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문제 정의
- 따라서 이 연구는 초등 예비교사들의 실험 수행 과정에서 나타나는 실험 기구 조작 능력을 알아보기 위해서 초등 예비교사의 실험 수행 과정을 관찰, 분석하고자 한다. 이를 통하여 초등 예비교사들의 실험 기구조작 능력과 자주 나타나는 오류 유형을 알아봄으로써 초등 교사 양성 기관의 과학과 교육과정 수정∙보완에 대한 시사점을 얻고자 한다.
- 따라서 이 연구는 초등 예비교사들의 실험 수행 과정에서 나타나는 실험 기구 조작 능력을 알아보기 위해서 초등 예비교사의 실험 수행 과정을 관찰, 분석하고자 한다. 이를 통하여 초등 예비교사들의 실험 기구조작 능력과 자주 나타나는 오류 유형을 알아봄으로써 초등 교사 양성 기관의 과학과 교육과정 수정∙보완에 대한 시사점을 얻고자 한다.
제안 방법
- 공동 연구자 3명의 관찰 평가에 대한 신뢰성을 높이기 위해 사전에 2차례 평가 관점에 대한 논의를 통해 일관된 평가 관점을 갖도록 하였다. 또한 초등 예비교사 5명을 대상으로 예비 관찰 평가를 실시하여 평가 문항의 신뢰도와 평가자간 일치도를 점검하였다.
- 이 중 페트리접시, 비커, 시험관, 삼각 플라스크, 유리막대, 약숟가락은 조작이 단순하여 연구할 실험 기구에서 제외하였다. 따라서 5, 6학년 과학 교과서에 사용되는 실험 기구 중에서 조작 능력이 요구되며 과학 교과서에 5회 이상 사용되는 실험기구인 현미경, 프레파라트 제작, 스포이트, 알코올램프를 연구할 실험 기구로 선정하였다. 5, 6학년 과학 교과서에서 사용하는 실험 기구 분석 결과는 표 3과 같다.
- 알코올램프와 스포이트의 평가 관점은 추출한 지도 내용을 바탕으로 최행숙과 백성혜(1999), 백철민(2005)이 개발한 실험 기구 조작 능력 평가 관점을 2007 개정 과학과 교육과정에 맞게 수정∙보완하였다. 또 현미경과 프레파라트 제작에 대한 평가 관점은 평가 관점을 개발한 선행 연구가 없어 교과서와 지도서에서 추출한 지도 내용을 연구자가 직접 실험을 해 보면서 수정∙보완하였다. 개발된 실험 기구 조작 능력 평가관점은 과학 교육 전문가 2인에게 내용 타당도를 의뢰하여 검증받았으며 타당도는 0.
- 수집된 관찰 평가 결과는 O, X 결과를 분석하여 실험 기구의 기구별, 관점별, 학년별로 정리하였다. 또한 실험 기구 조작 과정에서 나타나는 오류 행동을 분석하여 주요 오류 유형을 정리하였다.
- 공동 연구자 3명의 관찰 평가에 대한 신뢰성을 높이기 위해 사전에 2차례 평가 관점에 대한 논의를 통해 일관된 평가 관점을 갖도록 하였다. 또한 초등 예비교사 5명을 대상으로 예비 관찰 평가를 실시하여 평가 문항의 신뢰도와 평가자간 일치도를 점검하였다. 예비 관찰 평가는 1명의 연구 대상자를 3명의 공동 연구자가 동시에 관찰한 후 이를 상호 비교하는 방식으로 이루어졌다.
- 수집된 관찰 평가 결과는 O, X 결과를 분석하여 실험 기구의 기구별, 관점별, 학년별로 정리하였다. 또한 실험 기구 조작 과정에서 나타나는 오류 행동을 분석하여 주요 오류 유형을 정리하였다.
- 스포이트 조작 능력은 스포이트를 엄지와 검지로 고무 부분을 잡고 나머지 손가락으로 유리 부분을 감아서 잡는가(P1), 스포이트의 고무를 누른 상태에서 용액을 넣어 빨아올리는가(P2), 스포이트로 교사가 지시한 만큼의 용액을 떨어뜨릴 수 있는가(P3), 용액이 다를 경우 스포이트를 다른 것으로 바꾸어서 사용하는가(P4), 스포이트를 기울이거나 거꾸로 드는 행동을 하지 않아 고무 속으로 용액이 들어가지 않게 사용하는가(P5)의 다섯 가지 관점에 대하여 평가하였다. 평가 결과는 그림 2와 같다.
- 알코올램프, 스포이트, 현미경 조작 능력 및 프레파라트 제작 능력 평가 관점을 개발하기 위해 교과서와 지도서를 분석하여 지도 내용을 추출하였다. 알코올램프와 스포이트의 평가 관점은 추출한 지도 내용을 바탕으로 최행숙과 백성혜(1999), 백철민(2005)이 개발한 실험 기구 조작 능력 평가 관점을 2007 개정 과학과 교육과정에 맞게 수정∙보완하였다.
- 실제 실험 상황에서 초등 예비교사의 실험 기구 조작 능력을 알아보기 위해 초등학교 교과서에 나와 있는 실험 중에서 두 가지 실험 과제를 선정하였다. 알코올램프와 스포이트를 사용하는 실험으로 [자주색 양배추 지시약 만들어 용액 분류하기], 프레파라트를 제작하여 현미경으로 관찰하는 실험으로 [잎의 기공 관찰하기]를 선정하였다. 선정된 실험 과제가 각 실험기구의 조작 능력을 관찰하기에 적절한 과제인지 확인하기 위해 과학 교육 전문가 3인에게 내용 타당도를 검증받았다.
- 알코올램프, 스포이트, 현미경 조작 능력 및 프레파라트 제작 능력 평가 관점을 개발하기 위해 교과서와 지도서를 분석하여 지도 내용을 추출하였다. 알코올램프와 스포이트의 평가 관점은 추출한 지도 내용을 바탕으로 최행숙과 백성혜(1999), 백철민(2005)이 개발한 실험 기구 조작 능력 평가 관점을 2007 개정 과학과 교육과정에 맞게 수정∙보완하였다. 또 현미경과 프레파라트 제작에 대한 평가 관점은 평가 관점을 개발한 선행 연구가 없어 교과서와 지도서에서 추출한 지도 내용을 연구자가 직접 실험을 해 보면서 수정∙보완하였다.
- 또한 초등 예비교사 5명을 대상으로 예비 관찰 평가를 실시하여 평가 문항의 신뢰도와 평가자간 일치도를 점검하였다. 예비 관찰 평가는 1명의 연구 대상자를 3명의 공동 연구자가 동시에 관찰한 후 이를 상호 비교하는 방식으로 이루어졌다. 예비 관찰 평가에서 평가 문항의 신뢰도와 평가자간 일치도는 0.
- 이 연구는 초등 예비교사의 실험 수행 과정을 관찰, 분석하여 초등 예비교사들의 실험 수행 과정에서 나타나는 실험 기구 조작 능력과 자주 나타나는 오류 유형을 알아보았다. 이 연구는 중소도시에 소재한 H대학교 초등교육과 학생 24명을 대상으로 이루어졌으므로 연구 결과를 모든 초등 예비교사로 일반화하는 것에는 제한점이 따른다.
- 초등 예비교사의 알코올램프 조작 능력은 앞의 표 6에서 제시한 바와 같이 알코올램프를 삼발이 중앙에 안전하게 위치시켜 불을 붙이는가(P1), 알코올램프의 심지에 스치듯이 하여 불을 붙이는가(P2), 알코올램프 겉불꽃의 중심 부분에 물체가 닿도록 삼발이의 높이를 조절하는가(P3), 알코올램프를 끌 때 뚜껑을 이용하는가(P4), 불을 끈 후 뚜껑을 벗겨 다시 씌우는 과정을 수행하는가(P5)의 다섯 가지 관점에 대하여 평가하였다. 평가 결과는 그림 1과 같다.
- 초등 예비교사의 프레파라트 제작 능력은 관찰 재료를 얇게 벗겨 내는가(P1), 관찰 재료를 받침 유리 위에 얹은 후, 스포이트로 물을 한 방울 떨어뜨리는가(P2), 덮개 유리를 덮을 때 한쪽 끝부터 비스듬히 대고 덮어 기포가 생기지 않도록 하는가(P3), 관찰 재료와 덮개 유리를 조작하는 과정에서 기구(핀셋 등)를 사용하는가(P4), 거름종이로 덮개 유리 주변에 있는 물을 닦아내는가(P5)의 다섯 가지 관점에 대하여 평가하였다. 평가 결과는 그림 4와 같다.
- 초등 예비교사의 현미경 조작 능력은 현미경을 옮길 때 한 손은 받침대를, 다른 한 손은 손잡이를 잡는가(P1), 대물렌즈를 저배율에 맞추고 시작하는가(P2), 프레파라트를 재물대에 고정한 후, 옆에서 보면서 조동 나사로 재물대를 올려 대물렌즈와 프레파라트 사이의 거리를 최대한 가깝게 하고 시작하는가(P3), 조동 나사로 대강의 초점을 맞춘 후, 미동 나사로 정확한 초점을 맞추는가(P4), 정확한 초점을 맞출 수 있는가(P5)의 다섯 가지 관점에 대하여 평가하였다. 평가 결과는 그림 3과 같다.
- 한편 평가 관점에 나타나지 않은 특이 행동이나 오류 행동은 비고란에 기록하였고 필요한 경우 연구 대상자에게 행동의 이유를 질문하였다. 연구 대상자의 실험 수행 과정은 캠코더로 녹화되었으며, 3명의 공동 연구자는 녹화된 실험 수행 과정을 재관찰함으로써 평가 관점표에 기록된 내용을 점검하였다.
대상 데이터
- 3명의 연구 대상자가 각자 독립된 공간에서 동시에 실험 과제를 수행하였다. 이 때 3명의 공동 연구자가 각 연구 대상자의 실험 과제 수행 과정을 관찰하고 실험 기구 조작 능력 평가 관점표에 제시된 각 관점의 조작 여부를 O, X로 기록하였다.
- 실제 실험 상황에서 초등 예비교사의 실험 기구 조작 능력을 알아보기 위해 초등학교 교과서에 나와 있는 실험 중에서 두 가지 실험 과제를 선정하였다. 알코올램프와 스포이트를 사용하는 실험으로 [자주색 양배추 지시약 만들어 용액 분류하기], 프레파라트를 제작하여 현미경으로 관찰하는 실험으로 [잎의 기공 관찰하기]를 선정하였다.
- 이 연구는 중소도시에 소재한 H대학교 초등교육과 학생 24명을 대상으로 하였다. 연구 대상자는 대학 홈페이지 게시판에 연구 대상자 모집 공고를 통하여 희망자를 공개 모집하였으며 자발적 참여 의사를 보여준 24명을 최종 선정하였다. 연구 대상의 학년별 및 심화 과정별 인원 구성은 표 1, 표 2와 같다.
- 2%로 가장 낮게 나왔다. 연구 대상자의 25.0%는 젓가락을 잡듯 엄지, 검지, 중지로 고무부분을 잡고 약지로 유리부분을 받쳐 잡았으며, 12.5%는 양 손으로 스포이트를 잡았다. 스포이트를 바르게 잡는 것(P1)은 지시한 만큼 떨어뜨리기(P3)와 스포이트를 기울이거나 뒤집지 않기(P5)를 바르게 수행하기 위한 기본 요건이지만 연구 대상자의 대부분이 스포이트를 잡는 법조차 알고 있지 않기 때문에 스포이트를 기울이거나 뒤집지 않기(P5)의 통과율도 41.
- 연구할 실험 기구는 2007 개정 교육과정에 근거하여 개발된 초등학교 3-6학년 과학 교과서를 분석하여 선정하였다. 3-6학년 과학 교과서를 분석한 결과, 3, 4학년에는 비교적 단순한 실험 기구가 대부분이었기 때문에 5, 6학년 과학 교과서에 등장하는 실험 기구로 선정 범위를 축소하였다.
- 이 연구는 중소도시에 소재한 H대학교 초등교육과 학생 24명을 대상으로 하였다. 연구 대상자는 대학 홈페이지 게시판에 연구 대상자 모집 공고를 통하여 희망자를 공개 모집하였으며 자발적 참여 의사를 보여준 24명을 최종 선정하였다.
성능/효과
- 3-6학년 과학 교과서를 분석한 결과, 3, 4학년에는 비교적 단순한 실험 기구가 대부분이었기 때문에 5, 6학년 과학 교과서에 등장하는 실험 기구로 선정 범위를 축소하였다. 5, 6학년 과학 교과서 분석 결과, 물리와 지구과학 영역은 조작이 필요한 실험 기구가 거의 없었으며 생물 영역은 현미경, 프레파라트, 페트리접시, 화학 영역은 비커, 시험관, 삼각플라스크, 스포이트, 유리막대, 약숟가락, 알코올 램프 등의 사용 빈도가 많았다. 이 중 페트리접시, 비커, 시험관, 삼각 플라스크, 유리막대, 약숟가락은 조작이 단순하여 연구할 실험 기구에서 제외하였다.
- 또 현미경과 프레파라트 제작에 대한 평가 관점은 평가 관점을 개발한 선행 연구가 없어 교과서와 지도서에서 추출한 지도 내용을 연구자가 직접 실험을 해 보면서 수정∙보완하였다. 개발된 실험 기구 조작 능력 평가관점은 과학 교육 전문가 2인에게 내용 타당도를 의뢰하여 검증받았으며 타당도는 0. 86이다.
- 5%로 매우 낮게 나타났다. 관찰 재료와 덮개 유리를 조작하는 과정에서 관찰 재료를 벗겨 받침 유리에 올릴 때에는 핀셋을 사용하지만 덮개 유리는 손으로 덮는 경우가 66.7%였으며, 관찰 재료와 덮개 유리를 조작할 때 모두 손을 사용하는 경우도 25.0%로 나타났다. 또한 거름종이로 물기 제거하기(P5)의 경우 연구 대상자의 75.
- 알코올램프와 스포이트를 사용하는 실험으로 [자주색 양배추 지시약 만들어 용액 분류하기], 프레파라트를 제작하여 현미경으로 관찰하는 실험으로 [잎의 기공 관찰하기]를 선정하였다. 선정된 실험 과제가 각 실험기구의 조작 능력을 관찰하기에 적절한 과제인지 확인하기 위해 과학 교육 전문가 3인에게 내용 타당도를 검증받았다. 실험 과제로 사용한 활동지는 표 4, 표 5와 같다
- 이 연구의 결과를 통해 연구 대상자인 24명의 초등 예비교사들이 가장 기초적이고 기본적인 실험 기구의 조작 방법을 제대로 습득하고 있지 않음을 알 수 있다. 특히 알코올램프와 스포이트는 과학 실험 활동에서 자주 사용하는 익숙한 실험 기구임에도 불구하고 알코올램프에 불 붙이는 방법, 스포이트 쥐는 법 등 가장 기초적인 조작 기능을 습득하고 있지 않았다.
- 초등 예비교사 24명의 실험 기구 조작 능력을 관찰한 결과, 알코올램프와 스포이트의 조작 능력이 낮음을 알 수 있었다. 특히 알코올램프는 스치듯 불 붙이기와 불꽃에 따라 삼발이의 높이를 조절하는 능력이 매우 부족하였고 스포이트는 바르게 잡는 방법도 제대로 수행하지 못하였다.
- 평가 결과, 관찰 재료와 덮개 유리를 조작하는 과정에서 기구(핀셋 등)를 사용하여 제작하기(P4)와 거름종이로 물기 제거하기(P5)의 통과율이 각각 8.5%와 12.5%로 매우 낮게 나타났다. 관찰 재료와 덮개 유리를 조작하는 과정에서 관찰 재료를 벗겨 받침 유리에 올릴 때에는 핀셋을 사용하지만 덮개 유리는 손으로 덮는 경우가 66.
- 평가 결과, 바르게 옮기기(P1), 저배율로 맞추고 시작하기(P2)의 통과율이 각각 33.3%, 조절 나사 순서대로 사용하여 초점 맞추기(P4), 정확한 초점 맞추기(P5)의 통과율이 각각 37.5%로 나타났다. 바르게 옮기기(P1)의 경우 연구 대상자의 62.
- 평가 결과, 바르게 잡기(P1)에 대한 통과율이 29.2%로 가장 낮게 나왔다. 연구 대상자의 25.
- 평가 결과, 스치듯이 불 붙이기(P2)와 삼발이 높이 조절하기(P3)의 통과율이 매우 낮았다. 스치듯이 불붙이기(P2)의 경우 연구 대상자의 83.
후속연구
- 미래에 초등학생을 지도하게 될 초등 예비교사의 실험 기구 조작 능력은 학생의 실험 기구 조작 능력으로 이어지기 때문에 초등 예비교사들이 올바른 실험기구 조작 능력을 갖추는 것은 중요하다. 따라서 초등 예비교사들의 실험 기구 조작 능력 향상을 위해서 초등 교사 양성 과정에서 초등 예비교사들이 개별적으로 실험 기구를 조작해 볼 수 있는 기회를 충분히 가져야 하며, 이 과정에서 실험 기구의 명칭과 용도, 실험 기구를 올바르게 사용하는 방법, 사용할 때의 유의점, 실험에서 이 실험 기구를 사용하는 이유 등 실험기구의 가장 기초적이고 기본적인 내용에 대한 지도가 이루어져야 할 것이다. 이를 위해서 초등 교사 양성 기관에 충분한 실험 기구가 보급될 수 있는 재정적 지원이 요구되며, 또한 초등 예비 교사들이 참고할 수 있도록 실험 기구의 기본적 내용을 다룬 교재도 제작되어야 할 필요가 있다.
- 이 연구는 초등 예비교사의 실험 수행 과정을 관찰, 분석하여 초등 예비교사들의 실험 수행 과정에서 나타나는 실험 기구 조작 능력과 자주 나타나는 오류 유형을 알아보았다. 이 연구는 중소도시에 소재한 H대학교 초등교육과 학생 24명을 대상으로 이루어졌으므로 연구 결과를 모든 초등 예비교사로 일반화하는 것에는 제한점이 따른다.
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