우리나라 2022년 개정 고등학교 교육과정에 따르면 물리학은 모든 자연현상과 과학기술을 이해하는 데 필요한 기초 개념을 제공하고 자연 세계에 대한 본질적 이해를 추구하는 학문으로 정의하고 있으며 물리학 학습을 통해 문제 해결력, 과학적 탐구능력, 물리학의 핵심 개념 이해 및 문제 해결의 실천력 능력을 기르는 것을 목표로 하고 있다[1]. 물리학의 기초 학문적 특성으로 물리적 개념이 다양하게 적용되는 공과대학의 경우 일반물리학 과목을 필수적으로 이수하도록 교육과정을 운영하고 있으며[2], 공학계열 대학생들 역시 물리학 학습에 대한 필요성을 높게 인식하고 있다[3-5].

공학계열의 대학교육에서 물리학 학습에 대한 필요성에도 불구하고 우리나라 학생들은 물리학을 어려운 학문 중 하나로 인식하고 있는 것이 사실이다[6]. 2009년 김종재 등의 연구에 따르면 우리나라 공과대학생의 경우 물리학 학습의 필요성에 대한 인식에 비해 자신의 물리학 개념에 대한 이해도를 낮게 평가하고 있어 학습에 대한 필요성과 학생 스스로의 이해 수준사이에 심리적 괴리감이 높게 나타남을 이야기하고 있다[7]. 강유진과 김지나의 2013년 연구에서도 교수자는 공과대학 학생이 물리학습에 대해서 자신감을 가지기를 바라는데 비해서 학생들의 자신감과 기대는 낮은 수준임을 보여주고 있는 등 물리학에 대한 학생들의 낮은 자신감을 보여주는 연구 결과들이 보고되었다[2]. 이와 같은 물리학에 대한 자신감 결여는 학생들에게 학업에 대한 부담과 어려움으로 이어질 것이다. 특히 대부분의 공학계열 대학교에서 1학년 때 일반 물리학과 같은 기초과학 교육이 이루어지는 상황을 고려하면 대학생활 초기에 겪는 학업의 어려움이 대학생활 전반으로 확대될 수 있다. 따라서 성공적으로 물리를 학습하는 경험은 공학계열 대학 신입생들에게 교과교육의 의미를 넘어 대학 생활의 성공을 위한 중요한 요소 중 하나가 될 것이다[5].

대학 교육에서 성공적 물리 학습 경험의 기회를 제공하기 위한 방안으로 적절한 학습 기회를 제공하고 학습 동기를 향상시키는 방법을 고려해 볼 수 있을 것이다. 우선 학습 기회측면에서 살펴보면, 대학교 입학 전 우리나라 학생들의 물리 학습 기회는 전반적으로 높지 않은 것으로 나타나고 있다. 최근까지의 수학 능력 시험 채점 결과 보도자료에 따르면 2015학년도부터 2023학년도까지 일반선택 과학 과목에서 물리 1을 선택한 비율은 12–15% 수준이며, 진로선택 과목에서 물리2 선택 비율 역시 8–20% 수준으로 나타나고 있다[8]. 또한 2015년 개정 교육과정 이후 물리1의 경우 학습 분량이 이전과 비교하여 20–30% 감소하였으며, 중요 개념 중 하나인 파동이 교육과정에서 제외되었고, 물리2와 같은 진로 선택 과목은 자의적 또는 타의적으로 선택하지 않게 되는 등, 전체적으로 물리학 학습의 기회가 감소하였음이 보고되고 있다[4, 9]. 대학 입학생들의 입학전 물리 학습 기회의 감소는 일반 물리학의 학습 내용과 고등학교 교육 수준 사이의 격차를 키워 학생들의 물리학에 대한 자신감을 낮추는 요인이 될 것이고 이에 대한 대안으로 남형주, 문공주는 공학계열 대학 신입생들의 일반물리학 수강 전 선수과목의 필요성을 언급하고 있다[10, 11]. 노태완 역시 2011년 공학계열 학생들을 위한 선수과목 운영에 관한 연구 결과를 발표하는 등[12] 대학 교육과정 내에서 학생 수준에 따른 학습 기회를 제공하여 성공적인 물리 학습을 경험할 수 있도록 할 수 있을 것이다.

학습 기회 제공이 학습의 양적 측면과 관련된 방법이었다면, 학습 동기를 향상시키기 위한 방안은 학습의 질적 측면에서의 방법이 될 것이다. 학습 동기란 학습을 위한 학생의 행동을 유발, 지시 및 유지하는 내부 상태를 말하며[13], 학습이 일어나게 되는 원동력으로 학습자로 하여금 학습을 지속하게 하기 때문에 교수-학습 상황에서 매우 중요하게 고려해야 할 변인 중 하나이다[14]. 학습 동기는 문화적, 사회 제도적, 사회 구성원과의 관계 등 다양한 요인에 의해 형성되며[15] 대학생들에게도 학습 동기는 학습 성취도와 정적 상관관계를 가지거나[16-18] 상관관계가 없더라도 동기가 높을수록 많은 학습 전략을 세우는 것으로 알려져 있다[19]. 따라서 공학계열 대학생들의 물리 학습 동기를 향상시키는 것은 성공적인 물리 학습을 경험하게 하는 원동력이 될 수 있을 것이다. 그러나 과학 교과 학습에 대한 학생들의 동기는 학교 교육을 받는 동안 감소하는 경향이 있으며[20], 우리나라 공대생들의 물리 학습에 대한 동기 신념 역시 부정적으로 나타나거나[2], 자기 스스로의 내적인 동기보다는 성적과 희망 직업의 특성에서 주어지는 외적인 요인에 의해 물리를 학습하는 것으로 나타나고 있어[21], 대학 교육에 있어서도 학생들의 물리 학습을 위한 내적 동기 향상을 위한 노력과 이를 위한 연구가 필요할 것이다.

내적 동기는 즐거움, 흥미, 호기심, 학습상황의 통제 가능성 여부, 학습에 대한 자기 자신의 믿음 등에서 유발되는 동기들을 말하며[13] 내적 동기에 기반한 학습은 물질적 보상을 요구하지 않으며 과학 개념에 대한 숙련도를 발전시키는 과정에서 즐거움을 얻기 때문에[13] 공학계열 대학생들의 학습 지속성에도 긍정적인 영향을 줄 것이다. 따라서 대학생들의 내적 동기 향상을 위한 다양한 접근과 프로그램 등이 보고되고 있으며 특히 내적 동기 향상을 위해선 숙달목표 중심의 학습 전략[21], 자유로운 분위기에서의 체험과 실험 등을 통한 학습 참여[22-25], 학습 동기에 대한 교수자의 자각과 지지[16, 26] 등이 대학생의 내적 동기향상에 긍정적 영향을 줌을 확인할 수 있었으며, 융합적 관점에서 과학 개념이 적용되는 사례를 탐구하고 다양한 매체를 활용하는 학습 방법이 학생들의 과학에 대한 흥미와 호기심 향상에 긍정적 변화를 유발한 연구 결과들도 확인할 수 있었다[24,27-30]. 그러나 공학계열 대학생을 대상으로 물리학에 대한 내적 동기를 향상시키기 위한 교육적 시도가 내적 동기를 어떻게 변화시키는지를 물리 학습 동기 측정도구를 사용하여 수행한 선행 연구는 확인하지 못하였다.

따라서 본 연구에서는 물리 학습의 질적 측면에서 공학계열 학생들에게 성공적 물리 학습의 기회를 제공하기 위한 목적으로 공학계열 신입생을 대상으로 물리 학습에 대한 내적 동기를 향상시키기 위한 연구로서, 선행 연구들을 통해 나타난 내적 동기에 긍정적 영향을 주는 교육 사례를 일반 물리학 강의에 적용하여 강의 전·후 학생들의 물리 학습 동기 변화를 측정하였다. 강의 방법에 따른 물리 학습 동기의 변화 여부, 학습 동기와 성취도와의 상관 관계를 살펴보고 이를 통해 내적 동기를 향상시키기 위한 강의가 학생들에게 성공적인 물리 학습 경험으로 나타났는지 살펴보았다.

본 연구에서 사용하고 있는 용어의 정의, 물리 학습 동기 측정 도구 및 측정 방법, 측정 대상은 다음과 같다.

1. 용어정의

본 연구에서는 학습 동기를 내재 동기(Intrinsic Motivation), 자기 결정력(Self-determination), 자기 효능감(Self-efficacy), 성적 동기(Grade motivation), 직업 동기(Career motivation)의 5가지 요인으로 세분화하여 살펴보았으며 각 동기 요인은 다음과 같이 정의하였다. 내재 동기란 즐거움, 흥미, 호기심 등의 학습자의 내적 요인으로 인해 행동이 유발되는 것을 말한다. 자기결정력은 학습상황을 통제하고 결정할 수 있다는 상황에서 비롯되는 동기를 말한다. 자기효능감은 학습에 대한 자기 자신의 믿음에서 유발되는 동기를 말한다. 성적동기는 높은 성적을 얻고자 하는 욕구에서 유발되는 동기를 말하고 직업동기는 미래 자신의 직업과 관련될 수 있다는 생각에서 비롯되는 동기를 말한다[13, 21]. 이 때, 내적 동기는 내재 동기, 자기 결정력, 자기 효능감을 일컫으며 외적 동기는 성적 동기와 직업동기를 말한다.

내적 학습 동기 향상을 고려한 강의방법은 본 연구에서 수행한 강의 과정을 칭하는 것으로 내적 동기에 관한 선행 연구 사례를 검토하여 다음의 특징을 가지도록 구성한 강의를 일컫는다[21-30]. 첫번째로 물리학 개념이 적용되는 실생활 예를 제시하기 위해 교과서 자료 외에 물리적 개념 및 상황과 관련된 생활 주변이나 TV 프로그램 속의 동영상과 그림 자료와 같은 다양한 매체의 자료를 활용하고 시범 실험을 통해 물리적 현상을 직접 관찰할 수 있도록 하였다. 예를 들어, 교재에 등장하는 문제 중 거친 표면에서 물체를 끌 때 물체의 최대 속력에 이르게 하는 힘과 바닥사이 각도를 구하는 문제의 경우[31] 교과서 문제만을 제시하기보다 통나무를 끌기 시합이 나오는 「강철부대」라는 TV 프로그램의 영상을 제시하였다. 영상 속 출연자는 통나무를 빠르게 끌기 위하여 자세를 낮추라는 지시를 계속 하고 있으며, 학생들에게는 어느 정도 각도가 최적의 각도일지 질문하여 문제의 상황을 실제 유사한 상황에 맞추어 제시하도록 하였다. 또 곡선을 움직이는 물체의 속도 방향이 접선 방향과 같음을 보여주기 위하여, 쥐불놀이 영상을 순간 캡쳐하여 불똥이 날아가는 방향을 통해 개념을 확인해 볼 수 있도록 하는 등 다양한 미디어 자료를 활용하였다. 시범 실험은 Air rail, 탄동 진자와 같이 문제 상황을 보여 줄 수 있는 것들과 monkey hunting 조준, 각운동량 보존을 보여주는 회전의자와 같이 직접 조작하고 체험할 수 있는 총 11개의 실험을 강의 주제에 맞게 활용하였다. '

둘째로 숙달목표를 지향하기 위하여 물리 개념이 적용되는 간단한 퀴즈와 도전문제를 제시하여 성취감을 얻을 수 있는 기회를 제공하였고, 각 단원별 연습문제의 경우 스스로 풀이가 어려운 학생들에게는 별도로 문제풀이 강의를 진행하였다.

셋째로 학생들의 참여를 높이고자 OX 판넬, 휴대폰 어플을 활용한 응답과 같이 학생들이 편하게 답할 수 있는 방법을 활용하였으며, 스마트폰을 사용한 엘리베이터의 운동 분석, 되튀는 공의 에너지 손실 측정, 벽에 충돌하는 수레의 충격량 측정, 관성모멘트 측정, 각운동량 측정 등 일상의 생활에서 접할 수 있는 도구와 상황속에서 실험을 할 수 있는 기회를 제공하였다. 강의 내용은 일반 물리학의 역학 개념을 다루고 있으며 강의 시간은 한 학기 동안 주당 4시간의 강의가 이루어졌다.

본 연구에서 사용하는 일반적 강의법의 일반물리학 강의란 내적 학습 동기를 고려한 강의방법과 대조적 의미로 사용된 강의방법으로 교과서와 판서를 통해 이론적 강의를 주로 진행하는 일반적 강의법을 통한 강의를 의미한다.

학생들의 동기는 교수 방법은 물론 학습 동기에 관한 교수자의 자각에도 영향을 받을 수 있다[16, 26]. 따라서 본 연구에서 내적 학습 동기를 고려한 강의는 내적 동기 향상에 대한 지속적 자각을 유지하는 교수자에 의해 강의가 진행되었으며, 일반적 강의법의 강의는 내적 학습 동기에 대하여 특별히 고려하지 않고 기존의 강의 형태를 유지하는 다른 교수자에 의해 진행되었다.

2. 측정 도구 및 측정 방법

본 연구에서 물리 학습 동기를 측정하기 위하여 2020년 문공주 등이 수정 번역한 물리학습동기 측정 도구를 이용하였다. 측정 도구는 과학 학습동기를 측정하는 Science Motivation Questionnaire II를 번역 수정한 것으로 우리나라 공대생의 물리학습동기를 측정하여 측정 도구의 신뢰성과 타당성을 입증하였다[21, 32]. 측정 도구는 물리 학습 동기를 내재 동기(Intrinsic Motivation), 자기 결정력(Self-determination), 자기 효능감(Self-efficacy), 성적 동기(Grade motivation), 직업 동기(Career motivation)의 5가지 요인으로 구별하여 동기 수준을 측정하고 있으며 각 요인당 5 문항으로 구성되어 있으며 각 문항은 5점 리커트 척도로 응답을 요구한다. Table 1은 연구에 이용된 물리학습동기 측정 도구를 영문화한 것으로 학생들에게는 문공주 등이 한글로 번역한 설문지를 제공하였다[21]. 물리 학습 동기는 일반 물리학 강의 첫 시간에 사전 학습 동기를, 학기 마지막 기말고사와 함께 강의 후 학습 동기를 측정함으로써 총 2회에 걸쳐 측정되었다.

Table 1 . Physics Motivation Questionnaire: PMQ (1 – 2 – 3 – 4 – 5 : strongly disagree – disagree – neutral – agree – strongly agree).

Motivation	Question
Intrinsic	Learning physics is interesting	1 2 3 4 5
	I enjoy learning physics	1 2 3 4 5
	Learning physics makes my life more meaningful	1 2 3 4 5
	I am curious about discoveries in physics	1 2 3 4 5
	The physics I learn is relevant to my life	1 2 3 4 5
Self-determination	I prepare well for physics tests and labs	1 2 3 4 5
	I use strategies to learn physics well	1 2 3 4 5
	I put enough effort into learning physics	1 2 3 4 5
	I study hard to learn physics	1 2 3 4 5
	I spend a lot of time learning physics.	1 2 3 4 5
Self-efficacy	I am confident I will do well on physics tests	1 2 3 4 5
	I am confident I will do well on physics labs and projects	1 2 3 4 5
	I am sure I can understand physics	1 2 3 4 5
	I believe I can master physics knowledge and skills	1 2 3 4 5
	I believe I can earn a grade of “A” in physics.	1 2 3 4 5
Grade motivation	Scoring high on physics tests and labs matters to me.	1 2 3 4 5
	It is important that I get an “A” in physics	1 2 3 4 5
	Getting a good physics grade is important to me.	1 2 3 4 5
	I think about the grade I will get in physics	1 2 3 4 5
	I like to do better than other students on physics tests	1 2 3 4 5
Career motivation	Knowing physics will give me a career advantage	1 2 3 4 5
	My career will involve physics	1 2 3 4 5
	Understanding physics will benefit me in my career	1 2 3 4 5
	Learning physics will help me get a good job	1 2 3 4 5
	I will use physics problem-solving skills in my career	1 2 3 4 5

학생들의 성취 수준 측정은 중간고사와 기말고사를 통해 이루어졌으며, 두 시험은 모두 10문항의 주관식 문제로 구성되어 있다. 문항의 난이도 수준은 교재의 예제와 연습문제 수준이며[31], 중간고사는 교재 1–8장, 기말고사는 9–12장 까지의 내용을 포함하고 있다. 두 차례의 성취수준 측정은 같은 장소에서 동일한 시간에 동시평가로 이루어 졌으며 채점은 평가의 객관성을 유지하기 위하여 동일인에 의해 채점이 이루어졌다.

3. 측정대상

본 연구에서는 우리나라에서 고등학교 교육과정을 이수하고 대학교 공학계열에 입학하여 일반물리학을 필수적으로 수강하는 총 6개 반의 신입생 74명을 대상으로, 일반물리학 강의방법에 따라 각 각 37명씩 두 집단으로 구별하여 물리학습 동기를 측정하였다. A 집단은 실험집단으로 내적 학습 동기 향상을 위하여 고안된 고려한 강의방법을 이용하여 일반 물리학 강의를 진행하였으며, B집단은 통제집단으로서 일반적 강의법을 통한 일반 물리학 강의를 진행하였다. A와 B 집단에서 고등학교 과학 과목만을 이수한 학생은 각각 6명과 9명, 물리1 과목까지 이수한 학생은 14명과 12명, 물리2 과목까지 이수한 학생은 17명과 16명으로 분포하고 있었다.

A, B 집단은 모두 일반 물리학 수강 전 한 학기 과정의 미적분학 과목을 수강한 상태였으며 A 집단의 미적분학 평점의 평균과 표준편차는 2.64 ± 1.08, B 집단은 2.81 ± 1.05 로 강의 전 일반 물리학에서 요구하는 수학적 개념에 대한 성취수준은 t 검정을 통해 유의수준 0.05 기준으로 동일 집단임을 확인하였다. 또한 두 집단은 강의 첫 날 물리 학습 동기를 측정하였으며 두 집단은 강의 전 학습 동기에서도 동질집단 여부를 t 검정을 통해 확인하였다. Table 2는 두 집단의 강의 전 물리 학습 동기에 대한 평균과 표준편차를 보여주고 있으며 두 집단 사이 t-검증 결과를 p 값으로 나타내었다. 두 집단은 자기결정력 동기 요인을 제외하고 모든 항목에서 강의 전 물리 학습 동기 측면에서 동일집단임을 확인하였다. 자기 결정력의 경우 통제 집단인 B 집단이 실험집단인 A집단보다 높은 동기 수준을 보여주었다.

Table 2 . Mean (standard deviation) value of physics learning motivation for experimental(A) and control(B) group before the lecture and p-value is calculated using t-test. (*: p-value of t-test < 0.05)

Motivation before the lecture	A group	B group
Intrinsic	3.25(0.96)	3.25(1.17)
	p = 0.88
Self- Determination	3.09(0.95)	3.50(0.84)
	*p = 2.54E-6
Self- Efficiency	3.25(1.01)	3.38(1.09)
	p = 0.53
Grade	4.15(0.87)	4.25(0.80)
	p = 0.74
Career	4.01(0.95)	4.24(0.81)
	p = 0.86

1. 강의 전·후 물리학습동기 변화

앞서 언급했던 것과 같이 본 연구에서는 일반 물리학 강의 전 두 집단의 물리 학습 동기를 측정하였으며, 두 집단은 동일 기간동안 1학기 과정의 일반물리학 강의를 수강하였다. 학기 마지막 주 기말고사와 함께 강의 후 물리 학습 동기를 측정하여 두 집단의 강의 전·후 동기 변화를 측정한 결과 Table 3과 같이 나타났으며, 각 집단의 강의 전·후 동기 사이의 쌍체 t-검정(Paired t-test)을 통해 동기가 변화하였는지의 여부를 확인하였다. 그 결과, 실험 집단인 A 집단 학생들의 경우 동기의 내적 요인인 내재동기, 자기 결정력, 자기 효능감에서 유의미한 동기 상승을 보여주었고, B 집단에서는 강의 전후 유의미한 동기 변화를 관찰하지 못하였다. 또한 동기의 외적 요인인 성적동기에 있어서도 A 집단의 경우 유의미한 동기 증가를 보여주었다.

Table 3 . Physics learning motivation after the lecture. (M: mean value, SD: standard deviation, ΔM: changing of physics learning motivation after the lecture, *: p-value of pair t-test < 0.05)

Motivation after the lecture	A group	B group
Intrinsic	M(SD)	3.89(1.21)	3.28(1.35)
	ΔM	0.64	0.03
	p	*1.79E-4	0.86
Self- Determination	M(SD)	3.92(1.14)	3.68(0.99)
	ΔM	0.83	0.27
	p	*9.85E-6	6.01E-5
Self- Efficiency	M(SD)	3.69(1.41)	3.39(1.13)
	ΔM	0.44	0.08
	p	*0.03	0.59
Grade	M(SD)	4.35(0.90)	4.09(0.96)
	ΔM	0.2	0
	p	*0.02	1.00
Career	M(SD)	4.11(0.99)	3.87(1.14)
	ΔM	0.1	-0.12
	p	0.60	0.39

각 집단 내에서 강의 전·후 동기 변화 양상을 구체적으로 살펴보기 위하여, 고등학교 물리 선택과목 이수 여부에 따른 동기 측정 문항의 응답율 변화를 각 동기 요인별로 나타내 보았다. Figure 1–3은 동기 항목 내 각 5개 문항에 대한 리커트 척도의 응답률을 과학이수, 물리1 까지 이수, 물리2 까지 이수 한 학생에 따라 A와 B 집단에 대하여 나타낸 것으로 그래프의 가로축은 설문지의 리커트 척도를 의미하고 세로축은 각 문항 별 리커트 척도의 응답률을 나타낸 것이다.

Figure 1. (Color online) Intrinsic motivation: response rate change of physics learning motivations after taking general physics lecture for group A and B according to the physics subjects taken in high school (x axis for Likert scale and y axis for response rate in %).

동기 요인별로 응답률 변화를 살펴보면, 먼저, Fig. 1의 내재 동기 변화 중, 좌측의 과학 과목만을 이수한 학생의 경우, A와 B 두 집단 모두 강의 전·후 내재 동기 증가와 감소가 함께 나타나는 양극화 현상을 보였다. 특히 A 집단에서 양극화 경향은 보다 뚜렷하게 나타나고 있다. 이는 과학 과목과 일반 물리학 과목과의 난이도 차이에서 겪는 학습에 대한 어려움이 일부 학생들에게는 상대적으로 학습 과정에 참여도를 떨어뜨려 학습 자료들을 효과적으로 받아들이지 못하게 하고 그 결과 물리학에 흥미와 호기심이 감소하는 현상으로 나타나는 것으로 볼 수 있을 것이다. 또한 A 집단에서는 물리1, 물리2 과목을 이수한 학생의 경우 강의 후 내재 동기가 증가하는 분포를 보여주었으며 물리2 이수 집단의 경우 이러한 경향이 더욱 강하게 나타났다. 흥미와 호기심을 유발하기 위한 강의 활동들이 물리 과목에 익숙한 학생에게서 보다 효과적이었음을 확인할 수 있었다. 그러나 B 집단에서는 전반적으로 강의 전·후 동기가 유사한 수준으로 나타나 동기 변화를 보였던 A 집단과 차이를 보였다.

Figure 2는 강의 전·후 자기 결정력의 변화를 나타낸 것으로, A 집단은 이수 과목에 관계없이 모두 자기 결정력이 증가하는 경향을 나타냈으며 B 집단에서는 변화가 미미하였다. 이는 학습 능력에 따른 별도의 연습문제 풀이, 상대적으로 활동의 자유도가 높은 실험 활동과 강의 참여에 다양한 방법을 제시했던 활동들이 학습 환경을 통제할 수 있다는 자기결정력 측면에서 긍정적 변화의 계기가 된 것으로 볼 수 있다.

Figure 2. (Color online) Self-determination: response rate change of physics learning motivations after taking general physics lecture for group A and B according to the physics subjects taken in high school (x axis for Likert scale and y axis for response rate in %).

Figure 3은 강의 전·후 자기 효능감의 변화를 나타낸 것으로, 우측의 그래프와 같이 A, B 집단 모두 물리2 과목을 이수한 학생들에게서 긍정적 변화를 관찰할 수 있었으며 A 집단에서 상대적으로 보다 많은 변화를 보여주었다. 반면 좌측의 과학을 이수한 학생들은 두 집단에서 변화의 양극화 경향이 약하게 나타났으며 물리1 과목 이수 집단에서는 동기 변화 경향이 미미한 것으로 나타났다. A 집단에서 의도한 강의 전략들이 일반물리학과 학습 난이도 격차가 상대적으로 낮은 물리2 이수 집단에서 효과적으로 나타났으나 일부 과학 과목만 이수한 학생들에게는 부정적 영향을 준 것으로 확인되며 전반적으로 이수 과목에 따른 학습 능력 차이가 자기 효능감 변화에 영향을 준 것으로 생각할 수 있다.

Figure 3. (Color online) Self-efficacy: response rate change of physics learning motivations after taking general physics lecture for group A and B according to the physics subjects taken in high school (x axis for Likert scale and y axis for response rate in %).

외적 동기 요인의 경우, 외적 조건 자체에 특별한 변화가 없었고, A, B 집단 모두에서 주목할 만한 큰 변화가 보이지는 않아서, 성적동기와 직업동기의 동기 변화 그래프는 생략하였다.

2. 성취도와 학습 동기 사이의 상관관계

학습 성취도는 교육적 효과를 확인하는 표준적인 방법으로 학습 성취도와 학습 동기와의 상관관계를 살펴보는 것은 중요한 의미가 있다. Table 4는 두 집단의 일반 물리학 학습 성취도를 고등학교 선택과목 이수 여부에 따라 구별하여 나타낸 것이다. 두 집단 간 물리 학습 성취도의 경우 중간고사에서는 A, B 집단사이 유사한 수준의 성취도를 보여주었으며 기말고사에서는 A 집단에서 물리2를 이수한 학생들의 경우 B 집단보다 높은 학습 성취도를 보여 주었다.

Table 4 . Scores of general physics tests for group A, B according to the physics subjects taken. (Mean(standard deviation) value)

Taken subject	Mid-term test score		Final test score
	A group	B group	A group	B group
Science	60.00 (15.43)	61.67 (23.48)	23.50 (16.10)	25.33 (19.48)
Physics 1	65.14 (22.64)	66.92 (24.44)	37.86 (29.95)	34.58 (16.06)
Physics 2	81.71 (15.34)	79.25 (22.66)	61.41 (30.81)	45.56 (23.48)

중간 고사의 경우 평가 내용이 물리2에서 다루는 내용과 중복되는 부분이 많아 성취 수준에 있어 일반 물리학 강의의 영향이 다소 적게 나타날 수 있다. 그러나 기말고사의 경우 돌림힘, 회전 관성 모멘트, 각운동량과 같이 고등학교에서 다루지 않는 개념을 다루기 때문에 일반 물리학 강의의 영향이 직접적으로 나타날 수 있으며 내재 동기, 자기 결정력, 자기 효능감의 내적 동기 증가를 보여준 A 집단의 물리2 이수 그룹에서 해당 B 그룹보다 높은 학습 성취도가 나타나 내적 학습 동기가 성취도로 이어진 것으로 볼 수 있다. 이를 좀 더 확인하기 위하여 강의 전 물리학습동기, 일반 물리학 지필고사 성적, 강의 후 학습동기 사이 상관관계(correlation alpha coefficient)와 비례계수(correlation beta value)를 측정하였다. Figure 4는 각 동기요소와 학습 성취도와의 상관 계수를 나타낸 것으로 화살표의 두께는 상관계수의 값에 비례하여 굵게 나타냈으며, 괄호 안의 값은 비례 계수를 의미한다.

Figure 4. Correlation alpha coefficients (beta values) between physics learning motivation and grade before and after the lecture.

A 집단에서는 내재 동기, 성적 동기, 자기 결정력, 자기 효능감 순으로 중간시험과 강의 전 학습 동기 사이 0.3 이상의 상관관계를 보였다. 특히 상관 정도의 기울기를 의미하는 베타 계수를 살펴보면, A 집단에서는 강의 전 내재 동기, 성적 동기, 자기 결정력과 성취도 사이 0.5 수준 이상의 높은 기울기를 보여 강의 전 동기 요인과 성취도 사이 깊은 상관관계를 보여주고 있다. 반면 B 집단에서는 중간고사에 가장 많은 영향을 준 동기 요인은 주로 성적 동기로 선행 연구와 같이 외적 동기에 의지하는 학습 성향을 보여주었으며[21] 그 외 동기 요인과는 상관관계를 확인하기 어려웠다.

중간고사와 기말고사 사이에는 A와 B 집단 모두에서 높은 상관관계를 보여주고 있으며 둘 사이 영향은 A 집단이 더 높게 나타났다.

기말고사와 강의 후 물리학습동기 사이 상관관계에 있어서 A 집단에서는 직업동기를 제외하고 대부분의 동기 요인 사이에 상관계수 0.4 이상으로 비교적 높은 상관관계가 존재함을 확인하였다. 특히, 학습과 평가 내용이 고등학교의 교육내용과 다소 중복되는 중간 고사의 경우와 달리 새로운 개념에 대한 학습이 주를 이루는 기말고사의 경우 자기 결정력과 자기 효능감이 내재 동기 보다 기말고사 성적과 높은 상관관계를 보여주어 새로운 개념을 학습함에 있어 학습 환경을 제어할 수 있는 분위기와 문제를 해결할 수 있다는 자신감이 높은 성취도를 위해 중요한 요소일 수 있음을 보여주고 있다. B 집단에서도 강의 후 자기효능감, 자기결정력, 성적동기와 기말시험 성적사이 0.3 이상의 상관관계가 나타나 한 학기의 강의와 기말 고사에서 어느정도 성취감을 얻은 학생들이 비교적 높은 동기 수준을 보여준다는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 공학계열 대학교 신입생 74명을 대상으로 일반 물리학 강의에 따른 물리학습동기 변화를 측정하여 학생들의 동기 향상 가능성을 탐색해 보았다. 그 결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.

첫째, 강의를 통해 대학생들의 내적 동기를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 문공주 등은 학습 지속을 위한 내재 동기 향상을 위해 숙달목표지향을 가지는 것에 대해 교수자의 인식을 높이고 학생들이 물리학의 탐구 과정에서 즐거움을 익혀 내적 동기를 높일 수 있는 교수 전략의 개발이 필요함을 주장하였는데[22], 본 연구에서는 한 학기의 일반 물리학 강의를 진행하는 과정에서 동기를 자극하기 위한 학습자료 제시와 동기 향상과 관련된 학습 분위기를 조성하는데 초점을 두었다. 즉, 물리학 개념이 적용되는 실생활 예를 보여주는 미디어 자료와 시범 실험 활용, 숙달목표를 지향하기 위하여 물리 개념이 적용되는 간단한 퀴즈와 도전문제를 제시하여 성공의 경험을 쌓을 수 있는 기회를 제공하였고 수준별 연습문제 풀이 진행, 학생들의 참여를 높이기 위한 OX 판넬, 휴대폰 어플을 활용한 응답과 스마트폰을 사용한 실험 기회를 제공하였다. 그 결과 물리 학습에 관한 학생들의 내적 동기가 향상되고, 학습 동기와 학업 성취도 사이에 상관관계가 형성됨을 확인할 수 있었다.

둘째, 강의 과정에서 제시된 자료와 활동들을 통해 물리학습동기가 향상되었음을 관찰하였으나 동기 변화 양상은 고교 물리 수강 과목과 학습 성취도 수준에 따라 다르게 나타났다. 고등학교 때 물리2 과목을 이수하여 상대적으로 물리 개념에 노출 정도가 높은 학생들의 경우 동기 향상을 위해 제시되는 자료나 학습 과정이 효과적으로 작용하여 동기 향상과 상대적으로 높은 성취도를 달성하는 결과를 보여 주었으나, 일부 과학 과목만을 이수한 학생들의 경우 제시되는 자료에 흥미를 못 느끼거나, 문제풀이를 통해 별다른 성취감을 얻지 못하는 등 학습 동기 측면에서 부정적 변화 양상을 보여주었다. 이와 같은 양극화 현상은 고등학교에서 발생한 물리 개념에 대한 이해의 차이가 엄연히 존재하는 강의실 상황에서 가능한 두 그룹에 대한 개별 전략이 필요함을 시사한다. 일부 연구들은 대학교에서 일반 물리 수강 전 선수과목 운영을 제안하고 있으나[10-12], 대학교 및 전공학과별로 상이한 교육과정에서 일반물리학에 어느 정도 강의 시간을 할애할 수 있는지가 고려되어야 할 것이다. 또한 학교 내 수준별 강의가 대안이 될 수 있으나, 대학교에서 신입생을 교육하는 목표가 고등학교 때 발생한 학력 차이의 감소로 전락하는 상황으로 왜곡되는 부작용 역시 생각해 보아야 할 것이다.

셋째, 동기 변화 지속성 여부이다. 본 연구에서는 강의 전·후의 동기만을 측정하여 비교하였을 뿐 동기 변화가 지속이 되는지에 대해서는 말하고 있지 않다. Hidi등은 따르면 흥미 발달 과정을 상황적 흥미(Situational interest) 1, 2 단계, 개인적 흥미(Individual interest) 1, 2 단계의 총 4단계로 구별하여 제시를 하고 있다[33]. 흥미의 첫 단계인 상황적 흥미 1단계는 특정 종류의 컨텐츠와 관련된 단기적인 변화를 의미하고 있으며 흥미의 최종 단계에 이르기 위해선 지속적인 노출이 필요함을 이야기하고 있다. 약 15주의 한 학기 강의가 학생들의 흥미를 지속적으로 자극시켜 스스로 집중하여 학습 과정에 흥미를 가지고 참여하고자 하는 상위 단계로 이르기까지 충분한 기간은 아닐 것이며, 강의 후 보여준 학생들의 동기 상승은 단기간의 효과로 한정될 수도 있을 것이다. 따라서 학생들의 동기 변화의 지속성에 대한 추가 연구는 흥미있는 주제가 될 수 있을 것이며 학생들의 흥미와 동기를 유지하기 위하여 이후 어떤 물리학 교육이 더 필요할 지 알 수 있을 것이다.

앞서 이야기 한 것과 같이 공학 계열 대학생들에게 물리학은 학습을 지속하기 위해 필요한 기초 개념을 제공하고 있다. 이러한 학문의 특성에도 불구하고 물리 기피 현상이 지속되는 현실 속에서 성공적인 물리학 학습으로 학생들을 이끌기 위한 물리 학습에 대한 내적 동기 향상은 물리학 교육자와 학생들 모두에게 당면한 과제 중 하나이다. 당연히, 대학 교육에서 물리학습동기 향상을 위한 다양한 연구 활동이 계속하여 필요할 것이다.

본 연구를 통해 나타난 공학계열 신입생들의 물리학습동기 변화와 그에 따른 성취도 달성이 단기간의 효과이건 장기간 지속될 수 있는 변화이건 관계없이 학생들의 내적 동기를 향상시키는 것은 교육자 개개인의 노력은 물론이고 전체적인 교육과정의 틀 안에서 고민이 이루어져야 하는 문제이다. 대학교 물리학 교육에서 요구하는 일반적인 수준과 대학의 현실을 무시하고 고교과정에서 어려운 개념을 배제하여 교육하는 물리학 교과 과정의 제공이 바람직한 해결책인지에 대한 고민이 필요하다.

본 연구는 공군사관학교의 23년도 국고연구(23-A-2)로 수행되었습니다.