교사학습공동체 활동을 한 초임중등과학교사의 과학 탐구에 대한 이해

김유림,최애란 한국과학교육학회 2019 한국과학교육학회지 Vol.39 No.2

Despite the continuing emphasis on the importance of scientific inquiry, research studies have commented that authentic scientific inquiry is not implemented in school science classroom due to a lack of understanding of scientific inquiry by the teacher. The purpose of this study is to investigate understanding of scientific inquiry developed by beginning teachers through open-ended questionnaire and semi-structured interview. They voluntarily set up the goal of inquiry-based classes, planned inquiry-based classes, shared and reflected their teaching experience in professional learning community for more than a year. It appeared that participant teachers understood scientific inquiry as ‘what scientists do’, ‘process how students do science’ and ‘science teaching methods.’ All teacher participants described scientific inquiry as ‘what scientists do’, and understood ‘the process of doing scientific investigation to solve problems related to natural phenomenon’ and ‘the process of constructing scientific knowledge using scientific practice.’ Two participant teachers seemed to understand scientific inquiry as a ‘teaching method’ based on the understanding of the process how scientists or students do science. Participant teachers had a limited understanding of scientific inquiry that it is the same as laboratory works or hands-on activities prior to engaging the professional learning community, but they developed an understanding of scientific inquiry that there are various ways to conduct scientific inquiry after engaging in professional learning community. 과학 교육에서는 탐구 중심 과학 수업의 중요성이 지속적으로 강조 되어 왔다. 그럼에도 불구하고 교사들의 과학 탐구에 대한 이해가 부족하여 교육 현장에서 과학 탐구 수업이 그 의미대로 실행되지 못하고 있다고 여러 선행 연구에서 언급되어 왔다. 이에 본 연구에서는 교사학습공동체에서 과학 탐구 수업이라는 공동의 목표를 자발적으로 설정하고 1년 이상 과학 탐구 수업 계획, 실행 경험 공유, 반성을 함께 한 5명의 교사들을 대상으로 과학 탐구에 대해 어떠한 이해를 갖고 있는지, 과학 탐구에 대한 이해가 어떻게 변화되었다고 인식하는 지를 개방형 설문과 개별 면담 자료를 통해 알아보는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 모든 교사들은 과학 탐구를 ‘과학자가 하는 일’로 설명하였으며 구체적으로는 ‘자연 현상에 대한 궁금증을 과학적 탐구 기능을 수행하여 해결하는 과정’, ‘과학 실천을 하여 과학 지식을 구성하는 과정’으로 이해하고 있었다. 또한, 학생들이 과학자의 탐구 과정을 수행하는 것이 과학 탐구라고 이해하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구에 참여한 두 명의 교사는 과학 탐구가 과학자 또는 학생이 과학을 하는 과정이라는 이해를 기반으로 과학 탐구를 교수-학습 방법으로 이해하고 있었다. 본 연구의 교사들은 교사학습공동체 활동 전에는 과학 탐구가 실험과 동일하거나 손으로 조작하는 활동이 필수라는 탐구에 대한 제한적인 이해를 가지고 있었으나 교사학습공 동체 활동을 통해 다양한 방법의 과학 탐구가 있으며, 실험을 수행하는 것뿐만 아니라 모형을 개발하거나 사용하여 현상을 설명하고, 학생들 간 증거 기반의 논의에 참여하는 것도 중요한 과학 탐구 과정이 라는 발전된 이해를 가지게 된 것으로 나타났다.

2015 개정 교육과정의 ‘과학탐구실험’ 실행에 대한 사례연구 -문화역사적 활동이론(CHAT) 측면에서의 이해-

신소연,박철규,이창윤,홍훈기 한국과학교육학회 2018 한국과학교육학회지 Vol.38 No.6

As ‘Science Inquiry Experiment’ is newly introduced in the high school curriculum, where inquiry and experiment oriented education is insufficient, this study aims to analyze teacher’s practice of ‘Science Inquiry Experiment’ in depth and identify contradictions during its process in the perspective of Cultural Historical Activity Theory. The research participant is teacher SHIN who is exclusively responsible for Science Inquiry Experiment. Starting with reflection on the practice of Science Inquiry Experiment class conducted in the first semester, interviews with participants, participatory observation and local materials were used during the 2nd semester's Science Inquiry Experiment class. A descriptive analysis of the teacher SHIN's practice of Science Inquiry Experiment was carried out and the contradictions in the activity system of the teacher SHIN were identified. The result reveals that in the overall practice of teaching Integrated Science and Science Inquiry Experiment, there were contradictions between teacher SHIN’s recognition about cooperation(subject) and shared responsibility with other teachers(division of labor), and between teacher SHIN’s recognition about the subjects(subject) and contrasting contents in teacher training courses(community). In the practice of teaching Science Inquiry Experiment, there were specific contradictions between teacher SHIN’s recognition about the subject(subject) and time of job assignment(rule), between experimental activities(object) and experimental tools(tool), and between purpose of the subject(object) and directions about assessment(rule). These contradictions directly or indirectly influence the practice of teaching Science Inquiry Experiment. There needs to be support for constructing an activity system capable of supporting and promoting teachers’ practice of Science Inquiry Experiment, and we made several suggestions to resolve the problems. 본 연구는 그간 탐구 및 실험중심의 교육이 미비했던 고등학교 현장에 ‘과학탐구실험’이 신설·도입됨에 따라 교사의 과학탐구실험 실행과 그 과정에서 발생하는 모순을 문화역사적 활동이론(CHAT)의 관점으로 심층적으로 분석하였다. 연구참여자는 경기도에서 과학탐 구실험을 전담하고 있는 신교사로, 1학기의 과학탐구실험 수업 운영에 대한 반성을 시작으로 2학기 과학탐구실험 수업 운영과 함께 과학 탐구실험 운영과 관련된 활동체계 요소를 중심으로 참여자에 대한 면담, 수업에 대한 참여관찰, 과학탐구실험 운영과 관련된 현지자료 등을 분석에 사용하였다. CHAT의 6가지 활동체계 요소를 중심으로 신교사의 과학탐구실험 실행에 대한 기술적 분석을 실시하였으며, 신교사의 활동체계 내에서 발생하는 모순을 규명하였다. 신교사의 통합과학과 과학탐구실험 실행 전반에 걸쳐 드러나는 모순은 신교사 (주체)와 동료교사와의 공유된 책무성의 부재(분업) 사이에서, 그리고 신교사(주체)와 상반된 내용의 직무 연수(공동체) 사이에서 발생하였 다. 신교사의 과학탐구실험 실행 과정에서의 특이적 모순은 교과 특성에 대한 인식(주체)과 업무분장 시기(규칙), 탐구실험의 특징(객체) 과 미비한 실험실 환경과 도구준비 과정(도구), 그리고 과학탐구실험의 목표(객체)와 평가 지침(규칙) 사이에서 발생하였다. 이러한 모순은 직·간접적으로 신교사의 과학탐구실험 교수 실천에 영향을 끼쳤으 며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 교사의 과학탐구실험 수업 실행을 지원하고 촉진할 수 있는 활동체계가 조성되기 위한 지원과 구조적 체제가 마련되어야 할 필요가 있다. 본 연구는 과학탐구실험이 라는 신설 교과를 운영하는 과정에서 교사를 둘러싼 문화적, 구조적 요인들과 활동체계 요소들의 연관 속에서 발생하는 모순에 주목하였 다는 점에서 의의가 있다.

과학 탐구 키움 프로그램이 초등학생의 과학학습정서, 학습동기, 과학 관련 자아개념, 진로포부, 태도에 미치는 영향

성승민 ( Sung¸ Seungmin ),여상인 ( Yeo¸ Sang-ihn ) 서울교육대학교 초등교육연구원 2021 한국초등교육 Vol.32 No.3

본 연구에서는 과학 탐구 키움 프로그램이 초등학생의 과학 긍정경험 지표(과학학습정서, 과학학습동기, 과학 관련 자아개념, 과학 관련 진로포부, 과학 관련 태도)에 미치는 영향을 살펴보고 이를 바탕으로 초등학생의 과학 탐구 및 과학 긍정경험 신장 방안을 고찰하여 시사점을 도출하고자 하였다. 연구 대상은 과학 탐구 키움 프로그램에 참여한 연구 집단 30명과 비교 집단 30명이며, 검사 도구는 총35문항의 과학 긍정경험 지표 검사와 서술 문항으로 구성되었고 사전·사후에 투입 및 회수하여 분석하였다. 연구 결과를 살펴보면 첫째, 과학 탐구 키움 프로그램은 초등학생의 과학학습정서, 과학학습동기, 과학 관련 자아개념, 과학 관련 진로포부, 과학 관련 태도에 유의한 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, 코로나19 속에서 오프라인뿐만 아니라 온라인 혹은 온·오프라인 연계 과학 탐구 활동이 적용되고 있으며 이런 과학 탐구 활동도 초등학생의 과학 관련 태도에 긍정적 효과가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 과학 탐구 키움 프로그램은 초등학생의 과학 긍정경험 지표 전체에도 유의한 영향을 주며 초등학생의 과학 탐구 키움 프로그램 참여 여부는 과학 긍정경험 지표 중에서 사후 과학학습정서 및 사후 과학 관련 태도, 사후 과학 관련 자아개념, 사후 과학학습동기 및 사후 과학 관련 진로포부 순으로 영향이 큰 것으로 나타났다. 그리고 초등학생의 과학 탐구 키움 프로그램 참여 여부에 따라 과학수업에 대한 생각의 변화 양상이 다르고 과학 탐구 키움 프로그램 활동 참여 학생의 소감 역시 긍정적인 것을 확인하였다. 이와 같은 연구 결과를 고려해보면 초등학생의 과학학습 정서와 과학 관련 태도 신장을 위해서는 체험활동 및 상호소통이 강조된 프로그램을 다양한 과학 탐구 수업에서 지도할 수 있도록 구성해야 하고, 과학학습동기 신장을 위해서는 일회성 활동이 아닌 과학 탐구 프로젝트로 과학 글쓰기, 실생활 연계 활동 등을 연계성 있게 구성해야 한다. 그리고 초등학생의 과학 관련 자아개념 신장을 위해서는 학생 본인의 내적 인식이나 자신감뿐만 아니라 교사와 동료에게서도 긍정적 영향을 받을 수 있는 학습 분위기와 환경을 조성할 필요가 있고, 과학 관련 진로포부 신장을 위해서는 학생에게 가장 큰 영향을 주는 요인인 과학교육 활동 속에서 진로 연계 활동이 이루어져야 한다. In this study, we wanted to examine the effect of the science inquiry development program on elementary students’ positive experiences about science and to derive implications by considering ways to enhance science inquiry and positive experiences about science. The subjects of the study were 30 researchers and 30 comparative groups, and the test-tool consisted of 35 positive experiences about science, and descriptive questions. The results are as follows. The science inquiry development program has been shown to have a significant impact on elementary students’ science academic emotion, science learning motivation, science-related self-concept, science-related career aspiration, and science-related attitude. In addition, science inquiry activities linked online or online and offline as well as offline activities are applied within COVID-19, and these science inquiry activities have a positive effect on elementary students' science-related attitude. And depending on the elementary students’ participation in the science inquiry development program, the changes in the way they thoughts about science classes are different, the student's thoughts on participating in the science inquiry development program activities were also positive. Considering result like this, In order to increase the science academic emotion and science-related attitude of elementary students, programs emphasizing experience and interaction need to be guided in various science inquiry classes. And for expanding the science learning motivation, scientific writing and real-life linking activities should be constructed in a way that is not a one-time activity but a science inquiry project. In order to develop science-related self-concept for elementary students, it is necessary to create a learning atmosphere and environment that can be positively influenced by teachers and colleagues as well as students' internal perceptions and confidence. For increasing science-related career aspiration, career-linked activities must be carried out in science education activities, which are the most influential factors for students.

과학탐구의 핸즈온 활동 내용, 사고 활동 내용, 논리적 구조 측면에서의 초등 과학 교과서 분석 : 지구와 우주 영역의 사례

신명경,이수정 이화여자대학교 사범대학 교과교육연구소 2013 교과교육학연구 Vol.17 No.4

본 연구는 2007개정 교육과정에 의해 개발된 3학년에서 6학년 과학 교과서 지구와 우주영역에서 탐구 활동의 핸즈 온 활동(hands-onactivity) 내용, 사고활동(minds-onactivity) 내용 및 논리적 구조가 어떻게 제시되고 있는지 분석하여 교과서에서 과학탐구 활동이 교육과정의 목표를 달성하는 데 적합하게 구성되었는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 문헌조사 및 선행 연구 검토과정을 거쳐 과학탐구 활동을 분석하였다. 즉, 탐구의 핸즈 온 활동내용 및 사고활동 내용을 우선 정리하고 논리적 구조가 어떻게 분류․ 제시되는지를 분석하였다. 이를 위해 다양한 선행 연구에서의 탐구 활동 분석연구에서 제안한 분석틀을 사용하였다. 본 연구의 결과에 따르면 핸즈 온 활동 내용은 주제별로, 그리고 학년별로 고르게 분배되어 있음을 알 수 있었다. 반면에 사고활동 내용 측면에서는 ‘자료에 대해 가능한 설명제안하기’의 비중이 적었음을 알게 되었다. 이는 학생들이 교과서에 제시된 탐구 과정을 그대로 따라 하도록 하는 경우가 상당히 많았음을 의미한다. 마지막으로 논리적 구조를 분석한 결과 ‘질문이나 예상을 하고 나서 자료를 수집하는 논리적 구조’는 6학년에서만 높은 비중(91.6%)을 차지하는 것으로 나타나고 있다. 이는 탐구 활동에서의 논리적 구조가 미래 교과서 개발에서 고려되어야 함을 암시한다. 또한 본 연구의 결과를 바탕으로 과학적 학생 탐구라는 목적에 걸맞도록 과학적 추론과 사고를 지향점으로 하는 교과서의 변화 방향에 대해서도 논의하였다. This research intended to analyze the inquiry activities of the area of earth and space in Science textbooks from the third grade to the sixth grade, developed by the revised 2007 curriculum, examine scientific inquiry activities of textbooks are suitably organized for achieving the purposes of curriculum. To achieve them, it was analyzed how hands-on activity contents, minds-on activity contents and logical structure are by means of a framework suggested by analyzing scientific activities through previous literature reviews. Based on the findings, the hands-on activity contents were evenly distributed throughout the grades and topics. On the other hand, minds-on activity contents involving students in initiating their own inquiry and manipulating their own thinking were rarely found, which means that the proportion of ‘suggestion of the explanation which is possible for materials’ was low in the given textbooks. The logical structure of inquiry activities was only found in 6th grade among 3rd to 6th textbooks. That is, ‘logical structure gathering materials after questions and expectation’ showed 91.6% in the 6th grade. It implies that logical structure of inquiry activities should be considered in future elementary science textbooks. It was also discussed based on the findings how the textbook needed to be changed in order to purchase scientific reasoning and thinking which is the goal of science inquiry.

초등학교 현장의 과학 탐구에 대한 지원 체제 분석

김아란,김유디아,소금현 부산교육대학교 초등교육연구소 2012 초등교육연구 Vol.27 No.-

본 연구는 부산광역시에 근무하는 현직교사를 상대로 초등학교 현장의 과학 탐구 지원 체제에 대한 인식이 어떠한지를 조사하였다. 조사한 내용을 바탕으로 초등학교의 학생들의 과학 탐구에 대한 지원 수준에 대하여 연구하였다. 조사도구는 총 50문항으로 이루어진 설문으로, 과학 탐구를 위한 동기 부여, 과학 탐구를 위한 조직적 구조, 과학 탐구를 위한 전략적 구조의 3가지 영역으로 구성되어 있다. 연구 결과, 교사들의 초등학교 현장의 과학 탐구에 대한 지원 체제에 대한 인식은 대체로 보통 이상이다. 과학 탐구를 위한 동기부여 인식 조사를 통해 학교 현장에서 긍정적인 동기부여가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 또한 과학 탐구 지원을 위한 조직적 구조에 대한 인식 조사를 통하여 과학 탐구 활동을 지원하는 시설을 충분히 갖추고 있지 않다는 것을 알 수 있다. 과학 탐구 지원을 위한 전략적 구조에 대한 인식 조사를 통해 폭넓은 과학 탐구를 위한 정보를 학생들이 접하기 위한 기반이 마련되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 과학 탐구를 지원하는 중요한 요소인 학습 환경에 대한 연구가 국외에서 활발하게 진행되고 있는 만큼 본 연구 결과가 국내의 현 초등학교 현장의 과학 탐구에 대한 환경적 지원 체제에 대한 개선방안을 마련하는 데 도움이 되리라 생각한다.

탐구활동 중심의 과학수업이 정신지체학생의 과학탐구능력에 미치는 영향

강성구 한국특수교육교과교육학회 2015 특수교육교과교육연구 Vol.8 No.3

The purpose of this study is to explore the effect of instruction-based science instruction on science inquiry competence with mental retardation in science classroom. The participants of study were 36 high-school students with MR of special education school in A city, South Korea. They were divided into two groups: 18 students as an experimental group, 18 students as a controlled group from 6 classes. The control group was provided general instruction for science education, and the experimental group was provided instruction based on inquiry activities for science education during 6 months. To explore the effect of instruction-based science instruction on science inquiry competence with mental retardation in science classroom, the pre-test and post-test for recording change of the science inquiry competence(Questionnaire score and performance evaluation score) were given students with mental retardation. This were analyzed by descriptive statistics and ANOVA with repeated. The results of this were as follows: First, there was a significant change between pre-test and post-test on the science inquiry competence with experimental group. Second, there was not found any change between pre-test and post-test on the science inquiry competence with control group. This conclusion will help develop the science teaching of students with disabilities by applying instruction-based science instruction in science classroom 이 연구에서는 탐구활동 중심의 과학수업의 적용을 통해 특수학교 고등학교 과정에 재학 중인 정신지체학생의 과학탐구능력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이 연구는 집단 사전-사후 설계를 사용하였으며, 이를 위해 경기도 A 특수학교 고등학교 과정에 재학 중인 정신지체학생 36명을 참여집단에 18명, 비교집단에 18명을 각각 배치하고, 탐구활동 중심의 과학수업을 실시하여 과학탐구능력의 향상을 비교하였다. 과학탐구능력의 향상을 비교하기 위해 과학탐구능력 질문지와 수행평가 도구를 사용하였다. 이 연구의 결과, 탐구활동 중심의 과학수업을 적용한 집단은 과학탐구능력 질문지 점수와 수행평가 점수에서 모두 유의미한 향상이 나타났고, 반면에 비교 집단은 과학탐구능력 질문지 점수와 수행평가 점수에서 모두 유의미한 향상이 나타나지 않았다. 이로 볼 때, 탐구활동 중심의 과학수업은 정신지체학생의 과학탐구능력을 향상시키는데 효과적인 교수법 중 하나이며, 향후 기존의 과학교수법에 대한 제고를 통해 정신지체학생의 과학교육을 위한 효과적인 과학교수법의 개발이 필요하다.

예비 과학교사의 탐구지도 경험에 관한 사례연구: 탐구의 인식과 실천 사이의 딜레마 해소를 중심으로

조성민 ( Sungmin Cho ),백종호 ( Jongho Baek ) 한국과학교육학회 2015 한국과학교육학회지 Vol.35 No.4

오랜 기간 동안 과학교육 분야에서 탐구는 과학 학습의 핵심적인 목표이자 수단으로 자리매김해왔다. 그러나 교육 실천의 맥락에서 탐구 활동을 온전히 수행하기란 결코 녹록하지 않으며, 탐구의 역할과 기능에 대한 논의는 여전히 분분하다. 따라서 과학교사들이 실제로 탐구를 지도하면서 겪는 어려움을 비판적으로 검토하는 일은 반드시 필요하다. 본 연구에서는 탐구를 지도하는 교사에 초점을 두고, 예비교사의 탐구에 대한 인식과 실천 사이에서 나타나는 갈등의 양상을 질적 사례연구를 통해 살펴보고자 했다. 연구 참여자는 과학교육을 전공하는 8명의 대학생들이다. 이들은 약 1년 동안 주말 과학 프로그램에서 저소득층 중학생들의 보조교사와 멘토로 활동하면서, 방학 기간에는 자유로운 방식으로 담당 학생들의 탐구 활동을 지도하였다. 연구의 사례는 ‘자유탐구에서 수행하는 예비 과학교사의 탐구지도 활동’으로, 참여자의 개인면담과 집단면담과 참여관찰 기록, 자기보고서 등을 연구 자료의 분석에 사용하였다. 그 결과, 예비교사들은 학습자의 능동성 뿐만 아니라 교과 지식과 연역적 절차 역시 탐구 활동을 가능하게 하는 중요한 요인으로 인식하고 있었다. 그러나 예비교사들이 실제로 탐구를 계획하거나 수행할 때, 인식과 실천 사이의 간극으로 인해 딜레마와 마주했다. 딜레마의 양상은 ‘발산하는 탐구와 수렴하는 과학’, ‘흥미 중심의 탐구와 학습 중심의 탐구’, ‘학습 주체로서의 학생과 부족한 지식인으로서의 학생’의 세 가지로 정리하였다. 끝으로 예비교사들의 딜레마 해소 과정을 논의하면서, 탐구와 과학교사에 대한 대안적인 관점을 제안하였다. Inquiry has been consistently emphasized in science education as a crucial element for learning. Although many researchers came to agree on the importance of scientific inquiry, authentic inquiry activities are hard to be actualized in an educational context. Therefore it is required to critically examine what teachers have difficulty in teaching inquiry. In this article, we looked into inquiry-based science activities in a small group setting where pre-service science teachers faced dilemmas between cognition and practice of inquiry. A case study was conducted on eight undergraduate students who are majoring in science education. The participants attended a weekly science program for middle school students in low SES as teaching assistants and mentors, and took full care of his/her mentees during open-inquiry activities. The results were drawn by analyzing participants’ personal and group interviews, participant observations, self-reports, and others. The pre-service teachers viewed the knowledge and procedure of science as an essential factor in inquiry activities along with student’s spontaneous attitude. However, in the process of performing inquiry, they faced several dilemmas between ideal cognition and real activities. The aspects of dilemmas could be summarized in three pairs of opposing concepts: ‘diverging inquiry or converging science’, ‘interest-centered inquiry or learning-centered inquiry’, and ‘student as the subject or student with the insufficient expertise.’ We discussed ways of resolving dilemmas and alternative perspectives on scientific inquiry.

중학교 과학교과서 생명과학 단원의 탐구 활동 분석: 과학탐구 기능과 8가지 과학 실천을 중심으로

김미정,홍준의,김성하,임채성 경북대학교 과학교육연구소 2017 科學敎育硏究誌 Vol.41 No.3

In this study, we analyzed activities in life science chapters of middle school 'science' textbooks for the 2009 revised Korea national curriculum and examined the difference between the analysis based on scientific practices and the analysis based on inquiry skills. As a results, there was a lot of inquiry skills in the order of 'reasoning', 'observing', 'classification' in the all of grade. In scientific practices, 'data analysis and interpretation' and 'constructing explanations and devising problem solving' were biased. This shows that life science inquiry activities in middle school 'science' textbooks are lacking in diversity in scientific practice elements as well as inquiry skills, and that the goals of the activities are limited. In addition, through the interrelationships between scientific inquiry skills and scientific practice elements, we examined contents relevance in the transition from inquiry function center to scientific practice, and compared with the results of inquiry activities in textbook, The results of this study were matched monotonously due to the tendency to basic inquiry-data interpretation / basic inquiry-explanation. This comes from results of the lack of diversity in activities presented in middle school 'science' textbooks. In this study, it is suggested that efforts should be made to include diverse scientific practice elements in the process of realizing 2015 revised Korea national curriculum from the simple and diversity-less inquiry activity through analyzing the textbooks of the 2009 revised Korea national curriculum. 본 연구에서는 2009개정 교육과정의 중학교 과학교과서에 포함된 탐구 활동이 기존 과학교육에서 강조되어왔던 탐구 기능과 구체적 학생 활동이 강조되는 NGSS의 8가지 과학 실천 측면에서 상호 분석되었을 때 어떤 특성을 나타내는지 생명과학 단원을 중심으로 분석하였다. 분석 결과 학년 구분 없이 탐구 기능에서는 '추리', 관찰', '분류' 순으로 많이 치중되었고, 과학 실천에서는 '자료 분석하고 해석하기'와 '설명구성하고 문제해결 고안하기'에 치우쳐 있었다. 이를 통해 중학교 교과서 내 생명과학 탐구 활동이 탐구 기능뿐만 아니라 과학 실천 요소에서도 다양성이 부족하며 제시하는 활동의 목표가 한정적이라는 것을 보여주었다. 또한 과학탐구 기능과 과학 실천 요소 각 상호 매칭작업을 통해 탐구 기능 중심에서 과학 실천으로의 이행 시 내용 관련성을 검토하고 교과서의 탐구 활동에서 보이는 결과와 비교 분석한 결과 사전 매칭분석에 비해 교과서 내 탐구 활동의 결과가 대체적으로 기초탐구-자료해석/기초탐구-설명고안에 치우쳐 있어서 단조롭게 매칭 되었다. 이는 교과서에 제시된 활동내용의 다양성이 부족함을 보여주는 결과라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2009개정 교육과정의 교과서 분석을 통해 단순하고 다양성이 부족한 탐구 활동에서 벗어나 2015개정 교육과정을 구현해나가는 과정에 다양한 과학 실천 요소를 포함시키도록 하는 노력이 절실하게 요구됨을 제언한다.

야외생물탐구프그램이 초등학생의 지식생성과정과 과학과 핵심역량 향상에 미치는 영향

이영주,신동훈 한국초등과학교육학회 2019 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.77 No.-

이 연구의 목적은 초등학생을 위한 야외생물탐구프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 초등학생들의 과학과 핵심역량 향상에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구 대상은 초등학교 5·6학년 영재학급 학생 16명이다. 프로그램의 효과를 검증하기 위해 선행 연구에서 개발된 ‘과학과 핵심역량조사문항’으로 사전·사후 검사를 실시하였고, 프로그램 진행 중 나타난 학생들의 지식생성과정을 ‘지식생성과정 분석틀’과 ‘의문 유형’을 중심으로 분석하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 야외생물탐구프로그램 활동 중 나타난 학생들의 지식생성과정을 분석한 결과, 구체적 조작기에 해당하는 초등학생들은 생물을 대상으로 하는 탐구활동에서 ‘단순관찰 및 조작관찰’→‘분류기준 탐색’→‘분류기준 선정’ 순의 주로 귀납적 지식생성과정을 거쳐 사고하는 것을 확인할 수 있다. 또한 학생들이 생성한 의문의 유형을 분석한 것을 통해 학생들이 탐구 과정을 거쳐 답을 찾아내는 의문보다 단순한 조사를 통해 확인할 수 있는 의문인 추측적 의문과 인과적 의문을 주로 생성한다는 것을 확인할 수 있다. 탐구가 의문으로부터 시작한다는 전제 하에 학생들이 귀납적 지식생성과정을 주로 나타낸 것은 추측적·인과적 의문만 주로 생성하는 학생들의 특성에도 영향을 받은 것으로 판단할 수 있다. 둘째, 개발한 야외생물탐구프로그램은 초등학생의 과학과 핵심역량 향상에 긍정적인 영향을 미쳤다. 야외생물탐구프로그램 투입 전후로 실시한 사전·사후 검사를 바탕으로 학생들의 과학과 핵심역량을 측정한 결과, 과학과 핵심역량인 과학적 사고력(p<0.05), 과학적 탐구 능력(p<0.01), 과학적 문제 해결력(p<0.01), 과학적 의사소통 능력(p<0.05), 과학적 참여와 평생 학습 능력(p<0.01) 모두 유의하게 향상되었다. 각 과학과 핵심역량의 하위 요소에 미치는 영향을 분석한 결과, 모든 문항에서 유의한 결과가 나타나지는 않았지만, 대부분의 문항이 사후 평균 점수가 높은 경향이 나타났다. 이러한 결과는 야외생물탐구프로그램의 과학과 핵심역량에의 효과성을 입증함과 동시에, 과학과 핵심역량에 대한 분석과 프로그램에의 반영, 학생의 지식생성과정에 대한 고려, 탐구 학습에의 디지털 매체를 활용한 탐구 활동 등 여러 가지의 제반 사항이 야외생물탐구프로그램에 반영된 결과로 판단할 수 있다.

과학영재의 생명과학 R&E 연구수행을 위한 사전탐구활동 프로그램의 개발 및 적용―식물 분자생물학 실험을 활용하여

신재화,김성하 한국과학영재교육학회 2023 과학영재교육 Vol.15 No.2

This study was aimed to develop R&E pre-exploratory activity program to help science gifted students perform a self-directed project-type life science R&E. It was also aimed to apply it prior to main R&E and determine its application effects. The developed R&E pre-exploratory activity program would provide students with genuine experiences similar to those performed by real scientists and various empirical and methodological knowledge using plant molecular biology experiments, and the molecular biology concept of gene-protein-phenotype inheritance. A total of 7 weeks of activities were composed in the developed program using a model that reflected the research process by real scientists. Contents of the activity recordings and questionnaire answers were obtained during the application of the R&E pre-exploratory activity program for five 11th grader of the G Science Gifted High Schoollocated in Gyeonggi-do. The application effect was as follows: Students seemed to experience the actual scientific inquiry through the developed R&E pre-exploratory activity program, and gradually became familiar with various empirical and methodological knowledge, such as the principles of molecular biology experiments and general experimental techniques. Students also seemed to acquire the molecular biology concept leading to the gene-protein-phenotype relationship. It was shown that the related inquiry process can be carried out more easily through the application of some inquiry skills and methodological knowledge learned from the developed pre-exploratory activity program. In addition, it is expected that students can make prudent judgments and reflective thinking through the experience of authentic scientific inquiry acquired through the R&E pre-exploratory activity program. In the future, the teaching-learning materials for the R&E activity program similar to this developed R&E pre-exploratory activity program need to be prepared. It will help science gifted students during R&E research process in various aspects and guidance for student research activities need to be considered. 이 연구는 과학영재의 자기주도적 프로젝트형 생명과학 R&E 수행과정을 돕기 위한 R&E 사전탐구활동 프로그램을 개발하여 R&E 수행 이전에 적용하고, 그 효과를 알아보고자 하였다. 개발한 R&E 사전탐구활동 프로그램은 학생들에게 실제 과학자가 수행하는 것과 유사한 탐구의 경험 및 식물 분자생물학 실험의 다양한 경험적⋅방법적 지식을 제공하고, 유전자-단백질-표현형으로 이어지는 유전 원리에 대한 분자생물학적 개념을 이해할 수 있도록 과학자의 탐구과정을 반영한 모형을 활용하여 총 7주차의 활동으로 구성하였다. 경기도의 K 과학고에 재학 중인 2학년 학생 5명을 대상으로 개발된 R&E 사전탐구활동 프로그램의 적용 과정에서 얻은 활동 녹음 내용 및 학생들의 활동지 응답 및 설문 응답 분석을 통해 얻은 개발된 프로그램의 적용 효과는 다음과 같다. 학생들은 R&E 사전탐구활동 프로그램을 통해 과학자의 수행과 유사한 탐구 경험을 하였으며, 연결되는 주제의 분자생물학 실험 과정을 통해 실험의 원리 및 일반적인 실험기법 등 다양한 경험적⋅방법적 지식을 체득해 점차 익숙해지는 모습을 보여주었다. 또한 유전자-단백질-표현형으로 이어지는 유전 원리의 개념을 습득할 수 있었다. 개발된 R&E 사전탐구활동 프로그램에서 단백질의 기능을 중심으로 한 생명의 중심원리를 다루고자 하는 전략이 실제 R&E 연구 수행의연구과제 생성에 영향을 줄 수 있을 것이며, 개발된 프로그램에서 익혔던 몇 가지 경험적⋅방법적 지식의 적용을 통해 분자생물학과 관련한 연구주제 탐구 과정에서 활용할 수 있을 것이다. 또한, 개발된 R&E 사전탐구활동 프로그램을 통해 체득한 과학자의 수행과 유사한 탐구 경험을 통해 신중한 판단과 반성적 사고를 수행할 수 있을 것으로 기대된다. 추후 다양한 측면에서 학생들의 R&E 연구 수행 과정을 도울 수 있는 R&E 사전탐구활동 프로그램과 비슷한 접근 방향의 교육 프로그램 및 학생 연구활동 길라잡이 등 교수-학습 자료의 개발이 지속하여야 할 것으로 생각한다.