지난주에는 과학탐구학습요소 중에서 가설설정과 검증하기에 대하여 알아보았는데 오늘은 변인통제하기에 대하여 알아보고자 한다.
◈ 변인(變因 : Variable) : 연구 대상이 되는 어떤 특징, 사건, 현상 등의 특정한 집합.
◈ 통제(統制 : Control) : 일정한 방침이나 목적에 따라 행위를 제한하거나 제약함.
◈ 독립변인(獨立變因 : independent variable)은 다른 변인에게 작용하거나 다른 변인을 예언하거나 설명해 주는 변인으로서, 실험연구의 경우 독립변인은 실험자에 의하여 임의로 통제되고 조직되는 변인이다. 따라서 실험변인 또는 처치변인(處置變因)이라고도 하는데 예를 들면, 시청각교재의 사용이 학업성취에 미치는 효과를 알고자 하는 연구가 있다고 하자. 이때 시청각교재는 독립변인으로서 실험자에 의하여 임의로 조작되고 통제된다. 자연적인 상태에서는 일반적으로 다른 변인에 영향을 주는 변인을 독립변인이라 한다.
◈ 종속변인(從屬變因 : Dependent variable)은 연구자가?궁극적으로?관심을?가진?현상?또는?행동의?결과가?되는?변인입니다. 독립변인의?효과에?따라?또는?의존하며?변화한다는?의미에서?종속변인이라고?불립니다.
◈ 매개변인(媒介變因 : mediator variable)이란 독립변인과 종속 변인사이에 끼어들어 영향을 미치는 변인을 말한다. 실험 연구에서 종속변인의 결과가 실험자가 처치한 독립변인의 영향이 아니라 다른 변인으로 인한 것일 가능성은 항상 있는데 이 때문에 주의 깊은 연구 설계가 필요하다. 즉 매개변인을 가능한 한 통제할 수 있는 실험설계가 필요하다.
◈ 과학 탐구학습에서의 변인통제하기란?
변인통제는 믿을만한 실험결과를 위해서는 중재하거나 영향을 끼치는 변인은 조절되어야 한다. 왜냐하면 그것들은 독립변인과 종속변인에 근본적인 영향을 끼치기 때문이다. 변인이란 어떤 상황, 또는 통계에 영향을 미치는 요인을 말한다. 많은 과학적 탐구는 무엇이 어떤 일을 일으키는 원인이 되는지 알아보는 것이다. 즉 한 변인의 다른 변인에 대한 영향을 찾는 것이다. 정확한 원인을 찾기 위해서 반드시 실험하고 있는 변인을 제외한 다른 모든 변인을 일정하게 유지해야만 한다. 예를 들면 기체의 상태를 연구하는 것은 기체의 상태에 영향을 미치는 조건으로 온도, 압력, 부피, 질량의 관계를 조사하는 것에서 시작한다. 알려진 바와 같이 기체의 온도와 부피의 관계를 조사하려고 할 때에는 압력이나 질량과 같은 조건을 일정하게 통제를 하고 실험을 한다. 이들을 통제하지 않으면 문제를 해결할 수 없다. 이와 같이 어떤 현상에 영향을 미치는 여러 조건 중에서 한 개를 변인으로 하고 다른 것을 일정하게 통제하여 실험하는 것을 변인 조절이라 한다.
실험을 설계하는 과정에서 조건을 통제하기 위하여 또는 변화 요인을 조절하기 위하여 먼저 실험에 관계되는 변화 요인을 확인하여야 한다. 단진자의 실험에서 진자의 주기에 무엇이 관계되는가를 알아보는 실험을 한다면 우리는 진자의 주기에 영향을 주는 요인이 무엇이겠는가를 먼저 생각해 보아야 한다. 추의 무게, 실의 길이, 흔들리는 폭(진폭) 등이라고 할 수 있다. 여기서 진자의 주기가 실의 길이와 어떤 관계가 있는 가를 알아보려면 추의 무게와 진폭을 고정하고 실의 길이를 변화시켜 가면서 실험을 하면 될 것이다. 이때 실의 길이를 조작변인이라 하고 추의 무게와 흔들리는 폭을 통제변인이라고 한다. 또 식물의 생장에 영향을 미치는 환경 요인에 관한 탐구를 한다면 먼저 공기, 수분, 햇빛, 온도, 토양 등 식물의 생장에 영향을 주는 요인을 생각하여야 한다. 그리고 햇빛이 식물의 생장에 미치는 영향을 알아보기 위해서 몇 개의 화분에 같은 종류의 식물을 심과 각 화분에 대해 물, 공기, 온도, 토양의 요인은 통제하고, 식물에 미치는 햇빛의 양을 조절하여야 한다. 이와 같은 과학 실험을 계획하는 데 있어서는 먼저 그 실험 또는 현상에 영향을 주는 여러 요인을 찾아 낸 다음 실험 활동에서 통제 요인과 조절 요인을 분명하게 구별하여야 한다.
실험설계는 학생들에게 실험의 전체적인 설계를 요구하는 문장이다. 실험을 설계하는 단계로는 주관적 사고에 의해 설정한 가설을 객관적으로 증명하기 위한 방법과 절차의 모색이며, 실험설계 시에는 독립변인과 종속변인에 편파적인 영향을 미치는 여러 가지 외적 변인이 통제되고 논리적이고 합리적인 실험 절차가 고안되도록 하여야 한다.
