[국내논문]한국과 싱가포르의 중학교 과학 교과서의 물리 영역 탐구 활동의 특징 비교 A Comparative Study on Physics Inquiry Activities of Science Textbooks for Secondary School in Korea and Singapore원문보기
본 연구는 한국과 싱가포르의 중학교 과학 교과서에 실린 물리 영역의 탐구 활동을 비교 분석함으로써 차기 과학과 교과서 탐구 활동 구성에 대한 시사점을 얻기 위한 목적을 지닌다. 두 나라의 교과서 탐구 활동을 탐구 활동의 일반적인 특징과 참 과학 탐구(authentic scientific inquiry)의 반영 정도라는 두 가지 측면에서 분석하였는데, 이를 위해 각각 Millar et al.(1998)의 탐구 활동 분석틀과 Chinn & Malhotra(2002)의 분석틀을 수정 보완하여 이용하였다. 연구 결과, 두 나라 탐구 활동의 목적, 학생의 사고 관련 활동, 과제의 개방성 정도에서 차이가 발견되었다. 탐구 활동의 목적 영역에서 한국은 내용 중심적인 활동이 많았고, 싱가포르는 과정 중심적인 활동이 많았다. 학생의 사고 관련 활동 영역에서 싱가포르에는 한국에는 드문 '예상한 것 검증하기' 등의 사고 관련 활동이 있었으며, 탐구의 개방성 정도도 싱가포르가 한국보다 높았다. 두 나라의 탐구 활동에서 참 과학 탐구를 반영하고 있는 정도에도 차이가 발견되었다. 한국에는 학생들이 스스로 연구 문제를 착안하는 활동이 전혀 없었으나 싱가포르에는 이러한 활동이 있었으며, 연구 설계 항목에서 한국의 탐구 활동에는 없는 변인 설정, 변인 통제 활동이 싱가포르에는 발견되었다. 연구 결과는 교과서 탐구 활동을 구성할 때 탐구 활동의 목적, 학생의 사고 관련 활동, 과제의 개방성 정도 등의 요소가 고르게 포함되도록 할 필요가 있으며, 참 과학 탐구 요소를 적절히 반영할 필요가 았다는 것을 시사한다.
본 연구는 한국과 싱가포르의 중학교 과학 교과서에 실린 물리 영역의 탐구 활동을 비교 분석함으로써 차기 과학과 교과서 탐구 활동 구성에 대한 시사점을 얻기 위한 목적을 지닌다. 두 나라의 교과서 탐구 활동을 탐구 활동의 일반적인 특징과 참 과학 탐구(authentic scientific inquiry)의 반영 정도라는 두 가지 측면에서 분석하였는데, 이를 위해 각각 Millar et al.(1998)의 탐구 활동 분석틀과 Chinn & Malhotra(2002)의 분석틀을 수정 보완하여 이용하였다. 연구 결과, 두 나라 탐구 활동의 목적, 학생의 사고 관련 활동, 과제의 개방성 정도에서 차이가 발견되었다. 탐구 활동의 목적 영역에서 한국은 내용 중심적인 활동이 많았고, 싱가포르는 과정 중심적인 활동이 많았다. 학생의 사고 관련 활동 영역에서 싱가포르에는 한국에는 드문 '예상한 것 검증하기' 등의 사고 관련 활동이 있었으며, 탐구의 개방성 정도도 싱가포르가 한국보다 높았다. 두 나라의 탐구 활동에서 참 과학 탐구를 반영하고 있는 정도에도 차이가 발견되었다. 한국에는 학생들이 스스로 연구 문제를 착안하는 활동이 전혀 없었으나 싱가포르에는 이러한 활동이 있었으며, 연구 설계 항목에서 한국의 탐구 활동에는 없는 변인 설정, 변인 통제 활동이 싱가포르에는 발견되었다. 연구 결과는 교과서 탐구 활동을 구성할 때 탐구 활동의 목적, 학생의 사고 관련 활동, 과제의 개방성 정도 등의 요소가 고르게 포함되도록 할 필요가 있으며, 참 과학 탐구 요소를 적절히 반영할 필요가 았다는 것을 시사한다.
The purpose of this study is to compare inquiry activities in science textbooks' physics contents for Korean secondary schools with those of Singapore in order to provide a reference for further improvement of inquiry activities in Korean science textbooks. We analyzed inquiry activities using the f...
The purpose of this study is to compare inquiry activities in science textbooks' physics contents for Korean secondary schools with those of Singapore in order to provide a reference for further improvement of inquiry activities in Korean science textbooks. We analyzed inquiry activities using the framework of Millar et al.(1998) and Chinn & Malhotra (2002). The results of this study are as follows: There are differences between Korean and Singaporean inquiry activities in the area of 'learning objectives', 'students' thinking activities' and 'degree of openness'. In the area of 'learning objectives', the Korean textbooks have more activities associated with the learning of science content than those in Singaporean, whereas the Singaporean textbooks have more activities associated with the processes of scientific inquiry than in Korean textbooks. In the area of 'students' thinking activities', the Singaporean textbooks have activities like 'test a prediction', which Korean textbooks lack. The 'degree of openness' is higher in Singaporean textbooks than in Korean textbooks. And some differences in the area of 'authentic scientific inquiry' between Korean and Singaporean textbooks were also found. While the Korean textbooks do not have any activities associated with 'generating research questions', the Singaporean ones feature such activities. In the area of 'designing studies', the Singaporean textbooks have activities corresponding to 'selecting variables' and 'controlling variables', while the Korean ones never have such activities. The results of this study imply that it is necessary to balance inquiry activities in the area of 'learning objectives', 'students' thinking activities' and 'degree of openness', and to present activities close to authentic scientific inquiry in inquiry activities in textbooks.
The purpose of this study is to compare inquiry activities in science textbooks' physics contents for Korean secondary schools with those of Singapore in order to provide a reference for further improvement of inquiry activities in Korean science textbooks. We analyzed inquiry activities using the framework of Millar et al.(1998) and Chinn & Malhotra (2002). The results of this study are as follows: There are differences between Korean and Singaporean inquiry activities in the area of 'learning objectives', 'students' thinking activities' and 'degree of openness'. In the area of 'learning objectives', the Korean textbooks have more activities associated with the learning of science content than those in Singaporean, whereas the Singaporean textbooks have more activities associated with the processes of scientific inquiry than in Korean textbooks. In the area of 'students' thinking activities', the Singaporean textbooks have activities like 'test a prediction', which Korean textbooks lack. The 'degree of openness' is higher in Singaporean textbooks than in Korean textbooks. And some differences in the area of 'authentic scientific inquiry' between Korean and Singaporean textbooks were also found. While the Korean textbooks do not have any activities associated with 'generating research questions', the Singaporean ones feature such activities. In the area of 'designing studies', the Singaporean textbooks have activities corresponding to 'selecting variables' and 'controlling variables', while the Korean ones never have such activities. The results of this study imply that it is necessary to balance inquiry activities in the area of 'learning objectives', 'students' thinking activities' and 'degree of openness', and to present activities close to authentic scientific inquiry in inquiry activities in textbooks.
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문제 정의
본 연구의 목적은 한국과 싱가포르의 교과서 탐구 활동의 특징을 비교함으로써 한국의 과학 교과서 탐구 활동 구성에 시사점을 도출하는 데 있다. 싱가포르를 비교 대상으로 선정한 이유의 하나는 한국과 마찬가지로 싱가포르의 교육과정에서도 탐구 활동을 강조하고 있다는 점 이다(Ministry of Education, 2001a, 2001b, 2006).
제안 방법
4인의 연구자가 Millar et aZ.(1998) 및 Chinn & Malhotra(2002)의 분석틀을 사용하여 탐구 활동을 분류한 후, 서로의 결과를 비교하여 분석자 상호간에 일치된 정도를 확인하는 작업을 반복하였다. 이 과정에서 교과서의 탐구 활동 분석에 적합하도록 Millar et al.
(1998) 및 Chinn & Malhotra(2002)의 분석틀을 사용하여 탐구 활동을 분류한 후, 서로의 결과를 비교하여 분석자 상호간에 일치된 정도를 확인하는 작업을 반복하였다. 이 과정에서 교과서의 탐구 활동 분석에 적합하도록 Millar et al. (1998) 및 Chinn & Malhotra(2002)가 제시한 분석 틀을 일부 수정하였다. Millar et 瓦.
또 분류 기준이 명확하지 않은 부분은 4명의 연구자가 토론을 통하여 연구자 상호간의 분석 결과가 일치하도록 하였다. 그리고 과학교육 전문가 2인의 검토를 통하여 탐구 활동이 분류 기준에 맞게 분류되었는지를 검증받았다. 최종적으로 수집된 자료는 SPSS12 프로그램을 사용하여 비교분석하였다.
et 瓦.(1998)의 탐구 활동 분석틀을 교과서 탐구 활동 분석에 적합하도록 수정하여 탐구 활동의 목적, 학생 의사고 관련 활동, 과제의 개방성 정도의 세 범주로 나누었다.
한국과 싱가포르의 과학 교과서 탐구 활동의 목적을 파악하기 위하여 각 탐구 활동에 제시된 학습 목표와 활동의 전반적인 내용을 분석하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
의해 이루어지는가에 따른 분류이다. 이러한 하위요소들은 각각 교사의 결정(T), 교사와 학생 사이의 토론에 의한 결정(TS), 학생 주도의 선택(S)으로 분류하였다. 표 4는 과제 개방성 정도의 분석 결과이다.
각 범주에 대한 개방도를 알아보기 위해 4인의 연구자가 각각 활동의 개방성 정도에 대해 교사 결정(T)은 1점, 교사 학생 토론(TS)은 3점, 학생 주도(S)는 5점을 부여한 다음, 서로 다르게 판단한 활동에 대해서는 논의를 통해 개방성 정도를 확정하여 평가의 신뢰도를 높였다. 결과의 분석에서 3단계 리커트 척도를 사용하여 두 집단의 정상분포를 가정할 수 없기 때문에 비모수통계법인 맨-위트니 검정(Mann-Whitney test)를 실시하였다.
두 나라의 탐구 활동에서 참 과학 탐구의 반영 정도를 비교하기 위하여 Chinn & Malhotra(2002)의 분석 틀을 수정하여 이용하였다. 표 6은 수정된 참 과학 탐구의 요소이다.
대상 데이터
본 연구는 한국과 싱가포르의 7 . 8학년 과학 교과서에 실린 탐구 활동 중 물리 영역의 탐구를 분석 대상으로 하였다. 표 1은 한국과 싱가포르의 중학교 과학 교과서 체제이다.
두 나라의 교과서를 비교하기 위해선 비교 동등성을 확보하는 것이 중요하기 때문에(박 순경 등, 1999) 7 . 8학년 교과서만 분석하였다. 싱가포르는 한국과는 달리 교과서가 내용 학습을 위한 이론 책과 탐구 학습을 위한 실험 책의 둘로 나누어져 있다.
싱가포르는 한국과는 달리 교과서가 내용 학습을 위한 이론 책과 탐구 학습을 위한 실험 책의 둘로 나누어져 있다. 따라서 실험 책에 해당하는 『Practical Workbookj 에 실린 탐구 활동을 분석 대상으로 하였다.
한국의 9종의 중학교 교과서와 싱가포르의 5종의 과학 교과서 중에서 비교적 많이 사용되고 있는 것으로 알려진 J사의 교과서와 『Explore Your World with Science Discovery 1, 2(Heyworth, 2004a, 2004b)j 를 분석 대상으로 하였다. 한국의 7 .
데이터처리
위해서 Millar et a/.(1998)의 탐구 활동 분석 틀을 이용하여 탐구 활동의 일반적인 특징을 분석하였고, Chirm & Malhotra(2002)의 분석틀을 이용하여 참 과학 탐구의 반영 정도를 비교하였다. Millar et al.
그리고 과학교육 전문가 2인의 검토를 통하여 탐구 활동이 분류 기준에 맞게 분류되었는지를 검증받았다. 최종적으로 수집된 자료는 SPSS12 프로그램을 사용하여 비교분석하였다.
결과의 분석에서 3단계 리커트 척도를 사용하여 두 집단의 정상분포를 가정할 수 없기 때문에 비모수통계법인 맨-위트니 검정(Mann-Whitney test)를 실시하였다. 두 집단을 비교한 결과 표 5와 같이 과제 개방성 정도의 모든 하위 요소에서 유의미한 차이가 있었다.
성능/효과
탐구 활동의 목적 분석에서 한 활동에 내용 요소와 과정 요소가 모두 포함된 경우에는 두 요소를 각각 셈하였다. 그 결과 한국은 내용 목표가 차지하는 비율 (58.0%)이 과정 목표가 차지하는 비유42.0%)보다 높았다. 이에 비해 싱가포르는 과정 목표가 차지하는 비율(55.
분석한 탐구 활동 수는 65개(한국)와 63개(싱가포르)였으나, 탐구 활동에 포함된 사고 관련 활동의 수는 각각 64개(한국)와 74개(싱가포르)로 싱가포르가 한국보다 더 많았다. 이는 싱가포르의 탐구 활동에는 하나 이상의 사고 관련 활동이 포함된 경우가 있었기 때문이다.
이는 싱가포르의 탐구 활동에는 하나 이상의 사고 관련 활동이 포함된 경우가 있었기 때문이다. 두 나라의 사고 관련 활동의 하위 범주의 차이를 보기 위해 乂2검증을 실시한 결과 하위 범주들 사이에는 유의미한 차이가 있었다(p<0.05).
결과의 분석에서 3단계 리커트 척도를 사용하여 두 집단의 정상분포를 가정할 수 없기 때문에 비모수통계법인 맨-위트니 검정(Mann-Whitney test)를 실시하였다. 두 집단을 비교한 결과 표 5와 같이 과제 개방성 정도의 모든 하위 요소에서 유의미한 차이가 있었다.
, 실험 데이터를 다루는 방법, 의 개방성 정도에서 한국은 대부분 교사 주도로 이루지지만, 싱가포르는 학생주도로 이루지는 활동이 많았다.
, 결과 해석, 에서 한국은 다른 하위 범주에 비하여 개방성 정도가 비교적 높게 나왔다. 이는 탐구 활동의 마지막에, 설명해 보자, , , 토의해 보자, 등의 표현이 있는 경우 교사와 학생의 토론으로 잡았기 때문이다.
박승재, 2001). 그러나 한국 교과서탐구 활동은 문제 저】시, 실험 장치, 실험 과정이 교사에 의해 주어지고, 데이터 처리와 결과 해석 또한 교과서에서 제시하는 하나의 해답을 지향하고 있다는 것을 알 수 있었다. 학생들에게 주도권을 주어 탐구 방법을 습득하게 하고, 탐구 활동을 통한 과학 지식의 이해 및 적용을 추구하려면, 문제 제시, 실험 방법, 결과 등의 요소가 적절히 개방된 형태의 탐구가 도입되어야 할 것이다.
예를 들어, 전압을 몇 차례 변화시키면서 전류의 세기를 측정한 데이터를 이용하여, 그 결과를 옴의 법칙으로 정리하는 활동을, 일반화'로 보았으며, 이는 싱가포르가 한국보다 더 많았다. 전체적으로, 결과 설명, 과 관련된 하위 요소에는 두 나라의 차이가 두드러지지 않았지만 한국은 관찰한 결과를 그대로 기술하는 요소가 많은 반면, 싱가포르는 관찰한 결과를 종합하여 간단한 법칙으로 정리하는 활동이 많았다. 과학의 많은 법칙들은 실험 결과를 종합하여 의미있는 결론을 도출하는 과정을 통해 만들어지므로 학생들에게 이러한 활동을 하게 하는 것은 바람직하다고 볼 수 있다.
두 나라 탐구 활동의 일반적인 특징을 분석한 결과 '탐구 활동의 목적', '학생들의 사고 관련 활동, , , 탐구의 개방성 정도'의 모든 영역에서 그 차이가 발견되었다. 탐구 활동의 목적 영역에서 한국은 내용 중심적인 활동이 많았고, 싱가포르는 과정 중심적인 활동이 많았으며, 싱가포르의 목표 영역은 한국보다 고르게 분포되어 있었다.
'학생의 사고 관련 활동, 영역에서 싱가포르는 한국에서는 드문 '예상한 것 검증하기, 등의 활동이 다수 발견되었다. 또, '탐구의 개방성 정도, 에서 싱가포르의 개방성은 한국보다 유의미하게 높았다.
둘째, 두 나라에서 모두 발견되지 않은 참 과학 탐구에는, 이론의 개발', , 연구 보고서 고찰, .활동이 있었다.
후속연구
새로운 교과서가 개발되고 있다. 이러한 시점에서 외국의 과학 교과서 탐구 활동을 탐색하는 것은 우리나라의 탐구 교육과정을 개선하고 그에 따른 교과서탐구 활동을 구성하는데 유용한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대한다.
있을 것이다. 향후 한국의 교과서에서도 핵심적인 탐구 활동은 교과서 본문에서 분리하여, 분량의 제한으로부터 벗어날 수 있도록 하는 것을 고려해 볼 필요가 있다고 생각된다.
그러나 한국 교과서탐구 활동은 문제 저】시, 실험 장치, 실험 과정이 교사에 의해 주어지고, 데이터 처리와 결과 해석 또한 교과서에서 제시하는 하나의 해답을 지향하고 있다는 것을 알 수 있었다. 학생들에게 주도권을 주어 탐구 방법을 습득하게 하고, 탐구 활동을 통한 과학 지식의 이해 및 적용을 추구하려면, 문제 제시, 실험 방법, 결과 등의 요소가 적절히 개방된 형태의 탐구가 도입되어야 할 것이다.
첫째, 교과서 탐구 활동을 구성할 때 탐구 활동의 목적, 학생의 사고 관련 활동, 탐구의 개방성 정도 등의 요소가 고르게 포함되도록 할 필요가 있으며, 특히 참 과학 탐구 요소를 적절히 반영하는 것이 필요하다.
하지만 스스로 탐구 문제를 정한 다음 탐구를 수행하고, 얻은 결과를 이용하여 나름대로의 결론을 얻어 일반화시키는 과정은 학교의 탐구 활동에도 필요하다. 또, , 연구 보고서 고찰, 활동을 학교의 수업 중에 실시하는 것은 쉽지 않지만 이를 과제 형식으로 제시하여 자신이 해결하고자 하는 문제의 선행 연구를 조사하도록 할 수 있을 것이다.
교과서 탐구 활동의 비교 결과 싱가포르의 탐구 활동에서 발견된 요소를 한국 상황에 적용하기 위해서는 교실에서 실제로 이루어지고 있는 탐구 수업의 관찰, 싱가포르 과학 교사와의 면담, 탐구 활동 지도 사례에 대한 연구 등의 질적 연구가 더 필요하다는 것을 제안한다.
참고문헌 (23)
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교육인적자원부 (2007). 중학교 교육과정. 교육인적자원부
김재우, 오원근, 박승재 (1999). 중학교 1학년 학생들의 탐구 문제에 대한 변인 판별 및 통제. 한국과학교육학회지, 19(4), 674-683
Chinn, C. A. & Malhotra, B. A. (2002). Epistemologically authentic inquiry in schools: A theoretical framework for evaluating inquiry tasks. Science Education, 86, 175-218
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Heyworth, R. M. (2004a). Explore your world with science discovery1, Pearson Education South Asia Pte Ltd
Heyworth. R. M (2004b). Explore your world with science discovery2, Pearson Education South Asia Pte Ltd
Millar, R., Le Marechal, J-F. & Tiberghien, A. (1998). A map of the variety of labwork. Working Paper 1 from the European project: Labwork in Science Education
Ministry of Education (2001a). Curriculum planning & development division. Science Syllabus, Lower Secondary. Ministry of Education in Singapore
Ministry of Education (2001b). Curriculum planning & development division. Science Syllabus, Primary. Ministry of Education in Singapore
Ministry of Education (2006). Nurturing every child, flexibility & diversity in Singapore schools. Ministry of Education in Singapore
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