고등학생의 생물 계통수 추론 활동을 활용한 명시적 과학의 본성 수업 프로그램 개발 및 적용 = Development and Application of an Explicit Nature of Science Instructional Program Utilizing High School Students’ Phylogenetic Tree Inference Activities|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 고등학생을 대상으로 생물 계통수 추론 활동을 활용한 명시적 과학의 본성 수업 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 학생들의 과학의 본성에 대한 인식론적 견해, 계통수 추론 및 해석 능력, 과학 수업에 대한 즐거움에 미친 영향, 그리고 수업 프로그램에 대한 인식을 분석하였다. 연구 대상은 경기도 소재 일반계 고등학교 2학년 30명이며, 단일 집단 사전‧사후 실험 설계를 적용하였다. 개발한 수업 프로그램은 총 9차시로, 학습 목표는 과학의 본성 중 ‘이론 의존성’, ‘사회문화적 내재성’, ‘상상력과 창의성’, ‘사회적 합의’, ‘잠정성’이다. 수업은 BSCS 5E 수업 모형에 기반하여 설계하였다. 참여 단계에서는 학습 동기를 유발하고, 탐색 단계에서는 생물의 계통수 추론을 중심으로 탐구 활동을 수행한다. 설명 단계에서는 탐구 활동 맥락 속에서 과학의 본성을 명시적으로 제시하고, 이어 정교화 단계에서는 과학사 사례를 활용하여 개념을 심화한다. 평가 단계에서는 반성적 성찰 활동을 통해 학습자가 과학의 본성을 내면화하도록 구성하였다. 활동에 활용된 11종의 사지 동물은 형태적‧서식지 유사성에 근거한 진화 오개념을 교정하고, 과학적 해석의 다양성과 과학 지식의 잠정성을 드러내는 데 적합한 종으로 선정하였다. 또한 동일한 생물을 대상으로 사전 개념, 조사한 정보, 분자 계통학적 방법을 활용하여 계통수 추론을 반복적으로 수행하게 함으로써 개념의 심층적 이해와 장기적 학습 효과를 도모하였다. 대응표본 t-검정 결과, 첫째, 과학의 본성에 대한 인식론적 견해는 유의하게 향상되었으며, 특히 ‘사회문화적 내재성’과 ‘상상력과 창의성’ 요소에서 큰 효과 크기가 나타났다. 둘째, 계통수 추론 및 해석 능력 또한 유의하게 향상되었고, 계통수 관련 오개념이 교정되는 등 진화 개념 이해가 심화되었다. 셋째, 과학 수업에 대한 즐거움 역시 유의하게 향상되었으며, 과학의 본질을 탐구하는 과정 자체를 의미 있는 경험으로 인식하고 과학에 대한 자신감이 증진되는 모습을 보였다. 반면, 일부 학습자는 정답이 명확하지 않은 탐구 활동에 어려움을 느끼거나, 복합적 개념으로 인해 자기효능감 향상으로 이어지지 못한 모습을 보였다. 이러한 결과들을 토대로 교육적 의의를 고찰할 때, 과학의 본성 하위 요소를 개별적으로 제시하기보다 정규 수업 맥락 속에서 유기적으로 연계하여 구현하는 접근이 향후 수업 설계에 있어 시사점을 제공함을 보여준다. 결론적으로, 본 수업 프로그램은 학습자의 과학의 본성에 대한 인식론적 견해, 계통수 추론 및 해석 능력, 과학 수업에 대한 즐거움 향상에 긍정적 영향을 미쳤으며, 학교 현장에서 명시적 교수 전략을 활용한 과학의 본성 수업 프로그램의 교육적 활용 가능성을 보여주었다.

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본 연구는 고등학생을 대상으로 생물 계통수 추론 활동을 활용한 명시적 과학의 본성 수업 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 학생들의 과학의 본성에 대한 인식론적 견해, 계통수 추론 ...

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