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문제 정의
- 이 연구는 초등학교 교사들의 SSC 실험방법에 대한 인식정도를 알아보았다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 이번 연구에서는 현장교사들의 과학실험 직무연수 시간에 미량화학에 대한 내용을 소개하고 또 몇 가지 실험을 통해서 교사들이 느끼고 경험한 미량화학에 대해 기존의 전통적인 실험방법과 비교하여 미량화학 실험 방법 및 도구 등에 대한 인식을 알아보고 또 느낌과 소감을 분석하여 이를 토대로 초등현장에 적용 가능성을 알아보고자 한다.
제안 방법
- 설문지의 구성 내용은 SSC 실험방법에 대한 교육및 필요성, 장점, 위험 및 안전, 환경오염 및 처리, 경제성, 탐구능력 신장과 교사가 생각하는 전통적인 방법에서의 문제점과 실험에 참여 한 후 서술식의 소감으로 구성하였다. 1차 설문지를 구성한 후 과학교육을 전공한 2인의 대학교수 그리고 현장교사 3인의 검토를 하였으며 검토 후 설문지를 수정 보완 하였다. 구체적인 설문지의 구성 내용은 Table 2에 나타내었다.
- 연수 주제로 선정된 4가지 실험 내용은 1) 크로마토 그래피, 2) LCD 필름을 이용한 열전도, 3) 산-염기 용액 분류하기, 4) 산성비 내용으로 과학 교과서에 있는 내용으로 SSC 실험방법을 개발한 내용으로 교육과정과 대체 적용 가능성이 있는 관련 주제로 구성하였다.
- 이 내용은 초등학교 과학 3학년 2학기 혼합물 분리와 관련 있는 내용이다(교육인적자원부, 2001a). SSC 도구를 이용한 혼합물의 분리 방법은 기존의 거름종이를 사용하는 원형전개법이 아닌 상승 전개법으로 보다 쉽고 단순한 96홈 판과 생활 속에서 흔히 볼 수 있는 투명 빨대를 지지대로 사용하여 투명빨대 속에 들어갈 수 있도록 크로마토그래피용 전용지를 자른 후 분리하고자하는 수성 펜을 점적한 후 전개하여 혼합된 색소를 분리하였다. 전개 방법에 따라 편의상 원형, 상승 전개법이라 부르며 흡착과 분배를 통한 크로마토그래피의 기본원리를 이해 할 수 있다.
- 액정온도필름을 가지고 온도에 대한 색깔변화를 비교 관찰하고 이 필름을 이용하여 여러 가지 금속의 열전도 비교실험을 할 수 있다. 개정 7차 과학 교육과정 내용 중 4학년 열전달과 우리생활단원에서 탐구활동으로 다양한 물질의 열전도 비교하기 내용과 관련하여 고체의 종류에 따라 열이 전달되는 빠르기가 다름을 말 할 수 있다와 관련하여 온도별 색깔변화와 열전도 실험을 하였다.
- 그리고 자료의 필요성을 인식하고 필요한 자료형태로는 CD>비디오>책자>인쇄물/프린트 등으로 답하였다(Table 3).
- 또한 두 번째 방법은 여과지 또는 크로마토그래피 전용지를 자른 후 밑 부분에 12가지 색깔을 점적한 후롤 원기둥을 만들어 스테이플러로 마무리하여 원기둥 형태로 만든 후 페트리접시에 전개용매인 물을 넣고 그 위에 놓은 후 투명 컵 뚜껑을 덮고 혼합물의 분리 변화를 정성적으로 관찰한다. Fig.
- 설문지의 구성 내용은 SSC 실험방법에 대한 교육및 필요성, 장점, 위험 및 안전, 환경오염 및 처리, 경제성, 탐구능력 신장과 교사가 생각하는 전통적인 방법에서의 문제점과 실험에 참여 한 후 서술식의 소감으로 구성하였다. 1차 설문지를 구성한 후 과학교육을 전공한 2인의 대학교수 그리고 현장교사 3인의 검토를 하였으며 검토 후 설문지를 수정 보완 하였다.
- 액정온도필름을 페트리 접시에 넣고 따뜻한 물, 차가운 물 등을 한 방울 떨어뜨려 온도에 따른 색깔을 비교 관찰하였다. 온도에 따른 색깔변화를 가지는 필름을 구리, 알루미늄, 아연 철 금속에 똑같은 위치에 필름을 붙여 따뜻한 물, 찬물에 담근 후 열전도에 대한 금속의 열전도를 비교 관찰하였다.
- 액정온도필름을 페트리 접시에 넣고 따뜻한 물, 차가운 물 등을 한 방울 떨어뜨려 온도에 따른 색깔을 비교 관찰하였다. 온도에 따른 색깔변화를 가지는 필름을 구리, 알루미늄, 아연 철 금속에 똑같은 위치에 필름을 붙여 따뜻한 물, 찬물에 담근 후 열전도에 대한 금속의 열전도를 비교 관찰하였다. 금속에 대한 열전달의 이해와 금속의 열전달 순서를 알 수 있었다(Fig.
- SSC 실험도구를 이용하여 생활 속의 산성-염기성 용액을 분류하는 실험으로 생활 주위에서 흔히 볼 수 있는 여러 용액인 산성용액인 염산, 식초, 사이다 등과 염기성 용액인 수산화나트륨, 암모니아수, 비눗물 등을 반응 판위에서 실험 할 양식을 반응판에 삽입시켜 직접적으로 반응판 양식위에 방울을 떨어뜨리거나 SSC 실험 도구인 24 홈판을 양식위에 대고 실험을 할 수 있다. 우선 리트머스시험지를 작게 자른 후 양식위에 얹고 그 위에 마이크로피펫으로 생활속의 산, 염기성 물질을 각각 몇 방울씩 떨어뜨려 산-염기를 구분해 본다. 또한 페놀프탈렌, BCG와 같은 지시약과 천연 지시약인 양배추, 장미 등을 제조하여(Fig.
- 이 연구에서는 SSC에 대한 초등 교사들의 인식을 조사하기 위하여 신병주(2005), 김현경과 최병순 (2005), 박종윤과 홍지혜(2007), 유미현 등(2007), 유미현 등(2009) 등의 논문을 참고 수정보완 및 추가하여 설문지를 개발하여 사용하였다. 질문지는 총 30개 문항으로 선택 또는 자유응답의 형태로 구성하였다.
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3.8 전통실험에 대한 부담감의 이유
이번 연구 대상자들은 기존의 전통적인 실험에서의 교사들이 평소 느끼는 문제점을 알아보기 위해서 설문내용 중 예상되는 문제점들을 나열하여 중요한 것부터 순서대로 선택하게 하였다. 선택한 결과를 살펴보면 교사의 실험 준비과정에 시간이 너무 많이 들고(38.
- 이 연구에서는 SSC에 대한 초등 교사들의 인식을 조사하기 위하여 신병주(2005), 김현경과 최병순 (2005), 박종윤과 홍지혜(2007), 유미현 등(2007), 유미현 등(2009) 등의 논문을 참고 수정보완 및 추가하여 설문지를 개발하여 사용하였다. 질문지는 총 30개 문항으로 선택 또는 자유응답의 형태로 구성하였다.
- 이 내용은 초등학교 과학 6학년 1학기 산과 염기와 관련 있는 내용이다(교육인적자원부, 2002). 페트리 접시를 이용하여 위험한 실험을 간단하고 쉽게 적용한 예(Martin, 2002) 를 응용하여 페트리 접시 안에 자연환경을 만든 후 산성비의 주원인인 산 폐기물인 NO2, SO2가 발생되도록 화학 반응을 시켜 산-염기지시약과 녹말/KI 지시약 등으로 변화를 관찰하였다. 우선 페트리 접시에 대리석, 모래, 금속 등의 자연 환경을 만든 후 NO2를 생성시킨다.
대상 데이터
- SSC 실험연수에 참여한 교사 가운데 설문에 응답한 교사는 총 266명이며 설문에 참여한 교사 중 남자 63명, 여자 203명이었다(Table 1). 조사 대상이 경남에 재직 중인 교사에 한정하였으므로 표집의 편향성을 배제할 수 없다.
성능/효과
- SSC 실험연수를 받은 교사들에게 SSC 장점을 묻는 설문에서는 단순, 편리, 시간절약, 다양성, 정성, 정량, 수업병행, 장난감 같아 재미있다 등 대부분이 긍정적이었다. 특히 초등학생들의 수준에 맞게 과학에 대한 흥미를 가질 것으로 생각되고 소량실험 함으로써 변인에 따라 전환이 쉽고 다양하게 실험을 할 수 있는 장점이 있다.
- 2에서 보이는 롤 원기둥으로 만으로도 자체 지지대가 가능하였다. 결과적으로 흡착을 통한 혼합물들의 정성적인 분리 확인 가능하였다(Fig. 2).
- 이는 박국태 등(2008)이 언급한 것과 같이 실험시간 단축과 절약으로 수업 중 실험 결과를 해석하고 토의 할 시간을 확보 할 수 있어 그 이론에 대한 과학적 개념을 형성하는데 도움을 줄 것과 일치되는 내용이다. 또한 SSC는 재료 수가 적고 실험이 간단하며 다양한 형태로 실험이 가능하였다고 86.8%가 답하였고 또한 정량, 정성실험이 가능하는가 라는 질문에는 대부분은 긍정적인 대답을 하였지만 22.9%의 교사가 부정적인 응답을 하였다. 이것은 사용하는 실험 도구에 정확한 눈금이 표시되지 않았고, 실험자의 익숙하지 않은 도구의 사용으로 인한 위화감 때문에 부정적인 판단을 한 것으로 보인다.
- 1% 대답하였다. 또한 유리기구 사용과 비교 했을때 플라스틱 사용은 96.6%가 안전하다고 답하였다(Table 4). 이는 안전사고에 대한 교사의 법적 책임으로 인하여 실질적인 실험을 회피하고 자료실에서 실험의 답을 얻는 현실의 문제점을 극복 할 수 있을 것으로 생각된다.
- 또한“실험시 시간절약과 시약을 소량 사용하여 가지고 실험함으로써 적은 비용으로 다양한 실험을 할 수 있고 환경적으로 오염을 많이 줄일 수 있어 좋았다.
- 허승현과 김성규(2004)는 초등학교 과학실에서 발생하는 화학폐기물에 대한 실태에서는 실험 후 처리 과정 및 방법을 몰라 수돗물에 흘러버려 환경오염을 유발 할 수 있고 소규모 및 대규모학교에서 사용하는 화학약품들은 화학약품의 특징상 소량이어도 유출 또는 배출되면 환경오염과 위험한 사항을 초래 할 수 있다고 언급하고 있다. 사용 회수 및 처리에 문제가 야기되므로 실험에 대한 부담을 가지는 교사들의 업무 부담을 줄이는 방안으로 SSC가 효과적일 수 있다.
- 서술식 조사의 결과로 아동의 수준을 생각하여 SSC 실험이 새롭고 장난감 같아 실험하는데 재미있어 흥미를 가질 것 같고 또한 실험이 쉽고, 안전하여 현장에 보급이 되었으면 하였다. 교육연수의 필요성과 사전 교사의 준비로 인한 교사의 일 부담도 언급한 이도 있었다.
- 실험기구가 간편하고 소지가 용이하며 수업시간에 이론과 실험을 동시에 병행할 수 있는 장점에 대해서의 질문에는 92.1% 교사가 긍정적인 대답을 하였다. 박광서(2004)가 언급한 것과 같이 수업시간에 이론과 실험을 병행한다면 기본 개념에 충실한 학습과 학습 내용이해에도 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
- 위험과 안전에 대한 설문에서는 도구 및 약품의 사용량의 축소로 소량을 사용함으로써 폭발과 화재 그리고 유리기구의 파손으로 인한 상처 등으로부터 안전하다고 86.1% 대답하였다. 또한 유리기구 사용과 비교 했을때 플라스틱 사용은 96.
- 일반적인 실험 방법과 비교하여 SSC 실험에 대한 편리성을 묻는 질문에 92.5%가 긍정적인 대답을 했으며, 형태가 다양하고 간단하다며 실험 준비 및 실험 시간 그리고 실험 후 처리하는데 시간을 절약 할 수 있다고 82.0%의 교사들이 긍정적으로 답하였다. 이는 박국태 등(2008)이 언급한 것과 같이 실험시간 단축과 절약으로 수업 중 실험 결과를 해석하고 토의 할 시간을 확보 할 수 있어 그 이론에 대한 과학적 개념을 형성하는데 도움을 줄 것과 일치되는 내용이다.
- 초등교육과정의 모든 실험에 다 대체할 수는 없지만 비유리 도구 사용으로 안전하며 화학약품의 소량 사용으로 위험 및 실험 후 처리하기가 쉽고 환경오염을 줄일 수 있었다. 그리고 특별히 장비구입이 필요없고 생활속에서 쓰이는 여러 도구를 사용함으로써 친근감과 학습내용의 이해가 쉽고 또 경제적인 도움을 주었다.
- 플라스틱 일회성 도구사용으로 제2의 환경오염을 유발케 한다고 지적하는 이도 있었다. 축소된 다양한 도구와 약품의 소량 사용으로 명확한 결과에 대한 우려 및 조작상의 주의력도 요구된다고 답하였고 SSC 도구의 보급에 대한 경제적 부담도 가지는 것 같았다.
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