[논문]'화산 활동 모형 만들기' 실험에 대한 초등 교사의 인식

이규호

doi:10.5467/jkess.2018.39.6.617

'화산 활동 모형 만들기' 실험에 대한 초등 교사의 인식
Elementary Teachers' Perceptions on the Experiment of Making a Model of Volcanic Activity 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.39 no.6, 2018년, pp.617 - 629

이규호 (경인교육대학교 과학교육과)

초록
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본 연구의 목적은 화산 활동 모형 만들기 실험에 대한 초등 교사들의 인식을 분석하는 것이다. 이에 '화산 활동 모형 만들기' 실험으로 실제 수업을 진행한 경험이 있는 30명의 초등 교사들에게 설문을 통해 교사들이 생각하는 학교 과학 탐구의 목표를 바탕으로 해당 실험에 가진 장점과 개선점을 알아보았다. 결과에 의하면, 교사의 50-60%가 경력이나 근무 지역에 관계없이 교과서 화산 모형 만들기 실험으로 수업을 진행하였다. 교사들이 언급한 현재 교과서 화산 모형 만들기 실험의 장점은 안전하고 학생들의 창의성에 개발에 유용하다는 것이었다. 반면, 교사들은 현재 교과서 화산 모형 만들기 실험의 문제점으로 현재 교과서 화산 모형 만들기 실험은 이 수업이 추구해야 하는 본질과 괴리가 있으며 실제 화산 활동 모습과도 다르고 단순한 만들기 활동에 한정되고 있다는 점을 제시하였다. 탐구의 특성에 근거해서 분석해 본 교사가 생각하는 학교 과학 탐구의 주요 목표는 과학적 지식 적용, 탐구 능력 개발 및 학생 호기심 함양이었다. 이러한 목표에 비추어 볼 때 현재의 교과서 화산 모형 만들기 실험은 세 가지 모두를 충족하지 않고 있다. 그리고 교사들은 모형 실험은 실제성을 충족해야만 한다고 강조하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to explore the elementary school teachers' perceptions about making a model of volcanic activity. Thirty elementary teachers participated in the study after they in which they conducted the experiment of "Making a Model of Volcanic activity". A questionnaire was used to investigate how the teachers understood the strengths and weaknesses of the experiment in terms of the goals of school science inquiry. The results showed that 50-60% of the teachers were able to conduct the experiment as guided in the textbook regardless of their career or area of concentration. The teachers perceived that the experiment of current textbook was safe and useful for students to develop their creativity. However, they pointed out three major weaknesses of the textbook experiment: First, the textbook experiment does not clearly present the main purpose of the activity. Second, it does not appropriately reflect the natural volcanic activity. Third, it is a merely simple craft activity. In addition, the teachers agreed that the main goals of school science inquiry are the application of scientific knowledge, development of inquiry skills and cultivation of student's curiosity. However, the teachers perceived that the experiment of current textbook did not meet these three goals. They suggest that the experiment reflect the nature of real volcanic activities.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 대체 실험들도 여러 개선점을 가지고 있다고 판단하였는데 대체 실험들도 폭발 현상을 보여줄 수 없다거나 마그마의 이동을 보여줄 수 없으며 실제 화산 활동과 괴리가 있다고 주장하였다. 또한 화산 폭발과 관련된 이론 부분과 관련하여 학생들이 한 질문에 답하기가 매우 어려웠으며 해당 활동으로 학생들이 화산에 대한 이해가 높아졌는지에 대한 의구심 또한 제기하였다. 그리고 한 교사의 경우 해당 실험으로 인해 학생들에게 화산에 대한 오개념이 심어지지 않을까 걱정의 말을 남겨 놓기도 하였다.
본 연구에서는 현직 초등학교 교사들을 대상으로 지구과학의 탐구 대상의 특징을 잘 가지고 있는 ‘화산’이라는 주제와 이러한 탐구 대상을 학교 현장에서 다루는 방식인 ‘모형’이라는 방법이 함께 녹아 있는 ‘화산 활동 모형 만들기’라는 실험이 어떻게 학교 현장에서 수행되고 있는지 현황과 함께 현재 실험의 장점과 개선점을 알아보고 향후 관련 탐구활동 개발의 기초를 마련해 보고자 한다.

제안 방법

1)2018년 8월에 2015 개정 교육과정의 새로운 교과서가 제작 배포되었으나 현직 교사 대상으로 본 연구를 진행한 시점에서는 새로운 교과서가 학교 현장에서 사용되지 않았기 때문에 2009 개정 교육과정까지의 탐구활동만으로 연구를 진행하였다.
실제 분석에서는 예를 들어 4번 교사가 4번 문항에 대해 ‘개념을 좀 더 쉽게 학습하기 위해, 실제로 경험하는 것이 중요해서’라고 답하였고 5번 문항에 대해 ‘학생들의 흥미 유발, 과학 수업에 재미를 갖게 하려고 경험을 통한 학습’이라는 답변을 하였을 때, 4번 문항에 대해서는 ‘개념 학습, 실제 경험→지식의 적용’, 5번 문항에 대해서는 ‘흥미 유발, 재미를 위한 경험→학생의 호기심’과 같은 방식으로 교사의 답변을 분류하였다.
1가지로 분류한 경우는 약 94% 이상 일치하였다. 일치하지 않은 교사의 진술은 3명의 합의를 거쳐서 최종적으로 특성 분류를 하였다. 합의 하는 과정에서 진술의 핵심 내용에 해당하는 탐구 특성이 없을 경우는 ‘기타’로 분류하였다.
전담 교사 여부, 교직 경력, 근무 지역과 같은 교사의 배경에 관한 질문 3가지와 함께 ‘화산 활동 모형 만들기’와 관련한 질문 7가지로 구성이 되었으며 3개의 문항은 하위 문항을 포함하여 제작되었다.
초등학교 4학년 ‘화산과 지진’ 단원을 지도한 경험이 있는 교사들을 대상으로 ‘화산 활동 모형 만들기’ 차시 수업에서 어떤 실험으로 수업을 진행하였는지 설문을 수행하였다.

대상 데이터

하지만 교사들은 실제성을 살리기 위해 혹은 외관뿐만 아니라 내부 관련 관찰도 할 수 있도록 VR 혹은 AR을 활용한 실험을 선택하기 보다는 학생들이 직접 해 볼 수 있는 실험을 선호하고 있었다. VR 혹은 AR을 활용한 실험과 직접 해보는 실험 중 어떤 실험을 선호하는가 하는 질문에 대해(문항 7-1) 전체 30명 90%의 교사들이 직접 해보는 실험을 선택하였다. 교사들은 직접 해 보는 실험이어야만 학생들이 좀 더 흥미를 가질 수 있으며 체험 속에서 더 많은 것을 배울 뿐만 아니라 관련 개념을 더 오래 파지할 수 있다고 생각하고 있었다.
본 연구는 2017학년도에 인천광역시 2개교, 경기도 7개교에 근무하는 초등교사 30명을 대상으로 한 설문 조사를 토대로 이루어졌으며 설문 조사가 이루어진 시기에는 2009 개정 교육과정이 시행되는 시기였다. 설문에 응답한 교사들은 모두 설문 조사가 이루어지는 때에 실제 해당 차시 수업을 진행했던 상태였다.
설문에 응한 총 30명의 교사 중 3명의 교사만 과학 전담 교사였으며 5년 이상 경력을 가진 교사의 수는 2명이었다. 상대적으로 과학 전담 교사의 수가 매우 적고 경력 5년 이상의 경력 교사 수도 매우 적었기 때문에 역할과 경력에 따른 교차 분석은 실시하지 않았다.

데이터처리

상대적으로 과학 전담 교사의 수가 매우 적고 경력 5년 이상의 경력 교사 수도 매우 적었기 때문에 역할과 경력에 따른 교차 분석은 실시하지 않았다. 근무 지역에 따라서 교과서 제시 실험을 하는지 여부에 대한 분석은 교차 분석을 실시하였고 분석에는 IBM SPSS Statistics ver. 25를 이용하였다.
분석하는 과정에서 한 명의 교사 답변에 여러 가지의 의미가 함께 진술되었을 때는 각각의 의미를 나누어서 각각 하나의 특성으로 구분한 다음 빈도계산을 하였다. 실제 분석에서는 예를 들어 4번 교사가 4번 문항에 대해 ‘개념을 좀 더 쉽게 학습하기 위해, 실제로 경험하는 것이 중요해서’라고 답하였고 5번 문항에 대해 ‘학생들의 흥미 유발, 과학 수업에 재미를 갖게 하려고 경험을 통한 학습’이라는 답변을 하였을 때, 4번 문항에 대해서는 ‘개념 학습, 실제 경험→지식의 적용’, 5번 문항에 대해서는 ‘흥미 유발, 재미를 위한 경험→학생의 호기심’과 같은 방식으로 교사의 답변을 분류하였다.

이론/모형

교사들이 과학에서 탐구 수행을 하는 이유와 초등학교 과학에서 탐구를 수행하는 이유에 대한 서술형 답변에 대한 분석은 Yoon et al.(2011)의 연구에서 제안한 분석틀(Table 4)을 활용하였다. 지구과학 분야의 모형실험이 갖추어야 할 요소는 탐구가 지향하는 목표를 바탕으로 파악될 수 있을 것이며 탐구가 지향하는 목표는 탐구가 가지는 특성으로 파악할 수 있을 것이다.

성능/효과

교사들은 대부분 실험 수행에 있어서의 안전과 실험 준비와 관련된 이유로 교과서대로 수업을 진행하였다. 과거 교과서에 제시되었던 중크롬산 암모늄을 이용한 폭발 실험이 안전 문제로 인해 교과서에서 빠지게 되었던 일이 있었던 만큼 교사들은 안전 때문에 교과서에 제시된 실험을 그대로 사용하고 있는 것으로 확인되었다.
전반적으로 준비, 실험 수행, 학생의 이해 등과 같이 실험을 수행하는데 쉽다는 것이 현재 교과서 실험의 장점으로 제시되었다. 다루어야 할 내용이 많은 과학 실험들 중에서 쉽다는 것은 무시할 수 없는 중요한 장점일 수 있다는 점을 교사들의 답변을 토대로 확인할 수 있었다. 반면 현재 교과서 실험의 개선점과 관련한 의견에서는 현재 교과서 실험이 수업본질과 어긋난다는 의견이 가장 많았다.
다양한 의견들 중 ‘성취기준 고려’, ‘화산 폭발 원리 파악 목적’, ‘화산 내부 파악 목적’과 같이 내용 지식과 관련된 의견들이 모두 7건으로 가장 높은 비율을 차지하였다.
분석 결과 수업 참여에 관한 생각과 안전성 측면의 응답과 같이 기존의 분류 틀에 해당하지 않는 답변 2개를 포함해 43개의 답변이 나왔다. 교사들은 주로 지식의 적용(32.

후속연구

결론적으로 말해 교사들은 현재 교과서 실험과 대체 실험 등에 여전히 개선해야할 부분이 많다고 말하고 있다. 새로운 실험은 학교 과학 탐구에서 중요하게 생각하는 지식적 측면, 탐구적 측면을 모두 충족시킬 필요가 있으며 더불어 실제 현상과 유사함이 바탕이 되는 동적 모형실험이어야 하겠다. 이러한 동적 모형실험은 학생들의 흥미를 유발할 수 있는 가능성이 정적 모형보다 더 높을 수 있을 것이다.
또한 화산 활동 모형 만들기와 관련하여 교사들이 언급한 중요한 문제는 실험이 외관 관찰에 그치고 있고 실제성이 부족하다는 것이다. 실제와 비슷한 모형은 모형에서 나타난 현상을 통해 원리를 생각해 볼 수 있으므로 적어도 추론이라는 탐구 기능을 신장시킬 수 있을 것이다. 그러므로 실제성을 높이는 것은 탐구 기능을 신장 시키는 데에도 효과가 있다고 하겠다.
지구과학 분야의 모형실험이 갖추어야 할 요소는 탐구가 지향하는 목표를 바탕으로 파악될 수 있을 것이며 탐구가 지향하는 목표는 탐구가 가지는 특성으로 파악할 수 있을 것이다. 이 분석틀은 응답자의 직접적인 발언을 질적 방법으로 분석하면서 이 표의 각 특성들은 인식할 수 있는 모든 기능을 포함할 수 있도록 만든 포괄적인 목록으로부터 공통된 속성을 기반으로 그룹화시켜서 만든 것으로 다양한 특성을 고려하였기에 본 연구에서는 교사들의 답변 분석에 효과가 있을 것으로 판단하여 사용하였다.
이러한 내용은 ‘학생들의 호기심’과 관련된 내용이며 교사들의 의견을 바탕으로 할 때 현재의 화산 활동 모형 활동 실험은 새로운 동적 모형실험으로 대체될 필요가 있다고 판단된다.
향후 교사들이 필요로 하는 부분이 고려된 새로운 화산 활동 모형 만들기 실험이 개발될 필요가 있으며 이러한 실험이 개발된 이후 여러 교육을 통해 효과적으로 활용할 수 있도록 지원할 수 있어야 하겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 교육과정이 제시하는 과학 교육의 목표는?	과학 교육의 목표에 대해 현재의 교육과정은 “자연 현상과 사물에 대하여 호기심과 흥미를 가지고, 과학의 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하여, 개인과 사회의 문제를 과학적이고 창의적으로 해결하기 위한 과학적 소양을 기른다.”고 명시하고 있다(Minister of Education, 2015).
	탐구에 대한 교사의 인식이 어떠한가 하는 연구가 여러 연구자들에 의해 이루어진 이유는?	교사들은 과학 탐구를 통해서 탐구 기능뿐만 아니라 과학적 태도와 성취도에서도 향상을 할 수 있을 것으로 생각하고 있다(Mao and Chang, 1998). 이러한 과학 탐구가 실제 교육 현장에서 제대로 실행되기 위해서는 교사의 역할이 무엇보다도 중요하기 때문에 탐구에 대한 교사의 인식이 어떠한가 하는 연구가 여러 연구자들에 의해 이루어져왔다(Park et al., 2004; Park and Kim, 2007; Kang et al.
	초등 교사들이 생각하는 학교 과학실험의 목표는?	, 2011). 특히 초등학교에서는 실험 경험을 통해 동기 유발, 호기심, 민감성을 발달시키는 것을 목표로 해야 한다고 생각하고 있다(Lee et al., 2011).

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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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