과학교사 교수내용지식(PCK)의 구조와 형성과정 탐색 : 근거이론에 의한 접근 = Exploring process and components of constructing pedagogical content knowledge(PCK) in science teaching

국문 초록 (Abstract)

교수내용지식(pedagogical content knowledge: PCK)의 개념이 소개된 이후 많은 연구자들이 교수내용지식의 구조와 특성을 탐색하였다. 현재 교수내용지식은 다양한 구인들의 영향에 의해 질적으로 형성되는 통합적 지식의 형태로 이해되어 오고 있으며, 과학교육에서 중요한 교사의 지식 영역으로 자리 잡았다(Abell, 2007; NRC, 1996).
위와 같이 교수내용지식은 과학교사의 전문성을 이해하고 과학 교수 현장의 수준을 향상할 수 있는 중요한 요인으로 부각되고 있다. 따라서 본 연구에서는 중등 과학 교사의 교수내용지식의 구조와 형성과정을 이해하기 위해 스물두명의 중등 과학교사를 대상으로 일대일 심층 면담을 하였다. 면담을 통해 과학교사의 수업 계획과 수업 실행을 중심으로 교사의 전문성 향상을 위한 노력에 대한 교사의 경험을 수집하였다. 연구 방법은 Strauss와 Corbin(1998)이 제안한 근거이론(grounded theory) 단계를 따랐으며, 수업 현장에서 과학 교사의 교수내용지식이 어떻게 나타나며, 교사의 수업 경험이 교수내용지식에 어떻게 영향을 주는지를 탐구하였다. 본 연구에서는 이러한 과정을 통해 과학교사의 교수내용지식의 구조와 형성과정에 대한 이론적 모형을 개발하여 교수내용지식의 적용 가능성을 높이고자 하였다.
개방 코딩 분석과정을 통하여 과학 교사의 교수내용지식과 관련하여 87개의 개념으로부터 35개의 하위 범주와 17개의 범주가 도출되었다. 패러다임에 의한 범주 분석 결과 과학 교사의 교수내용지식 형성 과정의 중심 현상인 ‘성공적인 과학수업을 위한 노력’의 인과적 조건은 ‘내적 동기가 생김’, ‘외적 자극을 받음’이었고, 중심 현상에 영향을 주는 맥락적 조건은 ‘과학교사의 역할 인식’, ‘과학수업의 즐거움’이었다. 중심 현상에 대한 작용/상호작용 전략을 촉진시키거나 억제하는 중재적 조건은 ‘사회 분위기’, ‘학교 문화’, ‘수업 상황’, ‘개인 특성’이며, 작용/상호작용 전략은 ‘받아들이기’, ‘내 수업 방식 찾기’, ‘수업 실행을 통한 조절’이었다. 교수내용지식 형성의 결과는 ‘성공적인 수업’, ‘보람을 느낌’, ‘머무름’이었다.
패러다임에 의한 범주 분석에 기초한 과정 분석을 통해 과학교사의 교수내용지식이 ‘과학교사의 역할인식’과 ‘과학수업의 즐거움’의 맥락에서 형성되며 ‘사회 분위기’, ‘학교 문화’, ‘교실 상황’, ‘개인 특성’의 중재적 조건에 영향을 받으며 ‘필요성 인식’, ‘개발’, ‘조절’, ‘결과’의 4단계로 순환함을 알 수 있었다. ‘필요성 인식’ 단계는 과학교사가 내적동기와 외적 자극에 의해 교수내용지식 개발의 필요성을 인식하는 단계이다. ‘개발’ 단계는 교사의 수업 계획과 준비 과정을 통해 교수내용지식이 형성되어 가는 과정으로, 이 단계에서 교사는 다양한 정보를 수집하고, 연습하며, 앞으로 있을 수업을 구상하는 노력을 한다. 교사는 수업을 구상하는 과정에서 교과지식을 교수 가능성이 높은 ‘교수용 교과지식’으로 변형하고, 학생들에 대한 정보를 수집하며, 수업을 위한 ‘수업 레퍼토리’를 구성한다. ‘조절’ 단계는 ‘개발’ 단계에서 형성된 교수내용지식이 수업 성공 가능성이 높도록 조절되는 과정이다.
과학교사는 중재적 조건들과 상호작용하면서 사회의 요구를 받아들이거나, 자신의 특성에 맞는 교수법을 개발하기도 한다. 또한 실제 수업 경험을 통해 학생들에 대한 정보를 수집하고, 수업 계획을 변경한다. 과학교사는 끊임없이 수업을 구상하고 적용하는 과정을 반복한다. 따라서 ‘개발’과 ‘조절’ 단계는 계속해서 상호작용 하며 순환하는 과정이다. ‘결과’ 단계는 교수내용지식이 형성된 교사의 모습이다. 수업 성공의 가능성이 높은 교수내용지식을 가진 교사는 성공적인 수업을 할 수 있으며, 이로 인해 만족감을 얻게 된다. 어느 정도 교수내용지식이 형성된 교사는 정체됨을 경험하기도 한다. 교수내용지식 형성과정은 순환적인 과정으로 교사의 끊임없는 노력과 열정을 바탕으로 한다.
선택코딩에서 나타난 핵심 범주는 ‘수업 실행을 통한 교수내용지식의 형성’이며, 핵심범주를 중심으로 다른 범주를 통합시키고 정교화하기 위하여 과학 교사의 교수내용지식 형성의 이야기 윤곽을 전개하였다. 이야기 윤곽의 전개를 통해 과학교사의 경험이 교수내용지식 형성과 어떤 관계가 있으며, 어떻게 형성되었는지를 이해할 수 있었다.
이상의 연구 결과를 바탕으로 과학교사 교수내용지식을 교사의 수업 계획과 실행 능력을 향상할 수 있는 전문적 지식의 관점에서 교수내용지식의 구조와 형성과정 모형을 제안하였다. 교수내용지식은 ‘단위 수업을 위해 교사가 준비한 지식, 자료, 전략의 모음’을 의미하며 ‘교수용 교과지식’과 ‘교과내용에 대한 학생의 이해’, ‘수업 레퍼토리’로 이루어진다. ‘교수용 교과지식’은 교과지식이 수업 상황에서 이용될 수 있는 형태로 변형된 지식을 의미하며 ‘교과내용에 대한 학생의 이해’는 교과내용에 대한 선지식, 오개념, 어려움, 흥미 등에 대한 지식을 포함한다. ‘수업 레퍼토리’는 실제 수업에 사용할 수 있는 형태로 만들어진 자료와 교수 전략으로 이루어진 아이디어의 모음이다. 또한, 본 연구에서는 교수내용지식에 영향을 주는 요인으로 ‘교사 자신에 대한 지식’을 새롭게 발견하였다. 교수내용지식의 형성과정을 통한 교수내용지식의 성장은 수업 구상단계와 실행단계에서 그 양상이 다르게 나타난다. 수업 구상단계에서는 ‘교수용 교과지식’의 성장 폭이 크며, 수업 실행 단계에서는 ‘교과내용에 대한 학생의 이해’의 성장 폭이 크다.
본 연구는 과학교사 교수내용지식을 수업 계획과 실행의 경험을 바탕으로 교수내용지식의 구조와 형성과정을 실질적으로 표현하였다는 점에서 기존 연구와 차별화 된다. 또한 과학교사의 전문성 향상을 위한 다양한 교사 교육 과정 개발과 과학 교사의 지식 기반의 이해를 위한 기초를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study were to identify the components of science teachers' pedagogical content knowledge and to develop a theoretical model for their process of constructing PCK. The Strauss and Corbin's(1998) grounded theory was adopted to explore the process and structure of their experiences. Data was collected through in-depth interviews with twenty two secondary school science teachers who have experienced in science teaching for many years.
The results of paradigm analysis revealed that constructing PCK was influenced by 87 concepts, 35 sub-categories, and 17 categories. In the paradigm model, the phenomena of constructing PCK were 'raising teachability of subject matter knowledge', 'understanding students', and 'developing teaching repertory'. These phenomena showed 'teachers's effort for successful science teaching'.
The causal conditions of constructing PCK were 'emerging intrinsic motivation', 'being externally influenced'. The contextual conditions related to central phenomenon were 'being aware of science teachers' role', 'being interested in science class'. The intervening conditions were 'social atmosphere', 'school culture', 'class surroundings', and 'personal characteristics'. The identified actions/reactions included 'following and acceding', 'finding one's way of teaching', and 'adjusting through teaching practice'. The result of constructing PCK were 'successful science teaching', 'finding one's satisfaction in teaching', and 'remaining'.
The process analysis was also conducted ,based on the results of paradigm analysis. The entire process of constructing PCK was divided into four phases over time: (1) awareness of necessity, (2) development, (3) adjustment, and (4) result. The process of constructing PCK was circular and continuous. To represent the process of constructing PCK, the core category was emerged from selective coding. The core category was 'constructing PCK through teaching practice'.
Conclusionally, this study suggested a process model of constructing PCK and indicated a new influence factor and components of PCK. A new influence factor was 'knowledge of self' which involves teachers' personal characteristics and background. PCK was consisted of three components: 'subject matter knowledge for teaching', 'knowledge of students' science understanding', 'teaching repertory'. Each components of PCK improved through teachers' preparation and teaching practice.
These findings will provide researchers and teacher educators deep understanding about science teachers' knowledge and professional which enable them to develop effective teacher education programs that enhance teachers' PCK and teaching ability.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• A. 연구의 필요성과 목적 = 1
• B. 연구 문제 = 5
• C. 용어 정리 = 5
• D. 연구의 제한점 = 6
• Ⅱ. 이론적 배경 = 7
• A. 교사 지식 기반 (teacher knowledge base) = 7
• B. 교수내용지식(PCK)의 정의 = 13
• C. 교수내용지식(PCK)의 구성요소와 특성 = 17
• Ⅲ. 연구 방법 = 22
• A. 연구 방법론: 근거이론의 적용 = 23
• B. 연구 설계 = 27
• C. 연구 참여 교사 = 29
• D. 연구자 준비도 및 윤리적 고려 = 33
• E. 자료 수집 = 35
• F. 자료 분석 = 38
• Ⅳ. 연구 결과 = 45
• A. 교수내용지식(PCK)의 관련 개념과 범주 = 45
• B. 교수내용지식(PCK) 형성 과정의 맥락과 흐름 = 150
• C. 교수내용지식(PCK) 관련 범주의 통합과 정교화 = 163
• Ⅴ. 결 론 = 176
• A. 과학 교사 교수내용지식(PCK)의 구성요소와 구조 = 176
• B. 과학 교사 교수내용지식(PCK)의 형성 과정 = 183
• Ⅵ. 제 언 = 195
• A. 과학 교사의 교수내용지식(PCK) 성장을 위한 제언 = 195
• B. 과학 교사의 교수내용지식(PCK) 공유 및 데이터베이스화의 가능성 = 197
• C. 과학 교사 교육 과정에 대한 제언 = 199
• D. 후속 연구를 위한 제언 = 201
• 참고문헌 = 203
• 부록 - 1 연구 설명문 및 면담 동의서 = 210
• 부록 - 2 2차면담 질문 = 212
• ABSTRACT = 213

참고문헌 (Reference)

1. Embodiedknowledge, Johnson, , 1989

2. 질적연구방법론Ⅰ, 김영천, 질적 연구방법론Ⅰ, , 2006

3. Domain ofteacherknowledge, Carlsen, , 1999

4. Teachers?? Thought Process, Peterson, Cochran, , 1986

5. Education and learning to think, Resnick, Lauren B, National Academy Press, , 1987

6. The cognitive skill of teaching, Gr een o, Linehardt, , 1986

7. Researchonscienceteacherknowledge, Abell, , 2007

8. A research model teacher education, Kattmann, van Dijk, , 2007

9. National science education standard, NRC, , 1996

10. Pedagogical content knowledgetaxonomies, MaKinster, V eal, , 1999

11. The subject matter preparation of teachers, McDiarmid, Ball, , 1990

12. Education reform and subjectmatterknowledge, Kennedy, , 1998

13. Science teaching and the development of thinking, Lawson, Anton E, Wadsworth Pub., Scienceteaching andthedevelopmentofthinking, , 1995

14. Those who understand knowledge growth in teaching, Shulman, L, Those who understand: Knowledge growth in teaching, , 1987

15. 과학 교과교육학 지식의 본질과 발달, 임청환, 한국지구과학회, "한국지구과학학회지, , 2003

16. Grounded theory methodology: Its uses and processes, Stern, Groundedtheory methodology:Itsusesandprocesses, , 1980

17. 과학 교사 전문성 연구의방법론적 고찰, 김희백 ( Heui Baik Kim ), 전찬희 ( Chan Hee Jeon ), 김찬종 ( Chan Jong Kim ), 오세덕 ( Se Dug Oh ), 이경호 ( Gyoung Ho Lee ), 이선경 ( Sun Kyung Lee ), 오필석 ( Phil Seok Oh ), 한국과학교육학회, , 2008

18. Knowledge and teaching: Foundations of the new reform, Sulman, Knowledge and teaching foundations of the new reform, , 1987

19. Qualitative research and evaluation methods (3rd ed.), Patton,M.Q, , 2002

20. Qualitative research design : an interactive approach, Maxwell, Joseph Alex, Sage Publications, Qualitativeresearchdesign:Aninteractiveapproach, , 1996

21. 교사의 실천적 지식에 대한 이론적 탐색, 김자영, 김정효, 한국교원교육학회, "한국교원교육연구, , 2003

22. Developing Science Teachers' PedagogicalContent Knowledge, Van Driel, de Vos, Verloop, , 1998

23. 교사들의 과학 교과교육학지식과 예측변인, 박성혜, 한국과학교육학회, "한국과학교육학회지, , 2003

24. Becoming qualitative researchers: An introduction (3rd ed.), Glesne, , 2006

25. The teacher's "practical knowledge": Report of a case study, Elbaz, The teacher's practical knowledge: Report of a case study, , 1981

26. Themaking ofateacher:Teacherknowledgeandteacherandeducation, Grossman, , 1990

27. Pedagogical content knowledge: an introduction andorientation, Lederman, Pedagogical content knowledge: An introduction andorientation, , 1999

28. SubjectmatterandrelatedPedagogicalknowledgeinteachereducation, Tamir, Subject matter and related pedagogical knowledge in teachereducation, , 1988

29. Ground theory research:Procedurescanons,andebaluateivecriteria, Corbin, "Ground theory research:Procedurescanons, , 1990

30. 수업장면에서의 교사에 대한 가치부가적 유형화, 오욱환, 한국교육학회, , 2006

31. Research on teaching and teacher research: The issues that divide, Elbaz,F., , 1991

32. The complex nature and sources of teachers' pedagogical knowledge, Morine-Dershimer, Kent, , 1999

33. Twentyyearslater:Doespedagogicalcontentknowledgeremainausefulidea?, Abell, , 2008

34. 과학 교사의 전문성 계발 프로그램의 조건과 모형, 김희경 ( Hee Kyong Kim ), 한국초등과학교육학회, "초등과학교육, , 2007

35. 과학교사 교수내용지식(PCK)의 재구성과 적용 방법, 고영자, 조희형, 한국과학교육학회, , 2008

36. Exploring pedagogical contentknowledge in science teacher education, Berry, Mulhall, Loughran, , 2008

37. The research act : a theoretical introduction to sociological methods, Denzin, Norman K, Aldine Pub. Co., The research act:A theoreticalintroduction to sociologicalmethods, , 1970

38. 교육실습을 통한 예비과학교사의 교수내용지식 분석, 민희정 ( Hee Jung Min ), 박철용 ( Chul Yong Park ), 백성혜 ( Sung Hye Paik ), 한국과학교육학회, "한국과학교육학회지, , 2008

39. 150 different ways of knowing: Representations of knowledge in teaching, Wilson, Richert, Shulman, , 1987

40. Qualitative inquiry and research design : choosing among five traditions, Creswell, John W, Sage Publications, , 1998

41. ThePD ofscienceteachersforscienceeducationreform:Areview of the research, Gess-Newsome, , 2001

42. Effects of subject matter knowledge in the teaching of biology andphysics, Hashweh, , 1987

43. Pedagogical content knowing: An integrative model for teacher preparation, King, DeRuiter, Cochran, , 1993

44. Viewporint:Whatwe did notlearn from the 60s aboutsciencecurriculum reform, Yager, , 1992

45. Understanding and Developing Science Teachers' Pedagogical Content Knowledge, Mulhall, Berry, Loughran, , 2006

46. 과학과 교과교육학 지식 유형별 교사 전문성의 특징 연구, 곽영순 ( Young Sun Kwak ), 한국과학교육학회, "한국과학교육학회지, , 2008

47. 물속에서 무게와 압력에 대한 초등교사의 교수 내용 지식분석, 박재원, 백성혜, 원정애, , 2007

48. 신임 과학교사의 교과교육학 지식(PCK)의발달에 관한 사례연구, 임재항 ( Jai Hang Lim ), 남정희 ( Jeong Hee Nam ), 고미례 ( Mi Re Ko ), 한국과학교육학회, 신임 과학교사의 교과교육학지식(PCK)의 발달에 관한 사례연구, , 2009

49. A knowledgebasefortheteachingprofession:Whatwould itlook like and how can we getone?, Gallimore, Hiebert, Stigler, Hiebert, J., , 2002

50. Teacher pedagogical constructions; A reconfiguration of pedagogicalcontent knowledge, Hashweh, , 2005

51. Changing our teaching: The role of pedagogical contentknowledge in elementary science, Smith, , 1999

52. Growing the tree teacher knowledge: ten years of learning to teach elementary science, Mulholl, Wallace, , 2005

53. 중등 과학교사 양성 교육과정과 교수내용지식 연구 동향의 탐색, 고영자, 강영진, 권석민, 조희형, 조영신, 박대식, 김희경, 이화여자대학교 교과교육연구소, "교과교육학연구, , 2006

54. Literature review: Pedagogical Content Knowledge as specialized knowledge for Teaching, Lee, , 2007

55. Nature, sources, and development of pedagogical content knowledge for science teaching, Magnusson, Krajcik J.S, Borko, "Nature, , 1999

56. 과학 교사의 교수내용지식과 실천적 지식에 관한 연구 관점 고찰, 이경호, 김희백, 김찬종, 김혜리, 이선경, 오필석, 한국교원교육학회, "한국교원교육연구, , 2009

57. Experienced secondary science teachers' representation of pedagogical content knowledge, Luft, Lee, , 2008

58. Constructing aframework for elementary science teaching using pedagogical contentknowledge, Zembal-Saul, Krajicik, Starr, , 1999

59. Pre-serviceteacher'spedagogicalcontentknowledge ofusing particle modelsin teaching chemistry, Van Driel, Verloop, de Jong, , 2005

60. Pedagogical context knowledge：Toward a fuller understanding of what good science teachers know, Barnett, J, , 2001

61. 중등과학교사들의 교수법 및 자기효능감과 태도에 따른 교과교육학지식, 박성혜, 한국과학교육학회, "한국과학교육학회지, , 2006

62. 중등 과학교사들이 말하는 교과교육학지식의 의미와 교직 전문성 제고 방안, 곽영순, 한국과학교육학회, "한국과학교육학회지, , 2006

63. Whydoyouask?Theeffectsofscienceteachersubject-matterknowledgeonteacherquestioning andclassroom discourse, Carlsen, , 1987

64. 과학 교수를 위한 교사의 교과교육학 지식의 발달:지식 영역간의 관계를중심으로, 서예원, 한국초등과학교육학회, , 2006

65. Basicsofqualitativeresearch:Techniquesandprocedures for developing grounded theory (2nd ed.) 근거이론의 단계, Strauss, 신경림, , 1998

66. 초등교사의 과학 교과교육학 지식의 발달이 과학 교수 실제와 교수 효능감에 미치는 영향, 임청환, 한국지구과학회, 초등교사의 과학교과교육학 지식의 발달이 과학 교수 실제와 교수 효능감에 미치는 영향, , 2003

67. In search of pedagogical content knowledgein science: Developing ways of articulating and documenting professional practice, Berry, Loughran, , 2004

68. Revisiting the conceptualization of pedagogical content knowledge (PCK): PCK as a conceptual tool to understand teachers as professionals, Park, Oliver, , 2008