특성화고 화학공업과 학생을 위한 화학전지 STS 교수-학습자료 개발 Development of STS Teaching-Learning Materials about Chemical Batteries for Specialized Vocational High School Students원문보기
최근 스마트폰, 태블릿 PC 등 신종 모바일 기기와 전기 자동차 시장의 급속한 성장에 힘입어 화학전지의 중요성이 크게 대두되고 있다. 화학전지는 실생활에 없어서는 안 될 필수적인 소재로써 화학전지 관련 기술의 변화는 우리의 삶에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 기술이다. 그러나 현재까지 국내에서 화학전지를 교육적으로 활용한 선행 연구는 매우 부족한 실정이며, 앞서 개발된 수업자료들도 최신 기술 동향을 반영하지 못하여 현행 교육과정에서는 활용하기 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 특성화 고등학교 화학공업과 학생 대상의 화학전지 STS 교수-학습자료를 준비, 개발, 개선의 절차를 거쳐 개발하였다. 첫째, 준비 단계에서는 STS 통합 교육 및 화학전지 관련 선행 연구를 분석하여 학습 주제와 학습 목표를 선정하였다. 둘째, 개발 단계에서는 화학전지 관련 이론 및 실험을 분석한 자료를 기반으로 STS 관점에 부합하는 수업과정안 및 교수-학습 자료를 개발하였다. 셋째, 개선 단계에서는 개발된 STS 교수-학습 자료를 전문가 집단을 통해 타당성을 검토하였으며, 현장 수업적용과 학습자 수업 만족도 평가를 통해 개선점을 보완하였다. 본 연구를 통해 개발된 STS 교수-학습 자료는 특성화 고등학교의 과학, 기술, 사회관련 교과의 통합적 구성을 통해 화학전지를 종합적으로 이해하고 깊이 있는 학습이 이루어질 수 있는 방향으로 개발되었으며, 공업화학, 제조화학 등 특성화 고등학교 1학년 교육과정에 포함된 교과목 중 화학전지를 주제로 진행하는 수업에 활용할 수 있도록 구성되었다. 본 연구에서 개발된 교수-학습 자료를 활용하여 수업을 실시한 결과 학생들의 이해도와 흥미도, 실생활과의 연관성 측면에서 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
최근 스마트폰, 태블릿 PC 등 신종 모바일 기기와 전기 자동차 시장의 급속한 성장에 힘입어 화학전지의 중요성이 크게 대두되고 있다. 화학전지는 실생활에 없어서는 안 될 필수적인 소재로써 화학전지 관련 기술의 변화는 우리의 삶에 직접적으로 영향을 미치는 중요한 기술이다. 그러나 현재까지 국내에서 화학전지를 교육적으로 활용한 선행 연구는 매우 부족한 실정이며, 앞서 개발된 수업자료들도 최신 기술 동향을 반영하지 못하여 현행 교육과정에서는 활용하기 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 특성화 고등학교 화학공업과 학생 대상의 화학전지 STS 교수-학습자료를 준비, 개발, 개선의 절차를 거쳐 개발하였다. 첫째, 준비 단계에서는 STS 통합 교육 및 화학전지 관련 선행 연구를 분석하여 학습 주제와 학습 목표를 선정하였다. 둘째, 개발 단계에서는 화학전지 관련 이론 및 실험을 분석한 자료를 기반으로 STS 관점에 부합하는 수업과정안 및 교수-학습 자료를 개발하였다. 셋째, 개선 단계에서는 개발된 STS 교수-학습 자료를 전문가 집단을 통해 타당성을 검토하였으며, 현장 수업적용과 학습자 수업 만족도 평가를 통해 개선점을 보완하였다. 본 연구를 통해 개발된 STS 교수-학습 자료는 특성화 고등학교의 과학, 기술, 사회관련 교과의 통합적 구성을 통해 화학전지를 종합적으로 이해하고 깊이 있는 학습이 이루어질 수 있는 방향으로 개발되었으며, 공업화학, 제조화학 등 특성화 고등학교 1학년 교육과정에 포함된 교과목 중 화학전지를 주제로 진행하는 수업에 활용할 수 있도록 구성되었다. 본 연구에서 개발된 교수-학습 자료를 활용하여 수업을 실시한 결과 학생들의 이해도와 흥미도, 실생활과의 연관성 측면에서 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
Chemical batteries are indispensable materials, and technologies related to chemical batteries are important as they are linked to various social problems; further, they directly affect our lives. Thus, the topic of chemical batteries is suitable for industrial education. However, there has not been...
Chemical batteries are indispensable materials, and technologies related to chemical batteries are important as they are linked to various social problems; further, they directly affect our lives. Thus, the topic of chemical batteries is suitable for industrial education. However, there has not been sufficient educational use of chemical batteries in Korea, and existing research materials do not correspond with the present curriculum. The STS teaching-learning materials about chemical batteries in this study were developed by the curriculum development model (preparation, development, improvement) for chemical engineering students in specialized vocational high schools. In the preparation stage, the study topic and the learning objective were selected by analyzing previous research about the STS and chemical battery. At the development stage, STS class plan and teaching-learning materials were developed. In the improvement stage, The STS curriculum plan and the teaching-learning materials were verified by a group of specialists and a survey regarding student satisfaction was conducted. As a result of conducting the class with the teaching-learning materials developed in this study, a positive effect in terms of students' perceptions, understanding and interest.
Chemical batteries are indispensable materials, and technologies related to chemical batteries are important as they are linked to various social problems; further, they directly affect our lives. Thus, the topic of chemical batteries is suitable for industrial education. However, there has not been sufficient educational use of chemical batteries in Korea, and existing research materials do not correspond with the present curriculum. The STS teaching-learning materials about chemical batteries in this study were developed by the curriculum development model (preparation, development, improvement) for chemical engineering students in specialized vocational high schools. In the preparation stage, the study topic and the learning objective were selected by analyzing previous research about the STS and chemical battery. At the development stage, STS class plan and teaching-learning materials were developed. In the improvement stage, The STS curriculum plan and the teaching-learning materials were verified by a group of specialists and a survey regarding student satisfaction was conducted. As a result of conducting the class with the teaching-learning materials developed in this study, a positive effect in terms of students' perceptions, understanding and interest.
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문제 정의
STS 학생용 학습자료는 학생들이 통합적 접근법 및 사고 방법에 대해 이해하고 화학전지를 과학적 원리, 기술적 방법, 사회적 활용 측면에서 설명할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 학생들로 하여금 하나의 사물에 대해 다양한 접근방법으로 분석하는 능력을 기를 수 있도록 1차시 학생용 학습자료를 ‘화학전지 STS로 분석하기’로 구성하였으며 [그림 3]과 같이 학습자 중심의 내용으로 구성하였다.
본 연구는 특성화 고등학교 화학공업 계열 전공 학생들에게 단순히 지식을 외우고 이해시키는 학습을 제공하기보다는 지식을 종합적으로 파악한 후 실생활에 활용할 수 있는 고등 사고능력을 길러주기 위한 STS 교수-학습 자료를 개발하는 연구이다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 화학전지를 종합적으로 이해하고 친환경 연료전지 자동차를 제작하는 과정을 통해 학생들의 과학기술 기초 역랑을 신장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 화학전지에 관한 사회 및 환경에 대한 인식과 가치에 대해 종합적으로 사고할 수 있게 한다.
7로 긍정적인 응답을 보였다. 본 연구에서는 10개의 검사 문항 및 자유 서술 문항의 응답, 학생 면담 및 인터뷰를 토대로 앞서 개발된 STS 교수-학습 자료의 내용을 개선, 보완하였다.
본 연구에서는 화학전지 주제의 STS 교수-학습 자료의 타당성을 평가하기 위해 기술교육학과 교수 1인 및 대구광역시 소재 K 특성화 고등학교 화학공업 관련 전공(신소재섬유화학과 4명, 디스플레이화학공업과 5명) 학과의 경력 10년 이상 교사 9인을 대상으로 전문가 타당성 평가를 실시하였다. 해당 타당성 평가에는 한국교육과정평가원(2005)에서 개발한 교수학습 콘텐츠 평가준거를 근거로 본 연구에 맞게 재구성한 검사지가 사용되었다.
본 연구의 목적은 특성화 고등학교 화학공업 관련 학과에 재학 중인 학생들을 위한 화학전지 주제의 STS(Science, Technology, Society) 통합 교수-학습 자료를 개발하는 데 있다.
본 연구의 목적은 특성화고에서 직접 활용이 가능한 화학전지 주제의 STS 교수-학습 자료를 개발하기 위한 것으로 특성화 고등학교 학생의 수준에서 STS 통합적 접근이 가능하고 교육현장에서 쉽게 활용할 수 있도록 하는데 중점을 두고 개발되었다. 본 연구는 연구목적을 달성하기 위해 Mager & Beach(1967)의 직업교육을 위한 교육과정 개발모형의 준비, 개발, 개선 단계를 토대로 하였으며, 다음 [그림 1]은 본 연구의 절차를 나타낸 것이다.
상기 기준에 따라 특성화 고등학교 1학년 재학생 수준에 적합한 STS 수업 자료를 개발하기 위해 본 연구에서는 과학, 기술, 사회 관련 과목에 해당하는 공업화학, 제조화학, 생활과 윤리 과목의 교육과정과 성취기준을 분석하였으며, 교과서 속 화학전지와 관련된 학습 내용요소를 탐색하였다. 먼저 공업화학 과목에서 화학전지의 원리와 가장 관련성이 높은 단원은 ‘화학 반응’단원인 것으로 조사되었으며, 본 연구에서는 해당 단원에 대한 2015 개정 교육과정의 내용요소 및 성취기준을 분석하여‘금속의 이온화 경향’,‘산화·환원 반응’,‘전기분해’등을 학습 내용요소로 선정하였다.
셋째, 본 연구에서는 앞서 추출된 세부주제와 학습목표를 기반으로 총 7차시의 STS 교수-학습 자료를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 수업과정안, 학생용 수업자료, 교사용 수업자료로 구성되었으며, 수업과정안은 각 차시별로 교수학습방법 및 교수매체를 안내하여 학생들이 학습 중 이용하는 교수 방법과 활용매체에 대해 충분히 파악할 수 있도록 개발되었다.
이에 본 연구에서는 특성화 고등학교 공업화학 교과 ‘화학반응’ 단원 중 화학전지를 연구의 주제로 설정하여 STS 교수-학습 자료를 개발하고자 하며, 개발된 수업 자료를 교육현장에 적용하여 효과를 검증하고 효율적인 교육의 방안을 제시하고자 한다.
가설 설정
다섯째, 학생들이 흥미를 가지고 열중할 수 있는 것인가?
둘째, 학생들의 인지발달과 사회적 성숙에 합당한가?
제안 방법
3차시는 화학전지의 과학 영역에 대한 내용으로, 금속의 이온화 경향 및 전기분해 등 관련된 기본 개념을 공업화학 과목을 통해 학습할 수 있도록 구성하였다. 4차시와 6차시는 화학전지의 기술 영역에 관한 내용으로 리튬이온 배터리, 연료전지의 구조 및 원리에 대해 제조화학 과목을 통해 학습한 후 친환경 연료전지 자동차를 제작할 수 있도록 구성하였다. 5차시와 7차시는 화학전지의 사회 영역에 관한 내용으로, 화학전지로 인해 발생하는 환경오염과 이를 개선한 친환경 기술개발에 대해 토의하는 시간을 가진 후 과학기술의 본질과 윤리적 문제에 대해 설명할 수 있도록 구성하였다.
4차시와 6차시는 화학전지의 기술 영역에 관한 내용으로 리튬이온 배터리, 연료전지의 구조 및 원리에 대해 제조화학 과목을 통해 학습한 후 친환경 연료전지 자동차를 제작할 수 있도록 구성하였다. 5차시와 7차시는 화학전지의 사회 영역에 관한 내용으로, 화학전지로 인해 발생하는 환경오염과 이를 개선한 친환경 기술개발에 대해 토의하는 시간을 가진 후 과학기술의 본질과 윤리적 문제에 대해 설명할 수 있도록 구성하였다. 다음 [그림 2]는 수업과정안의 예시를 나타낸 것이다.
개발 단계에서는 선정된 학습 내용을 근거로 특성화 고등학교에 재학 중인 학생들의 수준에 적합한 STS 교수-학습 자료를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 수업과정안, 교사용 수업자료, 학생용 학습자료로 구성되었으며, 총 7차시 분량으로 개발되었다.
개선 단계에서는 본 연구에서 개발된 STS 교수-학습 자료를 검토하기 위해 기술교육 교수 1인 및 현장교사 9인(STS 분야 석사학위와 박사학위를 취득한 4인 포함)으로 구성된 전문가 집단을 통해 타당도 평가를 실시하였다. 또한 본 연구에서는 개발된 STS 교수-학습자료를 이용하여 대구광역시 소재 K 특성화 고등학교에서 화학공업 전공 학급을 대상으로 총 7차시 수업을 실시하였으며, 학습자 수업만족도 평가를 통해 개발된 수업 자료를 수정 및 보완하였다.
본 연구에서 사용된 학생용 검사지는 한국교육과정평가원(2005)의 학습자 수업만족도 검사를 위한 도구를 재구성하여 사용하였다. 검사문항은 수업에 대한 흥미도 및 이해도, 학습 수준 및 분량의 적절성, 학습의 동기유발, 실생활에 활용가능성 등을 측정할 수 있는 13문항으로 구성되었으며, 자유 서술 1문항을 추가하여 수업과 관련된 의견을 자유롭게 서술할 수 있도록 하였다. 다음 <표 7>은 학생들의 수업평가 결과를 나타낸 것이다.
해당 타당성 평가에는 한국교육과정평가원(2005)에서 개발한 교수학습 콘텐츠 평가준거를 근거로 본 연구에 맞게 재구성한 검사지가 사용되었다. 검사지는 리커트 5단계 척도로 구성되었으며, 평가항목은 학습목표, 학습자 수준, 실용성, 분량 적절성, 내용 정확성, 흥미 유발성, 현장 용이성, 최신성 등을 판단하기 위한 10문항과 수업자료의 개선사항에 대한 전문가의 종합적인 의견을 기술할 수 있는 자유문항으로 구성되었다. 다음 <표 6>은 전문가 평가 결과를 나타낸 것이다.
넷째, 본 연구에서는 앞서 개발한 STS 교수-학습 자료에 대한 전문가 타당성 평가를 실시하였다. 그 결과, 학습목표의 타당성, 학습자 수준 적절성, 수업 자료의 최신성, 현장 활용 용이성을 묻는 문항에서 긍정적인 응답이 나타났다.
다섯째, 본 연구에서는 개발된 STS 교수-학습 자료를 활용하여 학습자에게 수업을 실시하고 학습자 수업 만족도 검사를 실시하였다. 학생들은 학습 자료의 이해도, 실생활의 적용가능성, 내용의 흥미 유발성 및 분량 적절성을 묻는 문항에서 모두 긍정적인 응답 결과가 나타났다.
둘째, 본 연구에서는 STS 통합 교수-학습 자료를 개발하기 위해 과학, 기술, 사회 관련과목에 해당하는 공업화학, 제조화학, 생활과 윤리 과목의 교육과정과 성취기준을 분석하였으며, STS 관련 학습 단원과 학습 내용요소를 추출한 결과를 기반으로 총 7차시의 세부주제와 학습목표를 도출하였다.
개선 단계에서는 본 연구에서 개발된 STS 교수-학습 자료를 검토하기 위해 기술교육 교수 1인 및 현장교사 9인(STS 분야 석사학위와 박사학위를 취득한 4인 포함)으로 구성된 전문가 집단을 통해 타당도 평가를 실시하였다. 또한 본 연구에서는 개발된 STS 교수-학습자료를 이용하여 대구광역시 소재 K 특성화 고등학교에서 화학공업 전공 학급을 대상으로 총 7차시 수업을 실시하였으며, 학습자 수업만족도 평가를 통해 개발된 수업 자료를 수정 및 보완하였다.
본 연구에서 개발하는 수업 자료는 특성화 고등학교 화학공업 관련 학과에 재학 중인 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 하므로, 현재 특성화 고등학교 1학년 교육과정에 포함된 과목 중 공업화학, 제조화학, 생활과 윤리에서 화학 전지와 관련된 학습 요소를 추출하였다. 또한 이를 근거로 특성화 고등학교 학생의 수준에 적합한 학습 내용요소 및 학습목표를 선정하였다.
먼저 공업화학 과목에서 화학전지의 원리와 가장 관련성이 높은 단원은 ‘화학 반응’단원인 것으로 조사되었으며, 본 연구에서는 해당 단원에 대한 2015 개정 교육과정의 내용요소 및 성취기준을 분석하여‘금속의 이온화 경향’,‘산화·환원 반응’,‘전기분해’등을 학습 내용요소로 선정하였다.
본 연구에서 개발된 수업과정안은 다음 와 같이 주제 및 세부주제로 구분하여 수업의 전반적인 내용을 구체적으로 기술하였고, 각 차시별로 교수학습방법 및 교수매체를 안내하여 학생들이 학습 중 이용하는 교수 방법과 활용 매체에 대해 파악할 수 있도록 제시하였다.
본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 수업과정안, 교사용 수업자료, 학생용 학습자료로 구성되어 있으며, 이 가운데 수업과정안은 총 7차시로 개발되었다. 본 연구에서 개발된 수업과정안은 다음 <표 5>와 같이 주제 및 세부주제로 구분하여 수업의 전반적인 내용을 구체적으로 기술하였고, 각 차시별로 교수학습방법 및 교수매체를 안내하여 학생들이 학습 중 이용하는 교수 방법과 활용 매체에 대해 파악할 수 있도록 제시하였다.
개발 단계에서는 선정된 학습 내용을 근거로 특성화 고등학교에 재학 중인 학생들의 수준에 적합한 STS 교수-학습 자료를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 수업과정안, 교사용 수업자료, 학생용 학습자료로 구성되었으며, 총 7차시 분량으로 개발되었다.
본 연구는 특성화 고등학교 화학공업 계열 전공 학생들에게 단순히 지식을 외우고 이해시키는 학습을 제공하기보다는 지식을 종합적으로 파악한 후 실생활에 활용할 수 있는 고등 사고능력을 길러주기 위한 STS 교수-학습 자료를 개발하는 연구이다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 화학전지를 종합적으로 이해하고 친환경 연료전지 자동차를 제작하는 과정을 통해 학생들의 과학기술 기초 역랑을 신장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 화학전지에 관한 사회 및 환경에 대한 인식과 가치에 대해 종합적으로 사고할 수 있게 한다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 앞서 개발된 STS 교수-학습 자료의 학습자 수업 만족도를 조사하기 위해 대구광역시 소재 K특성화 고등학교 화학공업 관련 전공 중 디스플레이 화학공업과 1학년 5명, 신소재섬유화학과 1학년 5명 총 10명으로 구성된 방과후 학급을 대상으로 총 7차시 수업을 실시하였다. 본 연구에서 사용된 학생용 검사지는 한국교육과정평가원(2005)의 학습자 수업만족도 검사를 위한 도구를 재구성하여 사용하였다. 검사문항은 수업에 대한 흥미도 및 이해도, 학습 수준 및 분량의 적절성, 학습의 동기유발, 실생활에 활용가능성 등을 측정할 수 있는 13문항으로 구성되었으며, 자유 서술 1문항을 추가하여 수업과 관련된 의견을 자유롭게 서술할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 의 학습 내용요소를 기반으로 다시 총 7차시의 세부주제를 선정하였으며, 학생들이 화학전지의 산화-환원반응, 전기분해, 연료전지 자동차 등의 다양한 화학전지 주제들을 과학, 기술, 사회적 관점에서 학습함으로써 화학전지에 대한 통합적 사고능력을 함양할 수 있도록 STS 통합학습의 세부적인 학습목표를 선정하였다.
본 연구에서는 학생들로 하여금 하나의 사물에 대해 다양한 접근방법으로 분석하는 능력을 기를 수 있도록 1차시 학생용 학습자료를 ‘화학전지 STS로 분석하기’로 구성하였으며 [그림 3]과 같이 학습자 중심의 내용으로 구성하였다.
교사용 수업자료는 교사가 실제 수업을 진행하면서 직접 활용할 수 있도록 프리젠테이션 자료로 구성하였다. 수업과 관련된 주제를 설명하는 내용과 더불어 시청각 자료를 활용하여 학습자의 이해를 높일 수 있는 동영상 자료를 첨부하여 제작되었다. 다음 [그림 5]는 본 연구에서 개발된 교사용 수업자료의 예시이다.
수업과정안의 1차시에서는 화학전지를 통합적으로 분석하였으며, 2차시에서는 화학전지의 정의와 원리를 간단하게 설명하여 학생들이 본 수업의 주제에 대한 전체적인 틀을 종합적으로 이해할 수 있도록 구성하였다. 3차시는 화학전지의 과학 영역에 대한 내용으로, 금속의 이온화 경향 및 전기분해 등 관련된 기본 개념을 공업화학 과목을 통해 학습할 수 있도록 구성하였다.
본 연구에서는 화학전지 주제의 STS 교수-학습 자료의 타당성을 평가하기 위해 기술교육학과 교수 1인 및 대구광역시 소재 K 특성화 고등학교 화학공업 관련 전공(신소재섬유화학과 4명, 디스플레이화학공업과 5명) 학과의 경력 10년 이상 교사 9인을 대상으로 전문가 타당성 평가를 실시하였다. 해당 타당성 평가에는 한국교육과정평가원(2005)에서 개발한 교수학습 콘텐츠 평가준거를 근거로 본 연구에 맞게 재구성한 검사지가 사용되었다. 검사지는 리커트 5단계 척도로 구성되었으며, 평가항목은 학습목표, 학습자 수준, 실용성, 분량 적절성, 내용 정확성, 흥미 유발성, 현장 용이성, 최신성 등을 판단하기 위한 10문항과 수업자료의 개선사항에 대한 전문가의 종합적인 의견을 기술할 수 있는 자유문항으로 구성되었다.
대상 데이터
준비 단계에서는 2015 개정 교육과정 고등학교 교과서와 교육과정 분석을 통하여 화학 전지 관련 교과 내용을 탐색하였다. 본 연구에서 개발하는 수업 자료는 특성화 고등학교 화학공업 관련 학과에 재학 중인 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 하므로, 현재 특성화 고등학교 1학년 교육과정에 포함된 과목 중 공업화학, 제조화학, 생활과 윤리에서 화학 전지와 관련된 학습 요소를 추출하였다. 또한 이를 근거로 특성화 고등학교 학생의 수준에 적합한 학습 내용요소 및 학습목표를 선정하였다.
본 연구에서는 앞서 개발된 STS 교수-학습 자료의 학습자 수업 만족도를 조사하기 위해 대구광역시 소재 K특성화 고등학교 화학공업 관련 전공 중 디스플레이 화학공업과 1학년 5명, 신소재섬유화학과 1학년 5명 총 10명으로 구성된 방과후 학급을 대상으로 총 7차시 수업을 실시하였다. 본 연구에서 사용된 학생용 검사지는 한국교육과정평가원(2005)의 학습자 수업만족도 검사를 위한 도구를 재구성하여 사용하였다.
이론/모형
본 연구는 연구목적을 달성하기 위해 Mager & Beach(1967)의 직업교육을 위한 교육과정 개발모형의 준비, 개발, 개선 단계를 토대로 하였으며, 다음 [그림 1]은 본 연구의 절차를 나타낸 것이다.
성능/효과
검사문항 중 개발된 교수-학습 자료의 수준 적절성(7번), 내용 이해도(8번), 내용의 흥미도(12번)를 묻는 문항에서 응답 평균이 각각 평균 4.7, 4.5, 4.6으로 매우 긍정적인 것으로 나타났으며, 특히 직접 친환경 연료전지 자동차를 제작해 봄으로써 원리를 이해할 수 있음을 묻는 문항(6번)에서는 모든 학생이 매우 그렇다고 응답하였다. 이는 본 연구에서 개발된 STS 통합 교수-학습 자료가 전반적으로 학생들의 이해도와 흥미도, 실생활과의 연관성 측면에서 긍정적인 영향을 미치고 있음을 나타낸다.
넷째, 본 연구에서는 앞서 개발한 STS 교수-학습 자료에 대한 전문가 타당성 평가를 실시하였다. 그 결과, 학습목표의 타당성, 학습자 수준 적절성, 수업 자료의 최신성, 현장 활용 용이성을 묻는 문항에서 긍정적인 응답이 나타났다. 화학전지 주제의 STS 교수-학습 자료는 전공 교과의 내용과 밀접한 관련이 있으므로 특성화 고등학교 현장에 활용하기 용이하고, 또한 개발된 STS 교수-학습 자료는 최신 기술 동향을 반영하고 있어 학습자의 흥미를 유발할 수 있는 요소들이 있는 것으로 나타났다.
8로서 매우 긍정적인 응답을 보였다. 또한 개발된 STS 교수-학습 자료의 분량 적절성을 묻는 5번 문항의 평균도 4.7로 긍정적인 응답을 보였다. 본 연구에서는 10개의 검사 문항 및 자유 서술 문항의 응답, 학생 면담 및 인터뷰를 토대로 앞서 개발된 STS 교수-학습 자료의 내용을 개선, 보완하였다.
이는 본 연구에서 개발된 STS 통합 교수-학습 자료가 전반적으로 학생들의 이해도와 흥미도, 실생활과의 연관성 측면에서 긍정적인 영향을 미치고 있음을 나타낸다. 또한 검사지에서 STS 통합 교육의 인식 여부를 묻는 문항 11번의 응답이 평균 4.5로 나타나 본 STS 통합 수업 후 학생들이 과학, 기술, 사회가 유기적으로 연결되어 있다는 사실을 통합적으로 인식하게 되었음을 알 수 있다.
학생들은 학습 자료의 이해도, 실생활의 적용가능성, 내용의 흥미 유발성 및 분량 적절성을 묻는 문항에서 모두 긍정적인 응답 결과가 나타났다. 또한 수업 후 학생들이 과학, 기술, 사회가 유기적으로 연결되어 있다는 사실을 인식하게 되었다는 것을 알 수 있었다.
셋째, 본 연구에서는 앞서 추출된 세부주제와 학습목표를 기반으로 총 7차시의 STS 교수-학습 자료를 개발하였다. 본 연구에서 개발한 STS 교수-학습 자료는 수업과정안, 학생용 수업자료, 교사용 수업자료로 구성되었으며, 수업과정안은 각 차시별로 교수학습방법 및 교수매체를 안내하여 학생들이 학습 중 이용하는 교수 방법과 활용매체에 대해 충분히 파악할 수 있도록 개발되었다. 학생용 수업자료는 학생들이 화학전지에 대해 과학적 원리, 기술적 방법, 사회적 활용 측면에서 다양하게 접근할 수 있도록 제작되었으며, 교사용 수업자료는 교사가 실제 수업을 진행하면서 직접 활용할 수 있도록 시청각 자료를 활용하여 제작되었다.
본 연구에서 실시한 전문가 평가 결과는 전반적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 특히 개발된 STS 교수-학습 자료의 최신자료 여부(7번)와 학습자 흥미 유발 여부(8번), 활용 용이성(9번)을 묻는 질문에서 각각 4.
생활과 윤리 과목은 화학전지 기술의 발달에 따른 환경 문제 및 이에 대한 사회적 책임을 이해하기 위한 과목으로써, 가장 연관성이 높은 단원은‘과학과 윤리’단원인 것으로 나타났다.
셋째, 오늘날 세계에서 중요시되고 있으며, 학생들이 어른이 되었을 때도 중요한 부분으로 남아있을 것인가?
6으로 매우 긍정적인 것으로 나타났으며, 특히 직접 친환경 연료전지 자동차를 제작해 봄으로써 원리를 이해할 수 있음을 묻는 문항(6번)에서는 모든 학생이 매우 그렇다고 응답하였다. 이는 본 연구에서 개발된 STS 통합 교수-학습 자료가 전반적으로 학생들의 이해도와 흥미도, 실생활과의 연관성 측면에서 긍정적인 영향을 미치고 있음을 나타낸다. 또한 검사지에서 STS 통합 교육의 인식 여부를 묻는 문항 11번의 응답이 평균 4.
제조화학 과목은 화학전지의 원리 및 생산 시스템을 이해하기 위한 과목으로써 가장 연관성이 높은 단원은 ‘전기 화학 공업’단원인 것으로 나타났다.
첫째, 본 연구에서는 화학전지를 교육적으로 활용한 선행연구를 분석한 결과 화학전지를 교육적으로 활용한 사례는 매우 부족하였으며, 내용적인 측면에서도 최근 화학전지의 발전상을 포함하지 못하거나 현재의 교육과정에 부합하지 못하여 교육현장에서 직접 수업자료로 활용하기 어려운 것으로 나타났다. 또한 STS 통합교육 관련 선행연구에서도 화학전지를 주제로 한 통합교육은 아직 시도되지 않은 것으로 나타났다.
본 연구에서 실시한 전문가 평가 결과는 전반적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 특히 개발된 STS 교수-학습 자료의 최신자료 여부(7번)와 학습자 흥미 유발 여부(8번), 활용 용이성(9번)을 묻는 질문에서 각각 4.9, 4.6, 4.8로서 매우 긍정적인 응답을 보였다. 또한 개발된 STS 교수-학습 자료의 분량 적절성을 묻는 5번 문항의 평균도 4.
다섯째, 본 연구에서는 개발된 STS 교수-학습 자료를 활용하여 학습자에게 수업을 실시하고 학습자 수업 만족도 검사를 실시하였다. 학생들은 학습 자료의 이해도, 실생활의 적용가능성, 내용의 흥미 유발성 및 분량 적절성을 묻는 문항에서 모두 긍정적인 응답 결과가 나타났다. 또한 수업 후 학생들이 과학, 기술, 사회가 유기적으로 연결되어 있다는 사실을 인식하게 되었다는 것을 알 수 있었다.
그 결과, 학습목표의 타당성, 학습자 수준 적절성, 수업 자료의 최신성, 현장 활용 용이성을 묻는 문항에서 긍정적인 응답이 나타났다. 화학전지 주제의 STS 교수-학습 자료는 전공 교과의 내용과 밀접한 관련이 있으므로 특성화 고등학교 현장에 활용하기 용이하고, 또한 개발된 STS 교수-학습 자료는 최신 기술 동향을 반영하고 있어 학습자의 흥미를 유발할 수 있는 요소들이 있는 것으로 나타났다.
후속연구
현재까지 STS 관련 연구는 수질 환경(이희중, 최준섭, 1996), 에너지 사용(최상길, 김채복, 최준섭, 2002), 거북선(최준섭, 왕소랑, 2007), 풍력(고영준, 최준섭, 유재영, 2012) 등 다양한 주제의 수업자료가 개발되어 실제 수업에 활용되고 있으나, 화학전지를 주제로 한 STS 수업자료 개발 연구는 아직까지 시도되지 않았음을 알 수 있다. 또한 STS 수업자료를 교육현장에 적용하였을 때 학업 성취도 등에 미치는 효과(이희중, 최준섭, 1996; 신경구 외, 2000; 황인아, 2001; 최상길, 김채복, 최준섭, 2002)가 크다는 점을 고려할 때, 본 연구에서 화학전지를 주제로 학생들의 문제해결력 및 학업 성취도 면에서 우수한 STS 교수-학습 자료를 개발할 경우 특성화 고등학교의 수업에도 충분히 통합 교육의 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 연구에서는 특성화 고등학교 공업화학 교과 ‘화학반응’ 단원 중 화학전지를 연구의 주제로 설정하여 STS 교수-학습 자료를 개발하고자 하며, 개발된 수업 자료를 교육현장에 적용하여 효과를 검증하고 효율적인 교육의 방안을 제시하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 STS 교수-학습 자료는 학생들이 수업에 대한 흥미와 통합적 사고를 기르는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
본 연구에서는 학생들이 교사 중심적인 단순한 지식 전달 위주의 수업보다는 다양한 자료 및 실생활과 연관된 주제를 활용하여 진행하는 수업인 STS 교육에서 높은 흥미도와 만족도를 보인다는 점을 확인하였으며, 향후 최신 기술 동향과 실생활 맥락이 반영된 여러 주제들을 활용하여 지속적인 STS 통합 교수-학습 자료의 개발될 경우 특성화고 학생들의 학업 성취도를 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이러한 인식에서 발전된 STS(Science, Technology, Society) 통합 교육은 학생들로 하여금 과학, 기술, 사회 각각의 영역을 따로 학습하게 하는 것이 아니라, 기술의 발달로 인해 발생하는 사회적 문제들을 과학과 연관지어 실제적으로 문제를 해결해 나가는 능력을 신장시키게 하는 데 목적이 있다. 이러한 측면에서 본 연구에서 다루고자 하는 화학전지 주제는 과학적 원리와 기술 및 사회 문제가 결합된 주제이므로 STS 통합교육 관점에서 수업자료가 개발될 경우 교육의 효과가 극대화될 수 있을 것으로 보여진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일차전지에는 무엇이 있는가?
전지(Battery)는 화학 에너지를 전기 화학적 산화․환원 반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치로써 일차전지와 이차전지 그리고 연료전지를 포함하는 화학전지와, 태양전지 등을 포함하는 물리전지로 분류한다. 일차전지는 방전만 가능하고 충전이 불가능한 전지로써 망간 전지, 알칼리 전지, 수은 전지, 리튬 전지 등이 있고, 이차전지는 방전 및 충전이 가능하여 연속적으로 사용이 가능한 전지로써 납축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬폴리머(Li polymer) 전지 등이 있다.
전지란 무엇인가?
전지(Battery)는 화학 에너지를 전기 화학적 산화․환원 반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치로써 일차전지와 이차전지 그리고 연료전지를 포함하는 화학전지와, 태양전지 등을 포함하는 물리전지로 분류한다. 일차전지는 방전만 가능하고 충전이 불가능한 전지로써 망간 전지, 알칼리 전지, 수은 전지, 리튬 전지 등이 있고, 이차전지는 방전 및 충전이 가능하여 연속적으로 사용이 가능한 전지로써 납축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬폴리머(Li polymer) 전지 등이 있다.
바드다드 전지는 형태는 어떠한가?
최초의 전지는 1932년 고고학자 빌헬름 쾨니히(Wihelm Konig)에 의해 이라크에서 발굴된 바드다드 전지이다. 이 전지는 약 2500년 전 만들어진 전지로써 작은 토기 안에 원통형 구리판을 넣고 그 중심에 철막대기를 꽂아 전체를 아스팔트로 고정하여 밀봉한 형태였다. 이 전지에 전해액으로 와인을 이용하면 약 1V의 기전력이 생기므로 이를 이용하여 금이나 은을 도금하는데 사용했을 것으로 추정된다.
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