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문제 정의
- 그러나 사회과학적 이슈는 개념적으로나 절차적으로 또는 기술적으로 과학과 관련된 사회적 문제로 정의되는 등 과학적 상황과는 다르며(Zeidler et al., 2002), 과학적 논의활동이 사회과학적 이슈를 활용한 토론보다 과학의 본성을 더 적절히 반영한다(Driver et al., 2000; Hofstein et al., 2008)는 점과 과학교육 목표달성의 중심적인 방법의 하나로 구체적인 현상과 접촉하여 과학탐구를 수행할 수 있는 기회를 제고하는 실험활동이 제시된 점(Chinn & Malhotra, 2002)을 고려하여, 본 연구에서는 과학적 상황이 가장 잘 드러나는 실험활동 중 하나로 문제해결형 탐구실험을 적용하여 학생들의 논의활동에서 나타나는 논의양상을 알아보고자 하였다.
- 더불어, 논의활동의 중요성이 강조됨에도 불구하고 학교 현장에서 논의활동이 거의 진행되지 않는 상황을 고려할 때 학생들이 논의활동에 대하여 어떻게 생각하고 있는지, 논의활동이 필요하다고 생각하고 있는지를 알아보는 것이 의미가 있다고 판단되어 본 연구에서는 논의활동이 활발하게 이루어질 것으로 예상되는 문제해결형 탐구실험의 적용한 후 논의활동에 대한 인식을 함께 알아보고자 하였다.
- 이 연구에서는 고등학교 1학년 과학영재들의 문제해결형 탐구실험에서 논의 양상을 확인하고 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보았다. 그 결과, 매우 활발한 논의활동이 확인되었으나 차시에 따른 논의 질 향상은 거의 나타나지 않았다.
- 이 연구에서는 고등학교 과학영재학급 영재수업에 문제해결형 탐구실험을 적용하여 학생들의 논의양상을 알아보고, 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보았다.
- 학생들 사이에서 이루어지는 논의활동은 선행연구들에서의 토론이나 논증, 논변활동과 본질적으로는 다르지 않으나, 본 실험수업의 특성 상 상호작용적인 요소를 더 많이 드러낼 가능성을 가지고 있어서 강순민(2004)의 정의에 따라 언어적이고 사회적인 상호작용의 추론활동을 의미하는 논의활동이라는 표현을 사용하였다. 이에 본 연구에서는 문제해결형 탐구실험의 적용과정에서 나타나는 논의활동의 특징을 논의과정 요소를 중심으로 분석하고자 한다.
- 탐구실험의 적용이 모두 끝난 후 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위하여 본 연구에서 개발한 설문지를 이용하여 설문조사를 실시하였다. 설문지의 문항은 리커트 형태와 서술형 또는 단답형이 혼합되어있으며 각 응답에 대한 이유까지 기술하게 하였다.
제안 방법
- 세번째 질문은 논의활동 과정에서 제공된 교사의 도움 정도 및 도움형태를 알아보기 위한 설문 문항이고, 마지막 네 번째 질문은 실험수업에서 논의활동이 진행되는 것에 대하여 긍정적으로 생각하는지를 알아보기 위한 문항이다. 개발된 설문지는 과학교사 2명에게 예비검사를 실시하여 수정하는 과정을 거쳤고, 최종 설문지는 교육전문가 1명, 석사과정 과학교사 2명과의 논의로 정교화 하였다.
- 논의활동에 대한 인식을 알아보기 위한 두 번째 설문문항은 본 프로그램이 논의를 활성화시키는 프로그램이라는 생각이 드는지를 묻는 질문과 그에 대한 이유진술이다. 관련한 추가질문으로 주제별 논의활동 정도와 그 이유, 난이도 및 논의가 가장 활발하게 이루어진 단계도 함께 알아보았다. 표 8과 9에서 볼 수 있는 것처럼 학생들은 ‘논의상황의 직접적인 경험(9명)’을 이유로 본 프로그램이 논의를 활성화시키는 프로그램이라고 생각하고 있었고, ‘생소하거나 어려웠음(3명)’을 논의가 활성화되지 못했던 이유로 생각하고 있었다.
- 녹음 및 녹화자료의 분석과정에서 학생 개개인의 녹음자료를 기본으로 논의과정을 전사하였고, 녹음 자료만으로 전사가 어려운 경우 소집단별 녹화자료를 참고하였다. 수업 중 학생들 사이의 논의과정을 분석하기 위한 분석틀의 선택과정에서 탐구실험의 진행 중 쌍방향적인 대화가 많이 일어나는 것에 착안하여 Toulmin의 논증구조에 대화적 논의 요소를 첨가한 설명적 논의과정(explanatory argumentation)요소와 대화적 논의과정(dialogic argumentation) 요소 분석틀(강순민, 2004)을 이용하였다(표 2).
- 논의활동에 대한 인식을 알아보기 위한 두 번째 설문문항은 본 프로그램이 논의를 활성화시키는 프로그램이라는 생각이 드는지를 묻는 질문과 그에 대한 이유진술이다. 관련한 추가질문으로 주제별 논의활동 정도와 그 이유, 난이도 및 논의가 가장 활발하게 이루어진 단계도 함께 알아보았다.
- 논의활동에 대한 인식을 알아보기 위한 첫 번째 설문문항은 프로그램 전반에 걸쳐 논의가 자유롭게 이루어졌다고 생각하는지를 묻는 질문과 그에 대한 이유진술이다. 주제별 인식의 차이가 있는지도 알아보기 위해 응답을 세분화하여 주제별 평균과 전체평균을 확인하였다(표6).
- 논의활동에 대한 인식조사 설문은 총 4개 영역의 8문항으로 리커트형 문항은 점수화하였고, 응답이유와 서술형 문항의 응답은 유형화하였다. 학생들의 응답에서 일부는 무응답도 있었고 둘 이상의 진술도 있어 응답수가 학생 수와 일치하지는 않는다.
- 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위한 첫 번째 질문은 프로그램 전반에 걸쳐 논의가 자유롭게 이루어졌는지를 알아보기 위한 것으로 세부 주제별로 응답할 수 있도록 형식을 구성하였다. 두 번째 질문은 프로그램이 논의를 활성화시키는지에 대한 인식을 알아보기 위한 것으로, 논의 활성화에 영향을 주는 요인을 함께 알아보기 위하여 주제별 논의활동 정도와 난이도 및 단계별 논의활동 정도에 대한 세부문항까지 포함하여 총 4개의 질문으로 구성되었다.
- 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위한 첫 번째 질문은 프로그램 전반에 걸쳐 논의가 자유롭게 이루어졌는지를 알아보기 위한 것으로 세부 주제별로 응답할 수 있도록 형식을 구성하였다. 두 번째 질문은 프로그램이 논의를 활성화시키는지에 대한 인식을 알아보기 위한 것으로, 논의 활성화에 영향을 주는 요인을 함께 알아보기 위하여 주제별 논의활동 정도와 난이도 및 단계별 논의활동 정도에 대한 세부문항까지 포함하여 총 4개의 질문으로 구성되었다. 세번째 질문은 논의활동 과정에서 제공된 교사의 도움 정도 및 도움형태를 알아보기 위한 설문 문항이고, 마지막 네 번째 질문은 실험수업에서 논의활동이 진행되는 것에 대하여 긍정적으로 생각하는지를 알아보기 위한 문항이다.
- 또한 문제해결형 탐구실험의 형태에 익숙하지 않은 학생들의 상황을 고려하여 1차시에는 각 단계마다 교사의 적절한 안내가 이루어지도록 하였고, 교육과정에서 다루지 않는 개념이 주가 되는 2, 3차시는 개념의 소개와 관련된 일부 단계와 교사의 주도하에 전체적으로 논의활동이 이루어지도록 하였다.
- 학생들의 논의활동을 보다 자세히 알아보기 위하여 본 연구자가 매 수업마다 수업관찰을 실시하였고, 학생들의 세부적인 활동과정과 언어적 상호작용 자료는 조별비디오 촬영 및 개인별 녹음으로 수집하였다. 매 수업이 끝난 직후 관찰일지를 작성하였고, 두 개 조의 녹음 및 녹화 자료는 전사하여 분석에 이용하였다.
- 모든 수업에 빠짐없이 참여한 1조와 5조의 구성원 7명의 논의활동에서 나타나는 언어적 상호작용을 논의과정 요소를 중심으로 분석하여 학습 단계별로 빈도를 표시하였고, 주제별 논의과정 요소는 빈도와 비율을 함께 표시하여 표 3에 제시하였다.
- 문제해결형 탐구실험의 적용과정에서 나타나는 논의활동 양상은 본 연구자의 수업관찰과 적용과정에서 나타나는 학생들의 언어적 상호작용을 분석하여 알아보았고, 본 탐구실험의 적용 후에 설문조사를 통하여 학생들의 논의활동에 대한 인식을 알아보았다.
- 문제해결형 탐구실험의 적용과정에서 드러난 논의 과정 요소의 특성을 알아보는 과정에서 2개 소집단의 차이를 함께 알아보았다. 2개 소집단 중 1조는 같은 영재집단 중에서도 학업성취도가 높으면서 자신의 의사를 적극적으로 표현하는 학생들로 영재수업 담당교사의 추천에 의해 구성된 소집단이고, 5조는 1명의 리더를 포함한 소집단으로 나머지 4개 소집단을 대표한다고 볼 수 있는데, 두 소집단의 논의 양상에 있어서 1조가 특별히 수준 높은 논의활동을 했다고 판단할 수 없는 결과들이 확인되었다.
- 본 실험의 적용과정에서 문제해결형 탐구실험과 논의활동에 대한 안내를 따로 실시하지 않았기 때문에 학생들이 실험의 진행 및 그 과정에서 진행되어야 할 논의활동에 있어 예상치 못한 어려움이 발생될 가능성을 고려하여, 영재수업 담당교사의 추천으로 다른 학생들에 비해 학업성취가 높고 평소 수업에서 자신의 의사를 잘 표현하는 학생 세 명을 중심으로 1개 소집단(1조)을 구성하였다. 이외 4개의 소집단은 일반적인 실험수업에서 집단의 구성형태와 동일하게 자신의 의사표현에 적극적이거나 논의를 주도할 만한 리더가 1명 이상 포함되도록 하였다.
- 설문문항의 분석과정에서 리커트형 문항은 ‘매우 그렇다’5점, ‘그렇다’4점, ‘보통이다’3점, ‘아니다’2점, ‘매우 아니다’를 1점으로 점수화하여 각 문항에 대한 평균을 계산하였고, 응답이유나 서술형 문항에 대한 응답은 유사한 것끼리 유형화하는 과정을 거쳐 학생들의 인식을 알아보았다.
- 탐구실험의 적용이 모두 끝난 후 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보기 위하여 본 연구에서 개발한 설문지를 이용하여 설문조사를 실시하였다. 설문지의 문항은 리커트 형태와 서술형 또는 단답형이 혼합되어있으며 각 응답에 대한 이유까지 기술하게 하였다. 설문지는 크게 4개의 영역에서 8개 질문으로 구성되어 있고, 질문의 구체적인 내용은 다음과 같다.
- 이상의 단계를 적용하여 문제해결형 탐구실험으로 개발된 ‘주기가 일정한 흔들이 만들기’와 ‘표면성장 실험’, ‘메트로놈의 동기화 현상’의 세 주제(강성주 등, 2011; 신호심, 김현주, 2009)를 선택하여 각 주제당 3시간씩 3회에 걸쳐 적용하였다.
- 3회에 걸친 적용과정에서 일부 학생들이 개인적인 사정으로 수업에 참석하지 못하는 문제가 발생하였고, 일부 소집단의 구성원은 아주 작은 소리로 대화하거나 말을 거의 하지 않고 실험활동을 수행하는 등의 특징이 발견되었다. 이에 논의양상은 두 개조를 선택하여 알아보았는데, 소집단 구성에 따른 차이도 함께 알아보기 위하여 다른 조보다 논의가 활발한 학생들로 수업담당교사의 추천을 통해 구성된 소집단인 1조와 3차시 내내 구성원이 한 명도 빠지지 않았으며 논의가 활발했던 5조를 선택하였다.
- 논의활동에 대한 인식을 알아보기 위한 첫 번째 설문문항은 프로그램 전반에 걸쳐 논의가 자유롭게 이루어졌다고 생각하는지를 묻는 질문과 그에 대한 이유진술이다. 주제별 인식의 차이가 있는지도 알아보기 위해 응답을 세분화하여 주제별 평균과 전체평균을 확인하였다(표6). 학생들은 본 실험에서 대체로 논의활동이 자유롭게 이루어졌다고 생각하고 있으며, 1차시 ‘주기가 일정한 흔들이 만들기’에서는 그 정도가 덜한 것으로 나타났다.
- 표 9에서 드러난 논의활동의 저해요인은 표 10의 주제별 논의활동 정도를 알아본 추가질문 분석 결과에서 좀 더 구체적으로 확인된다. 추가질문에서 학생들은 논의가 활발한 순서를 나열하였고, 학생들의 응답은 순서대로 3, 2, 1점으로 점수를 매겨 총점이 높은 순위를 정하고 응답이유도 함께 분석하였다. 그 결과 학생들은 ‘표면성장 실험’에서 논의활동이 가장 활발하다고 인식하였으나 ‘메트로놈의 동기화 현상’과 큰 차이를 보이지는 않은 것으로 나타났다.
- 학생들의 논의활동에서 나타나는 특징을 확인하기 위하여 실시한 수업관찰은 매 수업직후 관찰일지 작성으로 기록되었고, 학생들 사이에서 언어적인 상호작용으로 드러나는 논의활동의 특징은 두 개 조의 녹음 및 녹화 자료의 전사 및 분석으로 알아보았다.
- 학생들의 논의활동을 보다 자세히 알아보기 위하여 본 연구자가 매 수업마다 수업관찰을 실시하였고, 학생들의 세부적인 활동과정과 언어적 상호작용 자료는 조별비디오 촬영 및 개인별 녹음으로 수집하였다. 매 수업이 끝난 직후 관찰일지를 작성하였고, 두 개 조의 녹음 및 녹화 자료는 전사하여 분석에 이용하였다.
- 이상의 단계를 적용하여 문제해결형 탐구실험으로 개발된 ‘주기가 일정한 흔들이 만들기’와 ‘표면성장 실험’, ‘메트로놈의 동기화 현상’의 세 주제(강성주 등, 2011; 신호심, 김현주, 2009)를 선택하여 각 주제당 3시간씩 3회에 걸쳐 적용하였다. 학습주제는 다르지만 공통적으로 실험과정에서 직면하게 되는 문제상황을 해결하여 문제해결과정을 거치도록 구성된 탐구 실험으로, 본 연구에서는 학습에 소요되는 시간적인 제약을 고려하여 한 번의 문제해결과정을 거쳐 결론에 도달하도록 하였다. 각 주제별 탐구실험의 단계별 구체적인 내용은 표 1과 같다.
대상 데이터
- 경기도 K시 고등학교 과학영재학급 소속의 1학년 19명을 대상으로 2010년 5월부터 6월까지 1차시에 3시간씩 총 3회에 걸쳐 문제해결형 탐구실험을 적용하고 수업관찰, 녹화 및 녹음, 사후 설문조사를 실시하였다. 문제해결형 탐구실험은 실험활동에서 발생하는 문제를 찾는 과정에서 비판적 논리적인 사고력이 필요하며, 문제해결을 위한 아이디어의 제안 또는 기존 지식이나 개념과의 연관에 창의적인 사고가 필요하므로 창의적 사고력과 인지수준이 높고 과제 집착력이 뛰어난 과학영재에게 적용하는 것이 적합(김지영 등, 2008; Sternberg, 1988)하다고 판단하여 본 연구는 고등학교 과학영재들을 대상으로 실시하였다.
- 경기도 K시 고등학교 과학영재학급 소속의 1학년 19명을 대상으로 2010년 5월부터 6월까지 1차시에 3시간씩 총 3회에 걸쳐 문제해결형 탐구실험을 적용하고 수업관찰, 녹화 및 녹음, 사후 설문조사를 실시하였다. 문제해결형 탐구실험은 실험활동에서 발생하는 문제를 찾는 과정에서 비판적 논리적인 사고력이 필요하며, 문제해결을 위한 아이디어의 제안 또는 기존 지식이나 개념과의 연관에 창의적인 사고가 필요하므로 창의적 사고력과 인지수준이 높고 과제 집착력이 뛰어난 과학영재에게 적용하는 것이 적합(김지영 등, 2008; Sternberg, 1988)하다고 판단하여 본 연구는 고등학교 과학영재들을 대상으로 실시하였다.
이론/모형
- 녹음 및 녹화자료의 분석과정에서 학생 개개인의 녹음자료를 기본으로 논의과정을 전사하였고, 녹음 자료만으로 전사가 어려운 경우 소집단별 녹화자료를 참고하였다. 수업 중 학생들 사이의 논의과정을 분석하기 위한 분석틀의 선택과정에서 탐구실험의 진행 중 쌍방향적인 대화가 많이 일어나는 것에 착안하여 Toulmin의 논증구조에 대화적 논의 요소를 첨가한 설명적 논의과정(explanatory argumentation)요소와 대화적 논의과정(dialogic argumentation) 요소 분석틀(강순민, 2004)을 이용하였다(표 2). 여기서 설명적 논의 과정은 자신의 생각을 다른 학생들에게 설득시키기 위해 사용한 진술들로서 독백적 논의, 수사적 논의, 그리고 개인적 행위와 상응하는 과정이며, 대화적 논의과정은 다른 학생의 생각에 긍정적인 관심을 보이거나 반박하는 등 사회적 행위와 상응하는 과정이다.
- 학생들 사이에서 이루어지는 논의활동은 선행연구들에서의 토론이나 논증, 논변활동과 본질적으로는 다르지 않으나, 본 실험수업의 특성 상 상호작용적인 요소를 더 많이 드러낼 가능성을 가지고 있어서 강순민(2004)의 정의에 따라 언어적이고 사회적인 상호작용의 추론활동을 의미하는 논의활동이라는 표현을 사용하였다. 이에 본 연구에서는 문제해결형 탐구실험의 적용과정에서 나타나는 논의활동의 특징을 논의과정 요소를 중심으로 분석하고자 한다.
성능/효과
- ‘문제해결활동 및 결과분석’ 단계에서 이전의 ‘활동 및 결과분석’의 단계보다 2배 많은 논의과정 요소를 사용한 것이 확인되었고, ‘문제해결활동 및 결과분석’ 단계에서 다른 요소들에 비하여 반박(SO, GO)의 빈도가 약간 더 높게 나타났다.
- 교사가 주도하는 일부 학습 단계에서 학생들의 논의가 거의 발견되지 않는 등 단계별 논의 양상이 교사의 수업 접근 방식과 관련 있음이 확인되었고, ‘문제해결활동 및 결과분석’에서 이전의 단계보다 2배 많은 논의과정 요소가 나타났다.
- 주제별 논의활동은 ‘표면성장 실험’에서 가장 활발하게 이루어졌고, 논의가 가장 활발한 단계는 ‘해결방안모색’으로 나타났다. 교사의 도움이 논의활동의 어려움 해소와 촉진제 역할을 하였음이 확인되었으며 실험수업에서 논의활동이 진행되는 것을 매우 긍정적으로 생각하는 등 논의활동의 필요성에 대한 학생들의 인식이 확인되었다.
- 논의과정 요소의 분석결과 드러난 조별 차이는 논의과정 요소에 따른 논의 양상 분석 결과인 표 5에서도 확인된다. 교사의 추천에 의해 구성된 1조는 전체적으로 5조에 비해 요청 및 요청응답(RR)과 단순호응(SA), 메타질문(MQ)의 사용 비율이 다소 높게 나타났으며, 빈도는 낮지만 한정(Q)과 반증(R), 근거질문(QG)은 1조에서만 나타나는 차이를 보였다. 이러한 결과는 1조의 논의과정이 5조보다 조금 더 다양하며 수준 높게 나타났을 가능성을 보여준다.
- 그 결과 학생들은 ‘표면성장 실험’에서 논의활동이 가장 활발하다고 인식하였으나 ‘메트로놈의 동기화 현상’과 큰 차이를 보이지는 않은 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 고등학교 1학년 과학영재들의 문제해결형 탐구실험에서 논의 양상을 확인하고 논의활동에 대한 학생들의 인식을 알아보았다. 그 결과, 매우 활발한 논의활동이 확인되었으나 차시에 따른 논의 질 향상은 거의 나타나지 않았다. 수업 전반에 걸쳐 대화적 논의과정 요소의 빈도가 높게 나타났고 그 중 요청 및 요청응답의 비율이 높았다.
- 난이도를 알아본 추가설문에서도 논의경험 부족과 논의과정에서 발생하는 의견 차이를 좁히지 못하는 것 등이 논의활동 정도에 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났으며 단계별 논의활동 정도에서는 ‘해결방안모색’에서 가장 논의가 활발하게 진행되었다는 인식을 보여주었다.
- 논의가 가장 활발하게 진행된 단계에 대한 추가 설문결과에서는 ‘해결방안모색’이 13명으로 가장 많았고 ‘결과분석’과 ‘문제해결’ 단계가 각각 3명, ‘문제 상황발견’의 단계가 1명으로 확인되었다.
- 논의활동 중 교사의 도움 정도와 유형을 알아본 결과, 논의활동의 적용과정에서 교사의 적절한 도움이 논의활동의 어려움을 해소하거나 논의활동의 촉진제로 사용될 수 있음을 보여주는 결과가 확인되었다. 일부 학생은 교사의 도움을 인식하지 못했으나 다수의 학생들은 차시가 진행될수록 전반적으로 교사의 도움 정도가 줄어들었으며 교사의 도움이 수업 전반에 걸쳐 일정부분 제공된 것으로 인식하고 있었다.
- 문제해결형 탐구실험의 핵심적인 단계인 ‘문제해결 활동 및 결과분석’ 단계에서는 이전의 ‘활동 및 결과 분석’ 단계에 비해 양과 질 모두에서 더 높은 수준의 논의활동을 확인할 수 있었으며, 이로써 문제해결형 탐구실험이 논의활동 수업모형으로 사용될 가능성을 보여주었다.
- 본 프로그램이 논의를 활성화 시키는지에 학생들의 인식에서는 다수가 긍정적인 의견을 보여주었으며, 소수이기는 하나 생소하거나 어려워서 논의활성화가 되지 못한다는 인식도 확인되었다. 주제별 논의활동 정도를 알아본 추가설문 결과, 가장 논의가 활발했던 학습주제는 ‘표면성장 실험’이었으나 ‘메트로놈의 동기화 현상’과 큰 차이는 없었고, 이유 분석에서 논의 활동 정도에 영향을 주는 추가적인 요인으로 논의경험 부족이 확인되었다.
- 설문조사 결과, 대부분의 학생들은 본 탐구실험에서 자유로운 논의가 이루어졌다고 생각하였고 논의 활동을 직접 경험함으로써 본 프로그램이 논의를 활성화시킨다고 인식하였으며, 이 과정에서 ‘생소하거나 어려움’이 논의활성화에 저해요인으로 작용됨이 확인되었다.
- 실험수업에서 논의활동이 진행되는 것을 긍정적으로 생각하는지를 알아본 결과, 학생들은 ‘논의를 통한 사고력 향상 기회 제공’, ‘논의를 통한 지식의 공유’, ‘기억이 오래감’, ‘즐거움’ 등을 근거로 실험수업에서 논의활동이 진행되는 것에 매우 긍정적인 인식을 보여주어 학생들이 논의활동에 대한 필요성을 인식하고 있는 것이 확인되었다.
- 아주 일부분이기는 하지만, 차시에 따른 몇 가지 차이는 1, 2차시에는 전혀 없었던 한정(Q)과 근거질문(QG)이 낮은 빈도이기는 하나 3차시에서만 나타났고, 차시가 진행됨에 따라 단순호응(SA)의 비율이 줄면서 강화 및 정교화(RE)와 메타질문(MQ)의 비율이 약간 높아졌다. 또한 학습 단계별 전체 논의 양상을 보면 1차시보다는 2, 3차시에서 학생들의 논의가 더 여러 단계에서 진행되어 실험의 수행에 따른 세부적인 논의만이 아닌 실험의 계획이나 문제해결방안 등 다양한 논의가 진행되었음을 예측할 수 있다.
- 연구대상 중 다수가 논의경험이 매우 적거나 거의 없는 상태였는데, 이러한 논의경험부족이 논의과정에 영향을 준 것으로 보이는 결과도 확인되었다. 논의의 진행이 잘 이루어지지 않는 경우 교사는 학생들의 활동에 개입하였고, 이로 인해 단계별 논의양상에서 교사의 개입이 많았던 부분에서 학생들의 논의활동이 상대적으로 적거나 거의 없었다.
- 연구대상은 모두 19명이었으나 수업에 한 번도 빠지지 않고 참여한 17명을 대상으로 사후에 설문조사를 실시하였고, 연구대상 중 본 탐구실험의 적용 전에 논의관련 학습경험이 어느 정도인지를 알아본 결과, 논의학습 경험이 많은 학생이 2명, 1~3회 정도 경험해본 학생이 5명으로 41%로 나타났고, 논의학습 경험이 전혀 없는 학생도 10명으로 확인되었다(그림 1). 학습 경험의 구체적인 상황은 다른 실험수업이나 토론 수업, 의견 발표, 학원이나 캠프를 통해서였다.
- 문제해결형 탐구실험의 적용으로 확인된 논의 양상은 활발한 논의활동을 보여주었으나 차시에 따른 논의 향상이나 질적인 면에서 높은 수준의 논의활동을 보여주지는 못했다. 요청 및 요청응답(RR)과 같은 상호작용적인 논의활동을 의미하는 대화적 논의과정 요소의 비율이 전반적으로 높게 나타나고 일부 주제에서 반박(SO, GO)의 비율 약간 높게 나타났으나, 주장(C)의 빈도에 비해 상대적으로 근거(G)의 비율은 매우 낮았다. 전체 논의 양상에서는 차시에 따라 논의과정 요소의 총 빈도가 감소하는 양상을 보여주었는데, 이러한 결과는 수업관찰 결과에서도 그대로 나타났다.
- 이러한 설문결과와는 상반되는 결과가 논의 양상 분석 결과에서 확인되는데, 전체 논의 양상을 단계별로 보면 문제해결형 탐구실험의 다른 단계에 비해 ‘해결방안모색’에서 상대적으로 논의요소의 빈도가 높게 나타나지는 않았음을 볼 수 있다.
- 이에 비해서 모든 차시에서 대화적 논의과정 요소의 비율이 설명적 논의과정요소의 비율보다 높으며 그 중에서도 특히 요청 및 요청응답(RR)의 비율이 높게 나타난다. 이러한 특징은 주제에 따른 세부 논의과정 요소 중 빈도가 높은 상위 다섯 요소에 대한 비교 결과를 나타낸 그림 2에서 더 잘 드러나는데, 빈도가 가장 높은 주장(C)도 부분적으로 주제에 따라 차이가 있고, 주장을 제외한 상위 네 요소는 요청 및 요청응답(RR), 단순호응(SA), 단순반박(SO), 강화 및 정교화(RE)로 모두 대화적 논의과정 요소로 나타났으며, 단순호응(SA)의 빈도는 점차적으로 낮아지는 것이 확인된다. 이상의 결과와 학생들의 논의가 좀 더 여러 단계에서 실험의 수행에 따른 세부적인 논의뿐만 아니라 실험의 계획이나 문제해결방안 등에서 다양한 논의가 진행되었던 점을 함께 고려하면, 학생들이 서로서로 용어나 문제 상황 등의 재설명을 요청하고 이에 대한 요청응답을 하는 과정에서 논의과정을 스스로 점검(Anderson et al.
- 이상의 관찰결과는 1차시에 논의과정 요소가 ‘활동 및 결과분석’, ‘문제해결활동 및 결과분석’의 두 단계에 집중되어 나타나는 논의양상 분석결과에서 그대로 드러나며, 2차시와 3차시에서도 교사의 개입이 많은 부분일수록 논의과정 요소 빈도가 거의 없거나 줄어든 것이 확인된다.
- 실제 수업관찰에서도 이러한 결과를 뒷받침할 수 있는 여러 상황이 발견되었는데, 그 예로 1조는 교육과정에서 다루어지는 진자의 주기 측정과 관련된 1차시 적용에서는 실험이나 논의의 진행이 5조에 비해 적극적이고 정확∙신속하게 진행되었던 것에 비해, 새로운 주제였던 2차시에서는 1차시와는 매우 대조적으로 실험의 진행뿐 만 아니라 논의에 있어서도 더디고 소극적인 태도를 보였다. 이에 반해 5조는 1차시에는 다소 힘겹게 실험과 논의활동을 이끌어갔으나, 2차시 새로운 주제에 대해서 오히려 더 도전적이고 적극적인 태도를 보여주었으며, 누가 소집단의 리더라고 할 것 없이 모든 학생들이 적극으로 논의활동에 참여하는 특징이 확인되었다. 이러한 결과들이 논의과정 요소 분석을 통해서 드러난 것으로 보이며, 두 개 조의 결과만을 비교하여 일반화를 이끌어내기에는 무리가 있으나, 학업성취도가 높으면서 자신의 의사표현을 적극적으로 하는 학생들로 교사의 추천에 의해 구성된 소집단의 논의가 더 수준 높았다고 판단하기에는 어려움이 있어 보인다.
- 이러한 결과는 1조의 논의과정이 5조보다 조금 더 다양하며 수준 높게 나타났을 가능성을 보여준다. 이에 비해 전체적인 논의과정 요소 사용빈도는 1조에 비해 5조가 2.3배 정도 높게 나타났는데, 이러한 결과는 5조 학생들이 1조에 비해 논의활동에서 훨씬 많은 상호작용이 있었던 것으로 해석될 수 있다. 또한 세부 논의과정 요소에서는 단순호응(SA)의 빈도가 낮은 반면, 단순 반박(SO)과 근거반박(GO)의 빈도가 다소 높고, 강화 및 정교화(RE)의 빈도가 약간 높았던 것도 이를 뒷받침하는 근거가 된다.
- 전사된 학생들의 언어는 논의과정 요소에 해당되는 것들만을 선택하여 각각을 세부 논의과정 요소로 분류하였고, 연구자 1인이 논의과정 요소로 1차 코딩한 자료를 바탕으로 하여 교육전문가 1인, 석사과정 과학교사 2인이 함께 코딩내용의 적절성을 검토하는 과정을 수차례 반복하였다. 자료의 정교화 및 객관성 확보를 위해 전사본을 추가적으로 2회에 걸쳐 새롭게 코딩하였고, 3차 코딩자료는 2차 코딩 자료와 거의 일치됨을 확인하였다.
- 요청 및 요청응답(RR)과 같은 상호작용적인 논의활동을 의미하는 대화적 논의과정 요소의 비율이 전반적으로 높게 나타나고 일부 주제에서 반박(SO, GO)의 비율 약간 높게 나타났으나, 주장(C)의 빈도에 비해 상대적으로 근거(G)의 비율은 매우 낮았다. 전체 논의 양상에서는 차시에 따라 논의과정 요소의 총 빈도가 감소하는 양상을 보여주었는데, 이러한 결과는 수업관찰 결과에서도 그대로 나타났다. 적용의 초반에 학생들이 주로 실험수행과 직접 관련된 논의를 매우 활발하게 진행하였으나, 이후 실험 수행 방식에 적응하면서 실험수행과 관련된 논의가 급격히 줄어들어 차시별 논의과정 요소의 빈도 감소에 영향을 준 것으로 보인다.
- 전체 논의과정 요소 중 가장 빈도가 높은 것은 주장(C)으로 나타났으며, 주장이 많은 것에 비해 그에 대한 근거비율은 매우 낮게 나타나는 등 선행연구 결과(강순민, 2004; 이효녕 등, 2009)와 큰 차이는 보이지는 않았으며, 대체적으로 주장을 제외한 설명적 논의 과정 요소의 사용비율이 매우 낮게 나타났다. 이에 비해서 모든 차시에서 대화적 논의과정 요소의 비율이 설명적 논의과정요소의 비율보다 높으며 그 중에서도 특히 요청 및 요청응답(RR)의 비율이 높게 나타난다.
- 주제별 논의활동 정도를 알아본 추가설문 결과, 가장 논의가 활발했던 학습주제는 ‘표면성장 실험’이었으나 ‘메트로놈의 동기화 현상’과 큰 차이는 없었고, 이유 분석에서 논의 활동 정도에 영향을 주는 추가적인 요인으로 논의경험 부족이 확인되었다.
- 또한 동일한 문제해결형 탐구실험의 형태라도 주제에 따라 학생들의 논의활동에 차이가 있었고 차시에 따른 질적 향상은 발견되지 않았다. 주제에 따라 실험 및 논의가 빠르게 또는 느리게 진행되는 차이를 보였으며, 특히 3차시의 경우 어렵고 생소한 이론과는 달리 실험에서의 문제상황이 빨리 해결되어서 다른 차시에 비해 상대적으로 전체 논의과정 요소의 빈도가 매우 적게 나타나 차시보다는 주제가 논의활동 전반에 주는 영향이 컸다.
- 주제에 따른 차이로 ‘표면성장 실험’이나 ‘메트로놈의 동기화 현상’에 비해서 ‘주기가 일정한 흔들이 만들기’에서 논의활동의 자유로움이 약간 덜 한 것으로 나타났다.
- 대부분의 학생들은 실험의 전반에 걸쳐 논의가 자유롭게 이루어졌다고 생각하고 있었고 그 배경으로 실험의 진행과정에서 실제 자유로운 논의를 경험하였거나 논의가 점차 활발해진 점 등을 제시하였다. 차시별 비교에서는 1차시에 비해 2, 3차시에 좀 더 자유로운 논의가 이루어졌다고 생각하고 있었으나, 논의 양상 결과에서 1차시에 논의과정 요소의 총 빈도가 가장 높게 나타나는 차이가 드러났다. 논의양상과는 달리 이러한 인식이 나타난 것은 1차시에서 문제해결형 탐구실험을 통한 논의활동 자체가 생소했고, 실험의 수행과 절차에서 학생들의 논의가 많기는 했지만 전반적으로 교사의 개입이 많았던 점이 학생들의 인식에 영향을 준 것으로 보인다.
- 학생들은 본 실험에서 대체로 논의활동이 자유롭게 이루어졌다고 생각하고 있으며, 1차시 ‘주기가 일정한 흔들이 만들기’에서는 그 정도가 덜한 것으로 나타났다.
후속연구
- 이 연구에서는 소수의 영재학생들에게 문제해결형 탐구실험을 적용하여 논의활동을 경험하도록 하였으나 보다 다양한 학생들에게도 이러한 경험이 제공되어야 할 것이다. 또한 주제가 갖는 특성이나 학생 개개인의 정의적 영역의 특성까지 고려한 심층적인 연구가 진행될 필요가 있으며, 보다 다양한 학생들을 대상으로 논의활동에 대한 인식을 알아볼 필요가 있다.
- 이러한 결과는 실제 과학수업에서 실험을 통한 논의활동의 가능성을 제안하며 문제해결형 탐구실험이 논의활동과 관련된 새로운 수업모형으로 활용될 가능성을 보여주고 있다. 또한 학생들의 보다 많은 논의활동 기회가 학생들에게 제공될 필요가 있음을 시사하며, 논의활동 활성화를 꾀하는 학교 현장에 논의활동 시 고려해야 할 주제 선택이나 교사의 도움과 관련하여 여러 시사점을 제공할 것이다. 이 연구에서는 소수의 영재학생들에게 문제해결형 탐구실험을 적용하여 논의활동을 경험하도록 하였으나 보다 다양한 학생들에게도 이러한 경험이 제공되어야 할 것이다.
- 논의양상과는 달리 이러한 인식이 나타난 것은 1차시에서 문제해결형 탐구실험을 통한 논의활동 자체가 생소했고, 실험의 수행과 절차에서 학생들의 논의가 많기는 했지만 전반적으로 교사의 개입이 많았던 점이 학생들의 인식에 영향을 준 것으로 보인다. 또한, 이러한 결과들은 논의요소 빈도가 학생들의 인식과 반드시 일치하지 않을 수 있음을 의미하는 것으로, 향후 추가적인 분석이나 새로운 연구 방법의 필요성을 드러낸다.
- 본 연구 결과는 실험수업에서 논의활동의 진행 가능성과 함께 문제해결형 탐구실험이 논의활동과 관련된 새로운 수업모형으로 사용될 가능성을 보여줄 것이며, 다양한 형태의 논의활동을 시도하고자 하는 학교 현장에 논의활동에서 고려할 사항 등 다양한 측면에서 시사점을 제공할 것이다.
- 또한 학생들의 보다 많은 논의활동 기회가 학생들에게 제공될 필요가 있음을 시사하며, 논의활동 활성화를 꾀하는 학교 현장에 논의활동 시 고려해야 할 주제 선택이나 교사의 도움과 관련하여 여러 시사점을 제공할 것이다. 이 연구에서는 소수의 영재학생들에게 문제해결형 탐구실험을 적용하여 논의활동을 경험하도록 하였으나 보다 다양한 학생들에게도 이러한 경험이 제공되어야 할 것이다. 또한 주제가 갖는 특성이나 학생 개개인의 정의적 영역의 특성까지 고려한 심층적인 연구가 진행될 필요가 있으며, 보다 다양한 학생들을 대상으로 논의활동에 대한 인식을 알아볼 필요가 있다.
- 난이도를 알아본 추가설문에서도 논의경험 부족과 논의과정에서 발생하는 의견 차이를 좁히지 못하는 것 등이 논의활동 정도에 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났으며 단계별 논의활동 정도에서는 ‘해결방안모색’에서 가장 논의가 활발하게 진행되었다는 인식을 보여주었다. 이상의 결과는 논의경험이 부족한 학생들에게 논의과정 요소나 논의활동 자체에 대한 학습 없이 3차시의 논의활동만으로 논의 향상을 기대하기에는 어려움이 있음을 보여주며, 향후 논의활동과 관련된 자료 개발 및 적용에 있어서 적절한 난이도의 조정 및 주제 선정, 적용 기간 등 고려해야 할 점들을 암시한다.
- 1조는 전체적으로 5조에 비해 약간 더 다양하고 수준 높은 논의를 보였던 반면, 5조는 전체적인 논의과정 요소 사용빈도가 높고 반박 등 질 높은 논의요소 사용으로 활발한 논의 활동을 짐작하게 하였다. 이와 관련하여 추후 새로운 상황에 대한 도전의지 등 정의적 특성에 있어서의 차이가 확인될 필요가 있다.
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