[논문]얼음의 분자구조에 대한 암실 속 과학탐구 활동에서 시각장애학생의 학습상황에 대한 예비 화학교사들의 인식

김학범; 차정호

doi:10.5012/jkcs.2017.61.5.277

얼음의 분자구조에 대한 암실 속 과학탐구 활동에서 시각장애학생의 학습상황에 대한 예비 화학교사들의 인식
Pre-Service Chemistry Teachers' Awareness of Visually Impaired Students' Learning Situation through Scientific Inquiry about Molecular Structure of Ice in Darkroom 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.61 no.5, 2017년, pp.277 - 285

초록
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이 연구에서는 예비 화학교사들이 암실 속 과학탐구 활동을 통해서 시각장애학생의 학습상황에 대한 탐색과정과 이해를 조사하고, 이로부터 시각장애학생의 과학 교수 학습지도에의 활용 방안을 제안하고자 하였다. 경북 지역의 사범대학 3학년에 재학중인 예비 화학교사 21명에게 '얼음의 분자구조'에 대한 모형을 암실 속에서 탐색하게 하였다. 암실에서 이루어진 연구자와의 개방적 대화와 끝난 다음의 자유토론을 녹음하여 전사한 뒤 분석하였다. 분석결과, 예비 화학교사들은 암실 속에서 '얼음의 분자구조' 모형을 탐색하고 학습내용을 구상하면서 시각장애학생의 학습상황이 자신의 생각과 다르다는 것을 인식하게 되었다. 또한, 얼음의 분자구조는 잘 알고 있는 내용이지만 자신의 암실활동 경험에 비추어 시각장애학생이 학습과정에서 겪는 어려움을 짐작할 수 있게 되었다. 이러한 인식에 기초하여 예비 화학교사들은 연구자가 제시한 분자모형을 개선하는 아이디어를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to investigate the perspective of pre-service chemistry teachers on the learning situations of visually impaired students through scientific inquiry in a darkroom and to propose a teaching and learning method for students with visual impairments. Twenty-one pre-service chemistry teachers from college of education in Gyeongbuk were encouraged to explore individually hands-on model for the molecular structure of ice freely, and had a discussion with a one of the researchers during the activity. All the conversation and discussion were audio-taped and transcribed for analysis. As a result, pre-service chemistry teachers realized that learning situation of the visually impaired students was quite different with their perception while exploring and figuring out hands-on model of the molecular structure of ice in the darkroom. They already learned and could see this model by themselves but also recognized that visually impaired students had inconvenience and difficulty in learning science concepts. Based on these reflections, some pre-service chemistry teachers suggested directions for modification to fit visually impaired students' needs more.

주제어

표/그림 (3)

그림 Figure 1. Setting of darkroom.
그림 Figure 2. Model of molecular structure of ice.
표 Table 1. Main questions and question items for science inquiry in the darkroom

AI 본문요약
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문제 정의

다음으로 활동자료로 제시된 얼음의 분자구조 모형의 수정 및 보완할 점에 대한 의견을 조사하였다. 이에 대해 예비 화학교사들은 전반적으로 활동자료에 대해 긍정적인 반응을 보인 한편(예비 화학교사13, 14), 끝이 표족한 압정과 작지만 강력한 네오디뮴 자석이 사용된 분자 모형의 안정성에 대해 의문을 제기하기도 하였다(예비 화학교사11).
따라서 이 연구에서는 예비 화학교사들에게 시각장애학생들의 학습상황으로 볼 수 있는 암실에서의 과학탐구를 경험하게 함으로써 시각장애학생들의 과학 수업상황을 이해하고 그에 적합한 과학 교수학습자료를 개발하는 데 있어 구체적인 방안을 강구할 수 있는지 조사하였다.
이 연구에서는 예비 화학교사들의 암실 속 과학탐구 활동을 통하여 시각장애학생의 학습상황에 대한 인식과 교수학습자료를 개발하는 데 미치는 영향을 조사하였다.
활동이 끝난 뒤, 자료 분석을 위해 녹음한 암실 속 과학 탐구 내용을 전사한 후 특징을 분석하였다. 전사 자료에 유의미한 내용을 해석하면서 과학교육전문가 3인과 협의하 였고 특수교육전문가의 검토를 통해 분석의 타당성을 높이고자 하였다.

제안 방법

^8,15 실제로 시각장애학생을 위해 물리 분야에서 수평잡기 실험도구를 개발하였고,¹⁶ 화학 분야에서 용액에서의 화학적 변화를 확인하기 위해 물 속에서 빛의 세기에 따라 소리의 음색이 변하는 장치를 제작하기도 하였다.¹⁷ 또한, HyperChem, ChemDraw Pro, Chem 3D, and Chem Windows와 같은 프로그램을 이용하여 화학 반응을 나타낸 분자구조를 점자 및 촉각적 그림으로 표현하여 유기화학 과목의 강의와 평가에 활용할 수 있도록 새로운 기술을 생성하였다.¹⁸
계속된 연구자와의 토론을 통해 예비 화학교사들은 활동자료가 얼음의 분자구조 모형을 나타낸다는 것을 알게되었다. 그 후 이 활동자료를 이용한 교수방법을 고안하도록 요청하였는데, 예비 화학교사들은 초등학교에서 고등학교에 이르기까지 다양한 수준의 사용 방안을 제안하였다. 예를 들면, 물의 상태변화(예비 화학교사8), 액체인 물이 고체인 얼음이 될 때 생기는 부피 변화(예비 화학교사 9), 물 분자의 결합과 수소 결합(예비 화학교사10) 등의 지도에 활용할 수 있겠다는 의견을 제시하였다.
질문 항목은 활동자료의 탐색, 학습내용의 선택 및 구상, 교수방법의 고안, 활동자료의 수정 및 보완, 경험 후 느낌에 대한 내용으로 전반적인 틀은 선행연구^20,26 에서 사용한 질문들과 유사하다. 그러나 예비 화학교사들이 시각장애학생을 위한 체험활동을 개발 중인 점을 고려하여 암실활동 경험이 자신의 자료개발에 미친 영향에 대한 질문을 추가하였다(Table 1).
시각장애 및 시각장애학생에 대한 개략적인 안내 후 조별로 자료 개발 아이디어를 정하고 개발을 시작하였다. 매주 두 차례의 수업 시간에 조별로 진행 상황을 점검하였으며, 그 중 시각장애학생의 학습상황에 대한 체험으로 암실 활동을 진행하였다. 이 활동에 참여한 21명(여자 12명과 남자 9명)의 예비 화학교사들은 장애학생에게 과학을 지도해 본 경험이 없었으며 안대 및 암실의 경험이 없었다.
이 강의의 처음 4주 동안에는 장애학생을 대상으로 한 과학 체험 활동에 대비하여 시각장애학생을 위한 과학 체험 프로그램을 개발하는 과제가 부여되었다. 시각장애 및 시각장애학생에 대한 개략적인 안내 후 조별로 자료 개발 아이디어를 정하고 개발을 시작하였다. 매주 두 차례의 수업 시간에 조별로 진행 상황을 점검하였으며, 그 중 시각장애학생의 학습상황에 대한 체험으로 암실 활동을 진행하였다.
암실 속 과학탐구 활동의 경험은 예비 화학교사가 부족하게 이해하고 있었던 시각장애학생의 과학 학습상황에 대해 반성하게 하고 그들의 과학교육을 위해 과학내용 중심으로 시각장애학생의 과학 학습상황에 대해 새로운 인식을 형성하게 하였다. 또한, 또래 시각장애인들의 학습상황에 대한 인식 수준이 향상되는 계기로 볼 수 있다.
어둠 상황에서 예비 화학교사들이 준비된 활동자료를 탐색하고 무엇으로 구성되어 있는지, 무엇을 배울 수 있는지, 무엇을 가르칠 수 있는지에 대한 생각들을 대답할 수 있도록 구성하였고 활동자료의 학습목표를 스스로 인식할 수있도록 심층면담을 하였다. 예비 화학교사들이 얼음의 분자구조 모형에 대한 개선점과 암실에서의 경험을 말할 수 있도록 하였고 밝음 상황에서 암실과 모형을 눈으로 확인하게 하고, 그 느낌과 자신의 자료개발에 미친 영향에 대해 설명 하도록 하였다.
암실 속에서의 실제적인 탐구를 위하여 예비 화학교사들에게는 사전에 활동 내용에 대한 정보를 제공하지 않았으며, ‘얼음의 분자구조 모형’을 만져가며 스스로 탐색해가도록 안내하였다. 연구자 1명은 암실 속 과학탐구 활동을 진행하면서 준비된 면담 질문을 하였다.
어둠 상황에서 예비 화학교사들이 준비된 활동자료를 탐색하고 무엇으로 구성되어 있는지, 무엇을 배울 수 있는지, 무엇을 가르칠 수 있는지에 대한 생각들을 대답할 수 있도록 구성하였고 활동자료의 학습목표를 스스로 인식할 수있도록 심층면담을 하였다. 예비 화학교사들이 얼음의 분자구조 모형에 대한 개선점과 암실에서의 경험을 말할 수 있도록 하였고 밝음 상황에서 암실과 모형을 눈으로 확인하게 하고, 그 느낌과 자신의 자료개발에 미친 영향에 대해 설명 하도록 하였다. 이 질문들은 활동 내용에 대해 예측 혹은 묘사하게 하고, 그렇게 생각하는 이유를 설명하는 방식으로 구성되어 있다.
예비 화학교사의 탐구활동을 중심으로 다양한 대답을 얻기 위해 반구조화된 면담을 하였다. 질문 항목은 활동자료의 탐색, 학습내용의 선택 및 구상, 교수방법의 고안, 활동자료의 수정 및 보완, 경험 후 느낌에 대한 내용으로 전반적인 틀은 선행연구^20,26 에서 사용한 질문들과 유사하다.
예비 화학교사의 탐구활동을 중심으로 다양한 대답을 얻기 위해 반구조화된 면담을 하였다. 질문 항목은 활동자료의 탐색, 학습내용의 선택 및 구상, 교수방법의 고안, 활동자료의 수정 및 보완, 경험 후 느낌에 대한 내용으로 전반적인 틀은 선행연구^20,26 에서 사용한 질문들과 유사하다. 그러나 예비 화학교사들이 시각장애학생을 위한 체험활동을 개발 중인 점을 고려하여 암실활동 경험이 자신의 자료개발에 미친 영향에 대한 질문을 추가하였다(Table 1).
총 20개의 탁구공 물 분자를 이용하여 15×13×10 cm3 인 얼음 분자구조 모형을 예비 화학교사들이 활동할 수 있도록 상자에 담아 준비해 두었다.
이 모형은 탁구공과 압정, 자석으로 만들어졌으며 고체 상태의 물 분자의 구조를 나타내기 위해 연구자가 고안하였으며, 선행연구^20,26에서도 사용된 바있다. 하나의 물 분자는 산소 원자를 나타내는 탁구공 1개와 결합 위치를 나타내는 압정 4개, 그리고 수소를 나타내는 자석 2개로 제작하였다(Fig. 2). 총 20개의 탁구공 물 분자를 이용하여 15×13×10 cm³ 인 얼음 분자구조 모형을 예비 화학교사들이 활동할 수 있도록 상자에 담아 준비해 두었다.
암실 속 과학탐구 활동은 예비 화학교사 5~6명을 1개조로 총 4회 실시하였다. 한 회마다 어둠 속에서의 활동은 대략 20분이 걸렸고 활동 전 예비 화학교사들의 착석과 인사 및안내 시간으로 10분, 활동 후 불 켜고 다 같이 논의하는 시간으로 10분이 소요되어 총 40분 정도가 걸렸다.
활동이 끝난 뒤, 자료 분석을 위해 녹음한 암실 속 과학 탐구 내용을 전사한 후 특징을 분석하였다. 전사 자료에 유의미한 내용을 해석하면서 과학교육전문가 3인과 협의하 였고 특수교육전문가의 검토를 통해 분석의 타당성을 높이고자 하였다.

대상 데이터

13×10 m2 크기의 공간에 Fig. 1과 같이 책상 1개와 의자 7개를 준비하였다.
암실 속 과학탐구 활동은 예비 화학교사 5~6명을 1개조로 총 4회 실시하였다. 한 회마다 어둠 속에서의 활동은 대략 20분이 걸렸고 활동 전 예비 화학교사들의 착석과 인사 및안내 시간으로 10분, 활동 후 불 켜고 다 같이 논의하는 시간으로 10분이 소요되어 총 40분 정도가 걸렸다.
이 연구는 경산 지역에 위치한 사범대학의 화학교육과에 재학중인 3학년 중, 2015년 2학기에 개설된 화학교육 관련 강의를 수강하는 예비 화학교사를 대상으로 하였다. 이 강의의 처음 4주 동안에는 장애학생을 대상으로 한 과학 체험 활동에 대비하여 시각장애학생을 위한 과학 체험 프로그램을 개발하는 과제가 부여되었다.

성능/효과

20 암실에서의 경험은 시각장애학생의 물리적 상태에 대한 기존의 정보가 다르다는 것과 함께 새로운 정보를 제공함을 알 수 있었다. 또한, 시각장애학생의 학습 상황을 고려하여 과학 교수학습자료를 제안하는 것으로 보아 시각장애학생에게 적합한 교수방법 및 교구 개발과 적용에 색다른 가능성을 볼 수 있었다.
계속된 연구자와의 토론을 통해 예비 화학교사들은 활동자료가 얼음의 분자구조 모형을 나타낸다는 것을 알게되었다. 그 후 이 활동자료를 이용한 교수방법을 고안하도록 요청하였는데, 예비 화학교사들은 초등학교에서 고등학교에 이르기까지 다양한 수준의 사용 방안을 제안하였다.
^{5,8,10,19,28,30-33} 또한, 시각장애학생의 과학 학습상황이 예비 화학교사의 생각과 차이가 있음을 인식하고 반성하게 되면서 새로운 시각장애학생의 과학 학습상황을 형성시켜줌과 동시에 이를 고려한 과학 교수학습자료를 개발하도록 다짐을 불러일으키고 제안하려는 실천적인 모습을 발생시켰다. 동일한 암실 속 과학탐구를 경험한 과학교육자와 특수교사와는 다르게 예비 화학교사 자신의 상황 및 환경에 따라 시각장애학생의 과학 학습상황을 이해하고 이를 고려한 교수방법과 활동 자료를 제안하는 것을 볼 수 있었다. 암실과 같은 실제 경험은 실제로 실천할 수 있는 지식을 형성시키는 것으로 볼수 있었다.
²⁰ 암실에서의 경험은 시각장애학생의 물리적 상태에 대한 기존의 정보가 다르다는 것과 함께 새로운 정보를 제공함을 알 수 있었다. 또한, 시각장애학생의 학습 상황을 고려하여 과학 교수학습자료를 제안하는 것으로 보아 시각장애학생에게 적합한 교수방법 및 교구 개발과 적용에 색다른 가능성을 볼 수 있었다. 특히, 실물이나 모형을 통해 대체감각을 활용한 교육이 필요하며,^27-29 시각장애 학생 중심의 화학 교육 및 교수학습자료 개발이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
본 연구 결과를 통해 시각장애학생과 같은 상황 속에서 그들을 위한 교수방법을 개발하고 교구를 고안하는 것이 가능하며, 필요하다는 것을 알 수 있었다.^{5,8,10,19,28,30-33} 또한, 시각장애학생의 과학 학습상황이 예비 화학교사의 생각과 차이가 있음을 인식하고 반성하게 되면서 새로운 시각장애학생의 과학 학습상황을 형성시켜줌과 동시에 이를 고려한 과학 교수학습자료를 개발하도록 다짐을 불러일으키고 제안하려는 실천적인 모습을 발생시켰다.
또한, 또래 시각장애인들의 학습상황에 대한 인식 수준이 향상되는 계기로 볼 수 있다. 이러한 분석을 통해 암실 속 과학탐구 활동이 반성적 사고를 불러일으키는 경험으로 적합하며 예비 화학교사의 상황 및 환경에 따라 새로운 실천적 지식으로 변형됨을 알 수 있다. 즉, 시각장애학생을 위한 과학 교수방법 및 학습자료를 개발하는 데 있어 시각장애학생의 과학 학습상황을 이해하는 것은 중요하며 필요하다고 할 수 있다.
이상의 내용을 정리하면, 예비 화학교사들은 암실 속에서 활동자료의 재료는 쉽게 알아낸 반면, 이것이 물의 분자 모형이고, 얼음의 입체적인 구조를 나타낸 것임은 연구자의 힌트에도 불구하고 쉽게 알아채지 못하였다. 그러나 제시한 모형이 얼음의 입체 구조임을 알고 난 뒤에는 예비 화학교사로서 이 활동자료를 수업에 활용할 뿐 아니라 수정 및 보완할 부분에 대한 의견도 제시하였다.
종합해보면, 암실에서의 예비 화학교사들은 보이지 않는 상황에 대해 답답함을 느끼게 되었으며 시각장애학생이 얼마나 힘들고 불편했는지 깨닫게 되었다. 기존에 알고 있었던 시각장애학생의 학습상황이 암실의 경험을 통해 다르다는 사실을 깨닫게 되었고 시력의 손실로 대체감각을 활용해야만 하는 학습상황의 어려움을 알게 되었다.
얼음을 입체적으로 표현한 분자 모형을 스스로 탐색해가면서 어려움을 겪은 예비 화학교사들은 이 자료를 활용한 수업을 구상하는 과정에서 시각장애학생의 보이지 않는 상황에 대해 체감하게 되었다. 즉, 보이지 않는 시각장애학생의 상황이 자신이 기존에 생각했던 것과 다르다는 것을 알게 된 것이다. 평소 시각장애학생의 학습상황에 대해 고민할 기회조차 갖지 못했던 예비 화학교사들에게 암실에서의 경험은 시각이 제한된 상태에서의 활동이 답답하게 다가왔고, 이러한 경험을 통해 시각장애학생들이 얼마나 답답하고 힘든 상황에서 학습에 임하게 될 지 이해하게 되었음을 면담을 통해 확인할 수 있었다.
또한, 시각장애학생의 학습 상황을 고려하여 과학 교수학습자료를 제안하는 것으로 보아 시각장애학생에게 적합한 교수방법 및 교구 개발과 적용에 색다른 가능성을 볼 수 있었다. 특히, 실물이나 모형을 통해 대체감각을 활용한 교육이 필요하며,^27-29 시각장애 학생 중심의 화학 교육 및 교수학습자료 개발이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
즉, 보이지 않는 시각장애학생의 상황이 자신이 기존에 생각했던 것과 다르다는 것을 알게 된 것이다. 평소 시각장애학생의 학습상황에 대해 고민할 기회조차 갖지 못했던 예비 화학교사들에게 암실에서의 경험은 시각이 제한된 상태에서의 활동이 답답하게 다가왔고, 이러한 경험을 통해 시각장애학생들이 얼마나 답답하고 힘든 상황에서 학습에 임하게 될 지 이해하게 되었음을 면담을 통해 확인할 수 있었다.

후속연구

다만, 암실 속 과학탐구 활동이 시각장애학생을 위한 과학 교수학습자료 개발의 도구로써 국한될 것이 아니라 사범대학의 화학교사 양성 교육과정의 일부분으로 예비 화학교사가 장애학생에 대한 지식을 가지는 데 도움이 되는 교육의 일환이 될 수 있는지 조사할 필요가 있다.³⁴ 더불어 사범대학의 교사 양성 교육과정의 일부분으로 예비교사가 시각장애학생에 대한 지식을 획득할 수 있는 행정적·재정적 지원 체계를 마련하는 것도 필요할 것이다.
자신의 주변에서 함께 공부하는 시각장애 대학생들이 얼마나 노력하고 있는지를 새롭게 인식하는 계기가 되었음을 볼 수 있다. 시각장애학생들의 실제로 활동과정에서 어떻게 학습하는지에 대한 추가적인 연구를 통해 밝혀야 할 것이다.
과학교육자들 역시 물 분자들이 입체적으로 연결되어 있는 얼음의 구조를 파악하는 데에는 어려움을 겪었으나, 얼음의 구조임을 알고 난 뒤에는 이 모형을 이용한 다양한 교수방법을 제안하는 모습이 보고된 바 있다. 이것으로 보아 과학교육자나 예비 과학교사에게 암실과 같은 상황을 지속적으로 제공해 준다면 보다 시각장애학생을 위한 다양한 교수 방법을 고안하고 적합한 활동자료를 활용할 수 있는 능력이 보다 왕성하게 일어날 것으로 기대된다.
가장 대표적인 전략이 대체감각을 활용하는 것으로, 촉각을 활용하여 체험할수 있는 학습자료를 제작하는 것이다(예비 화학교사8, 10). 좀 더 구체적으로는 학습자료를 제작할 때 보다 섬세하게 표현하거나 특징을 부각하여 제작할 수 있을 것이다(예비 화학교사7). 그러나, 예비 화학교사9는 자신의 암실 속 활동 경험에 비추어 볼 때 단순히 촉각을 활용하는 것만으로는 부족하며 시각장애학생의 학습상황을 고려하여 보다 세밀한 제작이 필요함을 언급하기도 하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대부분 교사들이 시각장애 학생용으로 제작된 교과서를 만족하지 못하는 이유는?	그러나 점자로 점역된 과학 교과서에서는 복잡한 그림, 삽화, 도표 등을 모두 담을 수 없고 전달할 수 있는 정보의 질도 제한되어 있어서 이들을 가르치는 대부분의 교사들이 시각장애 학생용으로 제작된 교과서에 만족하지 못하고 있는 실정이다. 1,3−6
	시각장애학생의 교수학습과정은 무엇을 매개로 하여 지도하는 것이 대부분인가?	일반적으로 시각장애학생의 교수학습과정은 주로 언어를 매개로 하여 지도하는 것이 대부분이다. 7 특히, 과학 교과에서 시각적 제한을 가지고 있는 학습자에게 자연의 현상이나 법칙 및 이론에 대해 언어를 사용하여 이론적인 설명이나 문답만의 지도방법으로는 학습의 효율성을 높이기 어렵다.
	과학 교과에서 시각장애학생의 학습의 효율성을 높이기 위한 방안은?	7 특히, 과학 교과에서 시각적 제한을 가지고 있는 학습자에게 자연의 현상이나 법칙 및 이론에 대해 언어를 사용하여 이론적인 설명이나 문답만의 지도방법으로는 학습의 효율성을 높이기 어렵다. 따라서 교과서 이론중심의 지도방법을 지양하고, 실제 경험을 통한 개념 학습을 실시하며, 이들 개념의 통합을 위해 다양한 교재 및 교구를 개발·제작하여 활용해야 한다. 2,5,8−13

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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