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과학문화교육의 연구와 저술
(2002) 실험활동 중심 과학탐구교육 진흥방안
(교육부-한국교육과정평가원 정책연구보고서)
교육부-차 례
요약
I. 서언
1. 연구의 배경과 목적
2. 연구의 내용과 범위
3. 연구의 방법과 한계
II. 학생의 참다운 과학 탐구 실험활동
1. 과학적 탐구와 실험활동
2. 실험활동 중심의 과학 탐구교육의 가치
3. 정책 방향과 수행 조건
III. 학교별 과학 실험활동 교육 현황 분석과 개선 과제
1. 초등학교
2. 중학교
3. 고등학교
IV. 국가적 학교 과학 실험활동 교육의 정책 지향과 진흥 사업
1. 과학 실험활동 교육 연구개발 체제 수립과 시행
2. 과학교사의 양성에 실험활동 지도 역량 재고
3. 과학 교육과정과 입시제도 속에 실험활동의 위상 확립
4. 과학 실험활동 교육을 위한 지원 정책과 행재정 및 장학 강화
5. 과학 실험활동 교육을 위한 가정과 사회의 과학문화 풍토 조성
6. 예산 어림과 추진 방법 및 재원 확보 방안
V. 결어, 계속 연구과제 및 제언
참고문헌
붙임 1. 과학교육 관련 몇 가지 기본 통계
붙임 2. 과학교육진흥법
붙임 3. 대규모 과학교육 연구체제 확립 방안 예시
요 약
실험활동 중심 과학 탐구교육의 의미와 의의
과학 탐구와 실험
자연 세계에 대해 알고 싶은 마음과 생활상의 필요로부터 손과 머리가 의미 있게 어울리는 창의적이고 실증적인 과학 탐구 활동은 이론과 실험이 멋있게 조화를 이루는 사회 문화적 과정.
청소년들은 참다운 과학 탐구활동을 통해 자연세계의 질서와 아름다움을 느끼며 아끼는 마음을 기르고, 인내 및 성실을 바탕으로 한 합리적 태도인 현대적 덕망을 바탕으로 누구에게나 앎과 삶에 필요한 실증적 창의력 함양이 중요.
“실험활동”의 교육적인 확장적 의미 규정
본 연구에서 “실험활동”은 실험실 활동을 포함하여 넓은 뜻으로 사용, 즉, 과학교육에 있어서 "실제 체험 활동" 에 해당되는 것으로 사용하며 탐구적인 다음 활동을 포함.
·몸놀이나 완구놀이하며 생각해보기, 간단한 물건으로 해보거나 모형 조작하며 궁리,
간단히 만들어 해보고 따져보기, 설계해서 만들어 시험하기
·확인 실험실 실험, 발견 실험실 실험,
(실험실에서 무지개) 재현 실험, (상대론, 양자론 현상) 구현 실험
·지질답사, 해양실습, 천체관측, 식물채집, 탐조활동, 오염조사,
과학관 탐구, 박물관 방문, 유적지 탐방, 연구소 견학, 산업체 방문
·정보전산 놀이, 전산 실험, 전산 탐방,
과학 실험활동 시연, 공연, 경연 활동 등
실험활동 중심의 과학 탐구 교육의 가치
·자연의 대면과 실험활동을 통한 탐구의 즐거움
·실험활동의 중요성 인식과 과학의 이해: 자연질서와 법의식의 향상
·과학적 지력 향상: 모든 사람의 창의력 함양과 고급 과학인력의 양과 질 확보
·증거의 존중: 근거 없는 주장과 궤변의 근절
·성실과 인내심의 향상 : 노작천시와 3D 기피의 타파
·물자와 에너지의 절약 그리고 자연의 보호와 생명의 존중
실험활동의 범주와 영향 계열
초중등 학생의 과학 학습 성취 면모
·2000년 OECD 학업성취도 국제비교 연구(PISA) 결과 학업 성취도는 상위이나 흥미도는 하위
·2001년도 국가수준 과학교육 성취도(한국교육과정평가원, 2001)
·국내 청소년의 과학선호도 연구(국가과학기술자문위원회, 2002)
“과학을 좋아한다”는 응답(%)이 다음과 같음
·과학을 좋아하는 이유 순위: 1.‘실험 때문에’ > 2.‘재미있어서’ > 3.‘논리적이어서’
·과학을 싫어하는 이유 순위: 1.‘어려워서’ > 2.‘재미없어서’ > 3.‘실험 때문에’
- 과학의 흥미를 높이는 관건이 실험교육을 쉽고 재미있게
- 과학을 좋아하여 계속 탐구하면 지구력도 증가할 것이며
- 과학에 흥미를 가지고 끈기 있게 탐구함으로 창의력도 함양 기대
그러나 , 특히 실험활동을 포함한 한국의 초중등 과학교육의 현황은 어떠한가?
실험활동을 포함한 과학교육의 미흡한 현황
과학교육의 연구 개발 체제의 낙후
·종합적, 장기적 과학교육 전문적 연구 기관 부재(P.6 독일 IPN연구소 참조)
·과학교육학 석박사 과정과 지도교수 지원 빈약으로 고급 연구 활동 미진
·국제적 수준의 과학교육학 연구 논문도 손꼽을 정도로 소수
·한국문화 바탕의 고유한 이론적 및 실제적 연구도 미흡
·과학교육 개선 운운하면, 실험여건 지원 운운하지만 이에 대한 연구는 빈약
·기본적으로 과학교육계 학과 교수와 교사의 과학교육 연구 기회 적음 등
과학교육 인력 양성의 미흡
·구태의연한 과학교사 양성과 계속교육 기관의 타성적 안이 (과학교사들로 하여금 과학활동과 지도에 대해 지적 희열을 갖게 하지 못하며, 참다운 깊은 탐구와 실험의 기회가 없어 적합한 실력과 지적 지구력을 갖추지 못한 것이 아닌가?)
·획일적 학부제의 부작용: 입학생의 소속감 결여로 대학생활과 전공 학습에 흥미 잃고 방황, 인기/비인기 학과간의 심한 불균형, 기초학문 외면, 학문간 편중심화
·학부 교육과정의 편협: 복합화, 거대화하는 과학기술발전에 뒤떨어진 좁은 전공 위주의 부분 지식, 요소기술 편중, 그럼에도 기초 학력, 현대적 전공 실력 부실
·과학교육계 학과 교수 부족 및 교수의 과학 연구 편중과 교육의 등한시, 과학 연구 실적 중시하며 학부 교육, 특히 실험지도 담당 회피하고 학생 지도 미흡
·적합한 학부 교재의 부실 : 외국 교재 번역하여 획일적 강의를 하는 경우 많음
·실험실과 기자재 빈약하고 현대화되지 못하여 실험활동 부실
·대학에서 과학, 과학학, 과학교육학 연구와 교육의 가치 및 비전 제시 미흡 등
초중고 국가 교육과정과 입시에 과학 교과의 위상 낮음
·교육과정과 입시에서 국영수 강조
(영국 국가교육과정에 과학이 국영수와 같이 기본과목)
·과학교과가 탐구·실험을 중시하나 내용이 많고 어려우면서도 현대적이지 못함
·2005년 대입에서 과학은 3범주 중 선택
·중1 주당 4시간(6차 교육과정) → 3시간(7차 교육과정)
·교과서 全과정을 마쳐야하는데 시간이 부족하여 실험중심의 탐구활동 곤란
·교육과정과 평가에 구체적으로 실험활동의 시간, 점수 배점 등이 명시되지 않음 등
과학학습지도의 여건이 매우 취약
·과학교사의 계속 교육 미흡, 근무조건 악화, 여러 이유로 사기 저하
·실험반 학생 수 평균 40여명으로 과다한 경우 많음(미국 24명, 영국 20명 지향)
·조교 부족, 빈약한 실험실, 부실한 시설과 기자재
·교과내용 확인식 기능적 실험으로 학생 흥미 및 참여도 저조
·학교에서 활용 가능한 실험 지도방법 및 과학수업 보조 자료 부족 등
과학교육 정책, 행재정 및 장학의 미진
·“과학교육진흥법”은 거의 사장되어 시행되지 않았으며 국가의 과학교육 정책이 없었다고 여겨짐
·교육인적자원부의 과학기술교육과 폐지(1999) 하고, 시·도교육청에 과학교육 이관 후 국가차원에서 과학교육 진흥을 위한 총괄·조정 기능 취약
·과학교육을 위한 국가 수준의 예산 지원이 거의 없음
·행정 관계자는 정보전산 교육 강화가 과학교육 강화로 착각하는 경우도 있음 등
심각한 비합리적, 반과학적 사회문화 풍조
·방과후 과학활동(과학반 등)에 학생 참여가 감소 추세
질 높은 프로그램 및 열의 있는 지도 교사의 부족
특별활동보다 학원에서 교과수업 보충을 선호 - 평가방법과 입시제도 관련
·자연현상이나 과학내용에 대한 호기심은 있고 과학기술 발전의 중요성과 필요성은 인식하나, 인문 중심의 전통과 안이한 소비 풍조로, 지적 흥미와 지구력이 요구되고 증거와 질서를 존중하며 수리와 논리를 구사해야 하는 과학적 탐구 활동 어려워하고 회피하려는 경향, 학교 밖 과학활동과 학교 과학교육의 괴리 등
외국의 과학교육 관련 몇 가지 사례
(초중등 학교 과학교육 활성화 방안 연구, 2002)
미국의 청소년 과학교육을 위한 국가적 노력
·1957년 스프트닉 충격후 초·중등 학교 과학교육 개선을 국가적 차원에서 추진
과학교육 강화를 위한 National Defense Education Act 제정(1958)
Project 2061 추진(1985),
National Science Education Standards 제정(1995) 등 실시
·학생들의 고급 과학과목 선택과 과학교과 성취도 향상 노력, 특히 과학교사의 전문성 신장과 학생의 흥미유발 과학교육에 중점
·초·중등 학교법에 따라 2002 회계년도에 총 265억달러를 투입
학생들의 성취도(과학 포함)를 위해 학교 재정지원 및 교원인사에 반영 등
독일의 거국적 과학교육연구소 활동
IPN (Instituts fuer die Pedagogik der Naturwissenschaften)
·행정체제 : 교육이 주정부 중심이나 IPN은 거국적 지원받고 활동
·인원조직 : 전임연구원 35명, 계약연구원 36명, 사무직원 35명
물리교육실, 화학교육실, 생물교육실, 교육심리실, 연구방법실
·연구과제 : 개인, 대학, 등이 하기 어려운 국가적 대규모 과제
교육과정의 기초연구, 거국적 실태조사와 평가,
학습지도 과정의 장기 분석 등
·시설설비 : 각 변의 길이 10m 정도 사각형 형태의 5층 건물
·대학관계 : Kiel 대학 겸임교수, 교사교육/석박사지도 참여
·재정지원 : 고정재원(년9.5백만 말크)-연방정부 2/3+주정부 1/3,
위탁재원-4백만 말크
합계 : 년 1천4백만 말크(약 80여억원)
일본의 국립교육정책연구소 연구
·한국과 유사한 상황
학생들의 과학 교과 성취도는 세계적으로 상위 수준이나 과학과목을 기피하고 동기유발이 미흡함
·학생들이 쉽게 과학과목을 이해하도록 하기 위하여 관찰·실험과 과제학습 등 체험적·문제해결적 학습을 중시하고, 디지털 교재와 교사용 지도자료 작성 및 실험용 기기를 비롯한 과학교과 설비의 계획적 증설 등 추진
·최근 들어 학생들의 탐구심을 높이기 위하여 대학·연구기관 등의 시설과 인력을 학교 과학수업에 투입하는 프로젝트 추진 중
- 특별 과학고등학교(Super Science High School)
2002년도부터 26개 고등학교를 지정 운영 (예산액 : 72억원)
실험 보조원 파견, 각종 기기 지원, 클럽활동 육성, 성과발표 등을 실시
- 과학계 참여사업(Science Partnership Project)
2002년도부터 심사 방법으로 지원 사업 실시(예산액: 166억원)
대학·연구기관과 중·고등학교 연대를 통하여 전문가 특별강의, 교재개발, 특별학습 프로그램 운영, 교원연수 등 실시
이스라엘의 과학 교수·학습 방법의 특징
·지도에는 다양한 교수·학습 방법, 즉, 탐구, 발견, 강의. 토의, 논증, 실험활동, 야외활동, 프로젝트 수업, 시뮬레이션 등을 개별 또는 그룹별 활동으로 실천
·실험활동은 가장 핵심적 방법. 이론 속에 실험 활동이 포함되도록 계획. 즉 이론 강의와 실험이 분리되어서는 안 됨. 실험활동은 대부분의 경우 학생들 스스로 실제 수행하도록 하고 교사의 시범실험이나 시뮬레이션은 최소화
·수업진행에 컴퓨터를 도구로 사용. 실험활동 과정에서 측정 전 정보를 수집하며, 데이터 뱅크 이용하고 모의 실험을 실행하는 활동에 컴퓨터를 활용
·프로젝트 학습은 학교 교사진의 논의에 따라 결정하고 실행. 교사진은 주제선정, 다양한 학습 방법, 소요 수업시간, 학생의 능력 등을 고려하여 결정
·현장 답사와 야외 활동은 기본개념을 구체화하고, 탐구 조사 기능을 향상시키는 학습방법으로 실시
초중등 과학교육 정책의 기본 방향과 수행 조건
학교 과학교육 진흥의 기본 입장과 방침
·초중등 기초 과학교육에 있어서 “실험활동 중심 탐구교육의 강화”로 기초 과학교육 혁신의 실마리를 찾음.
·바람직한 실험활동은 이론과 멋지게 어울려야 됨으로, 쉽지는 않지만 지적인 흥미를 느껴 해볼만해야 하며, 의미있는 활동으로 여겨지게 해야 하고, 몰두하여 창의력을 발휘하도록 지도해야 함.
·과학교육에 있어서, 실험활동 학습조건의 범주에 대한 “목걸이 원리”, 학교현장의 실험지도에 필요한 학교조건의 범주에 대한 “유효숫자 원리”, 그리고 실험활동 교육을 위한 국가적 실험활동 교육 정책조건의 범주에 대한 “순위효과 원리” 적용 중요
(다음 세 페이지 참조)
즉 학생들이 필요한 자료를 가지고 자연을 대면하여 참다운 실험활동의 탐구학습을 하도록, 시설과 교재 등을 갖추고 실력있는 교사가 의욕을 가지고 학교현장에서 실천하게 하려면, 국가적인 정책을 세우고 대책 방안을 강구하여 순리적인 조치를 강구한 다음 점검 평가할 것이 절실하게 요청됨.
교재 없이 학습할 수 없으며, 좋은 교사 없이 학교교육이 바람직하게 되지 않고, 연구 없이 급히 마련한 단기 조치나 부분적인 지원은 효과가 적거나 보람이 없을 것임.
·국가와 행정부는 실험활동 중심의 과학 탐구교육 진흥을 위한 정책 결정에 있어서 순위 효과 원리를 현명하게 적용해야 하며,
학교 행정 담당자와 과학교사는 학교 실험활동의 유효숫자 원리에 따라 실험활동 지도에 절실한 조건을 고르게 갖추고 최선을 다함으로써,
학생들이 실험활동에 필요한 조건을 충분히 갖추어 참다운 탐구적 실험활동을 하도록 해야 할 것임.
실험활동 학습조건과 목걸이 원리
실험활동 학습조건의 범주
첫째, 실험활동 주체 - 동기와 기초학력 등
둘째, 실험활동 대상 - 자연 현상과 사물, 인위 구조물과 장치, 또는 기자재 등
셋째, 실험활동 공간 - 개인방, 교실, 과학실, 강당, 마당, 산 또는 바다 등
네째, 실험활동 시간 - 자유시간, 과학시간, 특활시간, 또는 재량시간 등
다섯째, 실험활동 지도 - 부모, 과학교사, 과학자, 교재, 또는 정보전산체제 등
다섯 가지 조건 중 한가지 조건만이라도 충족되지 못하면 실험활동 중심의 탐구학습이 되기 어려움
목걸이 원리
진주 10개 중 9개를 잘 꿰어도 한 개를 못 꿰면, 또는 한군데만 끊어져도 목에 걸 수 없음.
실험활동 학습조건에 목걸이 원리 적용 구체적 예시
전구에 불 켜기 회로 실험활동의 학습조건
비싼 전지와 전구를 사준다해도 싼 도선을 사주지 않으면 무슨 공부가 되는가? 다 사주고 실험실에 데려다 놔도 전기에 대해 알려 하지도 않고 더구나 안내(서)가 없으면 무슨 과학 공부가 어떻게 될 것인가?
실험 기구가 90% 갖춰지면 90%의 실험 활동이 되는가? 극단의 경우는 10%가 부족하여 실험활동이 전혀 안 될 수 있으며, 100% 갖춰도 공부 안하려 하고 지도가 없으면 소용이 없다.
(실험활동 학습조건에 목걸이 윈리 적용 절실)
실험활동 학교조건과 유효숫자 원리
실험활동 지도 학교조건의 범주
첫째, 실험활동 지도교사 - 신념, 실력, 태도, 여건 등
둘째, 학교계획 속 실험활동 - 교육과정, 학교운영방침 등에 과제와 시간 배정
셋째, 실험활동 평가 - 구체적 방법과 도구, 성적과 입시에 반영 비율 상향조절 등
넷째, 실험활동 교재 - 교과서, 실험안내서, 탐독서, 정보전산체제 등
다섯째, 실험활동 기자재 - 공구, 측정기기(MBL 기구 포함), 소모품
여섯째, 실험활동 공간 - 교실, 실험실, 공작실, 강당, 마당 또는 산과 들 등
일곱째, 실험활동 조교 - 수, 수준, 대우, 신분 등
여덟째, 실험활동 예산 - 교재/기자재/소모품 구입비와 수선비 등
아홉째, 실험활동 안전 - 보험, 편안, 운영편이, 학부모/행정담당자 이해
유효숫자 원리
유효숫자가 서로 다른 여러 측정값의 연산 결과는 가장 낮은 유효숫자의 자리수를 넘을 수 없음.
실험활동 지도 학교조건의 구체적 예시
중학교 실험활동 중심의 과학 탐구 지도의 실시 조건(목걸이 원리 만족 전제)
1. 중학교 과학 교사의 사기 진작과 실력
2. 중학교 실험실 전임 조교 확보
3. 중학생의 실험활동, 기구, 공간, 시간 확보
4. 중학생 실험 활동 교육과정과 학교 계획서에 명시
5. 중학교 과학 성적과 고교 입시에 실험 활동 평가 일정비율로 포함
6. 중학생 실험 활동에 적합한 교재와 정보전산 체제 확립
7. 중학생 과학 공부는 항상 안전하고 안락하게 할 수 있게 조치
8. 중학교 실험비 확보 및 실험 보험 제도 제정
9. 중학교 실험 기자재 등의 구입, 보관, 사용, 감사에 편이 체제 확보 등
상기 조건 중 어느 한가지라도 미흡하면 결과는 미흡함
(학교 실험 지도의 유효숫자 원리 적용 절실)
실험활동 교육의 국가 정책조건과 순위효과 원리
실험활동 교육 국가 정책조건의 범주
첫째, 과학실험교육 연구개발 - 체제 확립 및 적극 운영
둘째, 과학교육인력의 실험교육 능력과 여건 - 양성과 연수 및 근무 조건 향상
셋째, 학교 교육과정과 평가 속 실험활동 - 과학교육, 특히 실험활동 위상 제고
넷째, 실험교육 정책과 행재정 및 장학 - 체제 강화
다섯째, 실험교육의 학교 조건 충족(유효숫자 원리 만족할 것)
여섯째, 가정과 사회의 과학실험 및 실험교육 환경 - 풍토 조성
순위효과 원리
실험활동 교육의 진흥을 위한 중요 조치에 있어서 우선 순위를 고려하지 않고 수행하는 행정은 비효과적일 것임. 학교 실험실에 대한 연구 없이 보통 교실을 짓고 후에 실험실로 개축하는 것은 예산 낭비로 비 효과적임.
실험활동 교육의 구체적 국가 정책 순위 예시
1. 실험활동 중심의 과학 탐구교육 연구 개발 체제 확립
연구기관 지정과 지원 등
2. 실험지도 교사 양성 교육과 연수 체제 확립
교육대학과 사범대학 실험교육 강화와 현직교사 실험 연수 등
3. 교육과정과 입시제도에 실험활동의 위상 강화
교육과정과 평가에 실험활동 내용과 시간 배정 및 비율 명시 등
4. 실험활동 교육을 위한 정책과 행재정 체제 확립
실험활동을 위한 입법 제도, 정책 수립, 행정 체제 확립 등
5. 실험활동을 위한 학교조건 충족(유효숫자 원리 만족할 것)
실험활동의 학습조건(목걸이 원리 만족할 것), 교사사기, 안전조치, 등
6. 실험활동 교육을 위한 가정과 사회의 풍토 조성
방과후와 방학 중 학교 밖 과학 실험활동 기회 확대
거국적 캠페인과 과학교육 봉사 및 지원 분위기 조성 등
(실험활동 교육 정책에 순위효과 원리 적용 절실)
초등학교 실험교육의 개선과제
초등과학 실험활동 전담교사와 조교 확보 및 연수
·초등교사의 지속적이고 체계적인 과학 연수과정 제공 : on/off-line 병행하면서
·모든 초등학교에서 교사들 실험지도 자율 연수와 과제별 선택 기관 연수체제 확립
·과학(실험활동)전담교사 전국 초등학교 당 1명씩 증원
·초등교사 양성에 실험교육 강화(교육대학 과학교육의 종합적인 강화 요)
·모든 초등학교에 과학실험 조교 정규직 1명 확보 및 지역구청 단위로 실험조교 연수
·구청별로 과학교육 선도화 학교 장기적 운영 등
초등 실험활동실과 기자재의 확보 및 현대화
·초등학교 실험실과 시설의 여러 모형과 운영체제 및 전산화 방안(적절한 MBL 포함) 연구 개발 보급(과학교육 연구체제 확립 요)
·모든 초등학교에 평균 1개 현대적 실험활동실 추가 확보 및 기존 시설 현대화
중장기적으로 초등학교 학년 당 실험활동실 1개 갖추기 제도화
·초등 실험 기구, 교구, 재료 연구 개발 보급(과학교육 연구체제 확립 요)
기자재 품질 인증제 도입, 우수 기자재 생산 격려, 기자재 유통구조 개선
·과학 기자재 및 교수학습 자료관리의 전산화 등
초등 실험활동 교재의 확보와 정보전산 체제 확립 및 장학체제 강화
·질 높은 교사용 실험활동 지도서 연구 개발 보급(과학교육 연구체제 확립 요)
·초등학생에 적절한 탐독서 연구 개발 보급(과학교육 연구체제 확립 요)
·학생 및 교사를 위한 실험활동 관련 (거국적) 정보전산체제 확립
·실험활동 장학/지원단 체제 강구(예 : 원로/어머니 과학자 봉사단 활용) 등
과학 실험활동비 증액과 보험제도
·초등학교 과학 실험활동비 증액(예 : 학교당 평균 연 2천만원 이상)
·중장기적으로 실험 실습비의 확보와 사용의 제도화(보험제도 포함)
(기준 제시 예 : 학교 운영비의 7% 이상 실험실습비로 사용) 등
실험활동 숙고한 초등 교육과정과 평가
·단기적으로 재량활동 시간 중 1시간 이상 과학탐구 실험활동 시간으로 배정
·장기적으로 60%이상 실험활동 중시 초등 과학교육 과정과 평가 개선(과학교육 연구체제 확립 요) 등
중학교 실험교육의 개선과제
중학교 교육과정과 평가 속에 실험활동의 위상 강화
·중학교 교육과정에 과학 실험활동 시간 및 평가에 실험활동 반영 비율 명시
(예 : 7차 교육과정에서 중1 과학시간 감소한 것 대신 교과재량 시간 1시간 확보 및 평가에 실험활동 비율 50% 이상 명시)
·실험활동 숙고한 교육과정 및 평가 방법 개선(과학교육 연구체제 확립 요) 등
중학교 과학교사와 조교 증원 및 연수와 여건 조성
·실험 준비, 뒤처리 및 보고서 평가 시간(예 : 주당 6시간)포함하여 과학교사 담당 시간 결정 (전국 중학교 당 평균 2명 과학교사 증원 요)
·특히 실험지도 우수 교사 표창, 보상 등을 통한 사기 앙양
·중학교 과학교사 양성 및 임용교사에 실험활동 강화(사범대학 등 중등교사 양성기관 실험교육 강화)
·모든 중학교 실험조교 정규직 1명 이상 확보 및 교육청에서 연수
·교사와 조교에 지속적, 체계적 연수과정 제공:on/off-line 병행과 전문기관에 연계 등
중학교 과학실과 기자재 확보 및 수리체제의 확립
·컴퓨터 활용하는 현대적 실험활동실(MBL), 준비실, 과학교사실, 설비 등 확보
(과학교육연구체제 확립, 실험실과 설비 확보 제도화 요)
·장기적으로 중학교 과학교사 1명당 1과학실 갖추기 제도화
·중학교 과학 기구, 교구, 재료 확보(과학교육 연구체제 확립, 기자재 확보 제도화 요)
·제도적 기자재 품질 향상책 - 인증제 도입, 과학교사에 의한 평가제, 우수산업체 장려, 기구구입 유통구조 개선, 우수교재 시상, 전시
·실험활동 기자재 편리한 수선 체제 확립 등
중학교 과학실험활동 교재의 확보와 정보전산화
·중학교 과학교사 실험활동 지도서, 학생 탐독서 연구 개발 보급
·중학생과 과학교사 위한 정보전산 체제 확립 및 컴퓨터 활용방안(MBL)연구보급 등
중학교 과학 실험활동비 증액과 보험제도
·실험활동 보험제도 정착
·중학교 과학 실험활동비 증액(예 : 학교 당 평균 연 3천만원 이상)
·중장기적으로 실험활동비 확보와 사용의 제도화(예 : 학교 운영비의 7% 이상) 등
고등학교 실험교육의 개선과제
고등학교 교육과정과 평가 속에 실험의 위상 제고 및 실험시간의 확보
·교육과정 속에 실험활동의 위상 강화하도록 연구 개정하고 필요시간 확보
(예 : 고등학교 1학년 교과 재량 시간 중 2시간은 과학실험 수업에 배당
·물리 I, II, ... 등 선택 과목의 위상제고 및 심도 있는 탐구 실험교육 여건 조성
·실험활동 위주의 탐구 능력을 제대로 평가할 수 있는 평가도구의 연구개발 보급
·학교의 정기적인 평가에 실험활동 최소 반영 비율(예 : 40%)을 반영
·대학수학능력고사 등 대입 체제에서 과학을 선택 범주가 아닌 국영수와 같이 핵심교과로 지정하고 각 대학 전형 시 이공계에서는 실험수행 능력을 적극 평가 등
고등학교 과학교사와 조교 증원 및 연수와 근무여건 개선
·실험활동 준비 및 정리 시간(주당 6시간)을 과학교사의 법정 수업시수에 포함
·실험활동 지도 우수 교사 발굴, 포상, 연구비 지원 등으로 사기 앙양
·공통과학, 물리/화학/생물/지구과학 교사양성(사범대학) 및 임용고사에 실험교육 강화
·모든 고등학교는 정규직 1명 이상의 실험조교 확보 및 정기적 연수 실시 등
고등학교 과학 실험활동실과 기자재의 확보 및 수선체제 확립
·모든 고등학교 컴퓨터 활용하는 현대화된 과학, 물리, 화학, 생물, 지구과학 실험실(MBL), 준비실, 과학교사실 등 확보-중장기적으로 “1과학교사 1실험실”확보 제도화
·고등학교 과학 기자재 연구개발 보급 - 과학 기자재 품질 인증제 도입
과학 교구의 품질에 대한 교사의 평가 체제 확립, 인터넷 평가 사이트 운영
과학 기자재 구입 관행의 개선(예: 직접 인터넷 공동구매)
·기자재의 편리하고 경제적인 수선 체제 확립 등
고등학교 실험활동 교재와 정보전산화 및 실험실습비 증액과 보험제도
·컴퓨터(MBL) 활용 포함 과학 실험활동 연구 개발 보급
·실험활동 및 자료 개발 공유를 위한 과학교사 모임 지원 및 전문기관에 연계
·과학교사의 실험활동 수업 지원을 위한 정보전산 체제 확립, 운영
·중장기적으로 학교 운영비의 일정비율(예 : 7%) 이상의 실험 예산 확보
·실험 예산 중의 일부는 보수 관리 및 안전 보험을 위한 비용으로 책정 등
실험활동 중심의 과학 탐구실험교육 국가정책 방안
실험교육 연구개발 체제 확립
·과학교육연구 기관 지정 방안
초·중등 과학교육 전담 과학교육연구기관
- 단기적으로는 지정하여 과학 실험활동 내실화 연구·개발 기능을 중점 수행
- 연차적으로 경쟁적 선발로 기능을 확충하고 정부 지원을 확대
- 장기적으로는 독립적인 국제적 수준의 종합적인 “한국과학교육원”을 설립하고 선발된 연구기관과 밀접하게 연계된 체제 확립(붙임 3. 참조)
주요 기능
- 과학 실험활동 교수·학습 자료와 프로그램 및 진로교육 자료 등을 연구 개발
- 지역별, 학교별, 교사별로 개발된 실험활동 관련 자료나 프로그램을 수집 평가하고 지원하며 과학교사들에게 필요한 자료와 정보 제공
- 장기적으로는 국제활동을 추진하여 과학교육 기초 및 응용 연구의 질적 향상을 추구하며 세계에서 가장 높은 학생 과학성취도 달성에 공헌
·실험활동 지도서, 안내서 등 연구 개발 방안
지정기관은 교사들의 실험수업을 지원하기 위한 지도서를 연차적으로 개발 보급
- 과학 교과서를 분석, 단원별 실험활동 수업에 필요한 내용 중심으로 구성
- 학생들의 흥미를 끌 수 있는 다양한 실험활동 모형과 구체적 예 제시
쉽고 재미있는 과학 실험활동 보조 교재를 연차적으로 연구 개발
- 과학 교과 단원과 관계된 탐구적 실험활동 안내서 연구 개발
- 실생활 문제의 과학 원리를 쉽게 이해시키는 탐독서 연구 개발
실험활동 교육의 기반 연구
- 실험활동실, 준비실, 교사실 등의 여러 모형 연구 개발 제시
- 컴퓨터 활용을 포함한 (MBL) 과학 시설 설비에 대한 연구 개발 제시
- 과학교사 연수과정 개발 및 제공 : on/off-line 방법 등
교육과정과 입시제도에 실험활동의 위상 강화
·과학 교과교육과정 운영과 개선 방안
중학교 및 고등학교의 과학수업 시수 확보와 시간 편성 개선
- 중학교는 재량활동 시간 중 1시간을 과학시간으로 배정(7차에서 감소)
- 고등학교의 경우 인문계 8단위 이상, 자연계 26단위 이상 이수를 권장
- 2시간 블록 수업, 수업+실험 2시간을 1단위로 운영 등 융통성 있게
과학실험 수업 시간을 연장할 수 있도록 수업 시간표 조절에 우선권 권장
교육과정 개편 시 실험활동 중요시
- 총 과목 수와 교육내용을 줄이고 과학교과는 탐구 중심으로 하며,“관찰”, “실험”, “답사”, “탐방”등을 명시적으로 포함
- 실험활동 시간을 별도로 운영하는 교육과정 개선 방안 연구
- 10학년까지 과학기술 교과의 시간을 전체의 20% 이상이 되게 조치
- 실험 활동 안내서를 포함한 교과서를 자유롭게 집필하고 선택하게 함으로 학교의 여건에 따라, 그리고 학생의 수준별에 따라 실험 교재 선택하게 함
·평가 및 입시에서 실험활동 중심의 과학 탐구교육 비중 강화 방안
- 과학 교과 평가에 있어서 실험활동 일정 비율(예 : 30~60%) 반영 의무화
- 대학 수학 능력 시험에서 “언어력”이나 “수리력” 이상으로 “과학적 탐구력”의 수준과 비중을 높이고 필수화
- 특히 과학기술계 대학 입시에서는 실험활동 시험을 실시하거나 면접 등에서 실험활동을 평가하여 30% 이상 반영
교사 양성 기관의 실험활동 교육 강화
·초등(교대) 예비교원 양성에 있어서 실험수업 능력 배양 방안
실험 활동 강화를 비롯한 초등 과학교사 양성체제 개선
- 교육대학 입학생의 과학계열 출신 우대로 예비 초등교원의 자연과학배경 강화
- 교육대학 교육과정 편성에서 교양과목에 자연과학 교과 강화(20% 이상 비율)
- 교육대학 교과교육학 과목에서 실험활동 시수 강화(학점의 2배수)
- 교육대학 자연과학 관련 심화과정 내실화(심화과정/부전공 21학점 이상 도입)
초등 과학교사 양성 교수요원 확보
- 현재 교육대학 교수의 법정 정원을 모두 채울 뿐만 아니라
교육대학에 과학교육 담당 교수 현 정원보다 1.5배 증원
- 교수는 과학(실험활동 포함), 과학학(과학사 포함) 및 과학교육학(초등 과학교육론 포함) 연구 필요 - 특별연구비 지원 절실
초등 교원 양성기관 실험교육 관련 시설 및 기자재 지원
- 현대적 실험실(MBL 포함)과 시설 완비
- 초등과정 이수 교대 학생의 과학실험 체험기회 확대 등
·중등(사대) 교원 양성에 있어서 실험 지도 능력 배양 방안
실험교육을 강화한 과학교사 양성 교육과정
- 수학Ⅱ, 물리Ⅱ, 화학Ⅱ, 생물Ⅱ, 지구과학Ⅱ 이수생 과학교육계열 선발로 예비 중등교사의 과학 배경 강화
- 실험활동 교육 시수 보강하여 철저히 시행
중등 과학교사 양성 교수요원 증원과 지원
- 과학교육, 물리교육, 화학교육, 생물교육, 지구과학교육 전공교수 각 7명 이상 확보
- 사대 과학교육계 교수 과학, 과학학, 과학교육학 연구개발 활동 체제 확립 및 지원
중등 과학교원 양성기관 실험교육 관련 시설 및 기자재 지원
- 공통과학, 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 중등학교 과학실험 전용 현대화 실험실(MBL 포함)을 1개 이상 확보
- 중등과정 과학실험 체험기회 확대 등
과학교육 인력의 증원과 실험지도 역량 제고
·과학교사의 증원과 수업 시수 조정 및 연수 등으로 자질과 위상 강화 방안
- 모든 초등학교에 과학 전담 교사 2명 이상 증원 확보
- 초중고에 과학부장제 유지 및 적극 권장
- 중·고 과학교사의 실험활동 준비, 뒤처리 및 보고서 평가 주당 6시간 포함으로 인한 교사 충원 등
- 교사 대상 수요조사 실시 및 그에 기초한 연수 프로그램 개발·운영
시범 프로그램 개발, 단계적으로 확대 실시
- 과학교사의 자율 연구모임 지원 및 전문기관과의 연계로 실험중심 수업모형, 학습자료개발 및 자율연수 실시하며, 개발된 자료는 매년 연구대회 개최 등으로 확산
- 교육과학연구원, 교육청 자료실, 대학, 지역 거점학교 등에 과학교사 활동을 위한 공간 제공
- 과학실험 관련 정보 제공 및 의사 교환을 위한 과학교사 실험사이트 구축 : 실험 옴부즈맨, 실험 클리닉, 실험기자재 평가 등의 자료를 공유, 정보의 활용
·실험보조인력 증원과 보충 방안
초등학교에 실험보조원 증원 배치
- 일정규모 이상의 모든 초등학교에 실험보조원 배치
- 실험보조원에 대한 직무연수 등 실시로 전문성 보강(시도교육청 담당)
- 이공계 부모 실험활동 보조 체제 강구
- 중장기적으로 모든 학교에 정규직 조교 배치 제도 확립
중등학교 실험보조원 지원을 위한 인력 활용 방안
- 임용고사를 준비중인 예비과학교사, 사범대학교 과학교육학과 재학생 활용
- 이공계 출신 및 3학년 이상 재학생 공익요원 근무를 실험보조원으로 활용
- 중장기적으로 실험보조원을 정규직으로 선발 배치 등
실험활동 교육을 위한 지원 행재정과 장학
·국가 지도층의 과학교육 관심 제고와 행정 지원체제 강화 방안
- 대통령 직속 “과학기술 및 과학기술교육 담당 수석 보좌관” 배치
- 국가과학기술위원회에 “청소년 과학교육진흥촉진위원회”를 설치하여 국가 정책과 각 부서의 역할을 합리적으로 조정 분담하게 하고 실시하게 하며 점검 평가
- 교육인적자원부에 “과학기술교육국”을 설치
- 과학기술부의 “과학기술문화과”를 국으로 격상하여 전 국민의 과학소양과 잠재적 과학기술인력 확보를 국운의 사업으로 전개
- 과학교육진흥법의 활성화로 실험 중심의 탐구교육이 정착하도록 지원
- 과학교육진흥법의 실행과 점검, 평가를 위한 전담 부서 강화 및 체계적인 점검 지원체제 확립
- 시·도 교육청 평가 시 과학부문 배점 확대(예: 500점 중 50점)
·실험실 확충과 현대화 방안
단기적으로 실험수업이 가능한 학교 실험실 구축과 설비
- 1개교에 최소 1개의 현대화된 실험실을 확보(예: 5년 간 10,000개 이상)
- 실험실 설비 : 공기순환시설, 냉난방장치, 수도·전기시설, 폐수처리시설, 조명시설, 안전(방염처리)한 실험대, 약품상자, 과학수업 운영에 필요한 실험(MBL 관련)기자재, 방탄유리, 인터넷, PC, LCD 프로젝터, 관련 S/W 등
중기적으로 실험실과 시설 확보기준 연구 설정과 확보
- 각 시·도교육청 설정, 실험실 확보기준에 맞춰 각 학교에 필요한 실험실 확보
예 : 초등은 각 학년에 1개, 중고등학교는 과학교사 1명당 1개 실험실 확보
- 과학교육 선도학교 운영
장기적으로 지역별 “과학교육관” 설립
- 시군교육청에는 “과학교육관”을 건립하여 필요한 기자재를 100% 갖추게 함.
- “과학” 공부는 언제나 실험활동, 영상시청, 토론활동이 가능한 “과학실”이나 “과학교육관”에서 하게 할 뿐 아니라, “과학교육관”은 그 마을 주민의 과학활동 중심 기관의 역할을 하도록 함
·실험활동에 필요한 기자재 확보와 질 향상 방안
- 제 7차 교육과정에 따른 과학 기자재 목록 및 실험실 권장모형(안) 보급
각 교육청에서는 권장 모형을 참고, 자체 기준을 제정·운영
- “1학생 1실험교구 세트화” 등 현장 교사의 의견을 수렴한 대안 방안에 대한 연구 및 가능성 있으면 보급 추진(예 : 2007년까지 필수적인 기구, 교구, 재료 확보)
- 과학기자재 사이버 몰에 훌륭한 과학교구를 추천 받아 이용할 수 있는 구매방법 등 구매 관행의 혁신
·과학교육 선도학교 육성과 장학 방안
실험실에서 직접 과학수업을 진행하는 과학교육 선도학교를 시범 운영하고 효과적이면 장기적으로 지원
- 각 지역별로 과학교육 개선 위한 거점학교 기능 수행
- 지역사회 전문기관 및 인력을 총 결집, 실험수업의 성과를 극대화
- 실험수업 중심 혁신적 과학수업 모형 확산
- 과학교과 교수-학습자료 지원센터
- 과학교사 연수 및 교사모임 연구공간
- 학생대상 과학체험 프로그램 운영
- 장기적 지원 및 운영
선도학교 선정, 집중 육성 후 단계적으로 확대
- 각 지역 교육청 당 최소 3개교(초·중학교 중심)를 선정, 5년 간 운영
- 실질적 기능 수행에 필요한 첨단 실험실 환경 조성 및 운영비 등 필요경비를 최대한 지원
- 2년 차 활동 후 중간평가로 계속 지원여부 및 지원금액을 조정 등
실험교육을 위한 가정과 사회의 풍토 조성
·방과 후 또는 방학중 ‘과학교실’ 운영
- 교육청 개설, 대학 및 연구소 등과 공동개설, 과학교사 모임 등에 위탁 운영
학교에서 접하기 어려운 과학실험, 현장 탐방, 진로지도 등 프로그램 제공
현행 프로그램을 업그레이드, 학생들의 참여도를 제고
- 학교별로 과학동아리 및 과학반 활동 육성 등
·학교 밖 및 대중매체를 통한 과학활동 지원
- 각종 과학경연대회 지원 및 우수대회 개선 및 참여도 제고에 주력
- 과학탐방 활동 등 ‘온누리 과학교육장화’ 지원
- 과학자와의 만남, 과학 앰버서더, 이공계 진로 EXPO, 과학 싹 잔치, 과학축전, 과학 인터넷활용, 지역과학관 건설 등 지원
·과학 활동을 위한 협동 프로그램 운영
- 대학, 연구소 등의 우수 인력과 시설 등을 초중고 과학 수업 개선에 활용
- 교육청, 학교, 동아리 단위로 제휴
- 시범활동 평가 후 확대 실시 지원 등
·거국적 캠페인과 과학교육지원 분위기 조성
- 모든 학교의 졸업생 각자와 동창회는 모교 실험시설기구 증정 캠페인
- 모든 산업체와 기업체는 각각 한 개의 “과학실” 또는 한 개의 “과학교육관” 지어주기 캠페인
- 과학교육 NGO는 바람직한 실험활동 교육 진흥을 위하여 실험시범, 강연, 투고 등으로 거국적 캠페인을 주동
- TV, 라디오, 신문 등 모든 대중매체는 학교 실험활동 교육의 진흥을 위한 과학 실험활동 시범과 기금 조성 캠페인 프로그램을 적극적으로 편성, 방영 등
몇 가지 예산 어림
·과학교육 연구 개발 예산
기존의 타 연구 제안(붙임 3 참조)
중앙의 1개의 “과학교육연구센터” 운영비 4년간 약 37억원
사업비 4년간 약 267억원
합계 약 304억원
2003년 교육인적자원부 확보 예산 운영비 1년간 1억원
가능한 사업비 1년간 7억원
합계 8억원
·과학교사들의 공동 활동 지원 예산
2003년 교육인적자원부 확보 예산(가능 사업비) 1억원
·실험실 현대화 관련 예산(건축비 제외)
기존 연구(1997) 어림
- 실험실 1실과 준비실 1실 신설(시설비, 비품비, 교구비) 약 9천만원
- 유휴 교실 개축 약 11천만원
- 기존 과학실 1실 보수비 약 8천만원
- 실험실 2실과 준비실 1실 및 교사 연구실 1실 약 21천만원
본 연구(2002) 어림
- 실험실 1실과 준비실 1실(시설, 비품, 교구) 약 12천만원
- 초중고 평균 1개교 당 연 최소 실험활동비 어림 약 3천만원
(1개교 당 실험활동비 현재 확보된 것 평균 약 5백만원)
추진 원칙과 방법
추진원칙
중앙정부, 시·도교육청 및 단위학교는 실험활동 중심의 과학탐구교육 진흥을 위하여 다음의 원칙에 따라 추진
·“목걸이 원리”, “유효숫자 원리”, “순위효과 원리”에 준하여 정책수립, 수행기획, 강력한 시행, 점검과 평가 체제 속에서 추진
·지역사회 내 대학 등과 협력 네트워크 구축을 통해 가용자원을 최대한 활용
·“선택과 집중”원칙에 따라 우수 사례 육성에 더하여 기본인프라 구축은 열의가 있는 학교와 교육청을 우선 지원하고 점차 전체로 확대
·탐구중심 과학교육이 용이한 초·중학교에 우선적으로 투자하여 그 성과를 고등학교 이후 단계로 확산
·각 시·도 교육청별, 그리고 각 학교별 “과학교육 활성화 계획”수립으로 구체적 시행 등
교육인적자원부 추진사업
실험활동 중심의 탐구적 과학교육 활성화에 필요한 전국단위 공통자료 개발 및 지원체제 정비 등 담당 대상 사업 예시
·과학교육연구기관 운영 지원
·실험활동실 및 실험 기자재 권장모형 연구개발 보급
·실험활동 지도서, 안내서 및 과학수업 보조교재 개발
·과학교사의 실험활동 지도 역량 배양
·과학 교육과정, 수업방법 및 평가 개선 지원
·과학수업 협동 프로그램 운영 등
과학기술부 추진사업
초중등 학생인 청소년의 학교 과학교육과 연계하여 다양한 학교 밖 과학활동을 계획하고 추진하며 지원
·과학 연구기관의 청소년 및 초중등 과학교사의 현대적 과학활동 기회 제공 제도화
·한국과학문화재단 등을 통한 각종 과학축전, 과학 경연대회 및 국제적 활동 사업 수행
·과학관 설립과 운영을 통한 각종 활동
·과학활동 NGO 지원을 통한 여러 활동 사업 지원
·TV, 라디오, 신문, 잡지 등 대중매체를 통한 과학활동의 지원 등
시·도교육청 추진사업
각 시·도교육청은 실험실 현대화 등에 소요되는 경비의 일부가 지원됨에 따라 그 대응 경비 이상으로 확보하고 다음 사업 시행
·실험활동 중심 교사 연수 프로그램 운영
·과학교사 모임 지원
·실험활동 지도서, 안내서 및 과학수업 보조교재 보급
·과학교육 선도학교의 장기적 운영
·실험실의 단계적 확충
·실험활동 기자재 확보 및 실험활동비 지원과 기자재 유지보수 체제 확립과 운영
·실험활동 보조원 배치
이와 함께 시·도교육청은 본 계획 실행을 위한 각 시(도) 과학교육 활성화 계획을 수립, 시행 등
단위학교 추진사업
각급 학교는 연간 학교운영계획서에 ‘실험중심의 과학탐구교육 활성화’를 중점 사항으로 반영하고 다음과 같은 활동을 실행
·실험활동 중심 과학탐구 수업 실행
·실험실 현대화, 과학동아리 등 공모사업에 적극 참여
·실험 기자재 구입비 및 실험활동비를 학교운영비에 반영
·지역사회와 협력체제 운영(전문가 특강, 과학시설·인력 활용 등)
·과학 답사, 과학 탐방 등 과학체험활동 강화
계속 연구과제와 제언
·계속적인 학습성취, 학교상황, 국가정책과 행재정의 분석적 실태 조사 연구
·분석적 실태를 통한 예산 어림의 상세화와 확보 대책 강구
·진흥사업의 점검 평가 체제 확립
첨부
실험활동중심과학탐구교육진흥방안_2002[1].pdf
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4.bmp
박승재 임성민 구수정 윤진 유준희
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