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문제 정의
- 통계분석 대상 문항들은 해당 응답이 빈칸인 7명의 응답지를 제외하고 분석하였다. 교육경력에 따라 과학 교사 전문성이 유의한 차이가 있다는 연구(김현정과 여상인, 2010; 여상인과 성승민, 2013), 과학연수는 교사에게 효과가 있다는 연구(정재훈과 김영신, 2010; 여상인과 성승민, 2013) 등을 고려하여 본 연구에서는 교육경력에 따른 화석 관련 개념이해 정도, 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험에 따른 화석 관련 개념 이해 정도를 살펴보고자 하였다.
- 본 연구는 6차~2009 개정 초등과학 교과서의 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동 및 관련 개념에 대한 초등교사의 인식이 어떠한지 분석하여 그 원인이 무엇인지 알아보며, 시사점을 도출하고자 하였다.
- 본 연구에서는 교육과정에 따른 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동 변화에 대한 교사의 인식을 살펴보고자 하였다.
- 이에 본 연구에서는 6차, 7차, 2007 개정, 2009 개정 교육과정 초등과학 교과서의 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동에 대한 초등교사의 인식이 어떠한지 분석하여 그 원인이 무엇인지 알아보고, 화석 관련 개념에 대한 초등교사의 인식을 분석하여 시사점을 도출하고자 한다.
제안 방법
- ‘사라짐, 묻힘, 흔적(빈 공간)’ 중에 ‘사라짐’을 언급하지 않고, 다른 키워드만 언급한 경우에는 ‘모름’으로 분류하였다.
- ‘채워짐(광물질, 퇴적물)’을 언급하고 ‘묻힘, 사라짐’ 중에서 한 가지가 포함 되어 있는 경우와 ‘채워짐(광물질, 퇴적물)’을 언급하고, ‘몰드화석 생성과정 응답 속에서 묻힘, 사라짐 중 한 가지만 응답’한 경우에는 ‘부분이해’로 분류하였다.
- 각 설문 검사지는 연속적인 2개의 교육과정 초등과학 교과서속 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동을 제시하고, 모형과 실제 화석 생성의 비슷한 점과 다른 점, 수업목표, 탐구활동 변화, 개선 경향 및 방향 등에 대한 인식 설문 등이 A, B, C설문 검사지에 맞게 구성되었다.
- 교사의 응답 속에 ‘사라짐, 묻힘, 흔적(빈공간)’과 같이 3개의 키워드가 포함되어 있으면 ‘이해’로 분류하였고, ‘사라짐’과 ‘묻힘 혹은 흔적(빈공간)’과 같이 2개의 키워드가 포함되어 있거나, ‘몰드의 정의와 관련된 내용 기술’인 경우에는 ‘부분 이해’로 분류하였다.
- 교사의 응답 속에 ‘채워짐(광물질, 퇴적물), 묻힘, 사라짐’과 같이 3개의 키워드가 포함되어 있거나, ‘채워짐(광물질, 퇴적물)’과 ‘몰드화석 생성과정 응답 속에 묻힘과 사라짐 언급’을 한 경우에는 ‘이해’로 분류하였다.
- 교사의 응답들을 과학교육전문가와 초등과학교육전공 박사과정생 3명이 협의를 통해 ‘이해, 부분이해, 모름’ 으로 분류하였고, ‘이해’는 2점, ‘부분이해’는 1점, ‘모름’은 0점으로 점수화하여 유의한 차이가 있는지에 대해서 통계분석을 실시하였다.
- 그 외에 잘못된 이해만 응답한 경우는 ‘모름’으로 분류하였다. 즉, 과거 환경과 현재 환경이 달라졌다는 내용이 있는지에 따라서 이해 정도를 분류하였다.
- 통계분석 대상 응답을 제외한 응답들은 연구자가 1차적으로 응답지를 분석하여, 그 결과를 과학교육전문가와 교육전문대학원 초등과학교육전공 박사과정 3인의 세미나를 통해 수정·보완하는 과정을 거쳐 유목화하였다.
- 통계분석 대상 응답지들 중 문항별 대표적인 응답 15개씩 총 60개의 응답들을 과학교육전문가와 초등과학교육전공 박사과정 3인이 각자 ‘이해’, ‘부분이해’, ‘모름’으로 분류한 다음, 분류 기준 및 일치도를 확인하여 연구자 1인이 전체 응답지를 분석하는 과정을 거쳤다.
- 하지만 교사를 대상으로 한 개방형 응답 중심 설문이라는 현실적 측면에서 회수 가능성을 감안하면서 교육과정 변화에 따른 인식을 파악하기 위해 ‘A설문 검사지(6차, 7차 탐구활동 포함)’, ‘B설문 검사지(7차, 2007 개정 탐구활동 포함)’, ‘C설문 검사지(2007 개정, 2009 개정 탐구활동 포함)’와 같이 3종류로 설문 검사지를 구성·제작하였다.
- 흔적화석 생성 과정이 핵심은 ‘퇴적(묻힘)’이므로 교사의 응답 속에 ‘퇴적(묻힘), 흔적(자국, 굳어짐)’과 같이 2개의 키워드가 포함되어 있으면 ‘이해’로 분류하였고, ‘퇴적(묻힘)’만 언급한 응답은 ‘부분이해’로 분류하였으며 ‘흔적(자국, 굳어짐)’만 언급한 응답은 ‘모름’으로 분류하였다.
대상 데이터
- 2007 개정의 비슷한 점에서 ‘지층 사이에 생물이 들어감’, ‘퇴적 순서가 실제와 같은 점’에 대한 응답은 없는 것이 옳지만, 본 연구에서는 ‘지층 사이에 생물이 들어감’을 4명의 교사가 응답하였다.
- 2015학년도에 서울·경기·인천 소재 초등학교에 재직하고 있는 초등교사 116명을 연구 대상으로 설문 검사를 실시하였다.
- A설문지는 6차·7차, B설문지는 7차·2007 개정, C설문지는 2007 개정·2009 개정에 대한 질문을 하였기 때문에 6차에 대한 응답은 A설문지 25명, 7차에 대한 응답은 A, B 설문지 각각 25명, 25명으로 총 50명, 2007 개정에 대한 응답은 B, C 설문지 각각 25명, 27명으로 총 52명, 2009 개정에 대한 응답은 C 설문지 27명의 답변에 대해 분석이 이루어진다.
- 다만, 개별 응답에 대해 화석이 되는 명확한 조건을 언급한 경우에는 ‘옳은 표현’, 화석이 되는 조건에 부분적으로 관련이 되는 내용은 ‘부분적으로 옳은 표현’, 화석이 되는 조건과 상관이 없는 내용은 ‘틀린 표현’으로 과학교육 전문가와 초등과학교육전공 박사과정생 3명이 구분하였다.
- 설문 검사지는 6차 교육과정 초등과학 교과서(이하 6차), 7차 교육과정 초등과학 교과서(이하 7차), 2007 개정 교육과정 초등과학 교과서(이하 2007 개정), 2009 개정 교육과정 초등과학 교과서(이하 2009 개정) 중에서 화석 관련 단원의 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동을 중심으로 구성하였다.
- 제작된 설문지는 2015년 11월에 서울·경기·인천 소재 초등학교에 재직하고 있는 초등교사 116명에게 투입되었고, 그 중 77명에게서 회수(A설문 검사지 25명, B설문 검사지 25명, C설문 검사지 27명)되어 회수율은 66.4%였다.
- 통계분석 대상 문항들은 해당 응답이 빈칸인 7명의 응답지를 제외하고 분석하였다. 교육경력에 따라 과학 교사 전문성이 유의한 차이가 있다는 연구(김현정과 여상인, 2010; 여상인과 성승민, 2013), 과학연수는 교사에게 효과가 있다는 연구(정재훈과 김영신, 2010; 여상인과 성승민, 2013) 등을 고려하여 본 연구에서는 교육경력에 따른 화석 관련 개념이해 정도, 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험에 따른 화석 관련 개념 이해 정도를 살펴보고자 하였다.
데이터처리
- 통계분석 대상 응답지들 중 문항별 대표적인 응답 15개씩 총 60개의 응답들을 과학교육전문가와 초등과학교육전공 박사과정 3인이 각자 ‘이해’, ‘부분이해’, ‘모름’으로 분류한 다음, 분류 기준 및 일치도를 확인하여 연구자 1인이 전체 응답지를 분석하는 과정을 거쳤다. 최종적으로 70명의 응답지를 t-test 및 ANOVA 분석하였다(Table 1).
성능/효과
- 7차에서 2007 개정으로 변화되면서 개선된 점으로는 ‘나뭇잎처럼 부드러운 물체도 화석이 될 수있음을 보여준 점, 탐구과정이 한 눈에 보기 쉽게 정리되어 제시된 점’ 등이었고, 개선되지 않은 점으로는 ‘찰흙 반대기처럼 지층 사이에서만 화석이 생성되는 것이 아닌 점, 모형과 실제 화석 생성 과정이 다른 점에 대한 보완이 없는 점, 손으로 누르는 활동의 영향으로 화석은 무언가에 찍혀서 생긴다는 오개념이 생길 수 있는 점’ 등이 있었다.
- 본 연구에서는 교육과정에 따른 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동 변화에 대한 교사의 인식을 살펴보고자 하였다. 그러므로 설문 대상인 모든 교사의 6차, 7차, 2007 개정, 2009 개정 탐구활동에 대한 인식을 살펴보는 것이 가장 정확할 것이다. 하지만 교사를 대상으로 한 개방형 응답 중심 설문이라는 현실적 측면에서 회수 가능성을 감안하면서 교육과정 변화에 따른 인식을 파악하기 위해 ‘A설문 검사지(6차, 7차 탐구활동 포함)’, ‘B설문 검사지(7차, 2007 개정 탐구활동 포함)’, ‘C설문 검사지(2007 개정, 2009 개정 탐구활동 포함)’와 같이 3종류로 설문 검사지를 구성·제작하였다.
- 넷째, 교사의 화석 관련 개념 인식을 분석한 결과, 화석 관련 개념 이해 수준은 교육경력과 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험과는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만 교육경력이 낮거나 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 없는 교사가 교육경력이 높거나 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 있는 교사보다 이해 정도의 평균이 높은 경우도 있었다.
- 하지만 많은 교사들이 표현하는 압력은 자국을 내기 위한 압력으로만 생각하고 있었다. 다른 점에 대한 응답에서는 압력의 주체가 손인지, 자연의 힘인지에 대한 비교만큼이나 힘의 크기와 시간 등에도 많은 신경을 쓰고 있음을 알 수 있었다. 그러므로 교사들에게 관련 개념에 대한 내용을 교사용 지도서에 심화해서 제공해줄 필요가 있다.
- 둘째, 교사가 탐구활동에 대해 전반적으로 내용 이해를 하고 있지만, 일부 단계에서는 탐구활동 단계별 구성 방법에 따라 관련 내용 이해가 달라지는 것으로 나타났다. ‘2009 개정 2단계는 생물체 올려놓기, 손으로 누르기, 떼어내기 활동이 한 단계에 다 들어간 점’, ‘2007 개정 2단계는 다른 찰흙 반대기를 만들고, 물체를 올려놓는 내용이 이동해온 점’, ‘2007 개정 3단계는 조심스럽게라는 표현이 추가되면서 교사들의 인식에 영향을 준 점’ 등이 그 예라 할 수 있다.
- 셋째, 교사는 본 탐구활동의 수업목표로 ‘화석 생성 과정 및 원리 이해, 모형과 실제 화석의 유사점 및 차이점 이해’와 같이 개념 이해를 중시하였다.
- 즉, 다른 점에 대한 응답들은 일반론적인 차이점을 주로 언급 하였고, 실제 화석에서는 ‘그늘에 말리는 과정’ 자체가 존재하지 않음에 대한 언급이 상대적으로 부족한 것으로 나타났다.
- ‘틀린 표현’에 포함되는 내용으로는 ‘평지나 근해 지역, 높은 압력, 화산 폭발, 뜨거운 열, 건조한 기후, 수분 차단, 진공상태, 적당한 크기의 생물체’이었다. 즉, 생물이 화석으로 되기 쉬운 조건에 대한 교사의 전체 응답을 23가지로 분류하였고, 분류 결과 교사들이 바르게 표현(6가지, 26%)하는 경우도 있지만, 부분적으로 바른 표현(9가지, 39%), 틀린 표현(8가지, 35%)을 하는 경우도 있는 것으로 나타났다.
- 첫째, 교사가 전반적으로 탐구활동 속에서 학생들에게 지도해야 하는 내용에 대해 정확한 개념을 가지고 있지만, 일부 개념에 대해서는 잘못된 인식을 가지고 있는 경우가 있었다. ‘생명체 위에 퇴적물이 덮이는 시간 간격이 커야 한다고 생각하는 점’, ‘실제 화석 생성 과정에서 압력은 지층이 되는 과정 자체로 필요하지만, 자국을 내기 위한 압력으로만 생각하는 점’, ‘물체의 흔적이 남는 화석화 작용과 화석이 발견되는 과정을 동일시하는 점’, ‘모형 속에서 건조 활동을 실제 화석화 작용과 동일하게 생각하는 점’ 등이 그 예라 할 수 있다.
- 통계적으로 유의한 차이는 아니지만, ‘몰드화석 과정 이해’, ‘캐스트화석 과정 이해’는 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 없는 경우에 더 높은 이해를 하고 있었고, ‘흔적화석 과정 이해’, ‘공룡화석 사막발견 이유 이해’는 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 있는 경우에 더 높은 이해를 하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 과학과 관련 연수를 구성할 때 핵심적인 내용학적 지식도 함께 공유될 수 있도록 적극 권장할 필요가 있다. 그리고 화석 관련 단원을 지도할 때 접하는 교육 자료를 분석하여 관련 개념 이해 및 학생 지도에 유의한 효과가 있을 수 있도록 개선할 필요가 있을 것이다.
- 즉, 과학 개념의 사례가 가지고 있는 속성과 과학 개념이 정확히 연결될 수 있도록 교과서 속에 사례와 비사례를 함께 제시하고, 추상적 정의도 언급을 한다면 정확한 과학 개념 이해가 가능할 것이다(백성혜와 김경은, 2013). 끝으로 6차~2007 개정을 살펴본 본 많은 교사들이 실제 화석 생성과 화석 모형의 차이점에 대한 인식이 부족한 것으로 나타난 점은 학부 및 대학원 수업, 교사를 대상으로한 과학과 직무연수 등을 통해 보완할 필요가 있다.
- 동일하게 나뭇잎을 활용한 6차와 비교해 보면 장점은 비슷하였고, 6차부터 2007 개정까지 긴 시간 동안 학생들의 신체적·정신적 능력이 변화된 것을 고려하면 나뭇잎을 활용한 탐구활동으로만 탐구활동을 구성한 것은 학생의 흥미도 부분에서 개선할 필요가 있다고 언급하였다. 또한, 조개껍데기와 솔방울을 활용한 탐구활동이 나뭇잎으로 다시 변화된 것이 7차를 학교 현장에서 지도한 교사들이 6차 재료가 더 효과적이라 생각한 점이 반영된 것인지도 알아볼 필요가 있다.
- 이런 변화가 있는 ‘화석 모형 만들기’ 탐구활동에 대한 교사의 인식을 살펴본다면, 교사가 탐구활동을 정확히 이해하고 학생을 보다 효과적으로 지도할 수 있는 개선 방안을 생각해볼 수 있을 것이다.
- 같은 활동도 단계를 어떻게 구성하는지에 따라서 교사가 인식하는 이해 정도가 달라질 수 있음을알 수 있다. 이런 현상은 교사가 학생들을 지도할 때와 학생들이 활동 속에서 내용을 이해할 때에 더 큰 차이로 나타날 수 있으므로 실제 탐구활동 속에서 이런 차이가 학생들에게 어떻게 영향을 주는지 추후 연구해볼 필요가 있다.
- 이전 교과서에서 이 내용이 2개의 단계로 나누어져 있을 때에는 ‘딱딱해지는 점(암석으로 변함)’과 ‘물체가 사라짐’이 실제 화석 생성과 비슷한 점이라는 것을 교사들이 인지했으나, 이 내용이 한 단계 속에 같이 제시되면서 교사들은 그 의미를 놓치고 있는 것으로 판단된다. 추후 교과서를 구성할 때에는 한 단계의 활동에는 한 가지 핵심 내용을 넣어서 중요한 개념을 교사들이 정확히 인지하고, 학생들에게 지도할 수 있도록 보완할 필요가 있다.
- 이런 결과는 학생들의 화석 개념 이해에 도움이 되는 바람직한 방향이라고 할 수 있다. 추후 교육과정 개정에 따라 교과서를 구성할 때에는 교과서뿐만 아니라, 교사용 지도서 속에도 화석 모형과 실제 화석의 비슷한 점과 다른 점을 현행보다 심화된 내용으로 안내해서 교사들이 정확한 개념 이해 속에 학생들을 지도할 수 있는 여건을 마련해줄 필요가 있다. 또한, 수업목표 분류를 통해 교사가 학생에게 지도해야할 내용을 정확히 인지하고, 학생들에게 수업목표를 정확히 제시하면 과학 관련 수업에서 학업 성취가 높으므로 교사는 수업목표를 정확히 이해하고 안내해야 할 것이다(우주희 등, 1990; Krathwohl, 2002).
- 향후 개선 방안으로는 ‘쉽게 구할 수 있는 재료 제시, 실제 화석 생성 과정을 최대한 재현할 수 있는 실험 구성, 찰흙을 아이클레이·석고·알지네이트 등으로 대체’ 등의 의견이 있었다.
- 향후 개선 방안으로는 ‘알지네이트 반죽의 단점을 보완할 물질 사용, 실제 화석 생성과 모형 탐구활동의 차이점 관련 토의 활동 도입’ 등의 의견이 있었다.
- 향후 개선 방안으로는 ‘학생용 교과서에도 실제 화석 생성과 탐구활동의 차이점 언급 및 토의 활동 도입, 평면(나뭇잎)·입체(솔방울) 등 다양한 물체를 대상으로 탐구활동 구성’ 등의 의견이 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이는 아니지만, ‘몰드화석 과정 이해’, ‘캐스트화석 과정 이해’는 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 없는 경우에 더 높은 이해를 하고 있었고, ‘흔적화석 과정 이해’, ‘공룡화석 사막발견 이유 이해’는 관련 단원 지도나 연수 수강 경험이 있는 경우에 더 높은 이해를 하는 것으로 나타났다. 화석 관련 단원 지도를 어떻게 하였는지, 관련 연수가 어떤 내용으로 구성되었는지에 대한 정보에 제한이 있지만, 화석 관련 단원 지도나 연수 수강 경험에 따른 화석 관련 개념 이해 정도에 유의한 차이가 없다는 것은 추후 심층 분석이 필요하다고 생각된다.
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