[국내논문]학생 활동 중심의 고등학교 과학 교과서 모형 개발 및 적용: 지구과학 영역을 중심으로 Development and Application of the Student Activity-centered High School Science Textbook Model: Focused on Earth Science원문보기
이 연구의 목적은 학생 활동 중심의 고등학교 '과학' 교과서 모델을 개발하고, 개발한 모델을 현장 적용 가능성을 알아보고자 하였다. 이 연구를 위해 학생 활동 중심의 교과서 모델을 개발하기 위하여 국내 및 국외 교과서와 교육과정에 대한 문헌 연구를 수행하였으며, 선행 연구의 결과를 토대로 7E 순환 학습 모델에 기반한 교과서 개발 Framework를 개발하였다. 개발한 Framework를 토대로 '시스템과 상호작용 - 지구시스템'의 성취 기준에 대한 학생 활동 중심의 고등학교 '과학' 교과서 모델을 개발하였다. 개발한 모델은 총 5차시 분량이며 시스템 사고, 융합인재교육에서 추구하는 여러 가지 목표를 반영하였다. 1~4차시까지는 최종산출물을 도출하기 위한 유기적은 연결되어 학생활동 중심의 탐구로 구성하였다. 마지막 5차시는 직업과 진로에 대하여 탐색할 수 있는 단원으로 제시하였다. 개발한 모형을 학교 현장에 투입한 후, 학생들의 반응을 살펴본 결과 수업에 대한 흥미, 교과서 내용, 산출물의 도출 등에서 학생들이 긍정적으로 응답하였다. 이러한 결과를 토대로 개발한 모델을 학교 교육과정에 적합하도록 수정 보완한 교과서가 만들어진다면 학생들의 긍정적인 변화를 이끌어낼 수 있을 것이다.
이 연구의 목적은 학생 활동 중심의 고등학교 '과학' 교과서 모델을 개발하고, 개발한 모델을 현장 적용 가능성을 알아보고자 하였다. 이 연구를 위해 학생 활동 중심의 교과서 모델을 개발하기 위하여 국내 및 국외 교과서와 교육과정에 대한 문헌 연구를 수행하였으며, 선행 연구의 결과를 토대로 7E 순환 학습 모델에 기반한 교과서 개발 Framework를 개발하였다. 개발한 Framework를 토대로 '시스템과 상호작용 - 지구시스템'의 성취 기준에 대한 학생 활동 중심의 고등학교 '과학' 교과서 모델을 개발하였다. 개발한 모델은 총 5차시 분량이며 시스템 사고, 융합인재교육에서 추구하는 여러 가지 목표를 반영하였다. 1~4차시까지는 최종산출물을 도출하기 위한 유기적은 연결되어 학생활동 중심의 탐구로 구성하였다. 마지막 5차시는 직업과 진로에 대하여 탐색할 수 있는 단원으로 제시하였다. 개발한 모형을 학교 현장에 투입한 후, 학생들의 반응을 살펴본 결과 수업에 대한 흥미, 교과서 내용, 산출물의 도출 등에서 학생들이 긍정적으로 응답하였다. 이러한 결과를 토대로 개발한 모델을 학교 교육과정에 적합하도록 수정 보완한 교과서가 만들어진다면 학생들의 긍정적인 변화를 이끌어낼 수 있을 것이다.
The purposes of this study were to develop the student activity-centered science textbook model in high school and explore the field application possibility. For development of student activity-centered science textbook model, we conducted a literature survey about foreign science textbook and scien...
The purposes of this study were to develop the student activity-centered science textbook model in high school and explore the field application possibility. For development of student activity-centered science textbook model, we conducted a literature survey about foreign science textbook and science curriculum and we developed the textbook development framework based on 7E learning model. Based on framework, we developed student activity-centered science textbook model about achievement standards 'systems and interaction - earth systems'. A development model is the total amount of five class periods and the various objectives were reflected in pursuit systems thinking & STEAM. 1~4 class periods, learning content composed of student activity-centered exploration activities that organically associated to make final products. Fifth class period was presented to explore job and career. A development model was applied to high school class for one time study. Applying the result of field study, students were responded positively in interested about science class, textbook contents, made final product. Through this study, if science textbook was made on the basis of the revised student activity-centered science textbook model, students were lead to positive change in science class.
The purposes of this study were to develop the student activity-centered science textbook model in high school and explore the field application possibility. For development of student activity-centered science textbook model, we conducted a literature survey about foreign science textbook and science curriculum and we developed the textbook development framework based on 7E learning model. Based on framework, we developed student activity-centered science textbook model about achievement standards 'systems and interaction - earth systems'. A development model is the total amount of five class periods and the various objectives were reflected in pursuit systems thinking & STEAM. 1~4 class periods, learning content composed of student activity-centered exploration activities that organically associated to make final products. Fifth class period was presented to explore job and career. A development model was applied to high school class for one time study. Applying the result of field study, students were responded positively in interested about science class, textbook contents, made final product. Through this study, if science textbook was made on the basis of the revised student activity-centered science textbook model, students were lead to positive change in science class.
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문제 정의
또한 개발된 Framework를 토대로 고등학교 ‘과학’의 성취 기준 중 하나를 선택하여 학생 활동 중심의 교과서 모델을 개발하며 이에 대한 현장 적용 가능성에 대하여 알아보고자 하였다.
나아가 산출물을 제작하는 과정에 시스템 사고를 활용하여 시스템의 상호작용을 고려할 수 있도록 하였다. 또한 학생들이 직업과 진로와 관련한 체험과 생각을 해볼 수 있는 자료를 제공하여 앞으로의 진로 탐색을 할 수 있는 기회를 제공하였다.
이 연구는 ‘학생 활동 중심’의 교과서 모형을 개발하는 것으로 그 목적에 맞추어 학생 활동이나 탐구활동 등이 잘 구현되어있고 지구과학 교육과정이 운영되고 있는 미국, 싱가포르, 일본의 교육과정 또는 교과서를 분석하였다.
이 연구는 고등학교의 과학과 관련된 내용을 바탕으로 시스템 사고와 융합인재교육에 기반한 학생 활동 중심의 고등학교 과학 교과서의 모델을 개발하고 현장 적용 가능성을 분석하는 것이다. 개발된 교과서 모형을 현장에 적용하고 그 결과를 확인하기 위하여 광역시 소재 고등학교에 재학 중인 학생 21명을 연구 대상으로 선정하였다.
이 연구에서는 고등학교 과학에서 시스템과 융합인재교육을 기반으로 지구 시스템에 대하여 학생 활동 중심의 교과서 모형을 개발하고 현장 가능성을 살펴보았다. 연구를 통해 알게 된 결론은 다음과 같다.
이 연구에서는 교과서 개발을 위하여 학생 활동 중심의 교과서 개발을 위하여 국외 교과서 및 우리나라의 교과서를 비교 분석하였다. 분석에 사용한 틀은 최도성(2013)에서 사용한 틀을 수정 보완하여 분석에 활용하였다.
이 연구에서는 기존 분석된 선행 연구의 결과를 토대로 학생 활동이 강조된 국외(예, 미국, 싱가포르, 일본) 교과서 및 교육과정을 분석하여 과학에서 시스템 사고와 융합인재교육을 기반으로 학생 활동 중심의 교과서 모델에 대한 시사점을 도출하고 나아가 학생 활동 중심의 교과서 모델 개발을 위한 Framework를 개발하고자 한다. 또한 개발된 Framework를 토대로 고등학교 ‘과학’의 성취 기준 중 하나를 선택하여 학생 활동 중심의 교과서 모델을 개발하며 이에 대한 현장 적용 가능성에 대하여 알아보고자 하였다.
앞서 제시한 Framework를 통해 학생 활동 중심의 교과서 모형은 다음과 같은 특징을 보여준다. 첫째, 융합인재교육의 측면에서 접근하여 소단원의 유기적인 연계를 통해 도전 문제에서 제시한 과제의 최종 산출물을 제시하는 것이 중단원의 목표이다. 둘째, 지구과학의 특징을 살려 ‘시스템’을 강조하고 문제를 해결하는 과정에서 시스템 사고를 활용한 접근을 전략을 구상하며 나아가 제시되는 다양한 자료에서 시스템 사고가 가능하도록 배치하였다.
제안 방법
1차시와 2차시는 발견된 외계 행성이 블랙홀을 중심으로 하는 항성계일 경우, 우주선이 어떻게 이 블랙홀을 빠져나올 수 있을까에 대한 통합적 탐구 활동으로 제시하였다. 주요 학생 활동은 블랙홀과 같은 질량이 큰 천체의 특징 파악, 탈출속도 탐구 활동, 나아가 별의 질량에 따른 탈출속도의 변화 탐구로 구성하였다.
3차시의 학생 활동은 발견된 외계 행성이 생명 가능 지대에 속해 있는가를 엑셀을 활용한 프로그래밍을 통해 중심별의 온도에 따른 생명 가능 지대를 비교하는 탐구로 구성하였다. 4차시의 학생 활동은 태블릿 PC에서 제공되는 App을 활용하여 생명 가능 지대에 속한 외계 행성 중 하나를 선정하여 그 특징을 조사, 발표하며 나아가 ‘도전 과제’에서 제시된 생명가능지대에 속한 외계 행성에서 새로운 식물 경작 시스템을 고안하여 산출하는 활동으로 구성하였다(Fig.
4차시의 학생 활동은 태블릿 PC에서 제공되는 App을 활용하여 생명 가능 지대에 속한 외계 행성 중 하나를 선정하여 그 특징을 조사, 발표하며 나아가 ‘도전 과제’에서 제시된 생명가능지대에 속한 외계 행성에서 새로운 식물 경작 시스템을 고안하여 산출하는 활동으로 구성하였다(Fig. 5).
그리고 학생 활동 중심의 교과서 모형에 대한 선행 연구를 바탕으로 백성혜 등(2014)와 박윤배 등(2015)의 7E에 기초한 학생 활동 중심의 교과서 모델 개발 Framework를 설계하였다. Framework 설계를 위하여 지구과학교육 전공 교수 1명, 박사 1명, 박사과정 1명, 석사과정 4명의 전문가 집단을 구성하였고 3번의 세미나를 거쳐 모형을 확정하였다.
각 차시마다 학생들이 중심이 되어 탐구활동을 수행할 수 있도록 학생 활동을 포함시켰으며 1~4차시까지 유기적으로 연결된 탐구 활동과 교과서의 내용을 토대로 중단원 도입에서 제시한 ‘도전 과제’를 해결 할 수 있도록 구성하였다.
개발된 고등학교 과학 단원의 내용과 현장 적용 일시는 Table 1과 같다. 개발된 교과서의 분량은 총 6차시로 과학 수업 시간과 동아리 시간을 활용하여 학생들에게 투입하였다.
개발된 교과서의 특징을 요약하면, 교과서 개발 Framework에 맞추어 2015개정 교육과정에서 제시한 성취 기준을 토대로 내용을 구성하였다. 각 차시별로 학생들이 중심이 되어 수업에 참여할 수 있는 활동들이 포함되어 있으며 중단원 도입에서 제시된 ‘도전 과제’를 최종 산출물로 제시하는 활동까지 총 5차시에 걸쳐 유기적으로 연결한 하나의 수업으로 구성한 것이 큰 특징이다.
개발한 교과서 모형에 대한 현장 적용 가능성을 검증하기 위하여 학교 현장에서 수업에 적용한 후 설문조사를 실시하였다. 설문조사에 활용한 설문지는 채동현 등(2016)에서 개발 및 활용한 것으로 학생 활동 중심 교과서의 현장 적용 연구를 위하여 선택형과 개방형 질문을 혼합한 형태로 구성하여 개발하였다.
특히, 외계 행성에서 새로운 경작 시스템을 고안하는 활동은 그 행성의 지권, 기권, 수권, 생물권의 상호작용을 고려하고 나아가 지구에서 수행한 바이오 스피어 실험의 실패에 대한 내용을 반영하여 경작 시스템을 고안해야 하는 활동이다. 개발한 프로그램에서 핵심적인 내용인 상호작용을 강조하는 시스템 사고, 융합인재교육에서 요구하는 산출물제시까지 보여주는 통합적인 단원으로 이를 통해 시스템 사고를 기반으로 한 학생 활동 중심의 교과서 모델의 궁극적인 활동이 될 수 있도록 구성하였다(Fig. 6).
내용은 교과서 내용에 대한 흥미도, 내용 인지, 탐구 활동과 교과서 내용과의 연계성, 교과서 속 STEAM 활동에 대한 생각 등 총 선택형 질문 17문항과 개방형 질문 2문항으로 구성되어 있다. 개방형 질문은 개발한 교과서가 현재 학교에서 활용하는 교과서와 비교하였을 때 장점이 무엇인지, 그리고 개발한 교과서에 대한 개인의 의견을 자유롭게 적는 문항으로 구성되었다. 이 연구에서는 위의 설문지를 고등학교 급에 적합하도록 내용을 수정 보완하였으며, 이를 교과 교육 교수 2명, 교과 교육 박사 2명, 박사과정 2명에게 내용 타당도 검증을 받았다.
교과서 개발 모형은 기존 7E 모형을 바탕으로 지구과학에서 중요한 Big Idea인 시스템 및 시스템 사고를 강조하기 위하여 전체적인 흐름을 수정하였으며 나아가 융합인재교육의 측면에서 접근한 상황 제시 - 창의적 설계 – 감성적 체험이 이루어질 수 있도록 중단원 도입에서 문제 상황을 제시하는 부분들을 수정 보완하였다(Table 3).
교과서 모형의 개발을 위한 학습 내용을 선정하고자 성취 기준을 선정하였다. 현재 2009 개정 과학과 교육과정에서 제시되는 성취 기준을 고려하고 앞으로 새롭게 적용될 2015개정 교육과정의 성취기준을 반영하여 학생 활동 중심 교과서 모형의 개발의 취지와 부합한다고 판단된 ‘시스템과 상호작용’의 성취 기준을 선정하였다(Table 4).
국내 고등학교 과학 교과서 중 반영률이 높은 2종을 선택하여 위의 국외 교과서와 비교 분석한 결과는 Table 2과 같다. 교과서 분석을 위한 틀은 최도성(2013)에서 활용한 틀을 이 연구에 적합하도록 수정・보완하여 사용하였다. 국내 교과서의 경우 탐구활동에서 흥미로운 자료나 실생활과 연계된 내용 등을 통해 학습의 흥미를 유도할 수 있도록 구성되어 있었다.
이 연구에서는 위의 설문지를 고등학교 급에 적합하도록 내용을 수정 보완하였으며, 이를 교과 교육 교수 2명, 교과 교육 박사 2명, 박사과정 2명에게 내용 타당도 검증을 받았다. 그리고 개발한 교과서를 활용하여 수업을 진행한 후 설문지를 투입하였으며 설문지의 선택형 문항은 빈도 분석으로, 개방형 질문은 귀납적으로 정리하여 분석에 활용하였다.
분석에 사용한 틀은 최도성(2013)에서 사용한 틀을 수정 보완하여 분석에 활용하였다. 그리고 학생 활동 중심의 교과서 모형에 대한 선행 연구를 바탕으로 백성혜 등(2014)와 박윤배 등(2015)의 7E에 기초한 학생 활동 중심의 교과서 모델 개발 Framework를 설계하였다. Framework 설계를 위하여 지구과학교육 전공 교수 1명, 박사 1명, 박사과정 1명, 석사과정 4명의 전문가 집단을 구성하였고 3번의 세미나를 거쳐 모형을 확정하였다.
둘째, 교과서 분석 내용을 토대로 학생 활동 중심의 교과서 모형 개발을 위하여 선행 연구를 분석한 결과를 토대로 7E 순환 학습 모델을 선정하였다. 기존 7E 모델에서 시스템적 요소와 융합인재교육에서 강조하는 산출물 도출과 진로와 직업에 대한 활동 추가 등 모델을 수정 보완하여 교과서 개발 Framework를 구성하였다. 수정 보완된 7E 모델은 중단원 전체 흐름이 ‘도전 과제’를 해결하도록 연계성을 가지고 구성된 것이 가장 큰 특징이다.
각 차시별로 학생들이 중심이 되어 수업에 참여할 수 있는 활동들이 포함되어 있으며 중단원 도입에서 제시된 ‘도전 과제’를 최종 산출물로 제시하는 활동까지 총 5차시에 걸쳐 유기적으로 연결한 하나의 수업으로 구성한 것이 큰 특징이다. 나아가 산출물을 제작하는 과정에 시스템 사고를 활용하여 시스템의 상호작용을 고려할 수 있도록 하였다. 또한 학생들이 직업과 진로와 관련한 체험과 생각을 해볼 수 있는 자료를 제공하여 앞으로의 진로 탐색을 할 수 있는 기회를 제공하였다.
넷째, 개발한 교과서 모형에 대하여 현장 적용 가능성을 살펴보기 위하여 고등학교 1, 2학년 학생들에게 시범적으로 수업을 실시하였다. 수업에 참여한 학생들은 개발된 교과서 모형에 대하여 긍정적인 응답을 보여주었다.
둘째, 교과서 분석 내용을 토대로 학생 활동 중심의 교과서 모형 개발을 위하여 선행 연구를 분석한 결과를 토대로 7E 순환 학습 모델을 선정하였다. 기존 7E 모델에서 시스템적 요소와 융합인재교육에서 강조하는 산출물 도출과 진로와 직업에 대한 활동 추가 등 모델을 수정 보완하여 교과서 개발 Framework를 구성하였다.
둘째, 지구과학의 특징을 살려 ‘시스템’을 강조하고 문제를 해결하는 과정에서 시스템 사고를 활용한 접근을 전략을 구상하며 나아가 제시되는 다양한 자료에서 시스템 사고가 가능하도록 배치하였다.
또한 도전 과제를 해결하는 과정에서 필요한 내용이 지구과학에 국한되지 않도록 ‘다른 교과와 관련짓기’를 통해 과학의 다른 영역과 통합하는 형태를 제시하였으며 직업과 진로와 관련된 ‘과학과 직업’ 단원을 통해 학생들의 감성적 체험이 직업 탐색이나 진로의 결정에 영향을 줄 수 있는 내용을 중단원마다 포함될 수 있도록 하였다.
이 연구에서는 교과서 개발을 위하여 학생 활동 중심의 교과서 개발을 위하여 국외 교과서 및 우리나라의 교과서를 비교 분석하였다. 분석에 사용한 틀은 최도성(2013)에서 사용한 틀을 수정 보완하여 분석에 활용하였다. 그리고 학생 활동 중심의 교과서 모형에 대한 선행 연구를 바탕으로 백성혜 등(2014)와 박윤배 등(2015)의 7E에 기초한 학생 활동 중심의 교과서 모델 개발 Framework를 설계하였다.
비교적 최근 개봉하여 학생들이 흥미를 가지고 있는 ‘영화 인터스텔라’에서 다루어진 외계 행성의 탐사를 소재로 발견된 외계 행성에서 새로운 식물 경작 시스템을 고안하는 도전 과제가 시스템과 상호작용의 성취 기준을 만족시킬 수 있다는 의견과 이와 관련된 다양한 아이디어를 반영하여 Fig. 3의 수업 개요를 작성하고 이를 토대로 교과서 모형을 개발하였다(Table 5).
선정한 성취 기준에 대하여 학습 내용을 구성하고자 지구과학 교육 전문가 3인과 3차례에 걸친 세미나를 진행하였다. 비교적 최근 개봉하여 학생들이 흥미를 가지고 있는 ‘영화 인터스텔라’에서 다루어진 외계 행성의 탐사를 소재로 발견된 외계 행성에서 새로운 식물 경작 시스템을 고안하는 도전 과제가 시스템과 상호작용의 성취 기준을 만족시킬 수 있다는 의견과 이와 관련된 다양한 아이디어를 반영하여 Fig.
개발한 교과서 모형에 대한 현장 적용 가능성을 검증하기 위하여 학교 현장에서 수업에 적용한 후 설문조사를 실시하였다. 설문조사에 활용한 설문지는 채동현 등(2016)에서 개발 및 활용한 것으로 학생 활동 중심 교과서의 현장 적용 연구를 위하여 선택형과 개방형 질문을 혼합한 형태로 구성하여 개발하였다. 내용은 교과서 내용에 대한 흥미도, 내용 인지, 탐구 활동과 교과서 내용과의 연계성, 교과서 속 STEAM 활동에 대한 생각 등 총 선택형 질문 17문항과 개방형 질문 2문항으로 구성되어 있다.
셋째, 개발한 Framework를 토대로 2015개정 교육과정에서 제시된 성취 기준을 반영하여 5차시에 걸친 학생 활동 중심의 교과서 모형을 개발하였다. 각 차시마다 학생들이 중심이 되어 탐구활동을 수행할 수 있도록 학생 활동을 포함시켰으며 1~4차시까지 유기적으로 연결된 탐구 활동과 교과서의 내용을 토대로 중단원 도입에서 제시한 ‘도전 과제’를 해결 할 수 있도록 구성하였다.
개방형 질문은 개발한 교과서가 현재 학교에서 활용하는 교과서와 비교하였을 때 장점이 무엇인지, 그리고 개발한 교과서에 대한 개인의 의견을 자유롭게 적는 문항으로 구성되었다. 이 연구에서는 위의 설문지를 고등학교 급에 적합하도록 내용을 수정 보완하였으며, 이를 교과 교육 교수 2명, 교과 교육 박사 2명, 박사과정 2명에게 내용 타당도 검증을 받았다. 그리고 개발한 교과서를 활용하여 수업을 진행한 후 설문지를 투입하였으며 설문지의 선택형 문항은 빈도 분석으로, 개방형 질문은 귀납적으로 정리하여 분석에 활용하였다.
지구과학, 물리학, 화학, 생명과학의 내용을 통합하면서 나아가 시스템 사고를 기반으로 한 산출물을 도출할 수 있는 내용으로 교과서 모델 개발에 시스템 사고와 융합인재교육의 요소 잘 반영될 수 있을 것이라는 과학 교육 전문가의 의견을 반영하였다. 이를 위하여 학생들이 익숙하게 접할 수 있는 영화로부터 주제를 이끌어와 탈출속도, 별의 진화, 생명가능지대, 식물 경작 시스템, 직업에 대한 체험이 단원에서 일관성 있게 구성될 수 있도록 교과서 모델을 개발하였다.
1차시와 2차시는 발견된 외계 행성이 블랙홀을 중심으로 하는 항성계일 경우, 우주선이 어떻게 이 블랙홀을 빠져나올 수 있을까에 대한 통합적 탐구 활동으로 제시하였다. 주요 학생 활동은 블랙홀과 같은 질량이 큰 천체의 특징 파악, 탈출속도 탐구 활동, 나아가 별의 질량에 따른 탈출속도의 변화 탐구로 구성하였다. 특히 별의 질량에 따른 탈출속도 변화는 별의 진화와 관련시켜 물리, 화학, 지구과학의 내용을 통합적으로 다룰 수 있도록 하였다.
Framework의 전체적인 틀을 살펴보면, 중단원의 도입에서 선수 학습의 점검과 함께 ‘도전 과제’를 제시하는 것이 큰 특징이다. 중단원를 학습함으로써 도전 과제를 해결해 나가는 활동을 학생 중심교과서 개발 모형의 큰 틀로 설계하였다(Fig. 1). 이때, 도전 과제에 제시되는 주제는 학생 수준을 고려하여 자기 주도적으로 학습하고 실생활에서 출발한 문제 상황으로 제한하였다.
주요 학생 활동은 블랙홀과 같은 질량이 큰 천체의 특징 파악, 탈출속도 탐구 활동, 나아가 별의 질량에 따른 탈출속도의 변화 탐구로 구성하였다. 특히 별의 질량에 따른 탈출속도 변화는 별의 진화와 관련시켜 물리, 화학, 지구과학의 내용을 통합적으로 다룰 수 있도록 하였다. 탈출속도를 구하는 활동에서는 역학적 에너지 보존 법칙과 함께 삼각함수에 대한 내용을 학습함에 있어서 시스템 사고를 통해 유기적으로 연결될 수 있도록 내용을 구성하고 별의 질량과 탈출속도의 관계에 대해서도 학생들이 배운 개념 사이의 상호작용이 가능하도록 교과서의 활동과 개념을 제시하였다.
개발된 교과서 모형의 현장 적용 가능성을 알아보고자 광역시 소재 고등학교 1, 2학년 학생 총 21명을 선정하여 수업을 실시하였다. 학생들의 학교 수업과 교육과정을 고려하여 기말고사를 마친 시기인 2015년 12월 9~11일 기간을 선정하여 설문을 받는 차시를 포함하여 총 6차시에 걸쳐 수업을 진행하였다. 수업 후 학생들의 반응은 Table 6와 같다.
현재 2009 개정 과학과 교육과정에서 제시되는 성취 기준을 고려하고 앞으로 새롭게 적용될 2015개정 교육과정의 성취기준을 반영하여 학생 활동 중심 교과서 모형의 개발의 취지와 부합한다고 판단된 ‘시스템과 상호작용’의 성취 기준을 선정하였다(Table 4).
대상 데이터
이 연구는 고등학교의 과학과 관련된 내용을 바탕으로 시스템 사고와 융합인재교육에 기반한 학생 활동 중심의 고등학교 과학 교과서의 모델을 개발하고 현장 적용 가능성을 분석하는 것이다. 개발된 교과서 모형을 현장에 적용하고 그 결과를 확인하기 위하여 광역시 소재 고등학교에 재학 중인 학생 21명을 연구 대상으로 선정하였다. 개발된 고등학교 과학 단원의 내용과 현장 적용 일시는 Table 1과 같다.
개발된 교과서 모형의 현장 적용 가능성을 알아보고자 광역시 소재 고등학교 1, 2학년 학생 총 21명을 선정하여 수업을 실시하였다. 학생들의 학교 수업과 교육과정을 고려하여 기말고사를 마친 시기인 2015년 12월 9~11일 기간을 선정하여 설문을 받는 차시를 포함하여 총 6차시에 걸쳐 수업을 진행하였다.
교과서 개발을 위한 주제 선정은 2015 개정 고등학교 과학과 교육과정 중에서 핵심 성취기준인 ‘지구 시스템’과 관련한 내용을 선정하였다.
성능/효과
다만 탐구 활동 수행 시 교사의 도움이 필요할 것 같다는 응답이 나왔다. 그리고 진로, 직업 체험과 관련한 내용에서는 85%이상이 많이 도움이 되었다고 하였으며 융합인재교육의 특성을 반영한 도전 과제의 해결이 과학의 이해에 도움이 되었는가에 대하여 95%가 긍정적으로 응답하였다.
수업에 참여한 학생 중 개발된 교과서 모형에 흥미가 있다고 94% 학생이 응답하였다. 또한 무엇을 배우는지 교과서를 통해 알 수 있는지, 학습 활동 중 생긴 의문점이 교과서를 통해 해결이 되는지, 최종 산출물을 완성하기 위하여 교과서의 내용이 도움이 되었는지 등에 대한 반응들이 모두 80%이상 긍정적인 반응을 보여 주었다. 다만 탐구 활동 수행 시 교사의 도움이 필요할 것 같다는 응답이 나왔다.
첫째, 국내 교과서와 국외 교과서, 교육과정을 비교 분석해 본 결과 지구과학 영역에서 국외 교과서에는 주로 Big Idea를 중심으로 시스템적으로 접근하고 있었으며 지구 시스템의 구성요소 간의 상호작용을 중요시하고 있음을 알 수 있었다. 또한 탐구 활동 뿐 아니라 교과서의 구성이 학생들이 스스로 탐구를 수행하고 탐구와 관련된 학습 개념을 교과서에서 모두 찾아볼 수 있는 학습자 중심의 구성을 보여주었다.
수업에 참여한 학생들은 개발된 교과서 모형에 대하여 긍정적인 응답을 보여주었다. 특히 탐구 활동을 수행하면서 어려웠던 부분들이 교과서에 잘 제시되어 있어 좋았다는 의견과 교과서에 제시된 자료들이 새롭고 흥미가 있었다는 의견이 가장 긍정적으로 나타났다. 다만, 탐구 활동 수행 시 교사의 도움 없이 가능한가에 대한 물음에는 ‘보통이다’의 응답이 45%로 높게 나타났다.
후속연구
게다가 2009 개정 교육과정에서 실시된 융합형 ‘과학’교과서의 경우 학교 현장에서 정착하기에 어려운 부분이 지적되어 왔다(정진수 등, 2012). 앞으로 이 연구에서 수행한 학생 활동 중심의 교과서 모델을 잘 반영하고 학교 현장의 교육과정 운영에 적합하도록 보완된 완성된 고등학교 ‘과학’또는 ‘지구과학’교과서가 만들어진다면 학생들이 과학에 더 많은 흥미를 가지고 나아가 직업과 진로에 대해서도 긍정적인 변화를 유도할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
싱가포르는 무엇을 바탕으로 난이도별 기준에 기초한 교육과정을 운영하고 있는가?
싱가포르는 국가수준의 성취도 평가(GCE: Singapore-Cambridge General Certificate Of Education)를 바탕으로 제시되는 난이도별 기준에 기초한 교육과정을 운영하고 있으며, 이 교육과정은 다양성, 순환, 상호작용, 에너지, 과학과 기술, 측정, 모형과 시스템 등 7개의 Big Ideas를 바탕으로 탐구 중심으로 기술되어 있다. 그리고 기본적인 과학 개념, 원리, 이론을 학생 스스로 탐구하여 깊이 있게 학습할 수 있도록 그 내용이 제시되고 있다.
우리나라의 융합인재교육에서 추구하는 교육목표가 무엇에 반영되어 있는가?
더욱이 지구과학 영역에서는 지구계 교육이 교육과정에 반영되면서 여러 개념을 통합하는 통합 교육과정으로서의 대안으로 제시되고 있다. 우리나라의 융합인재교육에서 추구하는 교육목표가 학생 활동에 중요하다고 시스템, 시스템적 요소가 반영되어 있다(이효녕, 2011; 이효녕 등, 2013)
과거 산업 사회와는 다른 지식 정보화 사회에서 변화된 교육의 패러다임의 특징은 무엇인가?
지식 정보화 사회에서는 과거 산업 사회와는 다른 교육의 패러다임을 적용하고 있다. 즉, 지식 정보화 사회의 교육에서는 구성주의 철학을 중심으로 학습자가 주도적이고 자율적으로 교육을 선택하여 학습할 수 있는 것을 강조한다(강인애, 2003). 이와 같은 패러다임처럼 우리나라도 제7차 교육과정부터 최근 이루어진 2015 개정 교육과정까지 ‘학습자 중심 교육’을 강조하고 있다.
참고문헌 (24)
권치순, 조한수(2011). 한국과 핀란드 초등과학 교과서의 체제와 내용 비교 분석. 대한지구과학교육학회지, 4(2), 134-141.
Benbow, A., Carpenter, M., Hoover, M., Smith, M. J., & Southard, J. B. (2011). Florida edition of EarthComm: Project-based space and earth system science. New York, NY: It's About Time(R).
National Research Council[NRC]. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, D.C.: The National Academies Press.
National Research Council[NRC]. (2013). Next generation science standards: For states, by states. Washington, D.C.: The National Academy Press.
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