"과학문화교육"

2005-08-25 (Vol 2, No 8)

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국제적 과학교육학술논문 요약과 외국 과학교육 및 국제화

Jouranl of Research in Science Teaching, 42(6) August 2005

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논문 요약 I

기술 (Technology) 과 탐구활동을 통한 진화론과 과학적 탐구에 대한 예비교사들의 생각

Barbara Crawford, Carla Zembal-Saul, Danusa Munford, Patricia Friedrichsen

본 연구는 세가지 영역에서 연구필요성을 언급하고 있다.
1) 과학적 탐구에 대한 교사들의 이해
2) 진화과정에 대한 개념적 이해
3) 기술로 향상된 탐구수업등의 영역이 그것이다.
본 연구의 목적은 The Galapagos Finches라는 소프트웨어 학습자료가 어떻게 진화개념과 과학적 지식의 본성을 가르치고 학습하는데 필요한 환경을 만들어내는가를 규명하는데에 있다. 본 연구는 ‘의도된 실험 (Design Experiment)’ 방법을 사용하였다. 따라서 연구자들은 중등 과학교육 방법론 과목의 많은 부분을 수정 변경하였다. 다양한 자료가 수집되었는데. 즉, 두개의 집중연구그룹에서 학생들이 소프트웨어를 다루면서 나누는 대화를 녹취하였고, 21명의 예비교사들의 자연도태에 대한 사전 사후필기 시험결과, 사전 사후 과학의 본성에 대한 시험 결과, 세개의 이메일 저널 질문들, 그리고 마지막으로 학습토론을 담은 비디오 테이프등이다. 연구의 결과가 말해주듯이,
1) 예비교사들은 초기에 진화개념에 대한 자기 나름대로의 개념이해 (Alternative Understandings)를 보여주었고,
2) 과학적 탐구에 대한 학습받지 못한 이해 (Uninformed Understandings)를 가지고 있었으며,
3) 과학지식내용과 이해사이의 상관관계가 거의 없었으며,
4) 심지어 연구경험을 가지고 있는 예비교사들이라도 과학자들이 사용하고 있는 다양한 연구방법들을 이해하지 못하고 있었다.
연구를 위해 개발한 모쥴을 사용한 결과, 예비교사들은 형이상학적 방법을 통하여 이해를 향상시켰으며 또한 쌍방작용이 가능한 소프트웨어가 과학지식내용의 이해를 증진하는 효과적인 환경을 만들어줄 수 있는 가능성을 확인 하였다.
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논문 요약 II

화학의 몇가지 개념들에 대한 이해 비교연구: 8학년과 예비교사를 중심으로

Muammer Calik, Alipasa Ayas from Turkey

이 연구의 목적은 화학의 개념에 대한 이해를 조사 비교하는 것이다. 8학년과 대학의 과학교육과의 마지막 학년의 예비교사들이 참여하여 용해와 기체와 화학적 변화에 대한 이해를 검사를 받았다. 질적, 양적연구 방법으로 자료를 수집하였다 - 열린질문법, 그룹토의방법. 나아가 학생들이 어떻게 자신들의 이해를 시각화 하고 있는가를 조사하기 위해 그림을 그리게 하였다. 50명의 8학년 학생들과 50명의 과학교육과 예비교사들이 시험을 치렀다. 소그룹토의가 6명학생과 6명의 예비교사에게 진행되었다. 연구 결과, 놀랍게도 과학교육과에서 이 개념들에 대한 수업의 양에 관계없이 8학년 학생들과 예비교사들은 거의 비슷한 대안개념(Alternative Conceptions)을 보이고 있었다.

역평: 이러한 연구결과는 크게 새로울 것 없는 연구이다. 그러나 이러한 연구가 세계적인 학회지에 실리는 것은 하나의 패러다임이라 볼 수 있다. 왜냐하면 총론이야기 보다는 각론을 요구하는 시대이기 때문이다. 누구나 총론을 강의 할 수 있어도 각론은 구체적인 예가 필요하기 때문에 강의하기가 힘들다. 그리고 과학교육은 이제 바야흐로 각론으로 가고 있다. 구체적인 예와 함께 그것이 어떻게 개념규명에 역할을 하는지가 보여져야 한다. 그래서 80년대 중반부터 이러한 패러다임은 보여왔으나 21세기 턱밑에서 부터 그 실세(?)가 나타났다고 할 수 있다. 80년대 중반 과학교육 학회지의 양대 산맥인 “Science Education (SE)” 과 “Journal of Research in Science Teaching (JRST)” 은 그야말로 앞으로의 연구방법론을 가지고 싸웠다. 질적 연구와 양적 연구가 그것이다. SE는질적연구의 편에서 JRST는 양적연구의 편에서 입장을 고수하였다. 그러나 JRST는 교육연구에서 정보전달 한계를 인식한 후 학자들이 질적연구로 선회하게 된다. 학자들은 JRST도 이제는 양적연구만 게재할게 아니라 질적논문을 많이 실어야 한다고 목소리를 높이게 되었다. 그 이후 통계만으로 된 논문은 JRST에 보이지 않게 되었다. 그 시점이 바로 1990년 중반이후라 볼 수 있다.
이러한 경향은 ‘Post Modernism’과 무관하지 않다. 현시대를 “ 후 현대사회 또는 현대 후 사회”라고 칭한다. 언젠가 과학교육 학회지에 후현대 사회에서의 과학교육연구에 대해 논의된적이 있지만, 현대후 사회의 특징은 ‘개인의 의미 Personal Meaning’에 포커스가 있다. 총론으로는 충족시켜줄수 없는 것이 개인의 의미이다. 각론이 개인의 가슴에 의미를 더 많이 던져 줄 수 있다. 과학의 개념또한 개인의 경험과 사전지식에 큰 영향을 받는 만큼 각론을 준비할 시기가 된것이다. 앞으로 이러한 연구의 경향은 계속될 것이며 당분간 JRST의 지향점이 될 것이라 여겨진다.
Thomas S. Kuhn (1962) 은 일찌기 패러다임을 통한 과학의 발전의 관점을 견지해 왔음은 다 아는 사실이다. 그러나 이런 패러다임이 우리에게 주는 의미는 실로 다양하고 심대하다는 것을 심각하게 받아 (Reflection) 들이는 이는 많지 않은 듯 하다. 그것이 각론에 들어갈 때 더욱 그렇다. 과학교육 연구는 패러다임이 가진 바, 연구의 내용과 방향을 결정하는 데 영향을 줄 뿐 아니라 [어떤 연구자료를 수집할 것인가]와 [그 자료를 어떻게 해석할 것인가]에 더 지대한 영향을 미친다. 앞으로 과학교육의 연구는 과학지식을 바탕으로 한 학생들의 이해와 과학교육의 증진을 도모하는 방향으로 나아가야 할 것이다.
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논문 요약 III

중등과학교사들의 교실활동을 변화 시키는 데 영향을 주는 전문성 개발의 특징

Bobby Jeanpierre, Karen Oberhauser, Carol Freeman (Minnesota)

본 연구는 어느 전문성 개발 프로그램의 결과를 보고한 것이다. 그 프로그램은 2주짜리로서 여러팀으로 구성되어 있는데 한 팀당 교사 한명과 학생 두명이다. NSF지원전문성 개발 교육프로그램의 과학 내용은 제왕(Monarch) 나비의 생태계였다. 첫번째 교육은 여름동안 미네소타에서 있었고 두번째는 가을에 텍사스에서 있었다. 프로그램에 종사한 과학자들은 탐구에 대한 집중적인 교육을 실시하여 실제로 참석자들로 하여금 단기 탐구연구프로젝트를 진행해 보도록 기회를 제공했다. 한가지 세심한 주의를 기울인것은 질문에서 부터 결과발표까지 완전 탐구과정 하나하나씩 소개하는 것이었다. 두번의 교육을 통해 모든 참가자들은 개별팀별로 완전 탐구 프로젝트를 완성하였다. 이 연구의 결과가 나타낸 바, 이 두번의 연수에 참여한 후 학생들에게 완전 탐구의 기회를 제공하는 교사수가 상당히 늘어났다. 질적 양적 방법으로 20교사에 대한 케이스 연구등 다양한 연구자료를 수집하여 나타난 결과, 교사들이 탐구를 교실로 성공적으로 옮기도록 도와준 이 프로그램의 특성들은 다음과 같다:
실습의 많은 기회와 함께 깊은 과학내용 지식과 과정지식, 교사들이 확실하고 접근이 가능한 방법으로 자신감을 보여야 함, 다면의 탐구경험을 촉진할 수 있는 능력과 학습에 대한 높은 기대를 제공하는 것등이다.
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논문 요약 IV

성공으로의 여행: 백인일색의 학교에서 미흑인 학생들의 과학경로 프로그램을 통한
지속성에 대한 담론

Melody Russel, Mary Atwater

본 연구는 11명의 대학 생물학과에 재학중 미 흑인학생들에 대한 이야기이다. 이들은 배인 일색인 연구중심의 대학에서 공부하였다. 11명의 학생들이 고등학교와 대학교의 과학생활등을 이야기 하였다. 참가자들은 백인 일색의 학교에서 얻은 자신의 학업성적과 지속할 수 있었던 것으로 대학이전의 요인들과 경험들을 소개하였다. 그 가운데 지속적인 학업성적의 가장 중요한 점은 고등학교때 들었던 상위고급수준의 과학수학과목 수강이었다. 또 다른 요인으로 가족들의 지원과 교사의 격려, 내부적인 동기의식, 인내등이었다.
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논문 요약 V

과학적 탐구와 논증에서 귀납과 연역의 역할

Anton E. Lawson

과학적 탐구와 논증에서 귀납과 연역은 오래된 논쟁거리였다. 개인적 역사적설명에 바탕은 둔 논증의 패턴을 재 구성하는 본질적인 어려움을 감안하여, 과학적 탐구에서 인간 논증의 본성에 대한 증거를 찾아왔다. 그 증거를 찾기 위해 통제된 실험을 하였는데 목적은 다소 새로운 신경모델에서 뿐만 아니라 인식에서 여러번의 귀납과 연역이 한 역할을 찾고자 함이다. 실험결과와 신경모델이 의미하는 바, 몇개의 관찰에서 사용된 귀납은 일을 진행하는데서나 논증하는 과정에서 역할이 전혀 없었다. 그러므로, 칼 포퍼의 가정 즉, 여러번의 귀납은 심리학적 과정으로서 존재하지 않는 다는 것을 증명한 셈이다.
오히려 사람들은 가설 연역적인 논증 (Hypothetico-deductive reasoning)의 점점 더 추상적 순환의 관점에서 정보를 처리하는 것처럼 보였다. 따라서 과학교육은 학생들에게 가설연역적인 방법으로 복잡한 추상적인 가설과 이론을 생성하고 검증하는 기회를 많이 제공하여야 할 것이다. 이렇게 할때 학생들은 그들이 가지고 있는 가설연역적인 사고 과정을 더 잘 알게 되고 그것을 적용하는데 좀더 활발하게 되고 결과적으로는 과학적 소양을 기를 수 있게 될 것이다.

박도영 (dpark@ilstu.edu)
Illinois State University

과학문화교육연구소