"과학문화교육"

2006-04-25 (Vol 3, No 4)

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과학교육학 학위논문 요약과 종합해설

物理敎育の 韓.日 比較較究

물리교육의 한.일 비교연구
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논문 목차
서론
제1장 한국과 일본의 교육과정의 변천과 물리교육
제2장 한국과 일본의 현행 물리교육 내용
제3장 한국과 일본의 물리 관찰.실험 및 기계기구의 비교
제4장 한국과 일본의 교과서 및 교원양성, 연수제도와 물리교육
제5장 한국과 일본 학생들의 물리학력, 논리적 사고력, 프로세스.스킬 및 과학성
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총괄(總括)

교육과정의 개정에서, 한국의 경우, 최근 6, 7년 마다 초,중,고등학교의 교육과정이 개정되어 새로운 교육과정을 만드는 것에 따라서 급격히 변화해가는 사회나 과학기술의 발달에 대응하여 가고 있다. 이것에 대하여 일본의 경우는 비교적 장기간에 교육과정의 개정이 이루어지고 있으나 3년마다 있는 교과서의 검정을 통하여 새로운 내용을 추가할 수가 있어서, 사회나 과학기술의 변화에 대응하고 있다. 이로 인해 양국 같이 급격히 변화해가는 과학기술의 발달에 대응하고 있다.

양국에서 전후의 초,중,고등학교의 교육과정의 변천은, 생활단원중심의 교육과정, 계통학습을 중시한 교육과정, 탐구학습과 학문중심의 교육과정, 인간성을 중시한 교육과정과 같이 변천하여 왔다. 그리고, 과학교육현대화운동에서는 양국 같이 미국의 영향을 크게 받았지만, 이것을 양국에서 비교하면, 한국의 경우는, 고등학교에서는 PSSC물리, 중학교에서는 IPS와 PSⅡ, 국민학교에서는 SCIS, AAAS, ESS 등의 영향을 받았고, 일본의 경우는 고등학교에서는 PSSC물리, 중학교에서는 IPS의 영향을 크게 받았지만, 소학교의 경우는 그렇게 영향을 받지 않은 것으로 밝혀졌다.

양국 같이 중학교.고등학교의 과학교육과정에는, 외국의 커리큘럼을 도입하였지만, 그 일부가 학생의 능력과 국가의 실태에 맞지 않았던 경험을 갖고 있다. 그렇지만, 현재의 과학과 교육과정에는, 힘과 운동 등에서 외국의 커리귤럼의 장점을 살려있는 등 공통점을 갖고 있다.

현행 초등학교의 물리내용을 비교한 결과, 공통의 학습내용은, 힘과 운동, 열, 소리, 빛, 전기와 자기에 관한 내용에 있고, 양국 같이 힘과 운동, 전기와 자기의 내용을 중점적으로 학습시키고 있다. 양국에서, 내용의 취급이 다른 점은, 한국의 경우는 그 내용이 개념화되고, 일본보다 어려운 내용이 보인다. 또, 그 내용을 학습시키는 학년이 일본보다 1학년 또는 2학년 정도 아래 학년에서 지도하는 경향이 보인다. 또, 내용의 구성에서도, 일본이 한국보다 나선형의 교육과정으로서 구성되어있는 점에 특징이 보인다. 한편, 학습내용의 양에 있어서는, 한국이 일본보다 많고, 학습내용으로서 취급하고 있는 소재는, 일본이 한국보다 아동의 흥미를 끌기 쉬운 주변의 현상을 취급하고 있다.

현행 중학교에서의 물리내용을 비교한 결과, 물리단원을 양국 같이 3개 있고, 단원명도 유사하다. 양국에서의 공통적인 학습 내용은, 힘, 운동, 전기, 전기 및 에너지에 관한 내용이다. 또, 양국 같이 파동, 소리, 빛의 내용을 취급하고 있지 않는 것도 공통점이다. 양국의 중학교에서 물리학습내용의 취급이 다른 점은 다음과 같다. 한국의 경우, 제1학년에 힘과 운동, 제2학년에 전기, 제3학년에 에너지를 지도하고 있지만, 일본에는 제1학년에 힘, 제2학년에 전류, 제3학년에 운동과 에너지를 지도하고, 제3학년에 전류와 일의 내용이 포함되어 있다. 그 때문에, 한국에는, 개념별로 단원이 구성되어, 일본과 같이 반복하면서 학습할 수 없다. 일본에는 학생의 학습 부담이 되는 내용에 관하여 적정화를 하기 위하여, 더욱, 학습내용이 한국보다 작게 나누어 스몰스텝으로 구성되어 있다.

일본의 중학교의 경우, 1977년에 교육과정의 기준이 개정시, 이과수업 시간수가 3년간에 70시간이 줄었다. 한편, 한국에서는 1987년의 교육과정에, 3년간에 35시간 늘어났다. 한국에서는 근년 일본보다 과학교육에 힘을 쓰고 있는 것을 알 수 있다.

고등학교의 물리내용을 비교 연구하여 보면, 양국 같이 공통의 내용은 힘과 운동, 에너지, 분자운동, 파동, 전기와 자기, 원자에 관한 내용이다. 힘과 운동의 내용에는, 양국 같이 PSSC물리의 영향을 받은 내용이 많이 보인다. 양국에서 다루고 있는 내용은 운동의 법칙, 역학적 에너지, 운동량, 원운동, 단진동 및 만유인력 등이 있다. 그러나, 양국에서 다루고 있는 방법이 달라, 한국에서는 수식을 이용하여 지도하는 경향이 보이는데 비하여, 일본에서는 ‘이과Ⅰ’의 경우 영상적이고 일러스트를 이용하여 직관적 이해를 통하여 물리현상을 가르치려고 한다.

열과 분자운동 내용은, 양국 같이 다르고 있는 내용은, 보일.샤를의 법칙, 기체의 분자운동, 열법칙 운동, 열기관 등이 있고, 다른 점은 다음과 같다. 한국에는, 브라운 운동, 스테판.볼츠만의 법칙, 위인의 변위법칙을 다루고 있는데 대하여, 일본에서는 원자의 분야에서 다루든가 취급하고 있지 않다. 한편, 일본에서는, 등압변화, 등적변화, 등온변화, 단열변화, 정적몰비열, 정압몰비열 등은 한국보다 정량적으로 취급하는 경향이 보인다.

파동내용에 관해서는, 양국에 같은 공통의 내용은, 파동의 전달 방법, 반사, 굴절, 간섭, 회절, 파동의 중첩 등 파동의 성질과 광파가 있다. 양국에서 파동의 취급에서 다른 점은 다음과 같다. 한국은 ‘물리Ⅰ’에서 파동을 지도하기 때문에, 자연과정의 학생들은 보다 깊이 학습할 수 없다. 파동의 내용에 관해서는, 한국보다 일봉이 학습 내용이 많고, 높은 수준이어서, 일본이 한국보다 상세하게 지도하고 있다.

전기와 자기의 내용에서, 양국 같이 학습하는 내용은, 전기장, 전류, 자기장, 교류, 전자파 등이 있다. 그러나, 그 취급에서 다른 점은 다음과 같다. 일본에 다루고 있는 내용이 한국보다 많고, 수준도 높은 내용이 보인다. 예를 들면, 정전차폐, 유전분극, 반도체, 전기장내의 하전입자의 운동, 자기장 속에서 하전입자의 운동 등을 다루면서, 학생들의 이해 순서를 배려하고 있지만, 한국에서는 가볍게 다루든가 아니면 다루지 않고 있다. 일본에서는, 전자파의 지도에 파동의 성질을 이용하여 지도하고, 파동과 전자파의 관련을 깊이 이해시키고 있어, 일본에서는 일렉트로닉스를 중시한다는 것을 알 수 있다.

원자의 내용은, 한국의 경우, 일부의 내용을 ‘물리Ⅰ’에 학습하고, 다른 내용은 ‘물리Ⅱ’에서 학습하고 있다. 이것에 대하여, 일본의 경우는, 원자단원에 전개에 체계성이 보인다. 학습내용은 일본이 한국보다 높은 수준이며, 일부대학의 내용정도도 있어 이해의 어려움을 지적할 수 있다.

양국의 물리교육에 물리학사를 다루고 있는 것을 비교하여보면, 한국이 일본보다 학생들의 흥미냐 관심을 갖게 하기 위하여 물리학이란 무엇인가 생각하게 하는 물리학사를 조금 더 많이 다루고 있는 경향이 보인다.

양국에서 가르치고 있는 물리실험을 비교 연구한 결과, 다음과 같다. 양국 같이 고등학교의 경우는, PSSC물리의 실험이 많이 도입되어 있다. 그러나, 한국에서는 실험.관찰은 학생의 성적평가의 일부로서 이루어지고 있기 때문에, 실험보고서를 주요한 평가기준으로 하고 있다. 이것에 대하여, 일본에는 이러한 실험보고서를 제출하는 것이 일반적인 평가의 기준으로 되어있지 않다. 물리교육에 실험.관찰의 기계 기구를 비교하여보면, 한국에는 일본보다 학생실험기구가 많고, 일본에는 한국보다 교사 연시용 실험기구기계가 많다.

교과서제도를 비교하여 보면, 한국의 경우는, 국민학교와 중학교는 1종류의 교과서가 있고, 고등학교는 4종류의 검정교과서가 있다. 한편, 일본에는 소.중.고등학교의 이과교과서가 모두 검정으로, 소학교는 6종류, 중학교는 5종류의 교과서가 있다. 또, 고등학교의 경우, ‘이과Ⅰ’은 33종류 45점, ‘이과Ⅱ’가 1종류, 물리가 18종류가 있어, 학생의 능력에 알맞는 교과서의 선택이 가능하고, 한국에 비하여 일본이 자유도가 많다.

다음으로, 교원양성제도에 관하여 비교연구 하였다. 양국 같이, 교원양성대학과 일반대학에서 교원을 양성하고 있다. 그러나, 다른 점은 다음과 같다. 중등학교의 경우, 한국에서는 사범대학 및 일반대학에서 과학교사를 양성하고 있다. 중학교의 경우 과학교사의 59.8%가 사범대학 출신이고, 고등학교의 경우 46.5%가 사범대학 출신이다. 한편, 일본에서는 중학교의 51.5%, 고등학교의 경우 19.2%로, 교원중에는 교원양성대학 출신이 한국보다 적다. 이로 인하여 일본의 고등학교에서는 교과전문 능력을 중시하여 교원을 채용하는 경향이 있다.

양국에서 고등학교 3학년을 대상으로 물리학력을 조사한 결과, 양국에서 같은 공통점은, 물리학력 사이의 상관이 높은 물리영역은 ‘힘과 운동영역’과 ‘전기와 자기영역’이었다. 그리고, 양국의 물리학력 조사에서 다음의 것이 밝혀졌다. 한국의 남학생 물리학력이 일본의 남학생보다 높았다. 영역별로 보면, 힘과 운동 및 원자 내용은 한국 남학생이 높았다. 그 원인으로서는 일본의 경우, 힘과 운동에 관한 내용을 ‘이과Ⅰ’에서 일부 학습하고, 나머지 내용을 ‘물리’에서 학습하기 때문에 중복이 있고, 계통성과 발전성이 결여되었기 때문으로 생각된다. 원자에 관한 내용은, 일본의 경우, 학습내용의 수준이 높아 이해가 어렵고, 물리의 마지막 단원이므로 학습 및 복습의 시간이 없어 개념이 정착되지 못한 것으로 생각된다. 파동분야는 일본이 남학생들이 높았다. 한국의 경우는 ‘물리Ⅰ’에 학습하고, ‘물리Ⅱ’에서 학습하지 않기 때문에 그 내용의 수준이 낮고, 심화학습이 되지 못했기 때문으로 생각된다. 한편, 한국의 경우, 남학생이 여학생보다 득점이 높고, 일본의 경우는 남녀의 차이가 보이지 않았다. 한국의 경우, 자연과정의 여학생들은 물리가 필수이지만, 일본의 경우는 선택으로, 학생의 희망에 따라 물리 이수하는 것이 하나의 원인으로 생각된다. 또, 한국의 경우, 남자고등학교와 여자고등학교가 따로따로 물리교육이 행하여지고 있기 때문에, 남녀의 차가 나타난다고 생각된다. 일본의 경우는 남녀공학으로, 또 여학생들 중에서 물리에 흥미나 학습능력을 가지고 있는 학생만이 선택하고 있다.

물리의 총득점과 물리영역별의 상관을 보면, 물리의 총득점과 상관이 높은 영역은 힘과 (r=0.75)와 전기와 자기(r=0.86)분야이었다. 또 논리사고력과 물리득점과의 상관을 보면 그 상관이 r=0.43이다. 더욱이 고등학교의 학생들 중에서 남학생, 여학생 같이 형식적 조작단계에 있는 학생의 물리학력이 과도기 또는 구체적 조작기에 있는 학생보다 높은 득점을 얻어, 물리학습을 위하여서는 논리적 사고력의 발달이 중요한 것이 밝혀졌다. 프로세스.스킬과 물리 득적과의 상관은 r=0.46으로 논리적 사고력보다 약간 높았다.

한국의 중학생, 2497명을 대상으로 논리적 사고력, 프로세스.스킬 및 과학성을 조사하였다. 일본 중학생 4397명을 자료를 함께 양국의 결과를 비교 연구하였다. 논리적사고력 및 프로세스.스킬의 정답률은 일본의 학생이 높았다. 한국학생을 지역별로, 논리적사고력 및 프로세스.스킬의 정답률을 보면, 도시의 학생들은 농촌의 학생들 보다 높은 경향이 보인다. 논리적사고력은 대도시와 중.소도시 사이의 차이가 보이지 않았지만 프로세스.스킬은 그 차이가 보였다. 과학의 방법에 한국의 중학생은 중학생 보다 열중도가 높은 수준의 항목은, 사실을 존중하고, 사실에 기초하여 생각하는 것, 예상을 세우는 것, 실험과 관찰한 결과를 기록하는 것 등 3개 항목이 있었다. 한편, 일본의 학생들이 높았던 것은, 친구와 협력하여 실험.관찰하는 것 1항목이었다.

위에 기술한 비교교육연구의 특색을 나타내는 것은 다음과 같다. 본 연구는, 3종의 비교법으로 연구를 진행하였다. 그 것은 통시적 비교(Diachronic Comparison)과 공시적 비교(Synchronic Comparison) 및 비교에 의한 보편적 문화요소(Cultural Universal)의 발견 등 3개 이었다.

통시적 비교는 한국과 일본에 이과교육과 물리교육의 체계 상호간의 관계를 검토하고, 교 육 특성의 발전계열을, 몇 개의 역사적 시점에서 비교하여, 이과교육과 물리교육체계의 변화의 공통성과 차이점을 발견하는 것을 목표로 하였다. 역사적으로, 한 나라의 문화 속에서 발견된 변화의 가설이 결코 다른 나라에도 타당할까 아닐까를 계속 확인하고, 변화의 유사성과 다른 점을 검토하여, 현대 학생들의 물리학력에 영향을 주는 역사적 요인을 찾았다.

공시적 비교는 구조 및 기능통합의 관계를 파악하는 것을 목적으로 하기 때문에, 될 수 있는 대로 많은 수의 표본, 즉 물리의 내용, 과학사, 관찰.실험, 기계기구, 교과서, 교원양성, 연수제도를 조사하여, 한국과 일본의 물리교육체계의 구조와 기능통합의 독자성과 공통성을 발견하는 것을 목적으로 하였다. 비교에 의한 보편적 문화요소의 추출을 목표로 물리교육에 공통으로 나타나는 특징의 발견을 도모하였다. 공시적 비교는 문헌적 방법뿐만 아니라 조사 방법을 사용하였고, 통계적 방법을 활용하여 물리교육의 기능적.인과관계적인 비교를 전개하고, 상관 관계적 접근방법으로, 문헌자료를 이용하여 물리교육의 구조와 기능에 관한 몇 개의 가설의 검증을 하였다.

본 연구의 결과, 한국의 과학교육 및 물리교육의 개선을 위하여 다음의 것을 과제로서 고려되어야 한다.
(1) 아동.학생들의 능력에 알맞은 학습내용을 선정하고, 더욱이 교재를 아동.학생의 친근한 소재를 택하여, 그들의 학습과정을 고려한 커리큘럼의 구성을 연구할 것.
(2) 아동.학생들의 물리현상에 대한 이해를 높이기 위하여, 대단원의 구성은 이미 학습경험을 살려서, 반복하면서 학습시키는 커리큘럼의 구성을 연구할 것.
(3) 논리적사고력, 프로세스.스킬 및 물리학력 등 과학적 제능력을 남학생들과 동등하게 여학생들에게도 교육할 것. 더욱이, 지역에 따른 이런 능력의 차이를 없애고 같게 기르기 위한 방책을 연구할 것
(4) 아동.학생들의 능력에 따라, 또 지역성을 살리는 교육을 행하기 것과 더불어 그에 따른 다양한 교재의 개발 연구를 행하는 것.
(5) 교원의 필요에 따라 이과 및 물리교원을 연수시키는 것. 또 자주적으로 참가할 수 있는 다양한 연수 프로그램을 만들 것.
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히로시마대학(廣島大學, Hiroshima University) 대학원
교육학 연구과 교과교육학 전공
1989년 3월(D6123051)
지도교수: 다케무라 시게가즈(武村重和,Takemura Shigekazu)

첨부
(김범기)물리교육의 한일비교연구-총괄-.hwp

김 범 기(金範基)
한국교원대학교

과학문화교육연구소