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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설
전기와 자기에 대한 중학생들의 개방적 탐구과정 분석
[석사 학위 논문 초록]
개방적 탐구는 실제로 해보지 않으면 답을 알 수 없는 과제를 해결하기 위해 스스로 방법을 계획하고, 필요한 도구 및 재료를 정하여 수행하며, 얻은 결과를 적절한 방법으로 정리하여 그로부터 과제에 대한 적절한 결론을 얻는 활동이다. 개방적 탐구에서 과제를 해결하기 위한 학생의 인지적 과정은 개념에 대한 이해와 과정에 대한 이해의 상호작용으로 볼 수 있으며, 탐구 과제의 성격에 따라 영향을 받는다. 본 연구는 중학교 2학년 학생들에게 ‘전기와 자기’에 관한 개방적 탐구 과제를 정성적, 정량적 과제로 나누어 제시하였을 때, 과제의 성격에 따라 학생들의 개념에 대한 이해, 과정에 대한 이해가 어떻게 나타나는지를 알아보려고 하였다. 본 연구에서 분석의 대상이 된 것은 학생들이 작성한 ‘탐구 계획 및 결과 보고서’, ‘탐구 활동 평가서’, ‘면담 기록물’이다. 정성적 과제는 ‘자석과 털가죽으로 문지른 에보나이트 막대는 어떤 공통점과 차이점이 있을까?’이고, 정량적인 과제는 ‘샤프심과 건전지가 연결된 회로에서, 회로에 흐르는 전류의 세기를 변하게 하는데 영향을 주는 것을 찾아 그 관계를 자세히 알아보시오’이다.
정성적 과제에 대한 개방적 탐구에서는 계획을 세우는 단계에서부터 관찰 사실을 해석하고 결론을 이끌어내는 단계에 이르기까지 자신에 개념에 기초하여 관찰 사실을 해석하기 위한 노력이 있었다. 특히, 예상하지 못했던 관찰 사실을 해석하기 위한 노력이 의문을 제시하고 보충할 탐구 과제를 다시 제시하게 했다. 과정에 대한 이해와 관련해서는 학생들이 변인 통제의 필요성, 비교 대상이 많아야 함을 지적하였으나, 예측하지 못한 사실을 관찰했을 때는 그것이 신뢰할만한지를 판단할 수 있는, 반복 가능성과 같은 기능에 대한 이해가 부족했다. 정성적 과제에서 개념에 대한 이해를 하려는 노력은 더 탐구하고 싶은 과제를 제시하거나, 자신의 생각을 확인하기 위한 탐구를 계획하게 했으며, 탐구를 계획하는 것은 여러 가지 기능에 대한 이해를 필요로 하게 되는 계기가 되었다. 또한, 방법에서 부족한 점을 지적하였더라도 이를 개선한 탐구를 설계할 때에는 개념 지식이 필요하였다.
정량적 과제에 대한 개방적 탐구에서 과제 해결을 위한 접근은 변인을 확인하는 등의 탐구 설계에서는 정량적인 성격을 보였으나 결과를 처리하고 결론을 도출하는 단계에서는 42%의 학생들이 정성적인 서술만을 하여 정량적 탐구의 특징이 잘 나타나지 않았다. 측정과 관련하여 측정값의 개수를 두 개로만 하거나 반복측정을 하지 않는 등 반복 측정, 측정값의 개수, 여러 가지 변인을 다루기 등의 기능에 대한 이해가 부족하였고, 자료처리와 관련하여 표와 그래프 그리기 등의 기능에 대한 이해가 부족하였다. 또한, 탐구의 목적과 결과에 대해 잘 회상하지 못하는 점으로 미루어보아 전류, 전류에 영향을 주는 요인 등의 개념에 대한 이해가 부족함을 드러내었다.
이와 같은 사실은 중학교 2학년 학생들의 정성적인 개방적 탐구 과제 해결을 지도할 때 학생들이 자신의 개념에 비추어 주어진 현상을 해석하기 위해 노력하도록 격려하는 것이 중요하며, 동시에 관찰 사실이 신뢰할만한 것인지를 확인할 수 있는 기능을 이해하게 하는 것이 필요하다는 것을 시사한다. 또한 정량적인 개방적 탐구 과제 해결을 지도할 때는 측정 및 자료 처리와 관련된 기능을 이해하도록 하고, 탐구의 목적과 관련된 개념에 대해 이해하도록 하는 것이 필요하다는 것을 시사한다.
서울대학교 대학원 석사과정 졸업
1998
지도교수 박승재
황성원
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