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문제 정의
- 두 종류의 실험형태를 적용했을 때, 시간에 따른 상호작용의 유형에 차이가 있는지 살펴보았다. 실험을시작하는 초반에는 TS2(실험진행에 대한 의견제시)와 ES2(발생한 현상에 대한 단순 관찰, 측정을 포함한행동), QS1(단순질문), QS2(절차질문)가 상호작용의주요 유형으로 분석되었으며, 실험을 진행하는 동안에학생들의 상호작용은 주로 TS2로 구성되어 있음을알 수 있었다.
- 적용되는 프로그램에 대한 특징을 분석하고 유형별로 분류하는 연구는 흔히 이루어지고 있으나, (Domin, 1999; Johnstone, 2001) 형태별 프로그램의 적용에 따른 학습 양상의 비교는 그 중요성에 비해 다양하고 심도 있는 연구가 거의 이루어지지 못하고 있다. 따라서, 이 연구에서는 개발된 2가지 형태의 실험을 학교 현장에 적용하여 학생들의 언어적 상호작용을 살펴봄으로써 그 효과를 비교하고자 한다. 개발된 탐구 실험은 주어진 과정대로 실험하기 보다는 구성원들과 함께 실험을 계획하고, 실험 관찰에서 얻은 결과들을 여러가지 관점에서 생각해보고 토론하는 상호작용이 필요한 실험으로 구성하였다.
- 본 연구에서는 실생활 소재 탐구 모듈을 적용한 과학 탐구 실험 수업 과정에서 학생-학생 상호작용 유형을 분류하고, 탐구 실험 형태에 따른 학생들의 학습접근 수준을 알아보았다. 학생들 간의 상호작용의 대부분이 피상적 접근에 머무르고 있었으나, 실험과정중 문제점을 해결해야 하는 상황에서나, 구체적인 실험방법을 제시하지 않았을 때 심층적 접근이 나타났다.
- 질적으로 살펴보아야 할 필요성이 있다. 이에 본연구에서는 언어적 상호작용을 통해 학생들이 학습과제를 다루는 방식을 학습 접근 수준별로 분류하여 분석해 보고자 한다.
- 반추를 의미한다. 즉, 자신과 타인에 의한 설명이나 의견의 문제점을 지적하고 대안을 제시하는 것이다. 자신이나 타인에 의해 제시된 의견을 단순히 긍정 또는 부정하거나, 원인이나 이유 없이 단순히 수용하는 경우는, 피상적 메타인지 1(MS1), 로 분류하였고, 자신이나 타인의 의견 .
제안 방법
- 「설명」은 질문에 대한 설명을 포함한 응답인더〕, 질문에 대한 긍정이나 부정의 대답, 질문의 단순한 재구성은, 피상적 설명 1(ES1), 로 분류하였고, 발생한 현상에 대한 단순관찰, 측정, 단순묘사를 포함한 대화는 , 피상적 설명2(ES2), 로 분류하였다. 눈에 보이는 현상과 물질을 사용해 설명하는 거시적인 관점의 설명은 , 심층적 설명 1(ED1), 로, 원인-결과의 관점에서 설명하거나 입자수준의 미시적 관점에서 설명하는 것은 '심층적 설명2(ED2), 로 분류하였다.
- 「질문」은 교과서적 지식, 간단한 관찰 등의, 사실적 질문(QS1), 과 주어진 절차를 분명히 하거나, 앞으로 어떻게 해야 하는지 묻는, 절차 질문(QS2), 을 '피상적 접근 질문'으로 분류하였고, 이해되지 않는 상황에서 설명을 요하는, 이해질문, , 추론, 가설 . 검증의 '예상 질문', 제시된 정보의 모순을 감지했을 때 묻는 '이상발견질문', 다루고 있는 정보의 이용을 묻는 '적용질문', 주어진 절차가 없을 때 앞으로 어떻게 진행할지 묻는, 계획 또는 전략 질문'들은, 심층적 접근질문(QD)'으로 분류하였다.
- 따라서, 이 연구에서는 개발된 2가지 형태의 실험을 학교 현장에 적용하여 학생들의 언어적 상호작용을 살펴봄으로써 그 효과를 비교하고자 한다. 개발된 탐구 실험은 주어진 과정대로 실험하기 보다는 구성원들과 함께 실험을 계획하고, 실험 관찰에서 얻은 결과들을 여러가지 관점에서 생각해보고 토론하는 상호작용이 필요한 실험으로 구성하였다. 또한, 고등사고능력을 필요로 하는 개발된 모듈의 효과를 선다형 지필검사지만으로 확인하기 어렵다는 판단에 따라, 학생들 사이의 언어적 상호작용을 분석하여 학습접근 수준에 따른 양상을 그 효과로 비교분석하였다.
- 본연구에서는 학생-학생 상호작용 유형만을 4개 영역(사고, 설명, 질문, 메타인지)으로 범주화하고 하위요소를 보다 상세화하였으며, 2인의 연구자가 관찰을 통해 파악된 특성과 프로토콜을 분석하면서 언어적 상호작용을 추출해내고, 기록원고에 대한 반복적인 분석을 통한 귀납적인 방식으로 보완하였다. 개발한 분석 틀을 토대로 연구자 4인이 일부 기록 원고를 각각 분류하여 차이를 검토하는 과정을 통해 수정 . 보완하여 최종적인 분류틀을 개발하였다.
- 설명을 요하는, 이해질문, , 추론, 가설 . 검증의 '예상 질문', 제시된 정보의 모순을 감지했을 때 묻는 '이상발견질문', 다루고 있는 정보의 이용을 묻는 '적용질문', 주어진 절차가 없을 때 앞으로 어떻게 진행할지 묻는, 계획 또는 전략 질문'들은, 심층적 접근질문(QD)'으로 분류하였다.
- 과학 탐구실험 과정에서 상호작용 양상의 뚜렷한차이를 보이는 문제해결형 실험과 과제해결형 실험의두 가지 형태의 실험을 분석하였다. 두 가지 형태의실험으로 구성된 모듈을 적용하였을 때, 학생-학생 상호작용 수의 변화, 학습 접근 수준, 상호작용의 유형에 있어 차이가 있는지 살펴보았다.
- 우선 현행 교육과정 내용을 고려하여 모듈 주제를 선정하였고, 한 모듈 안에 연계되는 3~4개의 활동들이포함되도록 구성하였다. 교사용 안내서와 학생용 활동지로 구분하여 개발된 1차 모듈을 현장 교사 대상 Workshop을 통해 수정 및 보완하였다. Workshop에참여한 인원은 총 5명으로 화학교육을 전공한 석사학위 이상의 교사들로 구성하였다.
- 교육과정상 내용 수준이 유사한 주제로 선정하기 위해 과학교과서의 물질 단원의 학습내용이 포함된 두 모듈을선택하였다. 또한, 수행과정상에서도 두 모듈 모두 관찰이나 측정 등 학생들에게 익숙하게 사용되어온 탐구 기능의 활용으로, 탐구 기능의 수준에 의한 영향을최소화하였다.
- 가지 형태의 실험을 분석하였다. 두 가지 형태의실험으로 구성된 모듈을 적용하였을 때, 학생-학생 상호작용 수의 변화, 학습 접근 수준, 상호작용의 유형에 있어 차이가 있는지 살펴보았다. 모듈1의 활동A에는 활동 중간에 불꽃반응으로 확인하기 힘든 상황이제시되어, 이러한 문제 상황에서 학생들이 어떻게 문제를 해결해 나가는지, 상호작용의 유형에는 변화가있는지 살펴보았고, 모듈2에는 모듈1처럼 활동 중간에 문제점이 드러나는 것이 아니라, 처음에 실험을 통해 해결해야 할 과제(실험의 목표)를 제시해주고, 학생들에게 그 과제를 해결해 보도록 하는 형태의 실험이었다.
- 문제 해결형 실험보다 좀 더 높은 탐구에 해당한다. 두 실험 형태의 차이는 실험 주제의 특성이나 개념의 난이도보다는 활동과정의 구성 및 전개 방식에서 발생하는 차이로, 문제해결형 실험이 주어진 실험과정에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 과정을 수정 . 설계하는 문제 중심실험이라면, 과제해결형 실험은 실험과정이 주어지지 않은 상황에서 제시된 과제(실험의 목표)를 해결해 나가는 열린 탐구실험 형태의 과제중심실험이다.
- 특히 문제가 친숙한 상황이 아니고, 학생들이 과거에 기계적으로 학습한 어떤 것이나 사실을 단순히 회상하는 것에 의존할 수 없을 때 나타난다(Chin & Brown, 2002a). 따라서 과학탐구 실험 중 문제 상황에서 더 이상의 생각을 진행시키려 하지 않는 포기의 경우는, 피상적 사고 1(TS1), , 실험방법, 실험절차에 대한 의견인데, 문제 상황과는 관계없이 실험진행에 대한 지시를 포함한 경우는, 피상적 사고2(TS2), 로 분류하였다. 문제해결에 대한 의견제시인 경우, 문제와 관련성은 있으나 짧고 구체적이지 않은 형태의 의견 제시는, 피상적 사고3(TS3)'으로 분류하였고, 문제에 대한 상세하고, 구체적인 예시를 사용한 의견이나 결정적으로 실험에 결론을 내리는데 도움이 되는 의견은, 심층적사고(TD)'로 분류하였다.
- 그러나 이러한 노력에 비해 과학 교사들이 과학교육 현장에서 편리하게 이용할 수 있는 학습지도 자료는 부족한 편이다. 따라서 우선 학생들의 탐구능력과 과학에 대한 흥미를 자극할 수 있는 실생활 소재 탐구과정 중심의 실험 모듈을 2가지 형태로 개발하였다. 적용된 실험의 형태는 학습 과정 중 학습자에 영향을 미칠 수 있는 중요한 외적 변인이다.
- 개발된 탐구 실험은 주어진 과정대로 실험하기 보다는 구성원들과 함께 실험을 계획하고, 실험 관찰에서 얻은 결과들을 여러가지 관점에서 생각해보고 토론하는 상호작용이 필요한 실험으로 구성하였다. 또한, 고등사고능력을 필요로 하는 개발된 모듈의 효과를 선다형 지필검사지만으로 확인하기 어렵다는 판단에 따라, 학생들 사이의 언어적 상호작용을 분석하여 학습접근 수준에 따른 양상을 그 효과로 비교분석하였다.
- 개발된 모듈 활동을 직접 수행하면서 설문지를 통해 각 모듈에 포함되어 있는 탐구기능요소 선정의 타당성과 과학에 대한흥미 향상과 탐구기능의 향상에 대한 효율성 등을 평가받았다. 또한, 교사들에 의해 지면 또는 구두로 제안된 모듈의 장단점 및 보완점에 대한 평가 및 의견을 반영하여 2차 모듈을 완성하였다.
- 행동에 대한 단순한 평가와 실험과정, 결론에 대한 단순한 평가를, 피상적메타인지2(MS2), 로 분류하였다. 또한, 제시된 의견에 대해 한계나 문제점만을 지적하는 경우, 제시한 실험 결론에 대한 의견의 한계, 문제점을 지적하는 경우는 '심층적 메타인지 1(MD1), 로 분류하고, 제시된 의견을 수정할 만한 대안을 제시하는 경우는, 심층적 메타인지2(MD2), 로 분류하였다.
- 연구자는 실험에 대해간단히 설명을 해주고 학생들이 실험을 수행하는 동안의 질문에 답하기는 하였으나 결정적인 실험 방법을 제시하는 것이 아니라 학생들의 생각을 도울 수있는 정도로만 관여하였다. 매 차시 실험과정을 녹음및 녹화하였으며, 연구자 2인이 동시에 실험조를 관찰하였다. 수업 처치 기간 동안 연구 대상 학생들로부터녹음이나 녹화에 대한 거부감을 나타내는 행동은 발견할 수 없었다.
- 모듈 2는 과제해결형 실험으로 제시된 과제를 해결하기 위해 학생 스스로 실험을 설계하여 진행하도록 구성되었다.
- 두 가지 형태의실험으로 구성된 모듈을 적용하였을 때, 학생-학생 상호작용 수의 변화, 학습 접근 수준, 상호작용의 유형에 있어 차이가 있는지 살펴보았다. 모듈1의 활동A에는 활동 중간에 불꽃반응으로 확인하기 힘든 상황이제시되어, 이러한 문제 상황에서 학생들이 어떻게 문제를 해결해 나가는지, 상호작용의 유형에는 변화가있는지 살펴보았고, 모듈2에는 모듈1처럼 활동 중간에 문제점이 드러나는 것이 아니라, 처음에 실험을 통해 해결해야 할 과제(실험의 목표)를 제시해주고, 학생들에게 그 과제를 해결해 보도록 하는 형태의 실험이었다. 모듈2의 활동A를 분석하여, 두 가지 형태인탐구실험의 차이점을 살펴보았다.
- 모듈1의 활동A에는 활동 중간에 불꽃반응으로 확인하기 힘든 상황이제시되어, 이러한 문제 상황에서 학생들이 어떻게 문제를 해결해 나가는지, 상호작용의 유형에는 변화가있는지 살펴보았고, 모듈2에는 모듈1처럼 활동 중간에 문제점이 드러나는 것이 아니라, 처음에 실험을 통해 해결해야 할 과제(실험의 목표)를 제시해주고, 학생들에게 그 과제를 해결해 보도록 하는 형태의 실험이었다. 모듈2의 활동A를 분석하여, 두 가지 형태인탐구실험의 차이점을 살펴보았다.
- 따라서 과학탐구 실험 중 문제 상황에서 더 이상의 생각을 진행시키려 하지 않는 포기의 경우는, 피상적 사고 1(TS1), , 실험방법, 실험절차에 대한 의견인데, 문제 상황과는 관계없이 실험진행에 대한 지시를 포함한 경우는, 피상적 사고2(TS2), 로 분류하였다. 문제해결에 대한 의견제시인 경우, 문제와 관련성은 있으나 짧고 구체적이지 않은 형태의 의견 제시는, 피상적 사고3(TS3)'으로 분류하였고, 문제에 대한 상세하고, 구체적인 예시를 사용한 의견이나 결정적으로 실험에 결론을 내리는데 도움이 되는 의견은, 심층적사고(TD)'로 분류하였다.
- 개발한 분석 틀을 토대로 연구자 4인이 일부 기록 원고를 각각 분류하여 차이를 검토하는 과정을 통해 수정 . 보완하여 최종적인 분류틀을 개발하였다.
- 본 연구에서 사용된 학생들의 언어적 상호작용 분류 틀은 선행연구(Chin & Brown, 2000)를 참고하여 개발하였다. Chin과 Brown(2000)의 경우 학생들의 대화 및 행동분석틀을 크게 사고, 설명, 질문, 메타인지, 실험 등 5가지 영역으로 나누고 각 영역별 하위요소로 심층적 접근, 피상적 접근으로 나누었다.
- 본 연구에서는 실생활 소재를 활용하여 개발된 모듈 중 4개의 모듈을 적용하였으며, 그 모듈 중 첫 번째로 적용한 문제해결형 모듈1과 두 번째로 적용한과제해결형 모듈2의 적용 결과를 분석하였다. 교육과정상 내용 수준이 유사한 주제로 선정하기 위해 과학교과서의 물질 단원의 학습내용이 포함된 두 모듈을선택하였다.
- Chin과 Brown(2000)의 경우 학생들의 대화 및 행동분석틀을 크게 사고, 설명, 질문, 메타인지, 실험 등 5가지 영역으로 나누고 각 영역별 하위요소로 심층적 접근, 피상적 접근으로 나누었다. 본연구에서는 학생-학생 상호작용 유형만을 4개 영역(사고, 설명, 질문, 메타인지)으로 범주화하고 하위요소를 보다 상세화하였으며, 2인의 연구자가 관찰을 통해 파악된 특성과 프로토콜을 분석하면서 언어적 상호작용을 추출해내고, 기록원고에 대한 반복적인 분석을 통한 귀납적인 방식으로 보완하였다. 개발한 분석 틀을 토대로 연구자 4인이 일부 기록 원고를 각각 분류하여 차이를 검토하는 과정을 통해 수정 .
- 관찰하였다. 수업은 3주에 한번씩, 토요일에 3 차시 수업이 연속으로 진행되었으며, 3차시 동안 한주제로 구성된 모듈내의 활동을 모두 진행하였다. 매차시별 수업 시간은 따로 정해진 것이 아니라 상황에따라 결정되었는데, 학생들이 어려워했던 실험은 실험의 흐름을 유지하기 위해 1시간 이상 연속적으로 행해졌고 이외의 실험은 보통 45~50분 동안 행해졌다.
- 실생활 소재를 사용한 탐구 모듈을 적용한 탐구 실험 수업과정에서 나타나는 언어적 행동은「질문」, 「설명」, 「사고」, 「메타인지」의 4개 범주로 구분한 후, 각범주별로 상호작용의 수준을 고려하여, 총 15개의 행동으로 세분하였다.
- 개발되었다. 우선 현행 교육과정 내용을 고려하여 모듈 주제를 선정하였고, 한 모듈 안에 연계되는 3~4개의 활동들이포함되도록 구성하였다. 교사용 안내서와 학생용 활동지로 구분하여 개발된 1차 모듈을 현장 교사 대상 Workshop을 통해 수정 및 보완하였다.
- 이 연구에 사용된 실생활 소재 탐구 모듈은 SAPA II의 13가지 탐구기능의 분류를 기준으로 개발되었다. 우선 현행 교육과정 내용을 고려하여 모듈 주제를 선정하였고, 한 모듈 안에 연계되는 3~4개의 활동들이포함되도록 구성하였다.
- 이러한 분류틀에 근거하여 문제해결형 모듈과 과제 해결형 모듈에 따른 학습 접근 수준에 의한 언어적 상호작용의 수를 비교분석하였는데, 먼저 최종 분류 틀에 따라 1인의 분석자가 전체 기록 원고를 분류한 후, 또 다른 연구자가 이를 검토하였다.
- 즉, 자신과 타인에 의한 설명이나 의견의 문제점을 지적하고 대안을 제시하는 것이다. 자신이나 타인에 의해 제시된 의견을 단순히 긍정 또는 부정하거나, 원인이나 이유 없이 단순히 수용하는 경우는, 피상적 메타인지 1(MS1), 로 분류하였고, 자신이나 타인의 의견 . 행동에 대한 단순한 평가와 실험과정, 결론에 대한 단순한 평가를, 피상적메타인지2(MS2), 로 분류하였다.
- 특히, 이 연구에서 개발된 실생활 소재 탐구 실험 모듈은 두 가지 실험 형태로 개발되었다. 첫째는 문제 해결형 실험이다.
- 과제 해결형 실험은 실험과정이 주어지지 않으므로 학생들이 실험과정을 처음부터 스스로 설계할 것을 요구한다. 학생들은 실험을 통해 해결해야 할 과제를 받고, 그 과제를 해결하기 위한 실험방법을 설계하고, 문제가 해결될 때까지 실험을 개선하여 수행하게 된다. 문제 해결형 실험보다 좀 더 높은 탐구에 해당한다.
- 자신이나 타인에 의해 제시된 의견을 단순히 긍정 또는 부정하거나, 원인이나 이유 없이 단순히 수용하는 경우는, 피상적 메타인지 1(MS1), 로 분류하였고, 자신이나 타인의 의견 . 행동에 대한 단순한 평가와 실험과정, 결론에 대한 단순한 평가를, 피상적메타인지2(MS2), 로 분류하였다. 또한, 제시된 의견에 대해 한계나 문제점만을 지적하는 경우, 제시한 실험 결론에 대한 의견의 한계, 문제점을 지적하는 경우는 '심층적 메타인지 1(MD1), 로 분류하고, 제시된 의견을 수정할 만한 대안을 제시하는 경우는, 심층적 메타인지2(MD2), 로 분류하였다.
대상 데이터
- 2004년 4월부터 7월까지 12차시의 실험을투입 . 관찰하였다.
- 교사용 안내서와 학생용 활동지로 구분하여 개발된 1차 모듈을 현장 교사 대상 Workshop을 통해 수정 및 보완하였다. Workshop에참여한 인원은 총 5명으로 화학교육을 전공한 석사학위 이상의 교사들로 구성하였다. 개발된 모듈 활동을 직접 수행하면서 설문지를 통해 각 모듈에 포함되어 있는 탐구기능요소 선정의 타당성과 과학에 대한흥미 향상과 탐구기능의 향상에 대한 효율성 등을 평가받았다.
- 실험 활동에 자발적으로 참여한 5명의 학생들로 하나의 소집단으로 구성하였으며, 과학성적 평균을 기준으로 분석한 결과 상위권인 학생 1명, 하위권인 학생 1명, 중위권인 학생 3명이었다. 연구자는 실험에 대해간단히 설명을 해주고 학생들이 실험을 수행하는 동안의 질문에 답하기는 하였으나 결정적인 실험 방법을 제시하는 것이 아니라 학생들의 생각을 도울 수있는 정도로만 관여하였다.
- 충북 청원군 소재 중학교 3학년 학생 5인 1조의 소집단을 대상으로 개발된 실생활 소재 탐구 모듈을 적용하였다. 2004년 4월부터 7월까지 12차시의 실험을투입 .
성능/효과
- 교사들이 학생들을 도울 수 있는 방법은 탐구가 일어날 수 있는 정도의 문제와 의문을 제시하는 것이다(Chin, 2002b). 15분~25분 사이에 문제를 해결하기 위해 학생-학생 간에 많은 대화가 있었음을 알 수 있었고, 문제를 해결하고 실험에 대한 결론을 내리는 40분 이후에는 별다른 문제점이 없어 대화수가 다시 감소하는 것을 볼수 있었다.
- Workshop에참여한 인원은 총 5명으로 화학교육을 전공한 석사학위 이상의 교사들로 구성하였다. 개발된 모듈 활동을 직접 수행하면서 설문지를 통해 각 모듈에 포함되어 있는 탐구기능요소 선정의 타당성과 과학에 대한흥미 향상과 탐구기능의 향상에 대한 효율성 등을 평가받았다. 또한, 교사들에 의해 지면 또는 구두로 제안된 모듈의 장단점 및 보완점에 대한 평가 및 의견을 반영하여 2차 모듈을 완성하였다.
- 또한, 실험을 계속 진행하는 동안 학생들의 심층적 접근 수준의 대화 수는 8%이하로 큰 변화를 보이지 않았는데, 이는 실험결과를 바르게 이끌 수 있을 만큼의 높은 수준의 대화보다는 실험결과를 얻는 데는 큰 도움이 되지 않는 낮은 수준의 대화만 거의 이루어지기 때문이라고 볼 수 있다. 그러나 실험결론을 내리는 실험 후반부 55분쯤에는 실험결과를 되짚어 보면서 심층적 접근의 상호작용이 15%정도 이루어져 다른 때에 비해 좀 더 많이 이루어지는 것을 볼 수 있었다.
- 묘사(ES2)하는 대화가 많이 이루지는 것을 알 수 있었다. 그러나 이와 관련된 심층적 접근 수준의 학습이 이루어지지 않는 것으로 보아 잘못된 실험 설계를 바로 고치기 위한 반추보다는 시행착오적인 행동으로 해결하려고 함으로써 실험 설계 부분을 어려워하고 있음을 알 수 있었다.
- 실험을시작하는 초반에는 TS2(실험진행에 대한 의견제시)와 ES2(발생한 현상에 대한 단순 관찰, 측정을 포함한행동), QS1(단순질문), QS2(절차질문)가 상호작용의주요 유형으로 분석되었으며, 실험을 진행하는 동안에학생들의 상호작용은 주로 TS2로 구성되어 있음을알 수 있었다. 또한 문제해결형 실험과 과제해결형 실험 모두에서 원인-결과의 관점에서 설명하거나 입자수준의 미시적 관점에서 설명하는, 심층적 설명2(ED2), 와 제시된 의견을 수정할 만한 대안을 제시하는, 심층적 메타인지2(MD2), 가 이루어지지 않음을 알 수 있었다. ED2의 경우, 실험에 참여한 학생들이 관찰내용을 현상적으로 설명하는 데에는 익숙하지만 그원인을 과학적 원리를 근거로 설명하는 데에 어려움을 느꼈거나, 입자 수준의 개념을 거시적인 대상에 적용하는 데에 익숙하지 못한 상태여서 미시적 관점으로 설명하는 것이 어려웠으리라 생각된다.
- 문제가 발생한 15~25분 사이에 피상적 접근뿐만 아니라 심층적 접근 수준의 상호작용이 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한 전체 피상적 접근 수준의 상호작용 중 5분 동안 일어난 피상적 접근의 %비율을 살펴보면 문제 상황에서 피상적 접근의 비율은 다른 때에 비해 약 2배 정도 증가하는 것을 볼 수 있다. 그러나 심층적 접근의 비율을 살펴보면 다른 때에 비해 4배 이상 증가하는 것을 볼 수 있다.
- 이는 학생들에게 실험과정, 방법을 구체적으로 제시하거나, 이미 학생들이 결과를 알고 있는 개념 확인실험을 하는 것은 학생들을 심층적 접근으로 이끌지못한다는 것을 알 수 있었다. 또한, 사후 인터뷰 결과에 의하면 이와 갇은 형태의 탐구실험이 오히려 실험방법이 구체적으로 제시되는 형태에 비하여 과제에대한 흥미를 이끌어 내는 것으로 나타났다.
- 문제해결형 실험과 과제해결형 실험의 대화 유형을 살펴본 결과, 문제해결형 실험에서는 실험 중 문제가 발생하고(15분) 이를 해결하는 25분 지점에서 갑자기 많은 대화가 이루어짐을 볼 수 있었다. 이때 상호작용의 유형을 살펴보면, 15분 이후부터 QD(심층적 질문) 의 수가 먼저 급격히 증가하고, 이것과 약 5분의 시간차 간격을 두고 TD(문제 해결에 대한 의견저〕 시)가증가하는 것을 볼 수 있었다(Figure 1).
- 문제해결형 실험과 달리 과제해결형 실험에서는 피상적 접근과 심층적 접근의 상호작용 대화 수, 각각의 전체 접근 수준 별 차지하는 %비율이 실험 전반적으로 고르게 분포하는 편이다. 실험을 설계해야 하는 5~20분에는 다른 때에 비해 좀 더 많은 심층적 접근 수준의 상호작용이 이루어지긴 하였지만 문제 해결형 실험의 심층적 접근이 4배 이상 증가한 것에 비하면 2배도 채 증가하지 않았음을 알 수 있었다. 또한, 실험을 계속 진행하는 동안 학생들의 심층적 접근 수준의 대화 수는 8%이하로 큰 변화를 보이지 않았는데, 이는 실험결과를 바르게 이끌 수 있을 만큼의 높은 수준의 대화보다는 실험결과를 얻는 데는 큰 도움이 되지 않는 낮은 수준의 대화만 거의 이루어지기 때문이라고 볼 수 있다.
- 실험을시작하는 초반에는 TS2(실험진행에 대한 의견제시)와 ES2(발생한 현상에 대한 단순 관찰, 측정을 포함한행동), QS1(단순질문), QS2(절차질문)가 상호작용의주요 유형으로 분석되었으며, 실험을 진행하는 동안에학생들의 상호작용은 주로 TS2로 구성되어 있음을알 수 있었다. 또한 문제해결형 실험과 과제해결형 실험 모두에서 원인-결과의 관점에서 설명하거나 입자수준의 미시적 관점에서 설명하는, 심층적 설명2(ED2), 와 제시된 의견을 수정할 만한 대안을 제시하는, 심층적 메타인지2(MD2), 가 이루어지지 않음을 알 수 있었다.
- 나타났다. 이때 이루어지는 심층적 접근 수준의 상호작용의 유형을 분석한 결과, 특히 질문, 사고 영역에서의 증가가 두드러졌다. 이는 문제해결형 실험이 학생들의 비판적 참여를 증가시킨다는 이화정과 강성주(2005)의 연구결과와 연관된다.
- 특히, 본 연구에서 적용한 실험과정 중 나타나는 문제점을 해결해야 하는 문제해결형 실험에서는 해결해야 할 문제 발생시 학생-학생 상호작용의 수가 증가하며, 심층적 접근 수준의 상호작용 수도 증가하는 것으로 나타났다. 이때 이루어지는 심층적 접근 수준의 상호작용의 유형을 분석한 결과, 특히 질문, 사고 영역에서의 증가가 두드러졌다.
- 수준을 알아보았다. 학생들 간의 상호작용의 대부분이 피상적 접근에 머무르고 있었으나, 실험과정중 문제점을 해결해야 하는 상황에서나, 구체적인 실험방법을 제시하지 않았을 때 심층적 접근이 나타났다. 이는 학생들에게 실험과정, 방법을 구체적으로 제시하거나, 이미 학생들이 결과를 알고 있는 개념 확인실험을 하는 것은 학생들을 심층적 접근으로 이끌지못한다는 것을 알 수 있었다.
- 이때 이온음료와 알코올을 적당한 비율로 섞어야 불꽃의 색을 조금 관찰할 수 있고 이를 이용하여 어떤 이온이 들어있는지 분명하게 확인하고자 하려면 이온의 농도를 더 진하게 해야 한다. 학생들은 실험을 시작한 지 15분 후에 이온음료와 알코올을 섞는 과정에서 이온음료를 너무 많이 섞어 불이 잘 붙지 않는 문제 상황에 봉착하자, 이 문제를 해결하기 위해 서로 의견을 제시하고, 실험을 진행하여 갑자기 대화 수가 문제 발생 이전에 비해 2배 가량 증가하는 것을 볼 수 있었다. 학생들은 알코올을 더 넣어보고, 그래도 잘 안되자 혼란스러워 하면서 계속 문제점을 해결하기 위해 고심하는 것을 볼 수 있었다.
- 이온음료를 너무 적게 넣으면 이온의 색을 관찰하기가 힘들다. 학생들이 한참동안 고민하고, 토론하는 과정을 지켜보다가 교사가 이온의 색을 관찰하기 힘든 이유를 생각해보고, 색을 잘 관찰할 수 있을 만큼 이온의 양을 늘리기 위한 방법에 대해 생각해 볼 것을 권유하자 학생들이 이온 음료를 끓여 알코올과 섞어 실험을 진행해 문제를 해결하는 것을 볼 수 있었다. 교사들이 학생들을 도울 수 있는 방법은 탐구가 일어날 수 있는 정도의 문제와 의문을 제시하는 것이다(Chin, 2002b).
후속연구
- 따라서, 학생들에게 다양한 형태의 탐구실험을 적용해 보고 그에 따른 상호작용 양상을 분석해 좀 더 효과적인 탐구 실험의 형태를 제시해 보는 연구가 후속되어야 한다. 또한 학생들을 좀 더 사고할 수 있도록 돕고, 심층적 학습 접근을 유도할 수 있는 탐구 실험들이 많이 개발되어야 할 것으로 사료된다.
- 한다. 또한 학생들을 좀 더 사고할 수 있도록 돕고, 심층적 학습 접근을 유도할 수 있는 탐구 실험들이 많이 개발되어야 할 것으로 사료된다.
- 이를 통해 문제 해결형 실험이 통합적 사고능력 향상에 효과적이며, 중학생 수준에서 적절한 난이도의 실험형태를 도입한다면 보다 탐구적인 실험 효과를 얻을 수 있으리라 생각된다. 또한, 과제해결형 실험에서도 문제해결형 실험 이후의 심화과정이나 고학년의 학생들에게로의 적용을 고려해서 재구성할 경우 더 많은 심층적 학습 접근을 유도할 수 있으리라 기대된다.
- 이는 문제해결형 실험이 학생들의 비판적 참여를 증가시킨다는 이화정과 강성주(2005)의 연구결과와 연관된다. 이를 통해 문제 해결형 실험이 통합적 사고능력 향상에 효과적이며, 중학생 수준에서 적절한 난이도의 실험형태를 도입한다면 보다 탐구적인 실험 효과를 얻을 수 있으리라 생각된다. 또한, 과제해결형 실험에서도 문제해결형 실험 이후의 심화과정이나 고학년의 학생들에게로의 적용을 고려해서 재구성할 경우 더 많은 심층적 학습 접근을 유도할 수 있으리라 기대된다.
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