"과학문화교육"

2005-09-25 (Vol 2, No 13)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

중학생의 동료간 논변 활동을 강조한 개방적 물리 탐구: 조건, 특징, 역할을 중심으로

학위논문 요약

전통적인 학교 과학 실험은 실제 과학 활동, 즉 참과학탐구의 특징을 적절히 반영하고 있지 못하며, 특히 토론이나 논변적 실제가 부족하다는 비판이 제기되고 있다. 이에, 본 연구의 목적은 학생들의 동료간 논변활동을 강조한 개방적 탐구 활동을 제안하고, 그 조건 및 특징 그리고 역할에 대해 탐색하는 것이다. 이를 위한 예비 연구로서, 현재 학교 과학 실험의 실태를 참과학탐구의 반영 측면에서 비판적으로 점검하기 위해, 학교 실험의 특징 및 유형, 그리고 이에 대한 학생들의 인식을 조사하였다.

실험의 목적에 대한 중학생들의 인식을 알아보기 위하여 서울 소재 중학교1학년생 147명을 대상으로 '과학자들의 실험'과 '학교 실험'의 목적에 대해 서술형으로 응답하도록 하였다. 응답을 분석한 결과, 학생들의 56.8%가 과학자들은 새로운 것을 발견, 발명하거나 모르던 것을 알아내기 위해 실험을 한다고 응답하였다. 학생들은 관찰과 실험의 객관성을 강조하였으며 실험의 이론 의존성에 대한 고려는 부족한 것으로 나타났다. 한편 82.9%의 학생들이 학교 실험의 목적에 대해 교과서에서 배운 것을 이해하거나 암기하기 위한 일종의 학습 방법으로 인식하였으며, 탐구 방법(17.1%)이나 과학 본성의 학습(9.6%)에 대한 응답은 적었다.

실험에 대한 학생들의 인식에는 학교 실험의 경험이 중요한 요소로 작용할 것이다. 따라서 학교 실험에서 의존도가 높은 교과서 실험의 특징에 대해 분석하였다. 분석 결과, 중학교 교과서의 물리 실험은 전반적으로 내용 학습에 치중하고 있었으며 '가설 검증', '관찰 설명', '대안 이론 고려하기', '실험 결과 의사소통하기' 등의 활동은거의 고려되지 않은 것으로 나타났다.

따라서 예비 연구에 이은 본연구에서는 학교 실험의 보완을 위해 동료간 논변활동을 강조한 개방적 물리 탐구 활동, 즉 논변적 물리 탐구 활동을 제안하였다. 이론적 논의를 바탕으로, 학생들의 논변활동을 촉진시키기 위해서 논변적 물리 탐구 활동이 가져야 할 조건에 대하여 살펴 본 결과, 인지적 측면에서는 다양한 견해, 자신의 주장, 논변 구성의 기회가 필요하며, 사회적 측면에서는 수평적 관계, 경쟁과 협력의 공동체 활동이 필요한 것으로 분석되었다.

실제 과학 학습 상황에서 논변적 물리 탐구 활동의 특징과 역할에 대해 탐색하기 위하여 사례 연구를 수행하였다. 사례 연구에 참여한 학생들은 서울 소재 중학교 상위권 학생 8명이며, 토론 과정 녹화, 참가자 전원에 대한 사후 설문 및 개별 면담이 수행되었다. 학생들은 조별로 개방적 탐구를 수행한 후 동료 검토용 보고서를 작성하여 상대조에게 제출하였으며, 이를 바탕으로 두 조씩 짝을 지어 반대심문식 토론을 벌이는 비판적 토론을 수행하였다.

학생들의 보고서 쓰기와 비판적 토론을 통해 나타난 논변활동의 특징을 알아보기 위해 증거의 출처, 논변활동에 사용된 방략, 토론의 구성 단계 및 토론 유형에 대해 분석하였다. 분석 결과, 학생들은 개인적 경험이나 지식에 바탕을 둔 개인적 증거를 주로 사용하였으나, 주장의 신뢰도를 높이거나 자신의 이해 부족을 감추기 위해 그리고 친숙한 예시를 들기 위해서 권위적 증거를 사용하기도 하였다. 사용된 방략에 대해 분석한 결과, 학생들은 질문, 정교화, 해명, 유추, 가설 설정, 권위 사용 등의 인지적 방략을 사용하였으며, 동시에 다양한 갈등적 방략과 협력적 방략으로 구성되는 사회적 방략을 사용하는 것으로 나타났다. 학생들의 비판적 토론 활동을 단위토론 수준에서 분석한 결과, 일반적으로 초점 일치화 단계, 정보 교환 단계, 논박 단계, 종결 단계로 진행됨을 알 수 있었다. 토론의 유형은 토론의 각 구성 단계의 특징에 따라 정보전달형, 합의형, 대치형, 확장형, 양립형으로 구분할 수 있었으며, 갈등의 정도에 따라 우호적 토론과 대립적 토론으로 나눌 수 있었다. 한편, 학생들의 논변활동은 실험 활동에 되먹임을 주는 역할을 하였는데, 문제 및 가설의 재설정, 방법 및 기술 수정, 자료 재처리, 토론 및 쓰기 반성 등의 항목으로 범주화되었다.

과학 학습에서 논변적 물리 탐구 활동의 역할을 살펴본 결과, 학생들이 토론과 보고서에서 동료를 대상으로 한 설득과 비판의 과정을 통해 자신의 이해와 사고 과정을 명료화하고 정교화하게 하는 역할을 하였다. 학생들의 물리 개념이 정교화되는 과정은 다음 세 가지 요소에 의해 촉진되는 것으로 나타났다. 첫째, 불일치 자료나 실험의 실패로 인한 갈등 상황, 둘째, 논변 구성의 기회를 통한 명료화의 과정, 셋째, 비판적 토론을 통한 상대방의 도전과 반론이다. 또한 면담과 설문에 대한 분석 결과에 따르면, 논변적 물리 탐구 활동은 과학 이론의 잠정성, 탐구의 방법 등 과학 탐구의 본성에 대한 학생들의 이해를 돕고, 과학에 대한 자신감과 흥미를 높이는 것으로 나타났는데, 성취도가 높은 학생들의 만족도를 높이기 위해서는 실험과 토론의 마무리 과정과 되먹임이 강화될 필요가 있는 것으로 나타났다.

결론적으로 본 연구는 중학생들의 동료간 논변활동에 대한 정성적이고 기술적인 분석을 통해, 학생들의 논변활동의 특징과 비판적 토론의 진행 과정에 대한 이해를 높일 수 있었으며, 논변적 물리 탐구 활동이 의미 있는 물리 학습에 기여할 수 있음을 보여주었다. 또, 참과학탐구의 요소를 가진 개방적 탐구 활동의 한 형태로 논변적 물리 탐구 활동의 모형을 제안함으로써, 기존 학교 과학 실험의 부족한 점을 보완할 수 있는 탐구 활동의 모형을 제시했다는 점에서 본 연구의 의의를 찾을 수 있을 것이다.
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김희경
서울대학교 교육학 박사학위 논문(2003. 08. 29)
지도교수: 송 진웅

첨부
김희경 박사학위 논문.hwp


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