뇌 기반 진화적 접근법을 적용한 초등학교 학생의 과학 자유탐구에서 인지적 영역 분석 Analyses on Elementary Students' Cognitive Domain in Free Science Inquiry Activities Applying a Brain-Based Evolutionary Approach원문보기
In National Curriculum of Science revised in 2007, the Free Inquiry was newly introduced to increase students' interest in science and to foster creativity by having students make their own question and find answer by themselves. The purpose of the study was to analyze characteristics, in cognitive ...
In National Curriculum of Science revised in 2007, the Free Inquiry was newly introduced to increase students' interest in science and to foster creativity by having students make their own question and find answer by themselves. The purpose of the study was to analyze characteristics, in cognitive domain, appeared in the processes of performing the Free Inquiry activities applying a brain-based evolutionary science teaching and learning principles. For this study, 106 fifth grade students participated, and they performed individually Free Inquiry activities. In order to characterize of the diversifying, estimating-evaluating-executing, and extending-applying activities in cognitive domain (C-DEF), the Free Inquiry diary constructed by the students, observations by a researcher, and interviews with the students were analyzed both quantitatively and qualitatively. The major results of this study were as follows: First, at C-D step, many students (71.5%) had difficulty in searching the meanings of their results and the contents of interpretations were at the level of simple description of their results. A few students (15.2%) derived interpretations based on causal relationships between specific variable and result. Also, the tendency that the numbers of interpretation about meaning of their results were increased as the scores of science attitude and achievement was appeared. Second, at C-E step, the students showed tendency of considering facts exactly explaining inquiry topic and being appliable to daily life rather than objectivity or accuracy of scientific knowledge. Third, at C-F step, there were three types of extension and application: simple repetition (8.2%), extension (64.0%), and upward application (17.6%) types. Based on these findings, implications for supporting appropriate interpretation, evaluation, and application of inquiry results are discussed.
In National Curriculum of Science revised in 2007, the Free Inquiry was newly introduced to increase students' interest in science and to foster creativity by having students make their own question and find answer by themselves. The purpose of the study was to analyze characteristics, in cognitive domain, appeared in the processes of performing the Free Inquiry activities applying a brain-based evolutionary science teaching and learning principles. For this study, 106 fifth grade students participated, and they performed individually Free Inquiry activities. In order to characterize of the diversifying, estimating-evaluating-executing, and extending-applying activities in cognitive domain (C-DEF), the Free Inquiry diary constructed by the students, observations by a researcher, and interviews with the students were analyzed both quantitatively and qualitatively. The major results of this study were as follows: First, at C-D step, many students (71.5%) had difficulty in searching the meanings of their results and the contents of interpretations were at the level of simple description of their results. A few students (15.2%) derived interpretations based on causal relationships between specific variable and result. Also, the tendency that the numbers of interpretation about meaning of their results were increased as the scores of science attitude and achievement was appeared. Second, at C-E step, the students showed tendency of considering facts exactly explaining inquiry topic and being appliable to daily life rather than objectivity or accuracy of scientific knowledge. Third, at C-F step, there were three types of extension and application: simple repetition (8.2%), extension (64.0%), and upward application (17.6%) types. Based on these findings, implications for supporting appropriate interpretation, evaluation, and application of inquiry results are discussed.
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문제 정의
이 연구에서 과학자의 과학적 활동에 수반되는 뇌기능을 토대로 개발된 뇌기반 진화적 접근법을 적용한 초등학교 5학년 학생들의 과학 자유탐구에서 인지적 영역의 활동 특징들을 분석한 결과, 다음과 같은 결론과 제안을 할 수 있다.
특히, 2007 개정 과학과 교육과정에서는 학생들의 과학에 대한 흥미를 높이고, 창의력을 신장시키는 방안으로 학생 스스로 관심 있는 주제를 선정하여 탐구 활동을 수행하는 ‘자유탐구’를 새로 도입하였다(Ministry of Education and Science Technology, 2007). 자유탐구는 학생 스스로 해결할 가치가 있다고 생각하거나, 흥미를 가지고 있는 문제를 찾아 적절한 탐구 방법을 사용하여 문제를 해결하게 하는 것을 목적으로 한다.
학생들이 왜 이러한 양상을 보이는지 확인하기 위하여 각 유형의 학생이 수행한 자유탐구의 내용과 수준을 알아보았다. H-H 유형에 해당하는 이세* 학생의 경우, 다양한 조건에서 콩나물을 키워보며, 콩나물이 잘 자라는 조건에 대해 탐구하였다.
제안 방법
What 유형의 지식은 양적 변화, 차이, 사실과 현상을 대상으로 하고, How 유형의 지식은 질적 변화, 차이, 메커니즘을 대상으로 하며, Why 유형의 지식은 변화·차이의 궁극적인 이유를 대상으로 한 것이다. 90%이상의 학생들이 단순 사실, 양적 변화 등 What 유형의 결과 해석을 하였다. 정규 과학교육 과정 내용에 관해 조사한 김도영의 연구에서는 학업성취도가 높을수록 Why 수준의 고차 지식 유형을 선호하는 것으로 나타났지만, 본 연구의 자유탐구를 통해 스스로 실제 지식을 산출해내는 과정에서는 Why 유형의 지식보다는 단순한 What 유형의 지식을 산출해냄을 알 수 있었다.
학생들이 왜 이러한 양상을 보이는지 확인하기 위하여 각 유형의 학생이 수행한 자유탐구의 내용과 수준을 알아보았다. H-H 유형에 해당하는 이세* 학생의 경우, 다양한 조건에서 콩나물을 키워보며, 콩나물이 잘 자라는 조건에 대해 탐구하였다. 자유 탐구의 내용이 체계적이고 구체적이었고, 적절한 자료를 표나 그래프 형태로 제시하였으며, 다양한 탐구 방법을 사용하였다.
자유탐구 시나리오는 자유탐구 일지와 함께 자유탐구의 각 단계마다 투입하여 학생들에게 자세하게 안내하였다. 공동 연구자 중 한 사람이 수업을 직접 진행하면서 학생들의 자유탐구 수행 과정을 관찰하여 태도와 행동 특징들을 기록하였다. 그리고 자유탐구 일지와 탐구 결과 발표만으로는 드러나지 않는 학생의 특성이나 상태를 더 구체적이고 심층적으로 파악할 필요가 있는 경우에 자유탐구 과정 중 어느 것이 얼마나, 어떻게, 왜 변했는지 등 연구에 유의적절하다고 생각되는 것들에 대해서는 상황에 따라 추가 질문을 하였다.
실제 과학은 학생이 비록 수준은 낮더라도 실제 과학자가 하는 것과 같은 방식으로 과학을 하게 하는 것으로, 다음과 같이 요약할 수 있다(Chinn & Malhotra, 2002; Ziman, 2000). 과학자는 자신이 흥미나 관심을 가지고 있는 현상에서 다양한 호기심 질문들을 찾아낸 다음, 사전 지식을 바탕으로 해결할 가치가 있다고 판단되는 질문을 선택하여 가설을 설정하고, 통제된 실험을 설계하여 수행함으로써 그 가설을 검증한다. 다음으로 동료 검토와 출판 과정을 통해 그 결과가 다른 과학자들에게 전파된다.
공동 연구자 중 한 사람이 수업을 직접 진행하면서 학생들의 자유탐구 수행 과정을 관찰하여 태도와 행동 특징들을 기록하였다. 그리고 자유탐구 일지와 탐구 결과 발표만으로는 드러나지 않는 학생의 특성이나 상태를 더 구체적이고 심층적으로 파악할 필요가 있는 경우에 자유탐구 과정 중 어느 것이 얼마나, 어떻게, 왜 변했는지 등 연구에 유의적절하다고 생각되는 것들에 대해서는 상황에 따라 추가 질문을 하였다.
뇌기반 진화적 접근법에 따른 자유탐구 중 흥미주제와 관련된 A-DEF 단계와 방법 및 실행과 관련된 B-DEF 단계를 거쳐 나온 결과의 의미들에 관한 C-DEF 단계에서 나타난 특징들을 조사하였다. 먼저, 첫 단계인 다양화 단계(C-D)로서, 탐구 결과나 해석의 다양화 정도와 양상을 자유탐구 일지의 탐구 결과 해석하기 단계에서 학생들이 탐구를 통해 알아냈다고 제시한 주제와 직접 관련이 있는 항목의 수로 측정하고, 학생이 탐구를 통해 알아낸 결과의 해석 특징들을 유형화하여 분석하였다.
뇌기반 진화적 접근에 따른 자유 탐구에서 인지적 영역의 세 번째 단계는 과학자처럼 자신이 알아낸 것을 확장 · 적용 · 심화하는 단계(C-F)로서, 학생들이 탐구 결과를 어떻게 확장 · 적용 · 심화하는지 알아보기 위해 자유탐구 후 더 알고 싶은 것, 결과를 어디에 어떻게 활용할 것인가, 자신의 탐구에서 보완할 점을 적게 하였다.
다음으로 탐구 결과에 내포된 의미들을 비교 · 평가하는 단계(C-E)에서는, 다양하게 구성한 해석들에 대해 학생들이 부여한 중요도 순위와 그에 대한 이유를 분석하였다.
자유 탐구의 내용이 체계적이고 구체적이었고, 적절한 자료를 표나 그래프 형태로 제시하였으며, 다양한 탐구 방법을 사용하였다. 또한 자신의 결과를 바탕으로 콩나물의 자람에 대한 결론을 도출하였다. 탐구 전반에 걸쳐 관찰, 측정, 변인 통제, 자료 해석 등 기초탐구기능이나 통합탐구기능을 사용하여 과학적 연구방법을 습득한 것이 도움이 되었다고 하였다.
마지막으로, 자유탐구를 통해 알아낸 것을 확장 · 적용 · 심화하는 단계(C-F)로서, 학생들이 탐구 결과를 어떻게 확장·적용·심화하는 지를 알아보기 위해 자유탐구 후 더 알고 싶은 것, 결과를 어디에 어떻게 활용할 것인가, 자신의 탐구에서 보완할 점 등을 적게 하여 분석하였다.
뇌기반 진화적 접근법에 따른 자유탐구 중 흥미주제와 관련된 A-DEF 단계와 방법 및 실행과 관련된 B-DEF 단계를 거쳐 나온 결과의 의미들에 관한 C-DEF 단계에서 나타난 특징들을 조사하였다. 먼저, 첫 단계인 다양화 단계(C-D)로서, 탐구 결과나 해석의 다양화 정도와 양상을 자유탐구 일지의 탐구 결과 해석하기 단계에서 학생들이 탐구를 통해 알아냈다고 제시한 주제와 직접 관련이 있는 항목의 수로 측정하고, 학생이 탐구를 통해 알아낸 결과의 해석 특징들을 유형화하여 분석하였다. 다음으로 탐구 결과에 내포된 의미들을 비교 · 평가하는 단계(C-E)에서는, 다양하게 구성한 해석들에 대해 학생들이 부여한 중요도 순위와 그에 대한 이유를 분석하였다.
본 연구에서는 뇌기반 진화적 접근법(ABC-DEF)에 따른 자유탐구에서, A-DEF 단계(Lim et al., 2012)와 B-DEF 단계(Kim et al., 2014)를 거쳐 얻은 결과의 의미들을 학생들이 어떻게 다양하게 탐색하고(C-D), 그 의미들의 가치를 평가하며(C-E), 이들을 확장 · 적용 · 심화시킬 방안을 제시(C-F)하게 하였다.
사전-사후 태도 검사 도구를 이용하여 자유탐구 활동 후 학생의 태도 변화 양상에 관한 자료와 자유탐구 수행 과정 관찰, 심층 면담, 자유탐구 일지 분석 등 타당도와 신뢰도를 높이기 위해 다양한 방법으로 자료를 수집·분석하였다.
세 가지 뇌기반 요소인 정의적 · 행동적 · 인지적 요소들 중 인지적 요소에서 진화적 접근법의 첫 단계인 다양화 단계(C-D)로서, 탐구 결과나 해석의 다양화 정도와 양상을 자유탐구 일지의 탐구 결과 해석하기 단계에서 학생들이 탐구를 통해 알아냈다고 제시한 주제와 직접 관련이 있는 항목의 수로 측정하여 분석한 결과는 Table 1과 같다. 엄격한 의미에서 보면, 이 단계는 본질적으로 탐구 결과 자체보다는 그 결과에 포함되어 있거나, 관련된 의미들을 다양하게 탐색하고 해석하는 과정인데, 본 연구에서는 예비 투입 과정에서 초등학생들이 이 두 가지를 구분하는 능력이 매우 제한되어 있는 것으로 확인되었기 때문에, 이를 구분하지 않고 통합하여 처리하였다.
예를 들면, 단순반복형에는 ‘온도에 따라 사과가 썩는 데 걸리는 시간을 알아봤는데 다음에는 배나 다른 과일을 가지고 실험해 보고 싶다’, 연장확장형에는 ‘여러종류의 액체에서만 무의 씨앗을 싹 틔워봤는데 흙에서 싹을 틔워 잘 자라는지 알아보고 싶다’, ‘콩나물을 투명, 흰색, 검은 색의 덮개를 씌워 키워 봤는데, 빨강, 파랑, 노랑은 어떤 결과가 나오고 투명, 흰색, 검정과 어떻게 다른지 더 알고 싶다’, 수준상향적용형에는 ‘볼록렌즈와 오목렌즈를 비교하는 탐구를 하였는데, 다음에 탐구를 한다면 망원경의 원리를 알아보고, 그에 따라 망원경을 직접 만들어보고 싶다’ 등의 응답 내용이 포함된다.
이 논문에서는 그 다음 단계로 학생들이 앞 단계에서 나온 결과나 그 의미를 다양화하고, 각각의 중요도를 비교하여 평가하며, 알게 된 사실을 확장 · 적용하는 인지적 영역(C-DEF)에서 나타난 특징들을 정량적·정성적으로 분석하였다.
이러한 과학적 활동의 본성을 토대로 하는 뇌기반 진화적 접근의 세 번째 요소와 단계(C-DEF; Cognitive Component: Diversifying → Evaluating → Furthering Stages)로서, 과학 자유탐구 결과에 대한 학생들의 해석 특징을 각 단계별로 정량적·정성적으로 알아보았다.
인간의 뇌기능과 관련해 볼 때, 정의적 요소는 인지적 요소보다 더 먼저 강하게 작용하기 때문에(Lim, 2005), 학생들의 과학 태도와 학업성취도 수준을 각각 상 · 중 · 하로 나누고, 각 유형에 해당하는 학생들이 C-DEF 단계에서 보이는 특징들을 분석하였다.
인지 양식은 대상을 지각하는 방식이므로, 탐구 결과 해석 내용 각각에 대해 학생 자신이 부여한 중요도 유형별로 학생들의 인지 양식의 특징을 살펴보았다. (C1), (C3), (C5), (C6) 유형에 속하는 학생들은 대부분(82%) 장독립적이었고, (C2), (C4) 유형에 속하는 학생들의 상당수(71%)가 장의존적이었다.
H-H 유형에 해당하는 이세* 학생의 경우, 다양한 조건에서 콩나물을 키워보며, 콩나물이 잘 자라는 조건에 대해 탐구하였다. 자유 탐구의 내용이 체계적이고 구체적이었고, 적절한 자료를 표나 그래프 형태로 제시하였으며, 다양한 탐구 방법을 사용하였다. 또한 자신의 결과를 바탕으로 콩나물의 자람에 대한 결론을 도출하였다.
자유탐구 일지를 투입하기 전에 자유탐구 전체 과정의 각 단계별로 뇌기반 진화적 요소를 반영한 시나리오를 개발하였다. 자유탐구 시나리오는 자유탐구 일지와 함께 자유탐구의 각 단계마다 투입하여 학생들에게 자세하게 안내하였다.
뇌기반 진화적 접근법에 따른 자유탐구 중 흥미주제와 관련된 A-DEF 단계와 방법 및 실행과 관련된 B-DEF 단계를 거쳐 나온 결과의 의미들에 관한 C-DEF 단계에서 나타난 특징들을 조사하였다. 먼저, 첫 단계인 다양화 단계(C-D)로서, 탐구 결과나 해석의 다양화 정도와 양상을 자유탐구 일지의 탐구 결과 해석하기 단계에서 학생들이 탐구를 통해 알아냈다고 제시한 주제와 직접 관련이 있는 항목의 수로 측정하고, 학생이 탐구를 통해 알아낸 결과의 해석 특징들을 유형화하여 분석하였다. 다음으로 탐구 결과에 내포된 의미들을 비교 · 평가하는 단계(C-E)에서는, 다양하게 구성한 해석들에 대해 학생들이 부여한 중요도 순위와 그에 대한 이유를 분석하였다.
H→L 유형에 해당하는 김혁* 학생은 집에서 키우는 햄스터의 습성을 탐구하여 먹이와 행동 등을 관찰하였다. 햄스터에 관해 궁금한 것이 많아, 주제 선정 단계에서는 의욕적이었으나, 탐구 수행 과정에서 관찰과 기록이 성실하지 않았고, 그 결과 이번 탐구를 통해 새롭게 알게 된 것보다 자신이 원래 알고 있던 햄스터에 관한 특성만 기술하였다.
대상 데이터
이 학교가 속한 학군은 학생의 학업성취도가 비교적 낮고 가정 형편이 여유 있는 편은 아니어서, 대부분 학교 수업에 의존하는 편이다. 2007 개정 과학과 교육과정 적용에 따라 이전 학년에서 자유탐구 활동을 해본 경험이 있는 4, 5학년 중에서 발달 단계상 4학년과 비교하여 과학 탐구 능력과 구체적 조작 능력이 높고, 관찰과 면담을 위한 연구자 접근의 용이성과 자료 수집 가능성 등을 고려하여 5학년을 선정하였다.
본 연구는 서울 소재 S 초등학교 5학년 4개 반 106명을 대상으로 하였다. 이 학교가 속한 학군은 학생의 학업성취도가 비교적 낮고 가정 형편이 여유 있는 편은 아니어서, 대부분 학교 수업에 의존하는 편이다.
이론/모형
인지양식 검사는 Witkin et al.(1971)이 개발한 집단잠입도형검사(Group Embedded Figures Test)를 사용하여 학생들을 장독립 집단과 장의존 집단으로 구분하였다.
(2012) 및 Kim et al.(2014)에서와 마찬가지로 학생의 태도, 탐구 수행 과정을 알아보기 위하여 정량적 검사 도구와 정성적 검사 도구를 함께 사용하였다. 사전-사후 태도 검사 도구를 이용하여 자유탐구 활동 후 학생의 태도 변화 양상에 관한 자료와 자유탐구 수행 과정 관찰, 심층 면담, 자유탐구 일지 분석 등 타당도와 신뢰도를 높이기 위해 다양한 방법으로 자료를 수집·분석하였다.
2007 개정 과학과 교육과정에 의한 초등학교 5학년 과학 교사용지도서와 선행연구를 바탕으로 총 8차시의 수업을 구안하였으며, 공휴일과 학교행사 등과 같은 시간 공백으로 인한 자유탐구 활동의 지속적인 수행의 어려움(Shin & Kim, 2010)을 고려하여 3~4월에 걸쳐 개인별로 자유탐구 활동을 실시하였다. 학생들의 전체적인 자유탐구는 Lim(2009, 2012)이 제시한 뇌기반 진화적 과학 교수학습 모형과 창의적 과학 문제해결 지도 모형을 토대로 수행되었다. 이 접근법에 대한 학생들의 이해를 돕기위해 주제 선정, 탐구 방법 선정, 탐구 계획서 작성, 탐구 결과 해석, 탐구 보고서 작성의 각 단계마다 학생들에게 ‘민국이의 자유탐구 일지’라는 구체적인 자유탐구 시나리오를 예시로 제시하였다(Lim et al.
성능/효과
‘딱지를 접는 종이의 종류에 따라 딱지가 잘 뒤집어지므로 딱지 시합을 할 때는 종이 종류를 잘 선택해야 한다’와 같이 결과의 실제적 의미를 탐색하여 제시한 학생은 4.3%에 불과했고, ‘자유 탐구를 하려면 인내심이 필요하다’ 와 같이 느낀 점을 적는 학생도 일부(2.9%) 있었다.
인지 양식은 대상을 지각하는 방식이므로, 탐구 결과 해석 내용 각각에 대해 학생 자신이 부여한 중요도 유형별로 학생들의 인지 양식의 특징을 살펴보았다. (C1), (C3), (C5), (C6) 유형에 속하는 학생들은 대부분(82%) 장독립적이었고, (C2), (C4) 유형에 속하는 학생들의 상당수(71%)가 장의존적이었다. 장독립적인 학생들은 우세한 분석적 성향 때문에(Witkin et al.
둘째, 각 결과에 내포된 의미들의 중요도를 평가하는 C-E 단계에서 학생들은 과학 지식의 엄격성, 객관성, 정확성보다는 자신의 탐구 주제를 정확하게 설명하는 사실과 일상생활에 적용할 수 있는 사실에 가치를 많이 부여하는 경향을 보였다.
먼저, ‘무순의 씨앗이 자주색인데, 불리면 연노랑으로 바뀐다’와 같이 탐구 과정을 통해 관찰·측정한 단순 사실을 제시하는 유형이 56.5%로 가장 많았고, ‘장미는 3~4월경에 물빠짐이 좋은 흙에 씨앗을 심는다’와 같이 인터넷이나 책 등 자료 조사를 통해 알게 된 단순 사실을 제시하는 유형도 34.8%로 상당히 많았다.
셋째, 탐구를 통해 알아낸 내용을 확장․적용․ 심화시키는 C-F 단계에서, 학생들은 이미 실시했던 자유탐구 내용이나 수준을 거의 그대로 반복하는 단순반복형(8.2%), 내용의 본질적 성격은 똑같고 독립변인이나 종속변인만 바꿔 범위를 확장하는 연장확장형(64.0%), 탐구의 수준을 심화하는 수준 상향적용형(17.6%)의 세 가지 유형이 나타났다.
여기에서, 탐구 주제를 정확하게 설명하는 것(C1)에는 ‘나의 주제는 딱지의 원리와 어떤 딱지가 잘 뒤집혀지는가인데 딱지는 작용, 반작용의 원리에 의해 넘어가고, 만드는 재료에 따라 넘어가는 정도가 다른가를 잘 설명해주는 결과이기 때문에’, 일상생활에 적용할 수 있는 정도(C2)에는 ‘내가 케이크에 있는 생크림을 좋아해서 많이 먹는데, 실험을 하고 나니 생크림에 기름이 많이 포함되어 있다는 것을 알고 안 먹게 되어서’, 새롭게 알게 된 것(C3)에는 ‘부메랑의 모양뿐 아니라, 재료도 부메랑이 잘 날아가는 데에 영향을 미친다는 것을 알아서’, 알아내는 데 힘든 정도(C4)에는 ‘어렵게 여러 번 반복 실험을 하여 얻어낸 결과이기 때문에’, 결과가 뚜렷한 정도(C5)에는 ‘여러 식물들 중 가장 변화가 뚜렷하여 결과가 한 눈에 보이기 때문에’, 실험 결과가 모두 포함되었는지의 여부(C6)에는 ‘탐구 결과 알게 된 모든 것을 종합하는 사실이기 때문에’ 라는 예들이 포함된다.
즉, 많은 학생들이 같은 주제에 대해 단순히 독립변인이나 종속변인을 바꾸는 식으로 범위를 확장하여 탐구하면 어떤 결과가 나타날지 알아보고 싶다고 응답하였다. 자신의 자유탐구 결과에 대한 이유를 탐색하고, 주제 영역을 확대하여 다른 현상에도 적용하려는 경향이 있었으며, 탐구 결과를 과학 학습과 일상생활에 활용하고자 함을 알 수 있었다.
자유탐구를 실제로 수행하기 전에, 뇌기반 진화적 접근법의 각 단계마다 학생들에게 ‘민국이의 자유탐구 일지’라는 구체적인 자유탐구 시나리오를 예시로 안내했음에도 불구하고, 많은 학생들(71.7%)이 자신의 탐구 주제에 부합하는 다양한 결과를 찾아내고 해석하지 못하는 것으로 나타났다.
90%이상의 학생들이 단순 사실, 양적 변화 등 What 유형의 결과 해석을 하였다. 정규 과학교육 과정 내용에 관해 조사한 김도영의 연구에서는 학업성취도가 높을수록 Why 수준의 고차 지식 유형을 선호하는 것으로 나타났지만, 본 연구의 자유탐구를 통해 스스로 실제 지식을 산출해내는 과정에서는 Why 유형의 지식보다는 단순한 What 유형의 지식을 산출해냄을 알 수 있었다. 이는 Lim et al.
첫째, 탐구 결과의 의미를 다양하게 해석하는 C-D 단계에서 많은 학생들(71.7%)이 자신의 탐구 주제에 부합하는 다양한 결과를 찾아내고 해석하는 것을 어려워 하였고, 탐구 결과나 그 의미를 다양화 한 내용도 탐구 결과에 대한 자료나 데이터 등을 단순히 진술하는 수준이었다. 과학 태도 점수와 학업성취도가 높을수록 제시한 탐구 결과나 해석의 수가 더 많은 경향을 보였는데, 과학 태도는 자유 탐구 수행 과정과 결과에 영향을 끼치고, 자유탐구 수행 과정과 결과도 과학 태도에 영향을 끼치므로 교사는 자유탐구 전반에 걸쳐 학생들이 지속적으로 흥미를 가지고 성공적인 자유탐구를 할 수 있도록 단계에 따라 적절히 안내할 필요가 있다.
일반적으로 예상할 수 있는 바와 같이, 과학 태도 점수와 학업성취도가 높을수록 제시한 탐구 결과나 해석의 수가 더 많은 경향을 보인다. 탐구 결과 해석에는 종합적이고 고차적인 사고 능력이 수반되는데, 대다수의 학생이 탐구 결과 해석을 어려워하여 자신의 탐구 결과에 내포되거나, 관련된 의미를 다양하게 해석하지 못했지만, 태도와 학업성취도 점수가 높은 학생은 그렇지 않은 학생에 비해 탐구 결과를 더 다양하게 해석하였다.
후속연구
과학자들의 과학적 활동은 과학자 개인 수준에서 수행되기도 하지만, 비슷한 전공 분야나 인접한 학문 분야에 종사하는 여러 과학자들이 공동으로 수행하는 경우도 많기 때문에, 뇌기반 진화적 접근법에 따른 자유탐구를 개인과 소집단 형태로 수행하게 하여 그 특성들을 밝히는 연구도 필요하다. 또한, 뇌기반 진화적 접근법을 통한 자유탐구 경험이 자유탐구 자체, 과학의 본성, 특히 과학과 과학적 활동의 진화적 속성에 대한 학생들의 인식에 미치는 영향에 관한 체계적 연구도 필요하다.
본 연구는 과학 태도 및 학업성취도를 변인으로 하여 학생들의 자유탐구 수행 과정과 결과를 분석하였으나, 이외에도 사전지식, 자유탐구에 대한 선호도나 자신감, 학습양식 등 어떠한 변인이 자유탐구에 어떠한 영향을 미치는가를 규명하는 후속 연구가 필요하다. 과학자들의 과학적 활동은 과학자 개인 수준에서 수행되기도 하지만, 비슷한 전공 분야나 인접한 학문 분야에 종사하는 여러 과학자들이 공동으로 수행하는 경우도 많기 때문에, 뇌기반 진화적 접근법에 따른 자유탐구를 개인과 소집단 형태로 수행하게 하여 그 특성들을 밝히는 연구도 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
다양하게 급변하는 문제 상황에 능동적으로 대처하는 능력을 효과적으로 길러주기 위해서는 무엇이 필요한가?
과학과 기술의 급속한 발달로 인해 예상하기 어려운 다양한 문제 상황에 접하게 되는 현대와 미래사회에서는 전통적인 과학 교육에서 많은 비중을 두는 정해진 주제, 안내나 지시에 따른 실험·관찰, 단순 지식의 습득·축적 방식으로는 급변하는 상황에 적절히 대처할 수 있는 능력을 함양하기 어렵다. 다양하게 급변하는 문제 상황에 능동적으로 대처하는 능력을 효과적으로 길러주기 위해서는, 학생들이 실제적 과학 탐구 활동을 통해 과학 문제를 해결하는 전체 과정을 직접 경험하게 해야 한다(Kim et al., 1999).
자유탐구란 무엇인가?
우리나라에서는 과학 교육과정이 여러차례 개정되어 왔는데, 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 이러한 탐구 활동을 기초로 과학의 기본 개념을 이해하고 적용하는 것을 핵심적 목표로 일관되게 강조해 왔다. 특히, 2007 개정 과학과 교육과정에서는 학생들의 과학에 대한 흥미를 높이고, 창의력을 신장시키는 방안으로 학생 스스로 관심 있는 주제를 선정하여 탐구 활동을 수행하는 ‘자유탐구’를 새로 도입하였다(Ministry of Education and Science Technology, 2007). 자유탐구는 학생 스스로 해결할 가치가 있다고 생각하거나, 흥미를 가지고 있는 문제를 찾아 적절한 탐구 방법을 사용하여 문제를 해결하게 하는 것을 목적으로 한다.
2007 개정 과학과 교육과정에서 도입된 자유탐구의 목적은 무엇인가?
특히, 2007 개정 과학과 교육과정에서는 학생들의 과학에 대한 흥미를 높이고, 창의력을 신장시키는 방안으로 학생 스스로 관심 있는 주제를 선정하여 탐구 활동을 수행하는 ‘자유탐구’를 새로 도입하였다(Ministry of Education and Science Technology, 2007). 자유탐구는 학생 스스로 해결할 가치가 있다고 생각하거나, 흥미를 가지고 있는 문제를 찾아 적절한 탐구 방법을 사용하여 문제를 해결하게 하는 것을 목적으로 한다.
참고문헌 (35)
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