제공하고자 하였다.
Ⅱ장에서는 TIMSS 2019 본검사에 사용된 평가도구와 표집, 본검사 준비 및 시행에 대해 기술하였다. TIMSS 2019 평가도구는 크게 성취도 검사와 배경 변인 설문으로 구분되며, TIMSS 2019부터 성취도 검사는 지필 평가에서 컴퓨터 기반 평가(eTIMSS)로 평가 방식이 바뀜에 따라 이번 본검사에서는 eTIMSS와 지필 평가 두 가지 방식의 평가가 이루어졌다. TIMSS 2019 본검사에서는 이전 주기와 유사한 규모의 표집 학생들에게 eTIMSS를 실시하는 한편 일부 학생을 추가로 표집하여 eTIMSS 결과를 이전 주기의 평가 결과와 연계하기 위한 지필 평가 방식의 가교검사(bridge test)를 실시하였다. TIMSS 2019 본검사 표집은 이전 주기와 동일하게 1단계 학교 표집에서는 4학년의 경우 지역 규모(대도시/중소도시/읍면지역), 8학년의 경우 지역 규모와 학교 성별 유형(남학교/여학교/남녀공학)을 층화변인으로 사용해 이루어졌으며, 2단계에서는 학교별 평가 대상 학급을 표집하는 방식으로 검사에 참여할 학생을 표집하였다. 학년별로 약 6,400명의 학생이 표집되었으며, 이중 eTIMSS에 할당된 표집 학생은 약 4,700명, 지필 평가에 할당된 표집 학생은 약 1,700명이었다. TIMSS 2019 본검사는 2018년 12월 3일부터 2019년 1월 7까지 시행되었으며, 학생의 성취도 검사 참여율은 4학년과 8학년에서 각각 98.2%와 99.7%로 높게 나타났다.
Ⅱ장에서는 TIMSS 2019 본검사에 사용된 평가도구와 표집, 본검사 준비 및 시행에 대해 기술하였다. TIMSS 2019 평가도구는 크게 성취도 검사와 배경 변인 설문으로 구분되며, TIMSS 2019부터 성취도 검사는 지필 평가에서 컴퓨터 기반 평가(eTIMSS)로 평가 방식이 바뀜에 따라 이번 본검사에서는 eTIMSS와 지필 평가 두 가지 방식의 평가가 이루어졌다. TIMSS 2019 본검사에서는 이전 주기와 유사한 규모의 표집 학생들에게 eTIMSS를 실시하는 한편 일부 학생을 추가로 표집하여 eTIMSS 결과를 이전 주기의 평가 결과와 연계하기 위한 지필 평가 방식의 가교검사(bridge test)를 실시하였다. TIMSS 2019 본검사 표집은 이전 주기와 동일하게 1단계 학교 표집에서는 4학년의 경우 지역 규모(대도시/중소도시/읍면지역), 8학년의 경우 지역 규모와 학교 성별 유형(남학교/여학교/남녀공학)을 층화변인으로 사용해 이루어졌으며, 2단계에서는 학교별 평가 대상 학급을 표집하는 방식으로 검사에 참여할 학생을 표집하였다. 학년별로 약 6,400명의 학생이 표집되었으며, 이중 eTIMSS에 할당된 표집 학생은 약 4,700명, 지필 평가에 할당된 표집 학생은 약 1,700명이었다. TIMSS 2019 본검사는 2018년 12월 3일부터 2019년 1월 7까지 시행되었으며, 학생의 성취도 검사 참여율은 4학년과 8학년에서 각각 98.2%와 99.7%로 높게 나타났다.
Ⅲ장에서는 TIMSS 2019 본검사 채점 및 데이터 검증에 대해 기술하였다. TIMSS에서는 표집 단계에서부터 학생 및 교사, 학교별로 고유 ID를 생성하고 검사 시행 정보를 체계적으로 수집하고 관리한다. 성취도 검사의 경우, eTIMSS는 검사 실시 프로그램에 내장된 데이터 업로드 기능을 활용하여 검사 종료와 함께 학생들의 응답 자료가 국제 데이터베이스로 직접 업로드되었으며, 지필 평가는 학생들의 응답 자료를 전산화하기 위해 스캔 및 자료 입력 작업을 진행하였다. 배경 변인 설문의 경우, 학교, 교사, 학생, 학부모 설문으로 구성되었으며, 학교 및 교사 설문은 100% 온라인 설문으로 실시하여 별도의 자료 입력 과정이 필요하지 않았으나 지필 검사로 실시된 학생 및 학부모 설문 자료는 IEA에서 제공한 관리 프로그램(DME)에 입력하였다. 또한 성취도 검사에서 구성형 문항의 경우, TIMSS 2019에서부터 온라인 채점 방식으로 변경되었다. 구성형 문항의 채점을 위해 국제본부에서 제공한 채점 기준을 번역하고, 채점 문항 유형(지필 평가, eTIMSS, 추이 신뢰도 채점, 국가 간 신뢰도 문항), 분량 등을 고려하여 채점 설계를 하였으며, 2019년 4월 20일부터 28일까지 채점을 수행하였다. 이후, 국제본부와의 피드백으로 통하여 국가 데이터베이스를 작성하고 검증하는 과정을 거쳐 2019년 10월 본검사 자료를 최종 확정하였다.
Ⅳ장에서는 TIMSS 2019 국가 교육과정 설문 및 TIMSS 평가문항과 교육과정 간 일치도 분석을 통해 우리나라 수학·과학 교육 체제 조사를 실시하였다. TIMSS 2019 국가 교육과정 설문 중 교육 일반 영역에서는 초등학교 입학 연령 및 의무교육 기간, 진급 및 유급 규정, 수업 일수, 영유아 교육, 교사 양성 등 다양한 내용을 조사하였으며, 이 조사 결과는 향후 TIMSS 2019 백과사전에 수록되어 TIMSS 참여국들의 평가 결과를 검토하고 해석하는 데 기초 자료로 제공된다. 국가 교육과정 설문에 답하기 위해 설문 문항과 관련된 법령이나 규정을 검토하고 국내 전문가들의 자문을 받아 답변 내용을 작성하였으며, 교육부와의 협의 및 검토를 거쳐 답변 내용을 최종 확정하였다.
수학, 과학 교육과 관련해서는 TIMSS 2019 교육과정 설문에서 제시된 수학·과학 교육 내용을 기본 틀로 하여 내용 영역별 학습 시기를 분석하고 TIMSS 평가문항과 교육과정의 일치도를 분석하였다. 먼저 TIMSS 2019에 참여한 학생들이 배운 수학 교육 내용을 분석해 본 결과를 정리하여 제시하면 다음과 같다. 첫째, 우리나라의 교육과정에서 초등학교의 자료, 중학교의 자료와 가능성은 자료 정리, 표현, 해석에 중점을 두고 있었다. 추후 TIMSS의 추이문항 결과를 통해 2015 개정 수학과 교육과정에서 자료와 가능성 영역에서 어떠한 변화가 있는지를 추적할 수 있을 것으로 기대할 수 있을 것이다. 둘째, 통계 교육과 관련하여 우리나라 교육과정에서는 평균과 중앙값, 최빈값의 연계성이 떨어지고 있어, 교육과정에서 이를 강화하여 지도할 수 있는 교육과정의 변화를 시도할 필요성이 요구됨을 확인하였다. 마지막으로, TIMSS 2019 수학 내용 영역 분류/문항 내용, 수학 교육과정 설문에서 확인된 학생들의 내용 영역별 학습 시기와 최근 국제비교 연구에서 제시되고 있는 수학교육의 경향성을 고려하여, 수학과 교육과정의 내용 영역과 학습 시기의 이동을 고려할 필요가 있다. 예를 들면, 초등학교 교육과정에서 혼합계산, 약수와 배수, 부피, 비율그래프, 중학교 교육과정에서 이차함수, 피타고라스의 정리, 최빈값, 중앙값 등은 우리나라 학생들이 TIMSS 시행 이전에 해당 내용을 학습하지 못하는 것으로 조사되었다.
<이하 원문 확인>