통합 과학교육에 관하여

이학동 경상대학교 과학교육연구소 1994 과학교육 심포지움 Vol.- No.1

STS교육과정과 그 적용

김주훈 경상대학교 과학교육연구소 1996 과학교육 심포지움 Vol.- No.3

Hi-Tech와 기초과학의 교수 전략 모색

김인호 경상대학교 과학교육연구소 1994 과학교육 심포지움 Vol.- No.1

탐구 학습과 STS 관점에서 본 5,6차 과학 교과서의 비교 분석 : 중학(Ⅰ) 교과서의 화학 영역을 중심으로 Reference to the Chemistry Field of Science Textbooks(Ⅰ) in the Middle School

김동백,강대호,구인선,김봉곤 경상대학교 과학교육연구소 1996 科學敎育硏究所報 Vol.16 No.1

This study treats of the comparative analysis of the science textbooks in relation to the inquiry learning ability and STS viewpoint in order to offer some aids that help teaching/learning in class. The major findings of the study are summarized below. 1. The textbooks on the 6th curriculum contain more variety of inquiry process than those on the 5th, which makes students get interested in their learning and get the result of experiments without making experiments. 2. The pictures on the 6th rose 27 percent compared with 5th. It can help students reduce the burden of learning and understand science more easily. 3. The textbooks on the 6th are intended to develop a balanced and varied inquiry ability, while the textbooks on the 5th are rather biased to several items. 4. The textbooks on the 6th have more contents and pictures connected with everyday science than those on the 5th.

초등학교 6학년 학생들의 생태계와 환경오염에 관한 오개념

김영미,오경환 경상대학교 과학교육연구소 1996 科學敎育硏究所報 Vol.16 No.1

초등학교 자연과 교육과정에서 생태계와 환경오염에 대한 학생들의 오개념을 파악하고 학습내용 및 학습방법의 구성에 필요한 자료를 제공하기 위하여 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 25개 문항으로 구성된 지필검사를 실시하여 개념의 형성실태, 이해 정도 및 오개념을 조사하였다. 1. 조사대상 학생들의 상당수가 생태계는 생물요소 만으로 구성되어 있다고 응답하였으며, 생태계의 평형유지에 필요한 영양단계별 생물의 개체수에 대해서도 오개념이 형성되어 있었다. 2. 생태계에서 각 생물요소들의 역할과 특징에 대해 많은 오개념을 가지고 있으며, 다른 영역에서 형성된 오개념이 본 주제와 관련된 개념의 형성에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 3. 생산자는 식물 중심으로, 소비자는 육상동물 중심으로 이해하고 있었으며, 전체적으로는 생물의 분류에 대하여 오개념을 많이 가지고 있었다. 4. 환경오염은 화학적 물질이나 인위적 행위에 의해 발생하는 것으로 이해하고 있었다. 5. 환경 요소간의 순환적 연관성에 대한 개념이 없으며, 환경오염을 인간 혹은 동물 중심으로 설명하려는 경향이 있었다. 6. 환경오염과 관련된 개념학습에 있어서 학생들의 선행개념이 긍정적이던 부정적이던 많은 영향을 미친다. 7. 읍면지역과 중소도시의 학생들은 대도시의 학생에 비해 더 많은 오개념을 가지고 있으며, 개념 형성에 사회적 문화적 요인이 변수로 작용한다. To grasp students' misconceptions on the ecosystem and the environmental pollution in the natural science curricula in the elementary schools and to furnish students with materials that are needed structure of learning contents and method. We took test on the real state of conception forming, degree of understanding and misunderstanding. 1. Many students responded that ecosystem is only consisted of the biotic factors, and misunderstood biology oncogeny. 2. Students misunderstood the role and the characteristic of the biotic factors. 3. Environmental pollution is understood as occurrence because of the chemical or the artificial conducts. 4. Students in the countryside and the small town have more misconceptions than students in the large city for the ecosystem and the environmental pollution. 5. There are no environmental conceptions for the cyclic relationship among the environmental factors, and the students have a tendancy to explain the cause of both people and animals as a key concept for the status of pollution. This tendancy is very important in the recognition process about learning issue. 6. It was found out that the misconceptions of the other topics among the biology subjects lead to the misconceptions for the ecosystem and the environmental pollution.

과학기술의 역사와 미래의 파라다임

김인호 경상대학교 과학교육연구소 1994 과학교육 심포지움 Vol.- No.1

현재 우리는 과학 기술 시대에 살고 있다고 한다. 앞으로 10년이 못되어 20세기를 마무리 짓고 21세기를 맞이하게 되는데 과연 우세들은 20세기를 우리와 같은 시대적 특징과 의견을 같이 할 것인지에 대해서는 두고 봐야 할 바라 하겠다. 또한 앞으로의 21세기는 과연 어떤 시대가 될지 오늘의 과학의 흐름을 더듬어 보면서 미래를 예견해 보는 것도 매우 뜻있는 과제가 아닐까 생각해 본다.

5,6차 敎育課程에 의한 中學校 科學 1 敎科書 중 生物 領域에 대한 比較 分析

황선원,정계준,김정곤 경상대학교 과학교육연구소 1996 科學敎育硏究所報 Vol.16 No.1

The biology area of the 8 science textbooks 1 of the middle school by the 6th curriculum were analyzed comparatively with those of the 5th curriculum. 1. The old curriculum presented a comprehensive object on each major subject and detailed target goals for each sub-theme. While the new curriculum point on the research activity. The school year objective in the old curriculum was deleted in the new textbooks. 2. The new curriculum emphasizes research activities. It also give emphasis to the biological material in our surroundings, field tour studies, open questions, and various active applications and participation in scientific events. 3. The degree of emphasis for each scientific area varies in the eight new textbooks according to publisher. The number of pages allotted for biological subjects is 28.4% and takes up more pages than other areas (earth science, 25.6%; chemistry and physics, 23%). Experimental observation and research in biology are discussed at 35.7% and 24.6%, respectively. In the old textbooks, 29.1% of the total pages dedicated to biology and experimental observation and research occupied 36.4% and 34.2, respectively. In these points, these are little differences between the new and the old textbooks. 4. The biological content dealing with levels area comprises 68.7% of the new textbooks and 62.8% of the old. Biological structure and function are discussed 55.1% in the new textbook, as opposed to 48.3% in the old. The least emphasis is on cells (4.7% vs 5.5%) as well as the topic areas of level and evolution (0.4% vs 0.5%). Molecules, individual groups, hereditary genetics, controls and stabilizations are not mentioned at all in the new and the old textbooks. 5. Experimental observation in the new textbooks are 19.1 times, which is greater than the average 15.8 in the old. The most common experimental aspects are shape observation and similarities of many organisms in the new and the old textbooks. Common experimental themes are cell observation, the appearances of mold, froggy, grasshoppers, crucial carps and crayfish. The themes of other experimental observations are usually similar even though there are some differences in experimental materials. 6. Fifty-five species of living organisms are indicated in the new textbook, as opposed to 39 in the old. Twenty-five organisms such as crayfish, frogs and forsythe are discussed in common in the new and the old textbooks. The most frequency mentioned material in the new and old textbooks is the peach tree (14 times vs. 7 times, respectively). 7. Eleven species of chemicals are used for experimental observations in the new textbook, and seven species in the old textbook. Common chemicals used in both textbooks are ethanol and ether. Chemicals used more than 5 times in the new textbooks are hot water, anesthetics, Chinese ink and pond water. Scissors and sixty-nine other species of instruments used for experimental observations, in the new textbook and filtering paper and twenty-nine other species are found in the old textbook. 8. Drawings appear on average about 44.1 biological pistures per book in the new textbooks and 66.2 pictures per book, in the old textbooks. There are also about 13,9 photos in the new vs. 17.8 photos in the old. 9. The results of the comparison of the former textbooks with the new in regard to the biological subject matter can be summarized as follows: the understanding of scientific facts, concepts and principles were emphasized in the old textbooks, while the new textbooks encourage interest in scientific study by learning basic research methods, understanding natural phenomena through research activity and development of a research attitude in students. 10. Suggestions for future revisions of the textbook: If we reduce memorized vote learning and focus on individualized self-motivated learning, one can expect many results. This method conjoined with free discussions can further enhance results. Furthermore, when selecting topics and studies, research activities should be emphasized. These methods will raise the students' intellectual curiosity more than the textbooks centered learning systems.

'과학1'의 개선을 위한 'FAST 1'의 분석 (3) : 'FAST 1'과 '과학1'의 교과용도서간의 연관성 비교분석 The Comparative Analysis of Relationship between Teaching Materials of 'FAST 1'and 'Science 1'

구정란,이학동,배광성 경상대학교 과학교육연구소 1996 科學敎育硏究所報 Vol.16 No.1

Teaching materials are elementary and essential tools for education. Through the mutual relation, they guide to effective learning. However, studies on the relation of these teaching materials have been little accmplished. In this study we selected the teaching materials of 'FAST 1' and 'Science 1' as studying materials. The purpose of this study is : First, to compare and analyze teaching materials for students between 'FAST 1' and 'Science 1'. Second, to compare and analyze teaching materials for teachers between 'FAST 1' and 'Science 1'. Third, to compare and analyze the relation of teaching materials respectively. The result of survey are as follows : 1. Teaching materials for students of 'Science 1' is descriptive and authoritic in comparison with 'FAST 1'. The constitution of 'FAST 1' tends to be explanatory and strict but those of 'Science 1' tends to be familiar. 2. 'FAST 1' supplies more various and useful teaching materials to teachers than 'Science 1'. Therefore 'Science 1' should be added more information of instruction, evaluation and background of science teaching in constitution of teaching materials for teachers. 3. 'FAST 1' analyzed which various and systematic in constitution of teaching materials in comparison with 'Science 1'. Based on the above results, we suggests that constitution of teaching materials of 'Science 1' be constituted in consideration of the merits and demerits of 'FAST 1' and 'Science 1'.

과학교육의 새로운 경향 : STS 교육운동의 역사적 고찰

강대호 경상대학교 과학교육연구소 1994 과학교육 심포지움 Vol.- No.1

Gagne´의 지적기능 이론에 의한 물리 교과영역(力學) 학습과제 분석상의 학습위계

김인호 경상대학교 과학교육연구소 1995 초청세미나 Vol.- No.3

학습자의 지적 기능은 학습 과제나 학습 환경을 개념화하여 반응할 수 있는 능력이라 정의하며, 이러한 지적 능력이나 학력은 학습 과정에서 중요한 역할을 할뿐 아니라 바람직한 수업 설계를 위하여 구조적 모형을 제공하는 바탕이 될 수 있다고 볼때, 물리 교과의 한 영역인 역학 학습에서의 지적 능력은 어떤 위계로 여하히 교수-학습되는가를 연구 검토할 필요가 있다. 아울러 지적 능력 이론과 학습과제 분석이론을 기초로 하여 역학 학습을 보다 바람직하게 할 수는 있는지 혹은 없는지에 대하여 논의하는 것은 커다란 의의가 있다고 본다. 본 연구의 목적은 학습자의 지적 능력을 체계적, 논리적으로 분류 제시한 Gagne의 지적 능력 이론을 기초로 하여 물리학의 기초가 되는 역학 학습과제의 위계를 검토해 봄으로써 역학 단원 학습에 관한 교과 교육의 방법적 아이디어를 제시하고자 하는데 목적을 두었다. 연구 수행을 위한 역차 및 방법을 요약하면, 먼저 Gagne에 의해 제시된 지적 능력 이론(intellectual skills theory)과 학습과제 분석이론(anslysis of the learning tasks theory)의 고찰은 국내·외에 널리 소개된 각종의 문헌과 연구 보고 자료를 기본자료로 사용하였다. 초·중·고등 학교 역학 학습 과제의 목표, 학습 과제 패러다임, 학습 과제 및 활동 등은 현행 교육 과정에 의하여 편찬·사용되고 있는 교과서와 교사 지도용 도서 등을 기초 자료로 하여 조사·분석하고, 그 결과를 수리 통계화와 도식적 방법을 도입하여 비교·논의하여 바람직한 역학 학습 과제 패러다임을 재구성화 하였으며, 또한 역학 학습 활동의 위계 모형 개발을 위한 학습 과제의 선정 모형을 가설적으로 제시하였다. 지적 능력은 Gagne가 제시한 목표별 수업 이론 중에서 인지 영역에 속하나 하나의 학습된 능력이나 또는 상징적 기호의 활용을 통한 지적 조작 능력이라 할 수 있으며, 지적 기능은 곧 무엇 무엇을 할 수 잇는 능력으로 정의할 수 있다. 즉, 지적 기능을 소유하게 되면 학습자는 주위 환경을 자기 나름대로 개념화하여 반응할 수 있게 된다고 할 수 있다. Gahne는 지적 기능 학습을 위해서는 내재석·외재적 조건을 고려해야 하고, 내재적 조건은 새로운 기능의 구성 요소가 되는 선수 학습 기능과 또 선수 학습 기능을 회상해서 새로운 형태의 기능으로 통합하는 과정으로 구성된다고 주장하였다. 지적 기능의 하위 범주들로는 변별 기능, 두 유형의 개념화 기능, 규칙 학습 기능, 고차원적 규칙 학습 기능 등으로 구성된다고 주장하였다. 학습 과제는 어떤 수업 목표의 달성을 위하여 선정된 소재나 제재이면서 목표의 달성을 위한 여러 하위 목표 또는 하위 능력을 포괄하는 성격을 지닌 수업의 내용적 단위라 할 수 있다. 또한 초 ·중·고등 학교에서의 수업 설계 과정에서 소단원이라 부르는 내용 단위는 다시 작은 단위의 학습 과제로 나눌 수도 있다. 학습 과제를 분류하고 분석하는 방식은 교과목의 명칭에 따라 구분할 수도 있으며, Bloom과 같이 지적 영역, 정의적 영역과 심체적 영역으로 구분하는 경우도 있다. Gagne의 분류에서는 언어 정보, 지적 기능, 인지 전략, 태도와 운동 기능으로 구분하고 있다. 본 연구는 지적 기능을 기초로 하였고, 학습 형태에 따라 학습 과제와 학습 활동의 위계를 논하였다. 현행 교육 과정(제5차 교육 과정)에 제시되고 있는 국민학교 자연과의 중학교 과학과 고등학교 물리 교과 가운데 역학 영역에 관련되는 대단원 중단원을 요약하여 보면 다음과 같다. 국민학교의 경우, 대단원은 6개 단원으로, 수평잡기(3학년), 빛의 나아감(4학년), 열과 물체의 변화(4학년), 힘과 연모(5학년), 물체의 위치와 운동(5학년)과 에너지(6학년)이다. 중단원은 모두 16개의 단원으로, 수평잡기(3단원), 빛의 나아감(3단원), 열과 물체의 변화(3단원), 힘과 연모(2단원), 물체의 위치와 운동(2단원)과 에너지(3단원)이다. 중학교의 경우, 대단원은 2개 단원으로, 힘과 운동(과학1), 일과 에너지(과학3)이고, 중단원은 5개 단원으로 여러가지 힘, 힘과 운동의 관계, 일, 위치 에너지와 운동 에너지, 그리고 에너지 보존이다. 고등학교의 경우, 대단원은 2개 단원으로, 힘과 운동, 에너지와 열, 중단원은 5개 단원으로, 운동의 기술, 힘과 운동의 법칙, 운동량, 일과 에너지, 열 현상과 분자의 운동 등이다. 국민학교, 중학교와 고등학교의 역학 학습 목표를 달성하기 위하여 다루어지고 있는 학습활동들을 종합적으로 살펴보면, 국민학교 자연과 역학 영역의 경우 약 363회이고, 변별 활동, 구체적·정의적 개념 학습에 의한 하위 개념의 이해가 전체의 약 99.2%에 이르며, 포괄성이 적고, 심체적·조작적 개념 이해의 지적 기능을 넘지 않고 있다. 중학교의 역학 학습 활동은 2개 단원에 걸쳐 약 393회이며, 구체적 개념과 정의된 개념의 이해는 전체의 약 70.7%내외로서 중학교에서의 역학 학습 활동은 중간 수준의 개념 학습이라 할 수 있다. 국민학교, 중학교, 고등 학교 과정에서의 역학 학습 활동의 위계 분포를 활동 빈도수의 상대적 대비율에 따라 도식화하여 비교하면 국민학교의 경우는 변별(6.3), 구체적 개념 학습 확동(3.6)과 정의적 개념 학습 활동(1.0)으로서 하위 개념으로 부터 중간 수준의 개념으로 부터 중간 수준의 개념으로 그리고 중상위 개념 학습 활동 순으로 분포되어 직각 삼각형의 모양을 나타내고 있다. 즉, 하위 개념의 변별 학습 활동이 가장 많았고 다음으로는 구체적 개념 학습 활동, 그리고 정의적 개념 학습 활동으로 역학 학습 활동이 수행되고 있다. 중학교의 역학 학습 활동은 변별(1.0), 구체적 개념 학습 활동(1.7)과 정의된 개념 학습 활동(1.1)으로서, 중수준의 개념 학습 활동이 주요 학습 과제 활동임을 보이고 있으며 이러한 경향은 국민학교와 고등학교의 역학 학습 활동의 중간적인 구조화임을 알 수 있다. 고등학교의 역학 학습 활동은 구체적 개념 학습 활동(2.6), 정의된 개념 학습 활동(2.4)과 고차원적 규칙 학습 활동(1.0)으로, 중간 수준의 개념 학습인 구체적 개념 학습 활동을 밑변으로 하고 상위 개념 학습 활동인 규칙 학습 활동을 윗변으로 하는 사다리꼴 형태의 위계 분포를 나타내고 있다. 일반적으로 초·중·고등 학교의 역학 학습 활동은 위계에 있어서의 하위 개념 학습을 주요 활동으로 하는 국민학교로 부터 시작하여 중간 수준의 개념 학습 활동을 강화하는중학교 과정을 거치면서 중간 수준과 상위 개념 수준의 개념 학습 활동을 많이 다루고 있는 고등 학교 과정에 이르는 계통성에 의해 체계적으로 구조화되어 잇음을 알 수 있으며 이러한 경향은 역학 학습 이외의 다른 과제에도 도입될 수 있음을 시사하고 있다. <그림 6>에서의 검게 표시된 공통 부분이 갖는 의미는 바람직한 역학 학습 목표와 학습 과제 및 학습 활동의 위계적 선정 조직에 있어서 가장 중요시 되어야 할 과제 또는 내용 및 활동임을 시사해 주고 있다. 각급 학교에서의 역학 학습 활동이 사고력과 탐구 능력을 기를 수 잇는 학습 활동이 바람직하게 이루어짐으로써 결과적으로 지적 기능이 발달된 것으로 가정한다면 <그림 6>의 검은 공통 부분을 중심으로 한 역학 학습 목표와 학습 과제가 마련되어야 하며, 학습 과제 목표, 학습 과제 및 활동을 선정·조직할 경우, 계통성과 연계성 및 위계성이 있는 구조화가 되어야함을 시사해 준다고 사료된다. 따라서 국민학교의 경우는 그 수준에 도달 가능한 변별 학습-구체적 개념 학습-정위된 개념의학습이 함께 이루어질 수 있는 목표와 과제 및 학습 활동이 수업 설계에서 고려될 수 있는 모형의개발이 선행되어야 할 것이다. 같은 논리적 입장에서, 중학교의 경우는 중간 수준의 변별 학습-구체적 개념 학습-정의된 개념의 학습-중간 수준의 상위 규칙 학습이 효율적으로 함께 교수-학습 될 수 있는 설계가 바람직하다고 본다. 또한 고등학교의 경우는 구체적 개념 학습을 도입하면서 정의된 개념의 학습-규칙 학습-복합 규칙 학습이 병행될 수 있는 학습 목표와 학습 과제 및 구체적이고 상세화된 학습 활동의 개발이 요구되는 교육 방법적 시사를 주고 있다. 이러한 수업 설계상의 전략은 평가 단계를 거쳐 지속적인 연구를 통하여 역학 학습의 경우만이 아니고 그 밖의 과학과 교과 영영에서도 적용 가능할 것으로 사료된다. 본 연구에서 지금까지 고찰하여 본 연구 결과들을 근거하여 제시할 수 잇는 본 연구자의 제안은 첫째, Gagne의 지적 기능 이론을 학습자의 심리학적 학습 위계 이론의 다양한 측면으로 부터 도출된 종합적인 이론으로써 수업의 설계와 개발에 그 이론적 초점을 두고 있으며, 학습의 과제를 세분화하는 작업으로 부터 시작하여 학습자가 지닐 수 있는 능력을 언어 정보, 지적 기능, 인지적 전략, 운동 기능 및 태도로 구분하고 각각의 능력이 요구하는 학습의 내·외재적 조건을 명시하고 있었음을 인지할 수 있다. 둘째, Gagne의 지적 기능 이론과 학습 과제 분석 이론을 바탕으로 현행 초·중·고등 학교의 역학 학습 과제 활동을 관련지워 보면, 국민학교의 역학 학습 활동은 변별 학습 활동이 가장 많아야 하고, 다음으로 구체적 개념 학습 활동, 정의된 개념 학습 활동의 순서로 하위 개념 수준에서 중하위 개념 및 중위 또는 중상위 수준의 개념 학습 활동이 이루어져 각각 삼각형 형태를 이루어야 바람직하다고 할 수 있다. 중학교의 경우는, 변별 학습 활동과 구체적 개념 학습 활동 및 정의된 개념 학습 활동이 거의 비슷한 활동 분포를 나타내도록 하되, 특히 이들 학습 활동 가운데 중수준의 개념 학습 활동이라 할 수 있는 구체적 개념 활동을 활성화하는 5각형 모양의 상태가 바람직하다고 할 수 있다. 고등학교의 경우는 중간 수준의 개념 학습인 구체적 개념 학습활동과 정의된 개념 학습 활동 그리고 고차원적 규칙 학습 활동이 중요 학습 활동으로 준비되어야 하며, 구체적 개념 학습 활동을 밑변으로 하고 상위 개념 학습 활동을 윗볕으로 한 밑변이 길고 윗변이 작은 사다리꼴 학습 활동 형태가 됨이 바람직하다고 할 수 있다. 셋째, 본 연구의 결과에 기초하여 초·중·고등 학교의 수업 설계에서 고려되어야 할만한 시사점은 다음과 같다. 국민학교의 경우, 변별 활동이나 개념 학습 활동이 함께 포함되어 나타날 수 있는 학습 과제를 중심으로 목표, 내용과 활동들이 구안되어야 하며, 중학교의 경우는 중다 변별 활동, 개념 학습 활동 그리고 기초적인 규칙성의 이해를 포함한 과제를 중심으로 내용, 활동이 창안되어야 하고, 고등학교의 역학 학습 활동은 개념 학습 활동, 규칙이나 원리, 복합, 규칙이나 원리 등이 충분히 고려된 과제를 중심으로 목표와 내용 및 활동이 논리적·체계적으로 조직 구성되는 교수-학습의 전략이 있어야 한다는 시사를 주고 있다고 사료된다. 뿐만 아니라 이러한 아이디어들은 과학과의 다른 학습 영역에서도 적용될 수 있음을 시사하고 있으며, 이러한 논리적 근거는 평가 과정을 거쳐서 지속적인 연구를 통하여 바람직한 수업 설계상의 교육 방법적 전략 수립에 있어서 많은 정보를 제공 받을 수 있을 것으로 사료된다.