개인과 사회 그리고 국가경쟁력에 과학기술이 미치는 영향력이 점점 더 커지면서 과학교육 또한 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 본 연구는 이처럼 과학교육의 중요성은 점점 강조되고 있는 반면, 오랫동안 고질적으로 있어 왔던 우리나라 학생들의 과학에 대한 낮은 ...

개인과 사회 그리고 국가경쟁력에 과학기술이 미치는 영향력이 점점 더 커지면서 과학교육 또한 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 본 연구는 이처럼 과학교육의 중요성은 점점 강조되고 있는 반면, 오랫동안 고질적으로 있어 왔던 우리나라 학생들의 과학에 대한 낮은 흥미가 개선되지 않고 있는 점, 그리고 최근 국제 평가에서 과학 성취도마저 다소 낮아진 점 등의 문제 인식에서 출발하였다. 본 연구에서는 이러한 문제들을 개선하기 위한 핵심이 과학 교실 현장에 있다고 보고, 과학 교실 수업 현장을 들여다보기 위한 기초 자료로서 현장 과학 수업 담화를 전사한 대규모 구어 말뭉치를 구축하고자 한다.
대규모 과학 수업 담화 말뭉치는 다음과 같은 특징을 가진다. 첫째, 블랙박스처럼 가려져 있던 과학 수업 교실 현장을 그대로 보여주고, 과학 수업의 질을 좌우하는 교사 변인에 대한 총체적 정보를 담고 있다. 둘째, 언어학적으로 국가 지식 정보 관리 차원에서 매우 중요한 표준적 강의 담화 자료를 확보하는 의의를 가진다. 셋째, 과학 수업의 이상적 모델 개발과 개별 학습자에 능동적으로 반응하는 인공지능 과학 학습 시스템 개발에 핵심 데이터베이스가 된다.
과학 수업 담화 말뭉치를 구축하기 위한 연구의 세부 목표는 다음과 같다.
첫째, 초등학교 3학년에서부터 중학교 3학년까지의 과학 수업 녹음 자료를 수집하고 전사한다.
둘째, 과학 수업 분석을 위한 검색 활용도를 고려하여 말뭉치의 구조를 설계하고 그에 기반한 원시말뭉치를 구축한다.
셋째, 언어학적 분석과 과학용어추출의 신뢰성을 확보하기 위하여 형태소 분석을 실시하고 이를 통해 형태주석 말뭉치를 구축한다.
넷째, 과학용어를 추출하고 타당도를 검토하여 용어주석 말뭉치를 구축한다.
다섯째, 구축된 과학 수업 담화 말뭉치의 각 분야별 활용방안을 모색하고 연구 아젠다를 도출한다.

본 연구에서 구축되는 과학 수업 담화 말뭉치는 초등학교 3학년부터 중학교 3학년까지의 과학 교실 현장을 생생하게 담은 자료로서, 아래와 같은 학문적, 사회적, 교육적 효과가 나타날 것으로 기대한다.
1. 학문적 기대효과
- 과학 교실 수업 현장을 가감없이 생생하게 ...

본 연구에서 구축되는 과학 수업 담화 말뭉치는 초등학교 3학년부터 중학교 3학년까지의 과학 교실 현장을 생생하게 담은 자료로서, 아래와 같은 학문적, 사회적, 교육적 효과가 나타날 것으로 기대한다.
1. 학문적 기대효과
- 과학 교실 수업 현장을 가감없이 생생하게, 그리고 다양한 정보를 분석 가능한 형태로 집약해 놓은 본 연구의 결과물은 과학 교사 및 교실 수업 연구가 새로운 도약과 함께 본격적으로 활성화되는 기틀이 될 것이다.
- 교육용 과학용어의 등급 평정의 신뢰성을 한 단계 높여, 교사 교육, 교과서 집필, 과학 도서 집필, 과학용어 이해도 검사 도구 개발 등 과학용어의 등급이 실제 활용 단계에 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있게 된다.
- 자료 수집 한계로 인해 오랜 기간 정체되어 있던 구어 연구의 활성화가 이루어질 수 있다. 특히 교실 수업에서 사용된 구어의 어휘, 의미, 문법적 특성은 물론이고 담화 표지, 대화 전략까지 다양한 층위의 폭넓은 언어학적 연구가 가능해진다.
- 과학 교실 내의 교사 화법 및 교실 내 의사소통 방법에 대한 양적 연구를 가능하게 하여 과학 교사 화법에 대한 연구를 활성화시킬 수 있다.
- 개발될 과학 수업 말뭉치에는 교사의 수업 과정 단계, 교사의 발문, 학생의 응답에 대한 교사의 피드백, 평가 등 수업에서 일어나는 사건(event)에 대한 풍부한 사례가 들어 있어 인공지능 튜터링 시스템의 질을 높이는 데 기여할 수 있다.

2. 사회적 기대 효과
- 과학 교육에 있어 과학 교사 변인의 개선은 과학교육의 질적 향상에 직접적으로 기여하게 된다. 이는 고질적으로 있어 왔던 우리나라 학생들의 과학에 대한 낮은 흥미, 과학 수업에 대한 불만족 등이 개선되고, 학생들의 과학 성취도 향상, 과학에 대한 흥미 증진, 과학 수업에 대한 만족도 향상의 성과로 이어지게 된다.
- 양질의 과학 수업 개선은 우리나라 국민의 과학적 지식수준을 한 단계 높일 뿐만 아니라 과학에 대한 관심과 긍정적 태도로 이어지게 되고, 이러한 과학적 수준과 긍정적 태도는 전체적인 과학적 소양 증진을 가져오게 된다.
- 4차 산업 혁명 이후의 미래 사회의 교육의 형태는 지금과는 많이 달라질 것으로 예측하고 있다. 기계가 인간과 소통하는 인공지능 기술의 핵심은 데이터에 있다. 기계 학습 기술이 아무리 발달한다 하더라도 기계가 학습에 사용할 데이터의 양과 질이 담보되지 않으면 무용지물인 것이다. 따라서 지금부터 과학 교육의 맥락에서 사용될 데이터를 축적하는 것은 미래 사회의 과학 교육의 질을 향상하는 데 큰 밑거름이 될 것이다.

3. 교육적 기대 효과
- 현재의 사범대학의 과학 교사 양성 커리큘럼을 살펴보면 교과 내용이 많이 강조되어 있고 상대적으로 교과 교육학의 비중이 매우 낮다. 또한 교과 교육학 내의 과목 구성도 실제 가르치는 기술적 측면보다는 이론을 배우는 데에 그치고 있는 경우가 많다. 따라서 과학 교실 현장에서의 여러 가지 문제점들이나 과학교사들이 갖는 취약점들이 구체적으로 드러나면, 당연히 이를 보완할 수 있는 교육 시스템이 갖추어져야 할 것이다. 본 연구 결과는 과학 교사 양성 및 재교육 기관의 커리큘럼 개선에 중요한 근거 자료로 활용될 것이다.
- 본 연구의 연구과정 및 결과는 연구에 참여한 각 분야에서 융합적 접근, 새로운 방법론 도입, 학문의 활용 사례 등 다양한 의미를 갖는다. 이러한 연구 성과를 확산하고 학문적 발전에 보다 적극적으로 도입하기 위하여 대학원 수업에 새로운 강좌를 개설할 수 있다.
- 초중등 과학 수업 담화 구어 말뭉치는 다문화 배경 학습자의 교과 수업 적응을 위해 활용될 수 있다. 이들의 한국어 수업이 성공적으로 수행되기 위해서는 학습자 변인을 고려한 교사의 적절한 어휘 선택 및 조절이 필수적이다. 이 때 교사는 학습자에게 교과전문어 또는 사고도구어를 목표어휘로 가르쳐야 한다는 어려움이 있다. 수업 담화 말뭉치의 분석을 통해 선별된 어휘 목록 및 성공적인 수업을 위한 어휘 사용 전략, 담화 전략 등이 제공될 수 있다면 이러한 어려움이 해결될 수 있을 것으로 보인다.
구체적으로, 여러 수업 담화 중 성공적인 한국어 수업에 사용된 어휘를 계량적으로 분석하여 교사 발화에 등장하는 기초한국어, 교과전문어, 사고도구어의 어휘 사용 양상을 분석할 필요가 있다. 즉, 수업 담화에 나타난 어휘의 전략적, 상황적 사용 양상을 목표 어휘 및 설명 어휘 차원에서 비교 분석할 수 있을 것이며, 이와 같은 연구는 추후 교재 개발이나 사전 편찬, 성공적인 교사발화 전략 연구 등에 실증적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구는 과학 교육의 질을 좌우하는 핵심 요인인 과학 교실 수업 실태에 대해 다각도로 분석하고 개선 방안을 도출하기 위한 기초 자료를 구축하는데 그 목적이 있다. 따라서 그동안 가려져 있던 현장 과학 교실의 수업 모습을 가감없이 담은 녹음 자료를 수집하고, ...

본 연구는 과학 교육의 질을 좌우하는 핵심 요인인 과학 교실 수업 실태에 대해 다각도로 분석하고 개선 방안을 도출하기 위한 기초 자료를 구축하는데 그 목적이 있다. 따라서 그동안 가려져 있던 현장 과학 교실의 수업 모습을 가감없이 담은 녹음 자료를 수집하고, 이를 다양한 연구에 활용할 수 있도록 구조화 및 가공하여 최종적으로 과학 수업 담화 말뭉치를 구축한다. 구축될 과학 수업 담화 말뭉치는 과학 수업의 단계, 교사의 발화 형태, 설명 기법 등의 수업 관련 마크업 정보와, 다양한 형태의 검색을 가능하게 하는 형태주석, 과학용어를 변별하는 용어주석을 포함한다.
연구는 크게 과학 교사의 수업 녹음 자료 수집, 전사를 통한 원시 말뭉치 구축, 형태주석 말뭉치 구축, 용어주석 말뭉치 구축, 활용 방안 연구의 5단계로 이루어지며, 5단계가 총 3년에 걸쳐서 아래와 같이 진행된다. 수업 녹음은 일선 학교의 일정을 고려하여 2018학년도에 해당하는 1년차 하반기와 2년차 상반기로 나누어 진행한다. 1년차 상반기에는 원시말뭉치를 구축하기 위한 준비 작업을 마치고 하반기에는 녹음 자료를 수집함과 동시에 이와 병렬적으로 전사와 원시말뭉치 구축이 이루어진다. 2년차 상반기에는 2018학년도 2학기 분량의 수업 녹음, 이와 병행하여 전사 및 원시말뭉치 구축이 이루어진다. 2년차 하반기에는 형태주석을 개시하여 형태주석 말뭉치를 구축함과 동시에 과학용어주석 말뭉치를 구축할 준비를 한다. 3년차 상반기에는 형태주석 말뭉치와 용어주석 말뭉치 구축을 모두 완료하고 하반기에는 활용방안에 대한 연구를 수행한다.

1. 연구 대상 범위 : 초등학교 3학년에서 중학교 3학년까지 7개 학년의 물리 단원 과학 수업 880 차시
2. 연차별 연구 내용
2.1. 1년차 연구 내용
- 원시말뭉치 구조 설계
- 원시말뭉치 입력 도구 및 지침 개발
- 전사 지침 개발 및 인력 훈련
- 대상 교사 섭외 및 수업 녹음 자료 수집
- 전사 및 말뭉치 구조화(원시말뭉치 구축)

2.2. 2년차 연구 내용
- 수업 녹음 자료 수집(완료)
- 녹음자료 전사 및 말뭉치 구조화(완료)
- 원시말뭉치 검토 및 오류 수정
- 형태소 분석 및 형태주석 말뭉치 구축
- 과학용어 주석 도구 및 지침 개발

2.3. 3년차 연구 내용
- 형태주석 말뭉치 구축(완료)
- 과학용어 목록 확충
- 과학용어 추출 및 의미 검토
- 용어주석 검토 및 오류 수정
- 분야별 활용 방안 연구 및 연구 아젠다 도출

3. 연구진 구성 및 중점 추진 전략
과학교육의 제 문제를 다루며 과학 수업 현장의 문제를 폭넓게 파악할 수 있는 안목과 과학언어 및 과학용어가 가진 특수성을 이해하고 처리하는 기술을 보유한 과학교육팀, 다루기 까다로운 구어에 해당하는 수업 녹음 자료를 전사, 형태소 분석 및 기타 분석 가능하고 활용도 높은 상태로 가공하는 노하우를 가진 언어정보팀, 수업 담화에서 교사의 수업 화법과 발화 기법을 다각도로 분석하는 전문성과 경험, 그리고 과학 수업 담화의 특수성과 설명 기법에 대한 인식을 가지고 있는 수업화법팀, 자료를 수집하고 입력, 가공하는 과정에서 대량의 데이터베이스를 효율적이고 정확하게 처리할 수 있으며, 특히 과학교과서 텍스트 처리 경험이 풍부한 소프트웨어지원팀, 이렇게 총 4팀이 연구에 참여하며 과학교육팀이 연구의 총괄을 맡아 연구를 주도하고 연구의 방향을 제시하는 역할을 담당한다. 특히 본 연구팀은 대량의 과학교과서 텍스트 말뭉치를 구축한 경험과 노하우를 가지고 있어, 본 연구를 수행하고 고효율의 성과를 달성하는 데 있어 최적의 연구팀이라 말할 수 있다.
각기 분야가 다른 전문가들이 모여서 협업을 하는 만큼 맡은 과업을 충실하게 이행하는 것 못지않게 원활한 의사소통과 융합적 시너지를 극대화 하는 것이 중요하다. 과거 수차례 호흡을 맞춘 바 있는 본 연구팀의 연구진들은 자신의 팀뿐만 아니라 상대 팀의 전문 분야에 대해서도 기본적인 소양이 갖추어진 상태이다. 따라서 적재적소의 업무 분담과 팀간의 협조를 통해 시너지를 낼 수 있는 전략으로 연구를 추진한다.