통합개념을 중심으로 한 싱가포르, 캐나다와 미국의 과학교육과정 내용 요소 분석 Analysis of Science Educational Contents of Singapore, Canada and US Focused on the Integrated Concepts원문보기
본 연구에서는 싱가포르 과학교육과정의 주제(theme)와 캐나다 온타리오 주의 과학과 기술 교육과정에 제시되어 있는 본질적 개념(fundamental concepts), 미국의 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)에 제시되어 있는 학문 간 교차개념(crosscutting concepts)을 살펴보고, 통합개념과 관련된 각 국의 성취목표에 어떤 과학 내용 요소들이 포함되어 있으며, 학년 별로 어떻게 구성되어 있는지 분석하였다. 분석 결과, 각 국에서 제시하고 있는 통합개념은 그 나라 교육과정의 특성을 반영하며, 통합개념의 특성에 따라 통합개념에 포함되는 과학 내용 요소들은 달라질 수 있다는 것과 학년 별로 제시되는 통합개념에는 차이가 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 통합개념을 중심으로 통합교육과정을 설계할 때 고려해야 하는 몇 가지 사항을 다음과 같이 제안할 수 있다. 주요 과학 내용을 포함해야 하는 통합개념의 수는 적정하게 선정되어야 하며, 통합개념이 의미하는 바를 명확히 규정하고 해당 통합개념에 어떤 분과적인 내용 요소들이 포함될 수 있는지 신중하게 검토하면서 통합개념을 선정하는 과정이 필요하다. 또한 모든 통합개념이 모든 학년에서 고르게 다루어지는 것이 바람직한지, 또는 특정 통합개념이 특정 학년에서 집중적으로 다루어지는 것이 필요한지 등을 숙고하여 내용을 선정하고 조직하는 것이 필요하다.
본 연구에서는 싱가포르 과학교육과정의 주제(theme)와 캐나다 온타리오 주의 과학과 기술 교육과정에 제시되어 있는 본질적 개념(fundamental concepts), 미국의 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)에 제시되어 있는 학문 간 교차개념(crosscutting concepts)을 살펴보고, 통합개념과 관련된 각 국의 성취목표에 어떤 과학 내용 요소들이 포함되어 있으며, 학년 별로 어떻게 구성되어 있는지 분석하였다. 분석 결과, 각 국에서 제시하고 있는 통합개념은 그 나라 교육과정의 특성을 반영하며, 통합개념의 특성에 따라 통합개념에 포함되는 과학 내용 요소들은 달라질 수 있다는 것과 학년 별로 제시되는 통합개념에는 차이가 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 통합개념을 중심으로 통합교육과정을 설계할 때 고려해야 하는 몇 가지 사항을 다음과 같이 제안할 수 있다. 주요 과학 내용을 포함해야 하는 통합개념의 수는 적정하게 선정되어야 하며, 통합개념이 의미하는 바를 명확히 규정하고 해당 통합개념에 어떤 분과적인 내용 요소들이 포함될 수 있는지 신중하게 검토하면서 통합개념을 선정하는 과정이 필요하다. 또한 모든 통합개념이 모든 학년에서 고르게 다루어지는 것이 바람직한지, 또는 특정 통합개념이 특정 학년에서 집중적으로 다루어지는 것이 필요한지 등을 숙고하여 내용을 선정하고 조직하는 것이 필요하다.
The feasibility of integrated concepts as a key element in designing integrated science curriculum has been investigated by analysing science contents included in performance expectations stated at different grades. The science curriculum of Singapore and the state of Ontario in Canada, and next gen...
The feasibility of integrated concepts as a key element in designing integrated science curriculum has been investigated by analysing science contents included in performance expectations stated at different grades. The science curriculum of Singapore and the state of Ontario in Canada, and next generation of science standard (NGSS) were selected. Each of them presents theme, fundamental concepts, and crosscutting concepts, which has the characteristics of integrated concepts proposed in the study. Analysis showed that theme, fundamental concepts, and crosscutting concepts were influenced by the characteristics of each curriculum. In addition, science contents related to integrated concepts at different grades varied with the nature of integrated concepts. Based on results, some suggestions were made. First, the total number of integrated concepts should be considered for designing integrated curriculum. Second, the nature of integrated concepts and science contents associated with the integrated concepts should be considered. The integrated concepts should be vast and deep enough in the meaning to contain various content knowledge of different science domains. Third, it should be considered that how the integrated concepts have to be presented at different grades.
The feasibility of integrated concepts as a key element in designing integrated science curriculum has been investigated by analysing science contents included in performance expectations stated at different grades. The science curriculum of Singapore and the state of Ontario in Canada, and next generation of science standard (NGSS) were selected. Each of them presents theme, fundamental concepts, and crosscutting concepts, which has the characteristics of integrated concepts proposed in the study. Analysis showed that theme, fundamental concepts, and crosscutting concepts were influenced by the characteristics of each curriculum. In addition, science contents related to integrated concepts at different grades varied with the nature of integrated concepts. Based on results, some suggestions were made. First, the total number of integrated concepts should be considered for designing integrated curriculum. Second, the nature of integrated concepts and science contents associated with the integrated concepts should be considered. The integrated concepts should be vast and deep enough in the meaning to contain various content knowledge of different science domains. Third, it should be considered that how the integrated concepts have to be presented at different grades.
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문제 정의
‘에너지’와 관련하여 초등수준에서는 에너지가 다양한 형태로 존재하며 서로 전환될 수 있음을 이해하는 것을 목적으로 한다.
따라서 각각의 ‘구체적인 성취목표’에 포함되어 있는 과학 내용이 분석틀의 어떤 하위요소에 속하는지 분석하고, 각 성취목표의 제시 의도가 어떤 본질적 개념의 목적에 부합하는지 살펴보았다.
‘과학과 기술’에서는 과학이 체계적인 관찰, 실험, 분석을 통해 자연을 연구하는 학문이며, 과학을 통해 삶을 더 편리하게 할 수 있고 여러 가지 문제를 해결할 수 있음을 이해하는 것을 목적으로 한다. 또한 과학적 탐구의 과정 및 적용, 과학기술의 장점과 한계에 대한 이해에 대해서도 다룬다. ‘측정’에서는 과학적 탐구뿐만 아니라 일상생활에서도 측정이 필요하며, 어떤 양을 측정할 때 어떤 측정 도구들이 사용되는지 알도록 한다.
본 연구는 Big idea를 중심으로 한 통합과학 교육과정 틀 설계에 대한 후속 연구로, 외국의 과학교육과정에 제시되어 있는 통합개념을 살펴보고 통합개념과 과학 내용 요소가 어떻게 연관되어 있는지 분석하였다. 이를 바탕으로 통학과학 교육과정 설계의 핵심이 될 수 있는 통합개념에 대한 시사점을 도출하는 것이 본 연구의 목적이다.
본 연구는 Big idea를 중심으로 한 통합과학 교육과정 틀 설계에 대한 후속 연구로, 외국의 과학교육과정에 제시되어 있는 통합개념을 살펴보고 통합개념과 과학 내용 요소가 어떻게 연관되어 있는지 분석하였다. 이를 바탕으로 통학과학 교육과정 설계의 핵심이 될 수 있는 통합개념에 대한 시사점을 도출하는 것이 본 연구의 목적이다. 이를 위하여 싱가포르와 캐나다 온타리오 주의 과학교육과정, 미국의 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)을 선정하였다.
2009 개정 과학교육과정의 10학년 ‘과학’에서는 과학과 교육과정의 내용을 과감하게 조정하여 과학을 ‘우주와 생명’, ‘과학과 문명’의 주제로 제시하였다. 이를 통하여 현대 과학적 해석을 이해하기 쉽고 재미있게 소개하면서 기존의 물리, 화학, 생명과학, 지구과학의 획일적 구분에서 오는 분과적 교육의 한계를 극복하고자 하였다(Maeng, 2010). 그러나 중학교까지의 ‘과학’은 여전히 교과 영역 별로 분리 구성되어 있다.
가설 설정
과학교육의 근본적인 방향이 통합교육(integrated education)으로 정립되어야 한다(Basista & Mathews, 2002)는 주장은 몇 가지 측면에서 그 타당성을 인정받을 수 있다. 첫째, 과학은 그 자체로 통합적인 교과라는 점이다. 과학은 자연을 탐구하는 학문이며, 탐구 대상인 자연 그 자체가 물리학, 화학, 생명과학, 지구과학의 영역으로 나눠지는 것은 아니다(Kang et al.
제안 방법
‘과학과 공학의 실천’에는 ‘의문을 제기하고, 문제를 정의하기’, ‘모델을 만들고 사용하기’, ‘탐구를 계획하고 수행하기’, ‘자료를 분석하고 해석하기’, ‘수학적·분석적 사고를 활용하기’, ‘설명을 구상하고 해결 방안을 디자인하기’, ‘증거를 바탕으로 논쟁하기’, ‘정보를 수집하고 평가하며 의사소통하기’가 포함된다.
‘주제’, ‘본질적 개념’과 ‘학문 간 교차개념’과 같은 통합개념을 제시하고 있는 싱가포르와 캐나다(온타리오)의 교육과정, 미국의 과학교육내용표준을 분석해 본 결과를 바탕으로 다름과 같은 결론을 내었다.
‘패턴(patterns)’, ‘원인과 결과(cause and effect)’, ‘척도, 비율과 양(scale, proportion, and quantity)’, ‘계와 모델(systems and system models)’, ‘에너지와 물질(energy and matter)’, ‘구조와 기능(structure and function)’과 ‘안정성과 변화(stability and change)’라는 일곱 가지 학문 간 교차개념을 제시하였다.
NGSS에서는 학년별로 ‘물상과학’, ‘생명과학’, ‘지구와 우주과학’, ‘공학, 기술 및 응용과학’의 영역에서 핵심내용과 성취목표를 제시하고 있는데, 성취목표에 포함되어 있는 과학 내용을 분석틀에 따라 분석하고, 핵심내용 별로 제시되어 있는 ‘학문 간 교차개념’이 어떤 성취목표와 관련되어 제시되었는지 살펴보았다.
이를 위하여 싱가포르와 캐나다 온타리오 주의 과학교육과정, 미국의 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)을 선정하였다. 각각에 제시되어 있는 통합개념인 주제(theme), 본질적 개념(fundamental concepts), 학문 간 교차개념(crosscutting concepts)들은 무엇이며, 이들과 관련하여 각 국가의 교육과정 성취목표에 어떤 과학 내용 요소들이 포함되어 있고, 학년 별로 어떻게 구성되어 있는지 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 통합과학 교육과정 설계에 적용할 수 있는 통합개념의 선정과 구성에 필요한 점들을 제안하였다.
외국의 교육과정에서 제시하고 있는 과학교육과정을 살펴보기 위하여 국가교육과정 정보센터(NCIC, National Curriculum Information Center)에서 제공하고 있는 교육과정 원문을 참고하였다. 교육과정 원문이 제시된 12개국 중 영문으로 나타나있지 않은 4개국을 제외한 8개국(미국, 호주, 뉴질랜드, 네덜란드, 영국, 핀란드, 싱가포르, 캐나다(온타리오 주))의 과학교육과정을 살펴보았다. 그 중 본 연구에서 분석하고자 하는 통합개념에 해당하는 내용을 담고 있는 싱가포르와 캐나다(온타리오 주)의 교육과정을 선정하였다.
한 문장으로 진술된 기준에 두 가지 이상의 과학 내용 요소들이 포함된 경우에는 각 내용 요소들을 분리하여 빈도를 측정하였다. 또한 두 개 이상의 성취목표에서 진술된 과학 내용 요소들이 일치할 경우에도 그 내용 요소들이 언급된 빈도를 중복하여 측정하였다. 싱가포르의 과학교육과정에서 제시한 성취목표를 분석한 결과는 Table 5와 같다.
각각에 제시되어 있는 통합개념인 주제(theme), 본질적 개념(fundamental concepts), 학문 간 교차개념(crosscutting concepts)들은 무엇이며, 이들과 관련하여 각 국가의 교육과정 성취목표에 어떤 과학 내용 요소들이 포함되어 있고, 학년 별로 어떻게 구성되어 있는지 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 통합과학 교육과정 설계에 적용할 수 있는 통합개념의 선정과 구성에 필요한 점들을 제안하였다.
‘공학, 기술 및 응용과학’ 영역에서는 본 연구에서 분석하고자 하는 과학 내용이 포함되어 있지 않기 때문에 분석 대상에서 제외하였다. 분석과정에서 분석결과의 신뢰도를 높이기 위하여 1차적으로 과학교육 전문가 3인이 분석틀을 활용하여 분석한 후, 그 결과를 서로 비교・검토하면서 연구자간의 의견교환과 협의의 과정을 거쳐 최종 결론을 도출하였다.
싱가포르, 캐나다, 미국의 과학교육과정 문서에 제시된 성취목표에 포함된 내용 요소들을 TIMSS의 과학교육과정 분석틀을 준거로 분석하였다. 내용 요소는 성취목표에 포함되어 있는 학습 주제, 개념, 원리,이론 등을 의미한다.
싱가포르와 캐나다의 교육과정 및 NGSS에 진술된 성취목표에 포함되어 있는 과학 내용 요소들이 분석틀의 어느 영역에 해당하며, 이들이 어떤 통합개념과 관련이 있는지 분석한 결과를 Table 4에 나타내었다. 이때 한 문장으로 진술된 성취목표가 두 가지 이상의 과학내용 요소들을 가질 경우에는 각 내용 요소들을 분리하여 분석하였다. 본 연구에서는 통합개념이 지구과학, 생명과학, 물상과학의 영역에서 어떤 내용 요소들을 포괄하고 있는지 살펴보았으므로 TIMSS 분석틀 중 이 세 가지 범주만을 Table 4에 제시하였다.
학년에 따라 주로 다루어지는 통합개념에 차이가 있는지 알아보기 위하여 각 학년의 성취목표에서 제시하는 과학 내용 요소들이 어떤 통합개념에 속하는지 분석하고, 학년 별로 제시되는 통합개념의 빈도를 분석하였다. 한 문장으로 진술된 기준에 두 가지 이상의 과학 내용 요소들이 포함된 경우에는 각 내용 요소들을 분리하여 빈도를 측정하였다.
학년에 따라 주로 다루어지는 통합개념에 차이가 있는지 알아보기 위하여 각 학년의 성취목표에서 제시하는 과학 내용 요소들이 어떤 통합개념에 속하는지 분석하고, 학년 별로 제시되는 통합개념의 빈도를 분석하였다. 한 문장으로 진술된 기준에 두 가지 이상의 과학 내용 요소들이 포함된 경우에는 각 내용 요소들을 분리하여 빈도를 측정하였다. 또한 두 개 이상의 성취목표에서 진술된 과학 내용 요소들이 일치할 경우에도 그 내용 요소들이 언급된 빈도를 중복하여 측정하였다.
외국의 교육과정에서 제시하고 있는 과학교육과정을 살펴보기 위하여 국가교육과정 정보센터(NCIC, National Curriculum Information Center)에서 제공하고 있는 교육과정 원문을 참고하였다. 교육과정 원문이 제시된 12개국 중 영문으로 나타나있지 않은 4개국을 제외한 8개국(미국, 호주, 뉴질랜드, 네덜란드, 영국, 핀란드, 싱가포르, 캐나다(온타리오 주))의 과학교육과정을 살펴보았다.
이론/모형
, 2007a, 2007b). 따라서 본 연구에서는 1995년의 분석틀에서 제시하고 있는 코딩 방식을 활용하였고, 이를 [부록]에 제시하였다. 분석틀은 크게 8가지 범주(‘지구과학’, ‘생명과학’, ‘물상과학’, ‘과학, 기술과 수학’, ‘과학과 기술의 역사’, ‘환경과 자원에 관한 논쟁’, ‘과학의 본성’, ‘과학과 다른 교과’)에서 각 범주에 포함되는 내용 요소들을 하위영역과 하위요소로 위계적으로 제시하고 있다.
이를 바탕으로 통학과학 교육과정 설계의 핵심이 될 수 있는 통합개념에 대한 시사점을 도출하는 것이 본 연구의 목적이다. 이를 위하여 싱가포르와 캐나다 온타리오 주의 과학교육과정, 미국의 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)을 선정하였다. 각각에 제시되어 있는 통합개념인 주제(theme), 본질적 개념(fundamental concepts), 학문 간 교차개념(crosscutting concepts)들은 무엇이며, 이들과 관련하여 각 국가의 교육과정 성취목표에 어떤 과학 내용 요소들이 포함되어 있고, 학년 별로 어떻게 구성되어 있는지 분석하였다.
학년 별로 제시되는 내용 요소들이 어떤 통합개념에 속하는지 분석하여 학년 별로 제시되는 통합개념의 빈도를 파악할 수 있었다. 그 결과 모든 학년에 고르게 제시되어 있는 통합개념들도 있는 반면 특정 학년에 주로 제시되어 있는 통합개념들도 있음을 알 수 있었다. 이는 통합개념을 제시하는 학년을 결정하는 데에 인지 수준뿐만 아니라 교과 내용의 통합적인 이해도 고려해야 함을 의미한다고 할 수 있다.
둘째, 통합개념은 지구과학, 생명과학, 물상과학의 각 영역에 해당하는 개념을 통합할 수 있을만한 의미와 깊이를 가질 수 있어야 한다. 대체적으로 싱가포르에서 제시하는 통합개념들은 생명과학과 물상과학 영역의 요소들을 포함하고 있었다.
둘째, 통합개념의 특성에 따라 통합개념에 포함되는 내용 요소들은 달라질 수 있다. ‘물질’, ‘에너지’나 ‘물질과 에너지’와 같은 통합개념은 다른 통합개념들에 비해 상대적으로 다루는 영역이 한정적이다.
반면 ‘에너지와 물질’, ‘구조와 기능’, ‘안정성과 변화’는 중학교에서 다뤄지는 비율이 75%이상으로 고학년에서 많이 다루어지고 있음을 알 수 있었다.
셋째, 학년 별로 제시되는 통합개념에는 차이가 있음을 알 수 있었다. 학년 별로 제시되는 내용 요소들이 어떤 통합개념에 속하는지 분석하여 학년 별로 제시되는 통합개념의 빈도를 파악할 수 있었다.
전반적으로 ‘상호작용’은 저학년보다는 고학년, ‘다양성’은 고학년보다는 상대적으로 저학년에서 많이 다루어지고 있는 것으로 나타났다.
본 연구를 바탕으로 통합과학 교육과정 설계에 통합개념을 적용하고자 할 때 고려해야 할 점을 제안하면 다음과 같다. 첫째, 각 나라별로 제시하고 있는 통합개념은 여덟 가지(싱가포르), 여섯 가지(캐나다), 일곱 가지(미국)였다. 그 중 싱가포르에서 제시한 ‘과학과 기술’과 ‘측정’은 과학의 지식 영역보다는 과학의 본성이나 탐구와 보다 관련이 있다고 볼 수 있기 때문에 지식 영역을 포괄하는 ‘주제’는 여섯 가지로 볼 수 있다.
학년 군별로 제시된 통합개념의 빈도를 살펴볼 때, Lower primary에서 가장 많이 다루고 있는 통합개념은 ‘에너지’와 ‘다양성’으로 나타났다.
셋째, 학년 별로 제시되는 통합개념에는 차이가 있음을 알 수 있었다. 학년 별로 제시되는 내용 요소들이 어떤 통합개념에 속하는지 분석하여 학년 별로 제시되는 통합개념의 빈도를 파악할 수 있었다. 그 결과 모든 학년에 고르게 제시되어 있는 통합개념들도 있는 반면 특정 학년에 주로 제시되어 있는 통합개념들도 있음을 알 수 있었다.
후속연구
또한 ‘물질과 에너지’, ‘지구와 생명’이라는 영역을 유지하면서 단원별로 해당 내용 요소들이 어떤 통합개념과 관련될 수 있는지를 제시하는 방법도 가능할 것으로 생각된다.
초・중등학교 교육과정에서 ‘물질과 에너지’, ‘지구와 생명’으로 제시되어 있는 내용 요소들을 몇 가지의 통합개념들로 재구성하여 이를 중심으로 교육과정을 개발 할 수도 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미국의 NRC(2011)에서는 어떤 차원을 중심으로 과학교육의 틀을 제시하였나?
2013년 미국에서는 과학적 소양을 갖춘 시민의 양성을 목표로 과학교육내용표준(NGSS, Next Generation Science Standards)을 발표하였다. NGSS에 앞서 NRC(2011)에서는 ‘과학과 공학의 실천(scientific and engineering practices)’, ‘학문 내 핵심개념(disciplinary core idea)’, ‘학문 간 교차개념(crosscutting concepts)’의 세 가지 차원을 중심으로 과학교육 틀(A Framework for K12 science education)을 제시하였다.
싱가포르의 초등과학은 어떤 주제를 중심으로 구성되어 있는가?
싱가포르의 초등과학은 ‘다양성(diversity)’, ‘순환(cycle)’, ‘계(systems)’, ‘상호작용(interaction)’과 ‘에너지(energy)’의 다섯 가지 주제를 중심으로 구성되어 있으며, ‘다양성’은 3~4학년군에서만 다루어진다. 중등과학은 ‘과학과 기술(science and technology)’, ‘측정(measurement)’, ‘다양성(diversity)’, ‘모델과 계(models and systems)’, ‘에너지(energy)’와 ‘상호작용(interaction)’의 여섯 가지 주제를 중심으로 구성되어 있다.
교육과정 설계의 목적은 무엇인가?
교육과정이란 학습을 위한 계획(Taba, 1962)으로 학교 교육과정의 핵심 질문은 ‘무엇을 어떻게 가르칠 것인가’이다(Kim & On, 2011; Walker, 1990). 교육과정 설계의 목적은 교과 또는 학생의 경험을 의도적으로 조직하여, 학생들에게 의미 있는 학습이 일어나게 하고 궁극에는 학습자가 학습한 것을 지속적으로 새로운 상황과 맥락에 사용하면서 자신의 통찰과 지혜를 넓혀감으로써 평생 동안 자신의 삶과 직업을 유지해 가도록 가는 것이라고 할 수 있다(Kim, 2010). 따라서 여러 상황에 전이 가능한 의미 있는 학습이 일어날 수 있도록 적절한 교과내용을 선정하여 체계적으로 조직하는 것은 교육과정 설계의 핵심이라고 볼 수 있다.
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