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문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 선행 연구들의 분석 기준에 제한점 언급과 학습자 참여성 기준을 추가하여 제7차 중·고등학교 과학 교과서 화학 영역에 사용된 비유를 분석, 검토하였다. 또한, 이 결과를 선행 연구의 제6차 교과서 분석 결과와 비교하여 교육적 시사점을 논의하였다.
- 비유는 유사점에 근거하여 두 영역의 구조를 비교하는 것으로,1 수업에서 비유를 사용할 때는 추상적 개념을 시각화하며 동기를 유발하는 것을 목적으로 한다.2 수업에서 개념 습득을 도모하기 위해 학생들에게 익숙한 상황이나 사물을 제시하여 비유적으로 추론하는 방법은 친숙하지 않은 것을 이해하기 위하여 기존의 지식을 바탕으로 새로운 개념을 능동적으로 구성하는 과정으로서의 구성주의 학습관에도 잘 부합된다고 볼 수 있다.
- 이 연구에서는 비유의 조작적 정의를 '교과 내용에 관련되는 목표물의 설명을 돕기 위하여 학생 세계에서 사용되는 비유물을 대응시키는 것'으로 내리고, 이 정의에 의거하여 2인의 분석자가 대상 교과서의 비유를 개별적으로 추출하였다. 분석자간 일치도를 구하고 이견을 좁히는 과정을 반복함으로써 비유 추출 과정의 신뢰성을 확인하였다.
제안 방법
- 1. 중등 과학 교과서의 화학 영역에 사용된 비유의 빈도를 조사한다.
- 2. 비유를 유형별로 분류한 후 각 유형의 빈도와 적절성을 조사한다.
- 따라서 이 연구에서는 선행 연구들의 분석 기준에 제한점 언급과 학습자 참여성 기준을 추가하여 제7차 중·고등학교 과학 교과서 화학 영역에 사용된 비유를 분석, 검토하였다. 또한, 이 결과를 선행 연구의 제6차 교과서 분석 결과와 비교하여 교육적 시사점을 논의하였다.
- 이 연구에서는 비유의 조작적 정의를 '교과 내용에 관련되는 목표물의 설명을 돕기 위하여 학생 세계에서 사용되는 비유물을 대응시키는 것'으로 내리고, 이 정의에 의거하여 2인의 분석자가 대상 교과서의 비유를 개별적으로 추출하였다. 분석자간 일치도를 구하고 이견을 좁히는 과정을 반복함으로써 비유 추출 과정의 신뢰성을 확인하였다. 분석자간 일치도가 0.
- 추출된 비유들 일부를 선정하여 2인의 분석자가 Table 2와 같은 분류 기준에 따라 유형별로 분류하였다. 분석자간 일치도와 코헨의 카파(Cohen’s k) 계수17를 구하고 이견을 좁히는 과정을 반복하여 신뢰도를 조사하였다. 평균적인 분석자간 일치도가 0.
- '학습자 참여성’16은 문제 해결, 토의, 혹은 탐구 활동을 통해 목표물과 비유물 간의 공유 속성을 학생들 스스로 대응시켜 보거나, 역할 놀이를 하는 등 학생들의 활발한 참여를 필요로 하는 비유는 학생 중심 비유로, 단순히 전통적인 방식으로 비유물을 제시한 비유는 교사 중심 비유로 분류하였다. 비교를 위해 이 추가 기준들을 가지고 제6차 교과서에 제시된 비유도 분석하였다.
- 비유물의 표현 방식에 따라 언어로만 표현된 경우, 그림으로만 표현된 경우, 언어와 그림을 모두 사용하여 표현된 경우로 구분하였다. 언어와 그림을 모두 사용하여 표현된 경우가 66%로 가장 많았고, 언어로만 표현된 경우는 26%, 그림으로만 표현된 경우는 8%였다(Fig.
대상 데이터
- 6차 교과서에서 자주 사용되었던 비유물 중 볼트와 너트, 다스, 언덕, 계단, 터널, 가게의 물건 분류 등은 7차 교과서에서도 자주 사용되었다. 가장 자주 사용된 비유는 볼트와 너트의 결합을 사용하여 화학 반응을 설명한 것으로, 중학교 과학 3 교과서 8권 중 7권에서 사용되었다. 6차 교과서와 마찬가지로 단 1회만 사용된 비유도 상당히 많았다 (88%).
- 이 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중학교 및 고등학교 과학 교과서의 화학 영역에 포함된 비유를 분석하였으며, 분석 대상 교과서는 중학교 과학 18권 (각 학년 6권), 고등학교 과학 7권, 화학 I 5권, 화학 II 5권으로 35권이었다(Table 1). 대상 단원은 중학교 과학 1의 「물질의 가지 상태」, 「분자 운동」, 「상태변화와 에너지」, 과학 2의 「물질의 특성」, 「혼합물의 분리」, 과학 3의 「물질의 구성」, 「물질 변화에서의 규칙성」, 고등학교 과학의 「물질」, 그리고 고등학교 화학 I 및 화학 II의 전체 단원이었다.
- 사용된 비유의 종류는 216가지로, 186가지의 비유가 사용된 6차 중등 과학 교과서에 비해 다양한 비유들이 새로 도입되었다. 6차 교과서에서 자주 사용되었던 비유물 중 볼트와 너트, 다스, 언덕, 계단, 터널, 가게의 물건 분류 등은 7차 교과서에서도 자주 사용되었다.
- 이 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중학교 및 고등학교 과학 교과서의 화학 영역에 포함된 비유를 분석하였으며, 분석 대상 교과서는 중학교 과학 18권 (각 학년 6권), 고등학교 과학 7권, 화학 I 5권, 화학 II 5권으로 35권이었다(Table 1). 대상 단원은 중학교 과학 1의 「물질의 가지 상태」, 「분자 운동」, 「상태변화와 에너지」, 과학 2의 「물질의 특성」, 「혼합물의 분리」, 과학 3의 「물질의 구성」, 「물질 변화에서의 규칙성」, 고등학교 과학의 「물질」, 그리고 고등학교 화학 I 및 화학 II의 전체 단원이었다.
성능/효과
- 10 11 이 연구들은 교과서 비유를 학교급별로 나누어 비유물과 목표물 간의 공유 속성, 비유물의 표현 방식, 비유물과 목표물의 추상도, 대응 정도, 비유물 상황의 작위성, 본문 중에 '비유' 용어 사용에 따라 분류하였다. 그 중 제6차 과학 교과서에 대한 분석 결과를 보면 전체 비유의 절반 가까이 되는 비유가 공유 속성의 대응 관계를 다루지 않았으며, 비유라고 언급한 경우도 매우 드물었다. 따라서 교과서에 제시된 많은 비유가 학생들이 비유물을 목표 개념으로 오인하거나 학습해야 할 내용을 비유에서 분리해내지 못함으로써 개념 이해에 방해가 될 가능성이 있는 등의 시사점을 얻을 수 있었다.
- 비유물과 목표물의 공유 속성에 따라 비유를 분류한 결과Fig 1), 화학 반응에서 촉매의 역할을 맞선에서의 중매쟁이 역할에 비유하는 것과 같이 비유물과 목표물의 행동이나 역할이 서로 유사한 기능적 비유가 총 325회 중 52%로 가장 많았다. 또한 분자와 탁구공의 크기 관계를 탁구공과 지구의 크기에 비유하는 것과 같이 비유물의 모양, 크기 등이 목표물과 유사한 구조적 비유는 29%였다. 구조적 속성과 기능적 속성을 모두 공유한 비유는 19%로서, 대표적인 예로 고체 분자의 움직임을 학생들이 일정한 간격으로 손을 잡고 구조 조금씩 몸을 비틀어 움직이는 것(기능)에 비유 하는 것을 들 수 있다.
- 3), 올림픽 경기 장면을 물질의 세 가지 상태에 따른 분자 배열에 비유한 것과 같이 구체적 비유물에 추상적 목표물을 대응시킨 비유가 78%로 가장 많았다. 또한 친구를 사귈 때 다른 사람 때문에 친해지는 것을 족매에 의해 화학 반응이 촉진되는 것에 비교하는 것과 같이 추상적 비유물을 추상적 목표물에 대응시킨 비유는 18%였다. 마지막으로, 문자가 모여 단어를 이루는 것을 원소 기호가 모여 화학식을 이루는 것에 비유하는 것 처럼 구체적 비유물을 구체적 목표물에 대응시킨 비유는 5%로 가장 적었다.
- 또한 친구를 사귈 때 다른 사람 때문에 친해지는 것을 족매에 의해 화학 반응이 촉진되는 것에 비교하는 것과 같이 추상적 비유물을 추상적 목표물에 대응시킨 비유는 18%였다. 마지막으로, 문자가 모여 단어를 이루는 것을 원소 기호가 모여 화학식을 이루는 것에 비유하는 것 처럼 구체적 비유물을 구체적 목표물에 대응시킨 비유는 5%로 가장 적었다. 추상도에 따른 이 분류 결과는 제6차 교육과정에 따른 과학 교과서 분석 결과와 비슷하다.
- 비유물과 목표물의 공유 속성에 따라 비유를 분류한 결과Fig 1), 화학 반응에서 촉매의 역할을 맞선에서의 중매쟁이 역할에 비유하는 것과 같이 비유물과 목표물의 행동이나 역할이 서로 유사한 기능적 비유가 총 325회 중 52%로 가장 많았다. 또한 분자와 탁구공의 크기 관계를 탁구공과 지구의 크기에 비유하는 것과 같이 비유물의 모양, 크기 등이 목표물과 유사한 구조적 비유는 29%였다.
- 비유물과 목표물의 추상도에 의한 분류 결과(Fig. 3), 올림픽 경기 장면을 물질의 세 가지 상태에 따른 분자 배열에 비유한 것과 같이 구체적 비유물에 추상적 목표물을 대응시킨 비유가 78%로 가장 많았다. 또한 친구를 사귈 때 다른 사람 때문에 친해지는 것을 족매에 의해 화학 반응이 촉진되는 것에 비교하는 것과 같이 추상적 비유물을 추상적 목표물에 대응시킨 비유는 18%였다.
- 비유의 제한점, 즉 비유물과 목표물 간에 비유가 성립되지 않는 부분이나 주의 사항을 다룬 비유는 1% 불과했다. 이러한 비유의 대표적인 예는 볼트와 너트로 분자 구조를 설명하면서, '이것을 사용하면 결합한 원자의 수나 종류는 나타낼 수 있지만 실제 분자의 모양이나 공간적인 구조를 나타내는 데는 적합하지 않다’라고 밝히는 경우이다.
- 상황의 작위성에 따른 분류 결과, 일상적 비유와(51%) 작위적 비유가(49%) 비슷한 비율로 사용되었다. 일상적 비유란 주변에서 흔히 볼 수 있는 사물이나 상황을 그대로 사용하는 것으로, 반응 속도에 따라 농도가 다른 것을 횡단보도에 사람이 많을 때와 적을 때 충돌 횟수가 다른 것에 그대로 비유하는 것이 대표적인 예이다.
- 제 7차 교육과정에 따른 중등 과학 교과서의 화학 영역에 사용된 비유를 분석한 결과, 제6차 교육과정에 따라 집필된 과학 교과서에 비하여 전체적으로 비유의 사용이 증가하였으나, 교육과정의 변화에 따른 단원 이동으로 인해 비유 사용 빈도의 증감 경향이 교과목별로 차이가 많았다. 특히 화학 I 교과서의 경우 비유 사용이 크게 감소함으로써 이러한 경향을 분명히 나타내 주었는데, 비유가 제한적으로 사용된 단원들에 대해서도 유용한 비유가 많이 개발될 필요가 있다.
- 60회로 가장 높았다. 제6차 중등 과학 교과서 (0.40회)에 비해 전체적으로 10쪽당 비유 사용 빈도가 증가한 반면, 화학 I 교과서의 경우에는 10쪽당 평균 비유 사용 빈도가 0.63회에서 0.12회로 크게 감소하였다. 이러한 결과는 제6차 교육과정에 따른 화학 I 교과서 중 비유가 많이 사용되었던 「물질의 구성 입자」, 「전자 배치와 주기율」, 「화학 결합」 등의 단원들이 제7차 교육과정에서는 다른 교과목으로 이동된 것이 가장 큰 요인이라고 볼 수 있다.
- 분석자간 일치도와 코헨의 카파(Cohen’s k) 계수17를 구하고 이견을 좁히는 과정을 반복하여 신뢰도를 조사하였다. 평균적인 분석자간 일치도가 0.92, 코헨의 카파 계수가 0.81 도달한 후 1인의 분석자가 추출된 비유를 모두 분석하였다.
후속연구
- 이와 같은 결과로부터, 중등 과학 교과서에 제시된 화학 영역의 많은 비유들은 학생들의 개념 이해를 돕고자 하는 저자들의 의도와는 달리 효과를 거두기 어려울 수도 있을 것으로 판단된다. 따라서 새로운 교육과정에 따라 교과서를 개편할 때는 가급적 학생들의 실제 경험에 기초한 일상적 비유물을 도입하고, 비유임을 명시하며, 공유 속성과 비공유 속성을 구분할 수 있게 하는 비유를 선택해야 할 것이다. 또한 학습에 필요한 도식을 효과적으로 도출할 수 있도록 목표물의 인과 관계 구조를 포함하는 체계성 높은 비유를 선택하며, 능동적인 학습을 위해 교사 중심의 전통적인 비유를 지양하고 학생들의 인지적 활동을 요구하는 비유를 많이 도입해야 하겠다.
- 교과서 저자들마다 효과적이라고 생각하는 비유에 대한 견해가 서로 다른 것을 반영한다고 볼 수 있다. 따라서 실험 연구를 통해 어떠한 비유들이 효과적인지 확인할 필요가 있을 것이다.
- 따라서 새로운 교육과정에 따라 교과서를 개편할 때는 가급적 학생들의 실제 경험에 기초한 일상적 비유물을 도입하고, 비유임을 명시하며, 공유 속성과 비공유 속성을 구분할 수 있게 하는 비유를 선택해야 할 것이다. 또한 학습에 필요한 도식을 효과적으로 도출할 수 있도록 목표물의 인과 관계 구조를 포함하는 체계성 높은 비유를 선택하며, 능동적인 학습을 위해 교사 중심의 전통적인 비유를 지양하고 학생들의 인지적 활동을 요구하는 비유를 많이 도입해야 하겠다. 이와 함께 현장의 과학 교사들은 화학 개념을 설명하기 위해 교과서 비유를 사용할 때 교과서에 제시된 그대로 사용하기 다는 위와 같은 측면에 유의하여 바람직한 방향으로 수정·보완함으로써 문제점을 줄일 수 있도록 노력하여야 할 것으로 본다.
- 화학 II 교과서에서는 구조적 속성과 기능적 속성을 모두 공유한 비유의 빈도가 다른 교과서에 비해 상대적으로 적었다. 앞으로 비유의 개발이 폭넓게 이루어지고 비유물과 목표물의 공유 속성이 다양한 비유가 교과서에 도입된다면 교과목 별로 다른 양상이 많이 줄어들 것이다.
- 또한 학습에 필요한 도식을 효과적으로 도출할 수 있도록 목표물의 인과 관계 구조를 포함하는 체계성 높은 비유를 선택하며, 능동적인 학습을 위해 교사 중심의 전통적인 비유를 지양하고 학생들의 인지적 활동을 요구하는 비유를 많이 도입해야 하겠다. 이와 함께 현장의 과학 교사들은 화학 개념을 설명하기 위해 교과서 비유를 사용할 때 교과서에 제시된 그대로 사용하기 다는 위와 같은 측면에 유의하여 바람직한 방향으로 수정·보완함으로써 문제점을 줄일 수 있도록 노력하여야 할 것으로 본다.
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