[논문]반응적 교수법이 예비화학교사들의 증발과 끓음에 관한 수업설계 인식에 미친 영향

조나연; 김은지; 백성혜

doi:10.5012/jkcs.2019.63.2.123

반응적 교수법이 예비화학교사들의 증발과 끓음에 관한 수업설계 인식에 미친 영향
The Effect of Responsive Teaching Method on the Recognition of Pre-service Chemistry Teachers about Instructional Design related to Evaporation and Boiling 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.63 no.2, 2019년, pp.123 - 133

조나연 (완산고등학교) , 김은지 (한국교원대학교 화학교육과) , 백성혜 (한국교원대학교 화학교육과)

초록
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이 연구에서는 H대학교 화학교육과 예비교사들을 대상으로 반응적 교수법의 효과를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 토론을 학습자 생각의 본질 존중하기, 학습자 생각에서 학문적 연결 관계 인식하기, 학습자 생각의 본질 확장하기의 3단계로 구성하였다. 학습자 생각의 본질 존중하기 단계에서는 예비교사 20명을 대상으로 실시한 설문지를 분석하여 증발과 끓음에 관련된 예비교사들의 생각의 본질을 파악하였다. 이 중에서 5명의 예비교사를 선발하여 자신의 생각과 학문적 연결 관계를 인식하도록 하였다. 이러한 단계를 통해 예비교사들은 증발과 끓음에 대한 자신들의 생각의 본질을 파악하였으며, 이러한 생각의 본질을 학문적으로 연결하여 사고의 프레임을 수정하거나 확장하는 과정을 경험하였다. 또한 예비교사 스스로 자신의 개념이 역동적인 변화하는 과정을 직접 체험함으로써 반응적 교수법의 효과를 인식하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the effect of responsive teaching method for pre-service teachers in Chemistry Education Department of H University. We designed three steps for the discussions: foregrounding the substance of learners' ideas, recognizing the disciplinary connections within learners' ideas, taking up and pursing the substance of thinking. In the step of foregrounding the substance of learners' ideas, we analyzed the questionnaires conducted by the 20 pre-service teachers to understand the nature of their ideas about evaporation and boiling. Among them, five pre-service teachers were selected to recognize the disciplinary connections within learners' ideas. Through these steps, the pre-service teachers have grasped the nature of their thinking about evaporation and boiling, and have experienced the process of modifying or expanding the frames of thought by the disciplinary connections within learners' ideas. In addition, the pre-service teachers directly perceived the effect of the responsive teaching method by experiencing dynamic changes of their conceptions.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Approaches used by instructors for attending to learners’ thinking⁵
그림 Figure 1. The questionnaire of boiling and evaporation.
표 Table 2. Type of instructors’ responses³⁶
표 Table 3. Responses of the pre-service teachers related to boiling and evaporation
그림 Figure 2. Pre-service teachers' pre-perceptions related to boiling and evaporation.
그림 Figure 3. Pre-service teachers' post-perceptions related to boiling and evaporation.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 연구에서는 예비화학교사들을 대상으로 증발과 끓음에 대한 반응적 교수법을 제공하고, 이를 통해 학습자참여 수업을 실천할 수 있는 역량을 길러주고자 한다. 따라서 연구자와 예비교사들 간의 반응적 상호작용을 구성하는 것에 연구의 초점을 맞추고, 이러한 과정에서 예비교사들의 생각을 존중하면서 학문적 지식과의 갈등과 긴장을 예비교사들이 경험하도록 하였다. 이러한 과정은 반응적 교수법의 본질이므로, 이논문에서는최종적으로예비교사들이모두 동일한 “옳은” 학문적 지식을 획득하는 것을 목적으로 하지 않는다.
또한, 학습자참여 수업이 강조되고 있으나, 학습자참여 수업을 담당할 교수자들을 위한 교육이 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 예비화학교사들을 대상으로 증발과 끓음에 대한 반응적 교수법을 제공하고, 이를 통해 학습자참여 수업을 실천할 수 있는 역량을 길러주고자 한다. 따라서 연구자와 예비교사들 간의 반응적 상호작용을 구성하는 것에 연구의 초점을 맞추고, 이러한 과정에서 예비교사들의 생각을 존중하면서 학문적 지식과의 갈등과 긴장을 예비교사들이 경험하도록 하였다.
예비교사들을 대상으로 반응적 교수법을 체험시키는 이 연구의 성과는 구성주의적 교육의 효과에 대한 체험을 통해 실천적 교수 역량을 획득하는 것이다. 예비교사 ①은 공통적인 교육과정을 배웠음에도 불구하고 자신의 생각과 다른 예비교사들의 생각이 근본적으로 차이가 난다는 것을 알게 된 것을 깨달음으로서 다양한 선개념의 존재에 대해 인식하게 되었다.
이 연구는 예비화학교사들을 대상으로 증발과 끓음에 대한 반응적 교수법을 제공하고, 이를 통해 학습자 참여 수업을 실천할 수 있는 역량이 길러졌는지 확인하는 것이었다. 이를 위하여 연구자들은 예비교사들에게 반응적 상호작용을 할 수 있는 수업 내용을 제공하였으며, 이러한 수업 과정에서 예비교사들의 생각을 존중하면서 학문적 지식과의 갈등과 긴장을 경험하도록 하였다.
이러한 과정은 반응적 교수법의 본질이므로, 이논문에서는최종적으로예비교사들이모두 동일한 “옳은” 학문적 지식을 획득하는 것을 목적으로 하지 않는다. 이 연구는 잘 구조화된 교육 상황에서 의도된 목표를 도달하는 것이 아니라, 혼란스럽고 자연스러운 교육 환경에서 학습자들의 사고의 구조가 어떻게 추출되고 발전해 나가는지³⁴에 초점을 맞추고자 한다.
이 연구에서 시도한 반응적 교수법을 통해 예비교사들이 중등학교 과학 수업을 비판적으로 사고하고 개선할 수 있는 관점을 획득하게 되었다. 앞으로 예비교사 교육의 방향은 예비교사의 실천적 교수 역량을 길러주는 방향으로 변화되어야 한다.
이 연구에서는 교실에서의 생산적인 경험을 갖춘 감각자로서 예비교사들이 반응적 교수법을 깨달을 수 있도록 5명의 예비교사들에게 ‘학습자 생각의 본질을 존중하기’, ‘학습자의 생각에서 학문적 연결 관계를 인식하기’, ‘학습자 생각의 본질 확장하기’의 단계를 거치는 소집단토론 환경을 제공하였다.
이 연구에서는 예비교사교육에 반응적 교수법을 적용함으로써 예비교사들이 진정한 의미의 구성주의적 교수법을 체득하게 되는 교육적 효과를 확인하였다. 예비교사들은 중등학교에서 다루는 끓음과 증발을 상태변화, 상평형과 연결하는 과정을 통해 닫힌계와 열린계라는 화학의 핵심 개념으로 접근하는 것이 중요하다는 것을 깨닫게 되었으며, 이러한 과정에서 과거에 학습자로서의 경험에서 드러난 다양한 선개념을 인식하고, 사고를 확장하는 과정에서 이루어지는 교육적 함의와 가치를 깨닫게 되었다.
이러한 과정은 반응적 교수법의 본질이므로, 이논문에서는최종적으로예비교사들이모두 동일한 “옳은” 학문적 지식을 획득하는 것을 목적으로 하지 않는다.
또한 온도와 압력을 제시한 경우(1), 평형을 제시한 경우(2)로 구분하였다. 이렇게 응답자의 사고 유형을 분석하는 틀을 개발하는 과정에서 연구자 3인은 수시로 협의 과정을 거쳐서 연구자 전원이 합의에 이를 때까지 논의를 계속함으로써 정합성과 중립성을 확보하고자 하였다. 또한 연구 대상자들이 자신의 생각을 그림으로 표현해 보는 과정에서 드러난 사고의 해석에 대해 연구자 3인이 독립적으로 분석한 후, 일치하지 않는 내용은 반복적인 협의를 거쳐서 합의에 도출하였다.
충북 소재 H대학교 화학교육과에 재학 중인 1학년부터 4학년까지 예비화학교사 20명을 대상으로 설문지를 이용해 증발과 끓음에 대한 예비교사 생각의 본질을 파악하고자 하였다. 그 후 예비교사의 생각에서 학문적 연결 관계를 인식하기 위하여 연구에 참여 의지가 없는 15명의 예비교사를 제외하고, 적극적으로 반응적 교수에 참여할 의사를 지닌 4학년 예비교사 ①, ②, ③, ④, ⑤를 대상으로 매주 3시간씩 5주 동안 토론을 진행하였다.

제안 방법

충북 소재 H대학교 화학교육과에 재학 중인 1학년부터 4학년까지 예비화학교사 20명을 대상으로 설문지를 이용해 증발과 끓음에 대한 예비교사 생각의 본질을 파악하고자 하였다. 그 후 예비교사의 생각에서 학문적 연결 관계를 인식하기 위하여 연구에 참여 의지가 없는 15명의 예비교사를 제외하고, 적극적으로 반응적 교수에 참여할 의사를 지닌 4학년 예비교사 ①, ②, ③, ④, ⑤를 대상으로 매주 3시간씩 5주 동안 토론을 진행하였다. 이 연구에서는 교실에서의 생산적인 경험을 갖춘 감각자로서 예비교사들이 반응적 교수법을 깨달을 수 있도록 5명의 예비교사들에게 ‘학습자 생각의 본질을 존중하기’, ‘학습자의 생각에서 학문적 연결 관계를 인식하기’, ‘학습자 생각의 본질 확장하기’의 단계를 거치는 소집단토론 환경을 제공하였다.
이들은 끓음은 상평형 그래프에 표현할 수 있지만 증발은 표현할 수 없다고 생각하였으며, 끓음은 그래프에 표현할 수 있는 이유가 액체와 기체가 공존하기 때문이라고 생각하였고, 증발을 그래프에 표현할 수 없는 이유는 평형 조건이 아니기 때문이라고 생각하였다. 따라서 끓음을 상평형 개념 안에 제시하고, 증발은 상평형 개념 바깥에 제시하였다.
설문 내용 중에 증발이나 끓음을 그래프에 표현할 수 있는지 물어보는 문항은 입증하기에 해당하고, 그 이유를 말해보라는 문항은 다시 생각하기에 해당한다. 분석을 통해 사고의 유형을 분류하여 끓음과 관련된 사고 유형은 A, B로 구분하고, 증발과 관련된 사고 유형은 C, D로 구분하였다. 상평형 그림에 끓음을 표현할 수 있다(A), 표현할 수 없다(B)로 나누고, 상평형 그림에 증발을 표현할 수 있다(C), 표현할 수 없다(D)로 분류하였다.
예비교사 ①은 증발과 끓음은 상평형 그래프에 표현할 수 없다고 생각하였으며, 끓음은 ‘온도와 압력 조건’ 차이로, 증발은 ‘평형 조건’ 때문으로 생각하였다. 이러한 생각을 반영하여 증발과 끓음 현상이 상태변화 안에는 포함 되지만 상평형 안에는 부분적으로만 포함되는 관계를 제시하였다. 예비교사 ③도 역시 예비교사 ①과 마찬가지로 증발과 끓음은 상평형 그래프에 표현할 수 없다고 생각하였으며, 그 이유가 물이 끓을 때는 비평형이지만, 상평형 그래프에서 증기압 곡선은 평형이라고 생각하였다.
이때 교수자의 의사소통방법이 학습자의 학습에 잠재적인 영향을 미칠 수 있기 때문에³⁶ 이 단계에서는 입증하기(validation)와 다시생각하기(pondering), 면밀히조사하기(probing)와같은 유형의 질문을 제공하였다(Table 2). 이를 위하여 증발과 끓음에 관련된 실험 상황을 제시하였다. 예를 들면, 둥근 플라스크에 물을 끓이고 뚜껑을 닫아 닫힌계를 만든 후에, 둥근 플라스크에 찬물을 부어 냉각되면서 기압이 낮아져서 물이 끓는 상황을 제시하면서 열린계와 닫힌계에서 온도와 압력 조건의 변화에 따른 상태변화의 개념을 동적 평형과 비평형의 개념과 연계하도록 하였다.
중학교 과학 교과서와 고등학교 화학 II 교과서에서 끓음과 증발에 대해 서술한 내용을 분석하여 설문지를 개발하였다(Fig. 1). 개발 과정에서 연구자 3인은 반복적인 협의를 거쳐 교과서에 서술되어 있는 내용을 중심으로 설문지의 문항을 구성하였으며, 이 설문지의 문항이 예비교사의 끓음과 증발에 대한 사고의 본질을 알아보는 것인지를 확인하기 위하여 화학교육 전문가 1인과 박사과정 및 석사과정에 재학 중인 현장 화학교사 2인에게 안면타당도를 검증받았다.
학습자 생각의 본질을 존중하는 단계에서는 설문지에 응답한 자료를 분석하여, 끓음과 증발에 대해 상평형 그래프에 표현할 수 있다고 생각하는 예비교사의 사고와 표현할 수 없다고 생각하는 사고를 일차적으로 구분하였다. 그리고 표현할 수 있다는 생각의 본질은 ‘동일한 온도와 압력 조건이다(A-1, C-1)’, ‘액체와 기체의 두 상이 공존할 수 있다(A-2, C-2)’의 두 가지 유형이 존재한다는 것을 파악하였다.

성능/효과

①, ③, 6, 7, 10, 13, 14, 16, 18, 19, 20 등 가장 많은 예비교사들(11명, 55%)은 증발과 끓음은 상평형 그래프에 표현 할 수 없다고 표현하였다. 그 이유로 공통적으로 ‘온도와 압력 조건’의 차이 때문이라고 생각하는 경우는 16, 18, 20 등 3명(15%)이었으며, 공통적으로 ‘평형 조건’ 때문으로 생각하는 경우는 예비교사 ③으로 코딩된 1명(5%)이었다.
1). 개발 과정에서 연구자 3인은 반복적인 협의를 거쳐 교과서에 서술되어 있는 내용을 중심으로 설문지의 문항을 구성하였으며, 이 설문지의 문항이 예비교사의 끓음과 증발에 대한 사고의 본질을 알아보는 것인지를 확인하기 위하여 화학교육 전문가 1인과 박사과정 및 석사과정에 재학 중인 현장 화학교사 2인에게 안면타당도를 검증받았다.
그리고 표현할 수 있다는 생각의 본질은 ‘동일한 온도와 압력 조건이다(A-1, C-1)’, ‘액체와 기체의 두 상이 공존할 수 있다(A-2, C-2)’의 두 가지 유형이 존재한다는 것을 파악하였다.
이때 이미 예비교사 ③을 통해 닫힌계에서는 끓음이 발생하지 않을 것이라고 동의한 예비교사 ①은 비평형일 때에만 끓음 현상이 관찰되며, 닫힌계이기 때문에 평형에 도달하면 끓음이 관찰되지 않는다는 자신의 생각을 확고하게 가지고 있었다. 또한 예비교사 ①과 예비교사 ③의 사고가 예비교사 ⑤의 사고에 큰 영향을 주었으며, 특히 계의 조건을 생각하는 과정에서 사고의 변화가 일어났음을 파악할 수 있었다.
이를 통해 예비교사들은 상평형과 끓음을 더 긴밀한 학문적 연결 고리로 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 학문적 연결 과정에서 매우 다양하고 복잡한 사고의 본질이 내재되어 있음을 확인할 수 있었다. 면밀히 조사하기 단계에서 학습자들의 초기 생각의 본질을 보다 명확하게 이해하기 위하여 자신의 생각을 벤 다이어그램으로 표현하도록 요구하였을 때, 실험에 참여한 5명의 예비교사들은 Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반응적 교수법은 무엇인가?	반응적 교수법은 교수자가 학습자들의 사고의 실체를 알아내고, 학문적 구조에서 기대하는 바를 학습자들이 획득할 수 있도록 돕는 매우 효과적인 교수 방법이다. 반응적 교수법은 학습자들의 개념적 이해를 증진시키고, 실제적으로 학문적 연계를 경험함으로써 사고를 성장할 수 있는 풍부한 기회를 제공해 준다.
	반응적 교수법이 가져다주는 교수법의 변화는 무엇인가?	이 연구를 통해 얻은 결론으로부터 도출한 제언은 다음과 같다. 지금까지 중요시되었던 과학 지식이나 결과 중심의 성과보다는 사고과정의 변화에 대한 가치를 인식하는 방향으로 교수법의 변화가 이루어질 수 있도록 수업 환경을 바꾸어야 하며, 이러한 방향의 예비교사 교육이 선행되어 야 한다. 지금까지 학습자들의 생각을 길러주는 교수자의 반응적 교수는 암묵적으로 이루어져 왔기 때문에 교수자의 수업 전문성에서 반응적 교수법의 의미와 가치가 부각되지 못하였다.
	반응적 교수법이 예비교사들에게 주는 효과는 무엇인가?	이 연구에서는 예비교사 교육에 반응적 교수법을 적용함으로써 예비교사들이 진정한 의미의 구성주의적 교수법을 체득하게 되는 교육적 효과를 확인하였다. 예비교사들은 중등학교에서 다루는 끓음과 증발을 상태변화, 상평형과 연결하는 과정을 통해 닫힌계와 열린계라는 화학의 핵심 개념으로 접근하는 것이 중요하다는 것을 깨닫게 되었으며, 이러한 과정에서 과거에 학습자로서의 경험에서 드러난 다양한 선개념을 인식하고, 사고를 확장하는 과정에서 이루어지는 교육적 함의와 가치를 깨닫게 되었다.

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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