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문제 정의
- 이에 이 연구에서는 수학과 과학의 연결성에 주목하여 미적분과 통계 기본 교과의 확률의 뜻과 활용 단원을 생명과학Ⅰ의 유전 내용과 통합하여 지도하는 교수-학습 자료를 개발하고, 이를 실제 수업에 적용하여 학생들이 보이는 특징을 기술함으로써 개발 자료의 교수학적 가치를 간접적으로 평가하고자 한다. 이를 위해 우선 확률과 유전 통합 교수-학습 자료 개발의 세부 관점을 문헌 분석을 통해 추출한 다음 이를 토대로 통합 교수-학습 자료를 개발한다.
- 즉, 수학과 과학 통합교육은 두 교과사이의 관련된 내용요소에 기초하여 이미 가르쳐진 과학 개념에 비추어 새로운 수학 내용을 도입하는 형태로 구성된 교수-학습 자료에 의해 구체화될 수 있다. 이에 이 연구에서는 이미 학습된 유전 관련 상황을 통해 확률 내용을 소개하는 형태로 확률과 유전을 통합하여 다루는 교수-학습 자료를 개발하고자 한다.
- 이 연구는 이미 학습한 생명과학Ⅰ교과의 유전 개념에 기초하여 미적분과 통계 기본 교과의 확률의 뜻과 활용 단원을 지도하는 통합 교수-학습 자료를 개발하고, 이를 활용하는 수업 상황에 참여한 학생들이 보이는 특징을 분석하는데 목적이 있다. 이에 수업에 참여한 학생들이 보이는 특징을 분석하기 위해 선정한 연구 대상과 자료 수집 및 분석 방법은 다음과 같다.
- 이상과 같이 수집된 수업 상황에 대한 비디오 및 오디오 자료, 관찰자인 연구자가 작성한 필드 노트, 수업 중에 작성한 학생용 활동지, 사전·사후 지필검사 자료, 매 차시 직후 작성된 수학일지 자료 등을 이 연구의 분석 자료로 한다.
- 한편 개발한 통합 교수-학습 자료를 적용한 수업에서 진행된 확률 지식의 수학화 과정에서 드러난 특징은 확률 문제뿐만 아니라 유전과 관련된 문제를 해결하는 능력을 통해서도 간접적으로 파악될 수 있으므로(개발관점 2), 해당 수업을 실시하기 전과 후에 확률과 유전에 대한 문제해결력을 알아보는 지필검사를 실시하였다. 또한 10차시의 수업은 유전과 관련된 비형식적인 과학적 맥락으로부터 확률 지식을 수학화하는 경험을 갖도록 조직되었으므로 (개발관점 3), 이러한 수학화 과정에서 학생들이 사용한 사고 방법을 파악하고 학생들이 갖게 된 수학적 태도의 특징을 살피는데 도움을 얻고자 매 수업 시간 직후에 수학일지를 작성하도록 하였다. 강옥기(2007)에 따르면 수학일지에 학생들은 공부하고 있는 수학적 내용과 관련된 문제 해결 전략에 대한 반성, 수학에 대한 느낌 및 어려운 부분 등 수학 학습 전반에 대한 기록을 남길 수 있으므로 교사는 수업일지를 통해 학생들의 인지적 특징과 정의적태도를 동시에 살필 수 있다.
- 이는 확률과 유전을 통합하여 다루는 교수-학습 자료에서 부분적으로 유전과 관련된 과제를 다룸으로써(개발관점 2), 확률과 유전 통합 교수-학습 과정에서의 점진적 수학화가 폭넓게 진행되게 하려는 의도로 개발하였다. 진정한 의미의 수학화는 실제 현상을 본질적으로 반영한 상황 맥락을 통해서 일어날 수 있으므로(de Lange, 2003), 9～10차시에서는 이러한 상황 맥락의 특징을 반영하여 다소 어렵거나 복잡한 과제라도 유전과 관련된 현실 맥락에 비추어 타당하다면 이를 다룰 수 있도록 하였다(개발관점 4).
- 이 연구는 수학과 과학, 특히 생명과학과의 연결성에 기초하여 이미 학습한 유전 내용을 토대로 미적분과 통계 기본 교과의 확률의 뜻과 활용 단원을 통합하여 지도하는 교수-학습 자료를 개발하고 개발된 교수-학습 자료를 실제 수업에 적용하여 수업에 참여한 고등학생들이 드러내는 특징을 분석함으로써 그 교수학적 시사점을 기술하는데 목적을 두었다. 선행 연구 분석을 통해 통합 교수-학습 자료 개발 관점을 상세화하고 생명과학 교과서와 수학 교과서를 분석하여 연계 가능한 내용을 추출한 다음 이를 실제 교수-학습 자료로 조직하였다.
- 선행 연구 분석을 통해 통합 교수-학습 자료 개발 관점을 상세화하고 생명과학 교과서와 수학 교과서를 분석하여 연계 가능한 내용을 추출한 다음 이를 실제 교수-학습 자료로 조직하였다. 이를 활용한 수업에서 학생들이 보이는 특징을 4가지로 요약하여 제시함으로써 수학과 과학 통합교육과 관련된 후속 연구에 기여하고자 하였다. 이상의 연구 결과로부터 수학과 과학 통합교육에의 시사점을 요약하면 다음과 같다.
가설 설정
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1) 유전과 관련된 현실 맥락으로부터 확률의 곱셈 법칙에 대한 수학화가 일어난다.
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4) 수학에 있어 긍정적인 태도와 반성적 사고의 특징을 보인다.
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