3학년 ‘동물의 세계’ 단원 지도와 교재 연구

정진수(대구대학교)

Ⅰ. 머리말

다른 사람이 알아낸 지식을 단순히 암기하여 적용하게 하는 훈련은 올바른 과학교육이라고 할 수 없다. 특히, 시각을 통한 지식 습득에 한계를 가지고 있는 시각장애 학생들에게 일방적으로 개념을 전달하는 것은 효과적이지 않다.  학생들이 흥미를 유지하며 학습할 수 있도록 돕기 위해서는 학생들의 적극적인 참여를 유도할 수 있는 교수학습 방략을 적용해야만 한다. 학생들이 과학 학습에서 누리게 되는 참다운 기쁨은 새로운 지식을 스스로 만들어낼 때 얻을 수 있다. 학생들에게 기쁨을 줄 수 있는 과학탐구 교육은 학생들이 자연 현상에서 규칙성을 찾아 기술하고, 새로운 설명을 생성할 수 있는 기회를 주는 것이다. 이러한 관점에서 3학년 ‘동물의 세계’ 단원에 접근하자. 학생들에게 스스로 생성해 낸 분류 기준에 따라 생물들을 제멋대로 분류하고 기뻐할 수 있는 기회를 주자. 어떻게 하면 될까?

Ⅱ. 이론적 배경

1. 교육과정 관련 내용

⑸ 동물의 세계

㈐ 여러 가지 동물을 공통점과 차이점에 따라 나눌 수 있다.

[탐구 활동]

㈐ 비슷한 특징을 가진 동물들끼리 묶어보기

교육과정	단계 /학년	단 원	관련 내용		교수학습 주제
기본	Ⅰ	생물과 무생물의 구별	생물과 무생물의 종류		1. 무생물 관찰하기
			생물과 무생물 구별
					2. 생물 관찰하기
	Ⅱ	생물과 무생물의 특징	생물의 특징
					3. 무생물의 공통성 찾기
			무생물의 특징
					4. 생물의 공통성 찾기
			생물과 무생물 분류
					5. 여러 가지 동물의 생김새와 특징 알기
국민공통	1	즐거운 여름	동물과 식물의 특징
					6. 동물의 사는 곳에 따른 생김새와 생활 방식 알기
	3	동물의 세계	생김새와 특징
					7. 공통점과 차이점에 따라 동물 분류하기
			사는 곳에 따른 생김새와 생활 방식
			동물 분류
					8. 소리에 따라 동물 분류하기
	7	생물의 구성과 다양성	주변의 생물 분류
					9. 소리에 따라 동물의 상태 추측하기

2. 내용 해설

동물의 세계 단원은 여러 가지 동물의 생김새와 특징, 적응 방법 등을 알게 함으로써 동물의 다양성을 인식할 수 있도록 설정된 것이다. 이 단원은 ‘여러 동물의 생김새와 특징’, ‘사는 곳에 따른 동물의 생활 방식’, ‘여러 동물의 공통점과 차이점에 따른 분류’ 등의 내용을 포함한다(교육과학기술부, 2008).

먼저, ‘여러 가지 동물의 생김새와 특징’에서는 주위에 살고 있는 여러 가지 동물을 비교하여 생김새와 특징의 공통점과 차이점을 찾아보게 한다. 이를 위한 교수학습 주제는 무생물 관찰하기, 생물 관찰하기, 무생물의 공통성 찾기, 생물의 공통성 찾기, 여러 가지 동물의 생김새와 특징 알기이다. 그리고 ‘사는 곳에 따른 동물의 생황 방식’에서는 동물이 사는 곳을 조사하고, 사는 곳에 따라 동물의 생김새와 생활 방식이 어떻게 다른지 이해하게 하면서 동물의 적응에 대해서 다룬다. 이를 위한 교수학습 주제는 동물이 사는 곳에 따른 생김새와 생활 방식 알기이다. 마지막으로, ‘여러 동물의 공통점과 차이점에 따른 분류’에서는 여러 가지 동물의 생김새와 특징의 공통점과 차이점에 따라 동물들을 나누어 보게 한다. 이 과정에서 동물을 특징에 따라 나눌 수 있음을 알게 하고, 분류하는 데 기준이 필요함을 인식하게 한다. 이를 위한 교수학습 주제는 공통점과 차이점에 따라 동물 분류하기, 소리에 따라 동물 분류하기, 소리에 따라 동물의 상태 추측하기이다.

이 단원의 내용은 기본 교육과정 Ⅰ단계의 ‘생물과 무생물의 구별’, Ⅱ단계의 ‘생물과 무생물의 특징’과 관련된다(교육인적자원부, 2008). 그리고 국민 공통 기본 교육과정의 슬기로운 생활 1학년 ‘즐거운 여름’에서 ‘동물과 식물의 특징을 알아보고 무리 짓기’, 7학년 ‘생물의 구성과 다양성’과 연계된다. 1학년 과정에서는 동물과 식물을 구분할 수 있는 능력을 요구하는데, 이 단원에서는 여러 가지 동물을 생김새와 특징에 따라 나눌 수 있는 능력을 요구한다(교육과학기술부, 2008).

3. 교수학습 방략 : 귀납적 탐구

귀납적 탐구는 크게 관찰(observing)과 규칙성 발견(rule discovery) 과정으로 구분된다. 관찰은 다시 단순 관찰(simple observation)과 조작 관찰(operative observation)로 나뉜다. 그리고 규칙성 발견은 공통성 발견(commonness discovery), 분류(classification), 경향성 발견(pattern discovery), 위계 발견(hierarchy discovery) 등의 네 가지 하위 과정으로 구분된다(권용주 등, 2003; 정진수, 2007).

1) 관찰

관찰을 통해 사실을 발견하는 귀납적 탐구에서 교사는 학생들이 정확하고 다양하며 독창적인 관찰을 수행할 수 있도록 도와야한다. 특히 관찰에서 학생들은 주로 시각에 의존하는 경향을 갖고 있다. 교사는 시각 이외에도 후각, 촉각, 미각, 청각 등의 다른 감각도 이용하여 관찰할 수 있도록 학생들을 지도해야 한다. 이 때 교사는 “시각 이외의 다른 감각을 사용해야 한다.”는 것을 학생들이 스스로 깨달을 수 있도록 간접적인 방법으로 도와주는 것이 매우 중요하다. 왜냐하면 과학 탐구 능력은 교사가 전달해준 지식을 기억함으로써 길러지는 것이 아니라 스스로 지식을 생성하는 과정에서 길러진다. 그리고 관찰을 할 때 ‘시각 이외의 다른 감각을 이용해야 한다는 것’도 일종의 방법 지식이다. 따라서 방법 지식을 학생들이 스스로 깨달아 터득할 수 있도록 교사들이 돕는 것은 매우 중요하다. 다시 말하면 사물을 관찰할 때 다른 종류의 감각을 사용해야 한다는 것을 학생들이 알아갈 때, 교사의 도움이 적을수록 좋은 교수-학습이 이루어졌다고 할 수 있다. 더 나아가 교사의 도움이 적을수록 좋다는 원리는 관찰뿐만 아니라 모든 탐구 학습에 공통적으로 적용되어야하는 원리이다.

또한 학생들은 정성적인 관찰에 머무르는 경향을 보인다. 이러한 정성적인 관찰은 사실의 객관성이 떨어지기 마련이다. 따라서 보다 정확한 관찰을 할 수 있도록 지도하기 위해서는 학생들의 관찰이 정량적인 관찰로 발전할 수 있도록 지도해야한다.

경우에 따라서 관찰 현상이 시간에 따라 변해갈 때, 학생들은 현상이 일어나기 시작하는 시점에 관찰되는 사실과, 현상이 종료되는 시점의 사실에 주목하는 경향이 있다. 이러한 관찰은 변하고 있는 현상을 정확하게 기술했다고 보기 어렵다. 그럼에도 불구하고 학생들은 중간에 일어난 현상에 주목하지 않았다는 것을 인식하지 못하는 경우가 많다. 따라서 이러한 경우 교사는 학생들이 시간을 분할하여 관찰할 수 있도록 돕는 것이 필요하다.

관찰 대상이 비교적 광범위할 경우에도 학생들의 관찰에 비슷한 경향이 나타난다. 즉, 전체를 관찰하지 못하고 부분에 집착하는 학생들이 많다. 이 경우에도 교사는 학생들이 관찰 대상 전체를 볼 수 있도록 공간을 분할해서 관찰해야 한다는 것을 학생들이 깨달을 수 있도록 도와야한다.

조작 관찰은 관찰하고 있는 관찰 대상의 겉으로 드러난 특성 이외에도 감추어진 사실들을 추측과 예측의 과정을 거쳐 관찰하는 것을 의미한다(Losee, 2001). 여기에서 조작(operation)은 본질적으로 관찰 대상에 대한 물리적인 조작을 의미하는 것이 아니다. 이것은 관찰 대상을 즉각적으로 지각하여 관찰하는 단순 관찰과 대조적인 의미를 담고 있다. 예를 들어 귤을 관찰할 때 겉으로 보이는 귤의 형태와 색깔은 즉각적인 시 지각에 의해서 알아낼 수 있다. 그러나 귤의 내부 구조를 관찰할 때는 지각 이전에 몇 가지의 사고 과정이 선행되어야 한다. 아마도 직접적인 관찰 이전에 귤의 내부 구조를 알고 싶은 의문이 먼저 떠오를 것이고, 이어서 내부 구조에 대한 추측이 만들어질 것이다. 그리고 껍질을 제거하는 방법을 생각해내고, 그 방법에 따라 껍질을 제거한 후에야 내부 구조를 관찰할 수 있게 된다. 이처럼 지각적인 관찰 이전에 인지적인 조작이 필요한 관찰을 조작 관찰이라고 한다. 이 조작 관찰은 관찰하고자 하는 것이 무엇이냐에 추측 관찰과 예측 관찰로 구분할 수 있다. 추측 관찰(conjectural observing)은 관찰 대상 자체를 더 알고자 하는 것이고, 예측 관찰(predictive observing)은 관찰 대상이 변인에 의해서 변화되는 것을 관찰하고자 하는 것이다. 위의 예에서 귤의 내부구조를 관찰하는 것은 추측 관찰이다. 그런데 귤을 건조시켰을 때 귤의 껍질이 어떻게 변하는지 알고자 한다면 그것은 예측 관찰이 된다. 또 은행잎을 관찰하던 학생이 잎의 세포 모양을 관찰하려고 한다면 추측 관찰이고, 3개월 후 은행잎의 색이 어떻게 변할지를 관찰하려고 한다면 예측 관찰이다.

2) 규칙성 발견

규칙성 발견은 공통성 발견(commonness discovery), 분류(classification), 경향성 발견(pattern discovery), 위계 발견(hierarchy discovery) 등의 네 가지 하위 과정으로 구분된다. 이들은 모두 관찰에 의해 발견된 사실들을 보다 압축된 형태로 지식을 가공하는 것이라고 생각할 수 있다.

먼저, 2개 이상의 대상을 관찰할 때 각 대상에서 관찰되는 사실이 서로 같을 때 그 사실이 바로 공통성 지식이다. 예를 들어 눈앞에 있는 개미, 파리, 메뚜기 등의 다리 수를 세어보았더니 모두 6개였다. 이 때 ‘이 곤충들은 6개의 다리를 가지고 있다.’라는 지식이 생성된다. 이러한 지식을 공통성 지식이라고 한다. 공통성 지식은 관찰 대상에서 공통성 지식이 될 만한 사실들을 발견해 내는 요소 추출(extracting element) 과정과 그 사실들이 같은 것인지 비교하는 요소 비교(comparing element) 과정을 통해서 발견된다.

분류 지식은 관찰 대상들을 집단으로 구분한 것을 의미한다. 예를 들어서 여러 가지 종류의 동물들이 있을 때 다리가 여섯 개인 동물들과 네 개인 동물들로 구분했다면 이것이 분류 지식이 된다. 분류 지식은 집단을 구분할 수 있는 기준을 찾는 과정인 기준 탐색(searching criteria) 과정과 탐색된 기준 중 가장 그럴듯한 기준을 선택하는 기준 선택(selecting criteria) 과정을 통해서 생성된다.

경향성 지식은 관찰들이 일정한 규칙에 따라 한 줄로 나열될 때 그 규칙성을 경향성 지식이라고 한다. 예를 들어 관찰하고 있는 동물들을 크기가 커지는 순서에 따라 한 줄로 나열할 수 있다면 그 집단이 크기의 순서에 따라 나열될 수 있다는 것이 경향성 지식이다. 이러한 경향성 지식은 관찰 대상에 포함된 사실을 관찰해 내는 요소 추출(extracting element) 과정, 그 사실들을 비교하는 요소 비교(comparing element) 과정, 요소 비교에서 나타난 차이를 근거로 그럴듯한 경향성을 추정해보는 경향성 예상(predicting pattern), 이렇게 예측한 경향성이 다른 관찰 대상에도 적용되는지 확인하는 경향성 확인(confirming pattern) 과정을 통해서 생성된다.

위계 지식은 관찰 대상들이 여러 집단으로 분류되고, 그 하위 집단들이 경향성을 가질 때 관찰 집단의 전체적인 체계를 위계 지식이라고 한다. 예를 들어 생물의 계통수는 대표적인 위계 지식이다. 이러한 위계 지식은 집단 분류(classifying groups)와 위계적 배열(hierarchical ordering) 과정을 통해서 생성된다.

3) 평가 방법

귀납적 과학 탐구 능력을 평가하는 방법 중에 하나는 탐구를 통해 생성한 지식을 평가하는 방법이다. 즉 생성한 지식의 양과 질을 평가함으로써 귀납적 과학 탐구 능력을 평가하는 방법이다. 이를 위해 검토해야할 평가 요소는 ‘유창성’, ‘융통성’, ‘독창성’, ‘정확성’ 등이다(정진수, 2007). 유창성은 다양한 아이디어를 끌어낼 수 있는 능력, 융통성은 다양한 각도에서 생각할 수 있는 능력, 독창성은 다른 사람들과 구별되는 독특한 것을 생각해내는 능력, 그리고 정확성은 객관적인 정확성을 유지하는 능력을 의미한다.

예를 들어 학생들이 관찰을 통해 사실들을 기록해놓았다면, 얼마나 많은 사실을 기록해놓았는가를 세어 ‘유창성’을 평가할 수 있고, 얼마나 다양한 측면에서 관찰한 사실들인가를 분석함으로써 ‘융통성’을 평가할 수 있고, 다른 학생들이 관찰하지 못한 사실들이 얼마나 많이 포함되어 있는가를 세서 ‘독창성’을 평가할 수 있고, 얼마나 객관적인 사실인가를 평가함으로써 ‘정확성’을 평가할 수 있다.

이러한 관점에서, 예를 들어 A라는 학생이 관찰 활동에서 손으로만 관찰한 것들을 15개 기록하였고, B라는 학생은 촉각뿐만 아니라 청각, 미각, 후각 등을 사용하여 같은 수인 15개의 사실을 기록하였다면, A학생과 B학생은 유창성에 대한 평가에서는 같은 점수를 얻지만 융통성에 대한 평가에서는 B학생이 A학생에 비교해서 높은 점수를 얻어야 한다.

예를 들어 조별로 아래 표와 같이 공통성을 발견했다고 가정하자.

조	① 공통성 수	② 다른 조가 발견하지 못한 공통성 수 + 1	① x ② = 공통성 찾기 점수
1	3	1	3
2	4	1	4
3	3	3	9
4	2	2	4

위 표에서 2조는 3조에 비교해서 발견한 공통성의 수가 많다. 그런데 다른 조가 발견하지 못한 공통성의 수가 3조에 비교해서 많지 않다. 즉 2조는 ‘유창성’이 3조보다 뛰어나지만 ‘독창성’이 부족하여 전체적으로 3조에 비교해서 낮은 평가 점수를 얻었다.

Ⅲ. 단원지도를 위한 과학탐구상자 예시

• 주제 : 공통점과 차이점에 따라 동물 분류하기

• 모둠 구성 : 1개 모둠에 4명 내외, 4개 모둠

• 준비물 : 탐구활동지, 8가지 동물 모형 1세트

단계		내용
		교사	학생
도입		•전시 학습 내용 확인, 학습 목표 제시
귀납적 탐구 단계	관찰	1.1. 이름(별칭) 짓기 •각 동물 모형을 만져보고 동물 이름을 맞추거나 특징에 맞게 별칭을 지어보자.	•1번-코끼리	•2번-기린
			•3번-뱀	•4번-거미
			•5번-거북이	•6번-딱정벌레
			•7번-낙타	•8번-악어
	공통성 발견	2.1. 개인별 공통성 발견 •1번과 2번 동물이 모두 가지고 있는 공통성을 찾아 학습지에 기록하자. 2.2. 조별 공통성 발견 •조별로 1번과 2번 동물이 모두 가지고 있는 공통성을 찾아 학습지에 기록하고, 칠판에 기록하자. 2.3. 조별 평가 •각 조가 발견한 공통성은 몇 개인가? / 다른 조가 발견하지 못한 공통성은 몇 개인가?	•동물이다. •살아있다. •움직일 수 있다. •머리가 있다. •눈이 있다. •귀가 있다. •배가 있다. •다리가 있다. •다리가 4개 있다. •꼬리가 있다. •배가 땅에서 떨어져 있다..
	분류	3.1. 개인별 분류 •예시된 분류와 같이 8가지 동물들을 분류할 수 있는 기준을 고안하여 분류하고 학습지에 기록하자. 3.2. 조별 분류 •조별로 분류기준을 고안하여 동물들을 분류하고 학습지에 기록하자. 3.3. 조별 평가 •각 조가 발견한 분류기준은 몇 개인가? / 다른 조가 발견하지 못한 분류기준은 몇 개인가?	•다리 (없음: 3 / 4개: 1, 2, 5, 7, 8 / 6개: 6 / 8개: 4) •꼬리 (없음: 4, 6 / 있음: 1, 2, 3, 5, 7, 8) •사는 곳 (땅: 1, 2, 3, 4, 6, 7 / 땅과 물: 5, 8) •더듬이 (없음: 1, 2, 3, 5, 7, 8 / 있음: 4, 6) •귀 (없음: 3, 4, 5, 6 / 있음: 1, 2, 7, 8) •(움직일 때) 배가 바닥에 (닿는다: 3, 4, 5, 6, 8 / 닿지 않는다: 1, 2, 7)
정리		•차시 예고

토론/연구과제

1. 시각장애학생들의 귀납적 탐구의 사고 과정은 어떠한가?

2. 시각장애학생들의 관찰 능력은 어떻게 발달하는가?

참고문헌

교육과학기술부 (2008). 초등학교 교육과정 해설(IV) 과학. 서울: 한솔사.

교육인적자원부 (2008). 특수학교 교육과정.

권용주, 정진수, 박윤복, 강민정 (2003). 선언적 과학 지식의 생성 과정에 대한 과학철학적 연구-귀납적, 귀추적, 연역적 과정을 중심으로. 한국과학교육학회지, 23(3), 215-228.

정진수 (2007). 동물학 과제에서 초등학교 예비 교사들이 생성한 과학적 가설의 구조와 유형. 초등과학교육, 26(2), 201-208.

Losee, J. (2001). A historical introduction to philosophy of science, (4th ed). London: Oxford University Press.