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연구과제 상세정보

초등학생들의 과학의 본성에 대한 인식을 토대로 개발한 통합적 및 비통합적 교수자료의 효과 연구
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 중견연구자지원사업
연구과제번호 2007-327-B00605
선정년도 2007 년
연구기간 1 년 (2007년 12월 01일 ~ 2008년 11월 30일)
연구책임자 백성혜
연구수행기관 한국교원대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 국내외적으로 초등학생들을 대상으로 과학의 본성에 대한 교육적 효과를 알아보는 연구는 매우 드물다. 이와 같은 연구의 부족은 과학의 본성에 대한 개념 형성을 위해서는 어느 정도 학생들이 성숙해야 한다는 암묵적인 가정에서 비롯된 것이라고 할 수 있다. 그러나 초등학교는 학생들이 형식적인 과학교육을 처음 접하는 시기로 초등학생들은 학교 과학을 통해 주변의 세상에 대해 다양한 이해를 획득하고 과학 지식에 대한 나름대로의 견해를 형성하기 시작하기 때문에 과학의 본성에 대한 교육은 초등학교 저학년부터 이루어져야 효과적이라고 할 수 있다. 또한 과학 학습에서 과학적 가치, 가정, 방법 등 과학의 본성에 관련된 적절한 이해가 선행되지 않는다면, 과학 법칙, 이론, 원리와 같은 과학 개념을 올바로 이해하기 어렵다. 따라서 이 연구에서는 과학 지식을 처음 접하는 초등학교 학생들에게 과학의 본성에 대한 인식이 어떻게 형성되어 있는지 조사하고자 한다. 특히 인지 성장의 발달이 현격한 차이를 보이는 초등학교 저학년부터 고학년까지의 학생들의 인식을 비교 분석하고, 이를 토대로 초등학생들의 학년 수준에 맞는 교수 자료를 개발하하여 그 효과를 알아보고자 한다. 이 연구에서 개발할 교수 자료는 현 교육과정에서 추구하는 과학의 본성에 대한 내용을 명시적이고 반성적인 학습 형태로 제시함으로써 현재 과학적 탐구 활동을 통해 이루어지고 있는 함축적이고 내재적인 교수법보다 효과적인지에 대해 알아보고자 한다. 또한 명시적인 교수자료의 형태를 교육 내용과 통합시킨 형태와 분리하여 제시한 형태로 다양화하여 보다 교육적 효과를 극대화 하고자 하였다.
  • 기대효과
  • 오늘날 학생들이 초등학교에서와 달리 중등학교에서는 과학을 기피하는 경향이 증가하고 있다. 학생들이 과학을 기피하는 이유는 다양할 수 있으나, 그 중 하나는 과학이라는 과목을 이해하기 어렵기 때문일 가능성이 높다. 과학이 무엇인지 인식하지 못하면, 단지 교과서에 있는 내용을 암기하는 수준으로 학습을 하게 됨으로써 그 학문에 대한 진정한 이해가 어렵게 되고 이를 기피하게 될 가능성이 높아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 과학이 무엇인지 학생들이 바르게 인식하고, 이를 바탕으로 과학이라는 학문을 배울 수 있도록 초등학교부터 과학의 본성에 대한 내용을 명시적으로 가르치고, 그 효과를 점검하는 일은 매우 중요하다고 할 수 있다. 학생들이 과학의 본성에 대한 인식을 통해 과학을 이해하고 배우게 될 때, 오늘날 산재되어 있는 과학 교육의 많은 문제점들이 해결될 수 있을 것이다.
    또한 이 연구를 통해 학생들이 과학의 본성에 대한 인식을 바람직한 방향으로 형성한다면, 이를 토대로 학생들에게 적합한 교수학습 자료를 개발하는 연구가 진행될 수 있으며, 나아가 교사 교육에 이러한 내용을 포함할 수도 있을 것이다. 이 연구에서는 지식의 가변성, 사회적 합의성, 인식의 다양성 등을 강조하는 과학의 본성에 대한 초등학교 학생들의 인식을 사전 조사하여 실태를 파악한 후, 그에 따른 과학의 본성에 대한 수업 전략을 개발하여, 교육 현장에 투입하고 학생들에게 미치는 교육적 효과에 대해 검증하는 것을 목표로 한다. 이러한 시도에 의해 밝혀지는 교수자료의 효과는 최근까지 이루어진 다양한 방향의 과학교수학습 관련 연구에 전환점을 마련해 줄 것이다.
    이러한 연구는 궁극적으로 미래에 과학에 종사할 예비 과학자들을 양성하거나, 과학에 관련된 정책이나 의사결정에 참여할 예비 시민들의 과학적 소양을 길러주는 데에 큰 기여를 하게 될 것이다.
  • 연구요약
  • 본 연구는 6단계로 이루어진다. 1단계에서는 과학의 본성에 대한 기초 문헌 연구 및 교과서 분석이 이루어진다. 특히 현재 초등학교 과학 교과서 안에 포함되어 있는 과학의 본성과 관련된 내용들이 어떠한 방식으로 제시되어 있는지 분석한다. 또한 초등학생들이 접하는 소재들을 대상으로 과학의 본성과 관련이 있는 부분들을 추출한다. 2단계에서는 예비 검사에 의해 추출된 과학의 본성에 대한 관점을 바탕으로 개방형 질문지를 작성한다. 또한 질문지를 토대로 초등학교 3,4,5,6학년 학생들 중 일부와 심층 면접을 실시한다. 이를 통해 초등학생들의 수준에 맞는 과학의 본성에 대한 내용을 추출한다. 3단계에서는 초등학생의 인식 조사 자료의 분석을 한다. 또한 분석 결과가 과학 시간에 배운 지식의 내용과 관련이 있는지를 알아보기 위해서, 1단계의 교과서 분석 내용과도 함께 비교한다. 그 외에도 연령의 차이, 소재에 따른 응답의 차이 등 다각적인 분석을 통하여 결과를 도출해 낸다. 4단계에서는 과학의 본성에 관련된 명시적인 수업 자료를 개발한다. 이를 위해 교육과정 내에 제시된 과학 내용과 통합시켜 지도할 수 있는 수업 자료와 함께 비통합적으로 분리하여 지도할 수 있는 수업 자료도 개발하여 그 효과를 알아본다. 개발된 수업 자료는 기본적으로 각 학년에서 다루는 과학 교과서의 내용을 중심으로 재구성한다. 5단계에서는 개발한 교수 자료를 투입할 초등학생 집단을 선정하고, 비교 분석을 위해 실험집단과 통제집단으로 나누어 수업 전에 과학의 본성에 관한 학생들의 인식을 알아보는 질문지를 투입한다. 또한 각 집단에서 무작위로 5명의 학생들을 선정하여 반구조화된 면담을 진행한다. 이후 실험집단과 통제집단에 수업을 실시하고, 연구자는 이를 관찰하면서 다양한 자료를 수집한다. 수업을 마친 후에 두 집단은 사전에 투입한 것과 동일한 과학의 본성에 대한 질문지를 투입하고, 5명을 선정하여 수업 후 심층 면담을 실시한다. 6단계에서는 수집한 자료를 분석하여 이 연구에서 개발한 교수 자료를 이용한 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 인식에 미치는 영향에 대한 결과를 도출한다. 이를 토대로 초등학교 학생들의 과학의 본성에 대한 관점을 변화시킬 수 있는 가능성에 대해 검토한다. 또한 보다 다양한 과학 본성에 관련된 수업 자료를 확장하여 개발하는 노력을 기울이고, 이러한 노력을 홍보하고 발표한다.
  • 한글키워드
  • 통합적 교수법,과학의 본성,비통합적 교수법,초등학생,명시적 교수효과
  • 영문키워드
  • non-integrated instruction,integrated instruction,elementary student,Nature of Science,explicit teaching effect
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 이 연구는 초등학교 6학년 학생들의 과학의 본성에 대한 관점을 기르기 위하여 개발한 명시적 교수법의 교육적 효과를 알아보는 데에 초점이 있다. 이를 위하여 과학의 본성에 관련된 통합적, 비통합적 교수 자료를 개발하고, 6학년 학생 28명을 대상으로 수업을 실시하였다. 이들을 대상으로 명시적으로 제시한 과학 수업을 관찰한 것, 수업 전과 후의 학생 면담, 질문지 등의 자료를 수집하였다. 수업에 참여한 학생들 중에서 5명의 학생들을 선정하여 개별 면담을 실시하였다. 수업을 통해 과학의 본성을 강조하는 교수법이 학생들의 관점을 변화시켰는지 알아보기 위하여, 수업 전과 후에 학생들이 가지는 과학의 본성에 관련된 관점을 조사한 자료를 비교 분석하였다. 수업 전에 대부분의 학생들은 과학의 본성에 대해 세련되지 못한 관점을 가지고 있었으나, 수업 후 대부분의 학생들은 과학의 본성에 대해 세련된 관점을 가지게 되었다. 이를 통해 교육과정 안에 과학의 본성에 관련된 세련된 관점을 길러주는 것이 필요함을 알 수 있었다.
  • 영문
  • This study focused on explicitly instructional effects about NOS(Nature of Science) of sixth grade students.iFor this purpose, integraed, and non-integrated teaching materials were dveloped. Participants were 28 sixth grade students. Data sources included classroom observations of the explicit NOS science lessons, questionnaire, and interviews. 5 students among the participants were selected for the interviews. Date were analyzed for finding the changes of students' thoughts. Before the instruction, the majority of participants held naive views of NOS, but after the instruction, the majority of participants held informed views of NOS. Developing informed conception of NOS within curriculum is necessary to growth of science education.
연구결과보고서
  • 초록
  • 이 연구는 초등학교 학생들의 과학의 본성에 대한 관점을 기르기 위하여 개발한 통합적, 비통합적 교수 자료의 교육적 효과를 알아보는데에 초점이 있다. 이를 위하여 명시적으로 과학의 본성에 관련된 수업을 가르친 후에 6학년 학생들의 과학의 본성에 대한 관점의 변화를 조사하였다. 참여자들은 초등학교 6학년 학생 28명 이었으며, 명시적인 과학의 본성에 관련된 과학 수업을 관찰한 것, 수업 전과 후에 면담을 위해 선택한 5명의 학생들과의 인터뷰 내용, 질문지 등의 자료를 수집하였다. 수업을 통해 과학의 본성을 강조하는 교수법이 학생들의 관점을 변화시켰는지 알아보기 위하여, 수업 전과 후에 학생들이 가지는 과학의 본성에 관련된 관점을 조사한 자료를 분석하였다. 수업 전에 대부분의 학생들은 과학의 본성에 대해 세련되지 못한 관점을 가지고 있었으나, 수업 후 대부분의 학생들은 과학의 본성에 대해 세련된 관점을 가지게 되었다. 이를 통해 교육과정 안에 과학의 본성에 관련된 개념을 명시적으로 제시하는 것이 과학교육에서 필요함을 알 수 있었다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 통합적, 비통합적으로 개발한 과학의 본성에 관련된 수업을 명시적으로 지도함으로써 다음과 같은 점을 관찰할 수 있었다. 첫째, 학생들은 주로 활동 위주의 수업 후 수업에 대한 관심도와 참여도가 높아졌으며, 질문의 양도 늘어나고 질도 높아지는 경향을 보였다. 이를 통해 직접 보고 느끼는 활동은 학생들에게 과학의 본성에 대한 내용을 명확하게 전달함을 알 수 있었으며, 더불어 학생들의 태도도 적극적으로 바뀐다는 것을 알 수 있었다. 둘째, 수업이 중반부 이후에는 연구자가 설명을 하지 않아도 학생들이 과학의 본성 활동들을 통해 세련된 과학의 본성 관점을 스스로 획득해 가기도 하였다. 또한 사회적 합의에 대한 이해를 바탕으로 한 질문을 던졌다. 이러한 질문은 이미 학생들이 과학 이론의 잠정성 관점을 내재한 상태에서 나올 수 있는 질문이기 때문에 명시적 교수가 과학의 본성에 대한 학생들의 인식에 큰 도움을 주었음을 확인할 수 있었다. 셋째, 주변의 친숙한 상황과 연결 지음으로써 과학에 대한 흥미를 이끌어내고자 하는 현 교육과정의 취지에도, 과학의 본성을 접목한 수업은 매우 효과적이었다. 만약 과학 수업에서 가르쳐야 할 지식이 결정되어 있다면 학생들의 돌발적인 질문이나 교육의 목표와는 다른 관심에 대해 시간을 할애하거나 가르쳐야 할 지식의 방향을 조절하는 것은 쉽지 않을 수 있다. 그러나 과학의 본성을 지도하는 경우에는 이러한 학생들의 질문은 충분히 수업의 목표를 도달하는데 활용이 가능하다. 과학의 본성 수업에서는 교과서에 포함되지 않은 학생들의 자연에 대한 궁금증과 호기심을 이용하여, 가르치려고 제시한 분류의 틀이 확장되거나 잠정적일 수 있음을 지도할 수 있으므로 아이들의 돌발적인 질문과 호기심은 수업의 방해 요소가 아니라, 그 자체로 살아있는 과학의 본성 수업의 소재로 훌륭하게 재구성될 수 있다.
    넷째, 과학의 본성 영역 중 ‘과학 이론의 정의’와 ‘과학 이론의 잠정성’을 초점을 맞춰 실시한 등뼈가 없는 동물을 특징에 따라 분류하기 수업에서는 수업 시간에 아이들이 스스로 분류 기준에 맞지 않는 고래, 박쥐 등을 놓고, 논의를 하기 시작하였으며, 이렇게 애매한 분류 기준의 동물을 어디에 넣을지 논의하려면 당연히 분류 기준들을 알고 있어야 하므로, 스스로 분류 기준을 다시 한 번 찾아서 정리하고 확인하는 모습을 볼 수 있었다. 바로 이 분류 기준을 익히게 하는 것이 해당 차시의 수업 목표였으므로, 아이들은 과학의 본성 수업을 통해 수업 목표를 넘어서는 효과를 보이고 있는 셈이었다. 이러한 특징은 수업 후 심층 인터뷰에서도 드러났다. 지금까지 설문지 분석, 심층 면담 및 수업 내용을 통한 연구 결과는 초등학생들도 과학의 본성에 대한 생각을 가지고 있고, 적절한 교수활동을 통해 어느 정도 세련된 관점으로의 변화를 보일 수 있음을 보여 준다. 초등학교는 아이들이 과학에서 형식적인 교육을 접하게 되고, 그들을 둘러싼 세계의 이해를 획득하는 시기라는 점을 감안할 때 그 의미하는 바는 매우 크다. 특히 과학의 본성에 대한 시각은 아직 어린 학생들에게는 형성하기 어렵다는 사고의 오류를 이 연구를 통해 밝힐 수 있었다는 데에 그 의의가 있다고 본다.
  • 색인어
  • 과학의 본성, 초등학생, 통합적 교수자료, 비통합적 교수자료, 명시적 교수, 과학교육
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