이 연구의 목적은 최근 미래사회 핵심능력으로 주목받고 있는 복잡한 문제해결에 대한 과학교육 현장에서의 의미를 보다 명확히 파악하는 것이다. 연구목적의 달성을 위하여 의학교육, 경영학, 인지과학, 심리학, 교육학 등 다양한 분야의 선행연구를 분석하여 복잡한 문 ...

이 연구의 목적은 최근 미래사회 핵심능력으로 주목받고 있는 복잡한 문제해결에 대한 과학교육 현장에서의 의미를 보다 명확히 파악하는 것이다. 연구목적의 달성을 위하여 의학교육, 경영학, 인지과학, 심리학, 교육학 등 다양한 분야의 선행연구를 분석하여 복잡한 문제 상황이 내포하는 ‘복잡한’의 의미와 ‘복잡한 문제 상황’의 유형과 수준을 파악하였다. 연구결과 복잡한 문제 상황의 유형은 알고리즘 문제, 이야기형 문제, 규칙활용문제, 의사결정문제, 고장수리문제, 진단처방문제, 전략문제, 정책분석문제, 설계문제, 딜레마문제로 나탔다. 복잡한 문제의 수준은 완전히 시계태엽장치 수준, 다소 시계태엽장치 수준, 다소 복잡한 수준, 완전히 복잡한 수준으로 나누어 볼 수 있었다. 문제 상황의 복잡성에 영향을 주는 요인은 1) 문제 상황의 유형(설계, 딜레마 등), 2) 문제 상황에서 제시된 요소의 수, 3) 문제 상황에서 제시된 요소들 간 상호작용(관계)의 수, 4) 문제 상황을 해결하는데 필요한 정보의 수, 5) 문제 해결에 따른 시간의 압박(제한시간의 유무), 6) 문제 상황이 암묵적으로 가정하는 사회문화적 환경, 7) 구성된 상황맥락의 해결자(학생) 관점에서의 친숙성으로 생각해 볼 수 있다. 이러한 내용은 과학교사들이 STEAM, SSI, STS와 같은 현실세계 기반 복잡한 문제 상황을 고안할 때 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

The purpose of this study is to better understand the meaning of the complex problem solving, which has recently been highlighted as a core competence of future society. In order to achieve the research objectives, prior study in various fields such a ...

The purpose of this study is to better understand the meaning of the complex problem solving, which has recently been highlighted as a core competence of future society. In order to achieve the research objectives, prior study in various fields such as medical education, management, cognitive science, psychology, and education were analyzed to identify the meaning of 'complex' and the type and level of 'complex problem situations'. Types of complex problem situations include algorithmic problems, story problems, rule using induction problems, decision-making problems, troubleshooting problems, diagnostics They were taken as diagnosis-solution problems, strategic performance problems, policy analysis problems, design problems, and dilemma problems. The level of complexity is completely categorized as completely clockwork, somewhat clockwork, somewhat complex, and completely complex. Factors that affect the complexity of the problem situation are as follows: First, the type of problem situation (design, dilemma, etc.), Second, the number of elements presented in the problem situation, Third, the number of interactions (relations) between the elements presented in the problem context, Fourth, the number of pieces of information needed to solve the problem. Fifth, the pressure of time as a result of problem resolution (with or without time limit), Sixth, the sociocultural environment where the problem is implicitly assumed, Seventh, familiarity was derived from the perspective of the problem-solving person (student) of the constructed context. This is expected to give implications when science teachers come up with real-world-based complex problem situations such as STEAM, SSI and STS.

이 연구의 목적은 최근 미래사회 핵심능력으로 주목받고 있는 복잡한 문제해결에 대한 과학교육 현장에서의 의미를 보다 명확히 파악하는 것이다. 연구목적의 달성을 위하여 의학교육, 경영학, 인지과학, 심리학, 교육학 등 다양한 분야의 선행연구를 분석하여 복잡한 문 ...

이 연구의 목적은 최근 미래사회 핵심능력으로 주목받고 있는 복잡한 문제해결에 대한 과학교육 현장에서의 의미를 보다 명확히 파악하는 것이다. 연구목적의 달성을 위하여 의학교육, 경영학, 인지과학, 심리학, 교육학 등 다양한 분야의 선행연구를 분석하여 복잡한 문제 상황이 내포하는 ‘복잡한’의 의미와 ‘복잡한 문제 상황’의 유형과 수준을 파악하였다. 연구결과 복잡한 문제 상황의 유형은 알고리즘 문제, 이야기형 문제, 규칙활용문제, 의사결정문제, 고장수리문제, 진단처방문제, 전략문제, 정책분석문제, 설계문제, 딜레마문제로 나탔다. 복잡한 문제의 수준은 완전히 시계태엽장치 수준, 다소 시계태엽장치 수준, 다소 복잡한 수준, 완전히 복잡한 수준으로 나누어 볼 수 있었다. 문제 상황의 복잡성에 영향을 주는 요인은 1) 문제 상황의 유형(설계, 딜레마 등), 2) 문제 상황에서 제시된 요소의 수, 3) 문제 상황에서 제시된 요소들 간 상호작용(관계)의 수, 4) 문제 상황을 해결하는데 필요한 정보의 수, 5) 문제 해결에 따른 시간의 압박(제한시간의 유무), 6) 문제 상황이 암묵적으로 가정하는 사회문화적 환경, 7) 구성된 상황맥락의 해결자(학생) 관점에서의 친숙성으로 생각해 볼 수 있다. 이러한 내용은 과학교사들이 STEAM, SSI, STS와 같은 현실세계 기반 복잡한 문제 상황을 고안할 때 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 추가로 실시된 복잡한 문제해결에 관한 적용연구에서는 전체 연구참여자들 가운데 다양한 집단이 존재함을 확인할 수 있었다. 따라서 이 연구를 통해 얻을 수 있는 결론은 다음과 같다. 교사가 문항을 제작할 때 생각하는 복잡도와 그것을 학생입장에서 불 때 인식하는 복잡도는 같지 않으며, 문제해결자 집단 속에는 복잡도 인식이나 난이도 인식, 재미 인식, 그리고 문제해결의지의 정도에 따라 다양한 집단의 학생이 섞여 있으므로 맞춤형 교육이 요구된다.

1, 2차년도의 연구결과를 종합하여 생각해 보면, 교사들이 현실세계와 유사한 복잡한 상황을 가정한 문제를 개발하려고 할 때 다음과 같은 점들을 고려해야 한다. 아래는 교사들이 스스로 문제 개발 과정에서 자가점검 해볼 수 있는 체크리스트(self-checklist)이다.

1) 내가 제작 중인 문제의 문제상황 유형(설계, 딜레마 등)은 어떤 것인가?
2) 내가 제작 중인 문제의 문제상황에서 제시된 요소의 수는 몇 개나 되는가?
3) 내가 제작 중인 문제의 문제상황에서 제시된 요소들 간 상호작용(관계)의 수는 얼마나 되는가?
4) 내가 제작 중인 문제의 문제상황을 해결하는데 필요한 정보의 수는 어느 정도인가?
5) 내가 제작 중인 문제는 해결에 따른 시간의 압박(제한시간의 유무)이 있는 문제인가?
6) 내가 제작 중인 문제의 문제상황은 암묵적으로 가정하는 사회문화적 환경이 있지는 않은가?
7) 내가 제작 중인 문제의 구성된 상황맥락은 해결당사자(학생) 관점에서 볼 때 친숙성이 있는가?
8) 내가 제작 중인 문제의 문제상황은 학생들의 복잡도 인식에 대한 다양성을 고려하고 있는가?
9) 내가 제작 중인 문제의 문제상황은 학생들의 난이도 인식에 대한 다양성을 고려하고 있는가?
10) 내가 제작 중인 문제의 문제상황은 학생들의 재미 인식에 대한 다양성을 고려하고 있는가?
11) 내가 제작 중인 문제의 문제상황은 학생들의 문제해결의지에 대한 다양성을 고려하고 있는가?

이 연구과제는 새롭게 시도되는 내용과 방법의 융합을 통해 학문적․사회적 기여도, 인력양성, 교육연계 활용의 측면에서 다음과 같은 활용과 공헌을 할 수 있을 것이다.

가. 학문적․사회적 기여도
이 연구는 과학교육과 다양한 학문의 방법을 융합하는 새로운 방법을 시 ...

이 연구과제는 새롭게 시도되는 내용과 방법의 융합을 통해 학문적․사회적 기여도, 인력양성, 교육연계 활용의 측면에서 다음과 같은 활용과 공헌을 할 수 있을 것이다.

가. 학문적․사회적 기여도
이 연구는 과학교육과 다양한 학문의 방법을 융합하는 새로운 방법을 시도하고 있다. 기존의 전통적인 과제제작 및 문제해결에 대한 교수-학습을 학습과학이라는 융합적 접근으로 보다 과학적이고 체계적으로 개선할 수 있을 것이다.

나. 인력양성의 공헌
이 연구는 첫째, 학습과학 및 인지과학 전문가 양성에 기여할 것이다. 학제간 융합형 연구를 위해서는 개별 학제 영역에 대한 전문적인 이해만으로는 부족하다. 특히, 이 연구는 단순한 학제간 결합이 아닌 이들의 창발적 속성을 끌어내줄 새로운 형태의 과학교육 전문가 양성에 기여할 것이다.

다. 교육과의 연계 활용방안
이 연구는 과학교사들이 현실세계를 반영한 복잡한 문제해결 과제를 학습자 상황에 맞춰 제작할 수 있도록 도와줌으로써 현장 과학교육과의 직접적 연계가 가능하다. 아울러 이 연구에서 도출된 자가점검용 체크리스트를 통하여 스스로 문항제작을 수행해 볼 수 있도록 지역 교사 모임과 연계하여 문항개발 연수와 토의 모임을 가질 예정이며, 예비교사 교육과정에도 반영하여 활용할 수 있다.이러한 활용은 성과 확산과 현장 과학교육 전문성 신장에 기여할 것으로 기대된다.