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과학 탐구 능력 향상을 위한 기술-과학 통합 모듈 개발과 현장 적용 연구: 기술교육의 통합적 접근
Reports NRF is supported by Research Projects( 과학 탐구 능력 향상을 위한 기술-과학 통합 모듈 개발과 현장 적용 연구: 기술교육의 통합적 접근 | 2005 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 박경숙(경북대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number B00085
Year(selected) 2005 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2007년 04월 30일
Year type 결과보고
Year(final report) 2007년
Research Summary
  • Korean
  • 21세기에 들어와서 과학과 기술의 발달은 더욱 가속화 되고 있으며, 현대의 기술이나 과학 교육에서는 소양 교육이 강조되고 있다. 과학과 기술이 급변하는 사회에 잘 적응하고 대처해서 살아갈 수 있는 과학 및 기술적 소양의 효과적인 함양을 위한 통합적인 접근 방법이 세계적으로 기술교육의 가장 중요한 방향 중에 하나이다. 우리나라에서는 아직 이러한 기술교육의 경향 중에 하나인 기술교과 중심의 통합적인 접근 방법을 통한 기술-과학 (혹은 기술-과학-수학)의 통합 교육이 거의 이루어지지 않고 있으며, 연구 수행도 아주 미비한 편이다. 이 연구에서는 과학기술적 소양의 함양을 거시적인 목표로 하여, 기술교과의 개념과 기술적인 주제에 대한 내용을 중심으로 과학교육에서 강조하는 탐구 능력의 향상을 위한 과학-기술의 통합 모듈을 개발하는데 연구의 목적을 두었다. 이 연구를 위하여 과학-기술교육의 통합적 접근에 관련된 문헌 조사와, 초등학교, 중학교 1, 2학년 과학교과서와 기술.가정 교과서의 내용 분석을 하였고, 그 결과 힘, 무게, 압력, 에너지, 디자인, 공학적 아이디어의 통합주제를 선정하였다. 총 4개의 모듈이 개발되었으며, 각 주제마다 3개의 탐구활동으로 구성되어있다. 개발된 모듈은 3인의 기술교육 전문가와 3인의 과학교육 전문가들에게 모듈의 검토와 평가를 의뢰하여 수렴된 내용에 대한 조언과 개선점을 중심으로 통합모듈을 수정 보완하였다.
    이 연구를 통하여 개발된 모듈의 주제는 기술-과학 통합의 특성을 잘 반영하면서 학생들의 흥미와 관심을 일으키고, 과학적 탐구능력 향상시킨다는 결과를 얻었다. 4개의 모듈 모두, 기본 탐구 기능인 ‘관찰하기’, ‘예상하기’, ‘의사소통하기’등과 통합 탐구 기능인 ‘문제인식하기’, ‘변인통제하기’, ‘실험하기’의 요소를 포함하고 있었다. 또한 학교 현장 적용 연구 결과 개발된 과학-기술 통합모듈은 평균 90%의 학생들이 높은 흥미를 보였고, 학생들 스스로가 모듈의 활동을 통해 과학적 개념을 다시 이해할 수 있는 계기가 되었다고 진술했다. 이 연구의 결과로부터 얻을 수 있는 기대 효과는 첫째, 과학 및 기술교육 두 분야에 새로운 형태의 교수-학습 전략이나 한국형 통합교육 수업 모형을 개발하는데 중요한 준거로 활용될 수 있고, 둘째, 이 연구가 제한된 연령의 학생들을 대상으로 수행되었지만, 고등학교 학생들의 학습에까지 확대되는데 자극제의 역할을 할 것이다. 마지막으로 개발된 모듈의 맥락은 학생들의 주위 환경에서 경험할 수 있는 것들로 선정되었다. 이러한 주제(개념)들은 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하였다. 따라서 현재 과학-기술에 점점 흥미를 잃고 있는 학생들에게 무엇을 만들거나 디자인하거나 조작하는 등의 기술교과 중심의 모듈 활동을 통해서, 과학의 탐구 활동이나 지식 습득에 흥미를 줄 것으로 기대된다.
  • English
  • During the last two decades one outstanding tendency in school education has been to integrate science, mathematics, and technology. Several documents emphasized integrating approaches as a necessary component of national education reform (American Association for the Advancement of Science, 1993, 1998; International Technology Education Association, 1996, 2000; National Council of Teachers of Mathematics, 2000; National Science Teachers Association, 1992). The International Technology Education Association (2000) stressed the importance of technological studies [technology education] as an integrator. The ways of integration by using technology education could primarily focus upon either technology content integration, or technological process skills (e.g., problem solving skills, design, engineering ideas), or both. The technological activities include the application of mathematics and science principles to solve real world problems and help the students improve scientific inquiry skills. The purpose of this study was to develop the integrated science and technology modules to improve the students' technological and scientific literacy. Literature review was used to conduct this study. Four modules were developed and composed of real-life themes on the concepts of force, mass, pressure, design, engineering ideas. The themes were "Build a barge", "Make a pinwheel lifter", "Bridge building", and "Make a paper car". Each module consisted of 3 activities and provided the students with hands-on cooperative learning contexts. The findings of this study revealed that integrated science and technology models introduced the students with the basic inquiry skills such as observing, predicting, and communicating and the integrated inquiry skills like controlling variables and experimenting. In addition, the developed modules provided the students with the practical and meaningful activities and motivated their interests and positive attitudes. This study has several major implications for educational practice and further study. First, classroom teachers' efforts are needed to bridge the gap between practical learning and theoretical learning through the integrated technology and science modules. Second, the duplication of this study in different grade levels or other schools is needed. The study of different grade levels and of other scientific and technological concepts may help to confirm the evidence found in this study. Finally, More research-based information and evidence needs to be gathered regarding the effectiveness of the integrated science and technology modules. Integrated science and technology modules may have a positive effect on students' academic achievement as well as emotional attitudes.
Research result report
  • Abstract
  • 21세기에 들어와서 과학과 기술의 발달은 더욱 가속화 되고 있으며, 현대의 기술이나 과학 교육에서는 소양 교육이 강조되고 있다. 과학과 기술이 급변하는 사회에 잘 적응하고 대처해서 살아갈 수 있는 과학 및 기술적 소양의 효과적인 함양을 위한 통합적인 접근 방법이 세계적으로 기술교육의 가장 중요한 방향 중에 하나이다. 우리나라에서는 아직 이러한 기술교육의 경향 중에 하나인 기술교과 중심의 통합적인 접근 방법을 통한 기술-과학 (혹은 기술-과학-수학)의 통합 교육이 거의 이루어지지 않고 있으며, 연구 수행도 아주 미비한 편이다. 이 연구에서는 과학기술적 소양의 함양을 거시적인 목표로 하여, 기술교과의 개념과 기술적인 주제에 대한 내용을 중심으로 과학교육에서 강조하는 탐구 능력의 향상을 위한 과학-기술의 통합 모듈을 개발하는데 연구의 목적을 두었다. 이 연구를 위하여 과학-기술교육의 통합적 접근에 관련된 문헌 조사와, 초등학교, 중학교 1, 2학년 과학교과서와 기술.가정 교과서의 내용 분석을 하였고, 그 결과 힘, 무게, 압력, 에너지, 디자인, 공학적 아이디어의 통합주제를 선정하였다. 총 4개의 모듈이 개발되었으며, 각 주제마다 3개의 탐구활동으로 구성되어있다. 개발된 모듈은 3인의 기술교육 전문가와 3인의 과학교육 전문가들에게 모듈의 검토와 평가를 의뢰하여 수렴된 내용에 대한 조언과 개선점을 중심으로 통합모듈을 수정 보완하였다.
    이 연구를 통하여 개발된 모듈의 주제는 기술-과학 통합의 특성을 잘 반영하면서 학생들의 흥미와 관심을 일으키고, 과학적 탐구능력 향상시킨다는 결과를 얻었다. 4개의 모듈 모두, 기본 탐구 기능인 ‘관찰하기’, ‘예상하기’, ‘의사소통하기’등과 통합 탐구 기능인 ‘문제인식하기’, ‘변인통제하기’, ‘실험하기’의 요소를 포함하고 있었다. 또한 학교 현장 적용 연구 결과 개발된 과학-기술 통합모듈은 평균 90%의 학생들이 높은 흥미를 보였고, 학생들 스스로가 모듈의 활동을 통해 과학적 개념을 다시 이해할 수 있는 계기가 되었다고 진술했다. 이 연구의 결과로부터 얻을 수 있는 기대 효과는 첫째, 과학 및 기술교육 두 분야에 새로운 형태의 교수-학습 전략이나 한국형 통합교육 수업 모형을 개발하는데 중요한 준거로 활용될 수 있고, 둘째, 이 연구가 제한된 연령의 학생들을 대상으로 수행되었지만, 고등학교 학생들의 학습에까지 확대되는데 자극제의 역할을 할 것이다. 마지막으로 개발된 모듈의 맥락은 학생들의 주위 환경에서 경험할 수 있는 것들로 선정되었다. 이러한 주제(개념)들은 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하였다. 따라서 현재 과학-기술에 점점 흥미를 잃고 있는 학생들에게 무엇을 만들거나 디자인하거나 조작하는 등의 기술교과 중심의 모듈 활동을 통해서, 과학의 탐구 활동이나 지식 습득에 흥미를 줄 것으로 기대된다.
  • Research result and Utilization method
  • 이 연구에서는 과학기술적 소양의 함양을 거시적인 목표로 하여, 기술과 과학교과에 서로 관련된 주제(개념)를 중심으로 과학교육에서 강조하는 탐구 능력의 향상을 위한 기술-과학의 통합 모듈 4개를 개발하였다. 각각의 모듈은 3개의 활동으로 이루어져있다. 첫째 모듈은 바지선 만들기였다. 작은 활동들에서 물에 뜨는 여러 가지 재료들을 예상하고, 실험하고, 관찰하고 그 결과를 바탕으로 물에 뜨는 바지선을 디자인하였다. 이때, 일정량의 동전을 싣어 나를 수 있어야한다는 조건이 주어짐으로써 학생들은 문제를 해결할 수 있는 바지선을 제작하였다. 이 모듈에서는 학생들이 디자인하고, 만드는 과정을 통해 과학적 개념인 부력에 대해 학습할 수 있었다. 학생들은 이 바지선 모듈에 높은 흥미 정도를 보였으며 소그룹 활동에 대해 대부분 긍정적인 태도를 보였다. 두 번째 모듈인 ‘바람개비 리프터 만들기’에서는 학생들이 어릴적 손쉽게 만들어 놀던, 바람개비를 만드는 것으로부터 시작하였다. 색종이 한 장과 수수깡 하나로 만든 바람개비를 통해, 어떻게 하면 더 빨리, 더 큰 힘을 내며 돌 수 있는 바람개비를 만들 수 있을지 실험하고 관찰했다. 각 조별로 최적의 바람개비를 디자인하고, 주어진 문제인 종이클립 들어올리기를 해결하기 위한 바람개비 리프터를 디자인하고 제작하였다. 학생들은 기본적 탐구기능과 통합적 탐구기능을 적절히 이용하면서 힘과 일의 관계에 대해 학습하였다. 세 번째 모듈은 나무젓가락 다리 만들기였다. 위에서 누르는 힘과 밑에서 받치는 힘과의 관계를 학습하기위해서, 학생들은 손쉽게 나무젓가락 하나를 가지고 누르는 힘과 나무젓가락의 버팀에 대해 실험하고 관찰하였다. 나무젓가락의 수를 달리하고, 나무젓가락의 모양을 달리하면서 누르는 힘과 받치는 힘과의 관계를 예측해보았다. 각 조별로 조에서 가장 적게 체중이 나가는 조원을 받칠 수 있는 나무젓가락 다리를 디자인 하고 제작하였다. 계속 되는 실험과 디자인 수정을 통해 튼튼한 나무젓가락 다리를 만들었다. 네 번째 모듈인 종이 자동차 만들기에서는 바퀴와 축과의 관계에 대한 학습을 시작으로 모듈이 시작되었다. 학생들은 연필지우개 2개를 이동시킬 수 있어야한다는 조건이 주어짐으로 해서, 문제 해결을 위한 종이 자동차를 디자인하고 제작하였다. 4개의 모듈 모두, 기본 탐구 기능인 ‘관찰하기’, ‘예상하기’, ‘의사소통하기’등과 통합 탐구 기능인 ‘문제인식하기’, ‘변인통제하기’, ‘실험하기’의 탐구 기능 요소를 포함하고 있다. 또한 학교 현장 적용 연구 결과 개발된 과학-기술 통합모듈은 평균 90%의 학생들이 높은 흥미를 보였고, 학생들 스스로가 모듈의 활동을 통해 과학적 개념을 다시 이해할 수 있는 계기가 되었다고 진술했다. 이 연구의 결과로부터 얻을 수 있는 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 우리나라에서 거의 이루어지지 않은 과학의 탐구력 신장을 목적으로 하는 기술-과학 통합 교육 모듈의 개발은 과학 및 기술교육 두 분야에 새로운 형태의 교수-학습 전략이나 한국형 통합교육 수업 모형을 개발하는데 이 연구의 결과는 중요한 준거로 활용될 수 있다. 둘째, 개발된 모듈과 세부 자료들을 좀더 발전시키고, 이 연구에서 모듈이 적용된 현장에 관한 연구 결과를 공개하여, 다른 학교 교사들이 활용할 수 있도록 교육 자료를 제작하여 보급시킬 수 있을 것이다. 이러한 노력들은 기술적 소양의 함양이나 이러한 기술적 통합 접근 방법에 대한 중요성을 인식하게 되어, 앞으로 다양한 주제 중심의 모듈 개발과 및 현장에서의 확대 적용의 기회를 증진 시킬 수 있을 것이다. 셋째, 이 연구가 제한된 연령의 학생들을 대상으로 수행되었지만, 고등학교에서도 적합한 모듈과 교육프로그램 개발 그리고 현장 연구 수행이 필요한 실정이다. 연구 결과와 개발된 모듈들은 고등학교까지 확대되는데 자극제의 역할을 할 것이다. 마지막으로 개발된 모듈의 맥락은 학생들의 주위 환경에서 경험할 수 있는 것들로 선정되었다. 이러한 주제(개념)들은 학생들의 흥미와 관심을 끌기에 충분하였으며, 현재 과학에 점점 흥미를 잃고 있는 학생들에게 무엇을 만들거나 디자인하거나 조작하는 등의 기술교과 중심의 모듈 활동을 통해서, 과학의 탐구 활동이나 지식 습득에 흥미를 줄 것으로 기대된다.
  • Index terms
  • 통합, 통합적 접근, 기술-과학 통합, 통합 모듈, 과학 탐구 능력, 기술교육, 과학교육 Integration, Integrative Approach, Integrated Technology and Science, Integrated Module, Scientific Inquiry Skill, Technology Education, Science Education
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