[논문]과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식

성혜진; 임희준

doi:10.15267/keses.2019.38.2.163

과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식
Elementary Teachers' Perception of the Science Inquiry Activities and Essential Features of Science Inquiry 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.38 no.2, 2019년, pp.163 - 172

Abstract ▼ AI-Helper

This study explored elementary teachers' perceptions on the essential features of science inquiry, the appropriateness of inquiry activities to science inquiry, and the essential features of inquiry by inquiry activities. 85 elementary teachers' perceptions were investigated using Likert scale survey, and 7 teachers were interviewed. The results are as follows. First, the features that elementary teachers perceived the most essential were 'Engaging students in evaluating their explanations in light of alternative explanations' and 'Engaging students in communicating and justifying their explanations'. Second, The inquiry activities that teachers thought the most appropriate to science inquiry were 'experiment' and 'project'. On the other hand, the perceptions on 'discussion' and 'field trip' were relatively low. Third, the inquiry activity that showed the highest mean score of five essential features of inquiry was 'experiment' while the mean score of 'field trip' was the lowest. Educational implications about the science inquiry were discussed.

주제어

표/그림 (3)

표 Table 1. The average and the comparison of the essential features of science inquiry
표 Table 2. The average and the comparison of the suitability of inquiry activities to the science inquiry
표 Table 3. The average and the comparison of the essential features of science inquiry by science inquiry activities

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 과학 탐구 수업에 대한 이해의 밑바탕이 되는 과학 탐구의 특징과 과학 탐구에 적합하다고 생각하는 탐구 활동의 유형에 대한 초등 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 또한 실제 과학 탐구 수업 상황에서는 탐구 활동 유형과 과학 탐구의 특징이 결합되어 있기 때문에 각 탐구 활동 유형에서 나타나는 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식을 알아보고자 하였다. 구체적인 연구 문제는 다음과 같다.
본 연구는 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식을 분석하기 위하여 각 특징에 대한 교사 인식의 평균 점수를 구하였다. 그리고 특징에 대한 인식 점수의 차이를 알아보기 위하여 신뢰성을 높이고, 인자 사이의 교호작용을 분리하여 차이를 알아볼 수 있는 반복측정 분산분석(권용만 등, 2017)을 통하여 비교하였다.
교사의 과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 올바른 이해는 유의미한 과학 탐구의 밑바탕이 될 것이다. 본 연구에서는 초등 교사를 대상으로 과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 인식에 대해 알아보았다. 추후 실제 과학 수업에서 이루어지고 있는 과학 탐구 활동의 유형과 과학 수업에서 나타나는 과학 탐구의 특징에 대한 연구가 진행된다면 인식과 실제를 비교하여 과학 탐구 중심의 수업으로 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것이다.
본 연구에서는 초등 교사의 과학 탐구의 특징에 대한 인식, 과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형에 대한 인식, 각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 조사하고, 인식 간 평균의 차이를 비교하였다.
이에 본 연구에서는 과학 탐구 수업에 대한 이해의 밑바탕이 되는 과학 탐구의 특징과 과학 탐구에 적합하다고 생각하는 탐구 활동의 유형에 대한 초등 교사의 인식을 조사하고자 하였다. 또한 실제 과학 탐구 수업 상황에서는 탐구 활동 유형과 과학 탐구의 특징이 결합되어 있기 때문에 각 탐구 활동 유형에서 나타나는 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식을 알아보고자 하였다.

제안 방법

‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’ 등의 탐구 활동 유형이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는지 알아보기 위하여 5점 리커트 척도로 구한 초등 교사 인식의 평균 점수와 표준편차를 제시하였다(Table 2).
’와 같이 탐구 활동 유형 다섯 가지가 과학 탐구의 특징 다섯 가지를 다룰 수 있다고 생각하는지 묻는 문항을 개발하였고, 문항은 총 25문항이다.
’와 같이 탐구 활동 유형 별로 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는지 알아보는 문항을 개발하였다.
3) 증거를 바탕으로 설명을 체계화한다. 4) 과학적 지식과 비교하여 대안적 설명을 평가한다. 5) 자신의 설명을 정당화하고 소통해야 한다.
본 연구는 경기도에 위치한 초등학교에 근무 중인 초등 교사 85명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 그리고 이 중 7명의 교사를 대상으로 과학 탐구의 특징, 과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형, 각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 심층 면담을 실시하였다.
둘째, 초등 교사의 ‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’에 대한 인식을 알아보기 위해 2015 개정 교육과정에서 제시한 과학 교수․학습방법과 박효순과 조희형(2003)의 연구를 참고하여 탐구 활동 유형을 ‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’으로 구분하였다.
심층 면담은 초등 교사 7명을 대상으로 이루어 졌다. 면담은 교사 3명, 4명으로 집단을 나누어 약 40분간 각 1회씩 실시하였다. 심층 면담은 응답한 설문지를 바탕으로 자신의 생각과 그렇게 생각한 이유에 대하여 반구조화된 면담의 형태로 진행되었으며, 면담 참가자의 동의를 구하고 녹음하였다.
본 연구에는 ‘과학 탐구의 특징’, ‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’, ‘각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징’이라는 세 영역으로 설문지를 구성하였다.
본 연구에는 ‘과학 탐구의 특징’, ‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’, ‘각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징’이라는 세 영역으로 설문지를 구성하였다. 설문은 총 55문항이고, 모두 5점 리커트 척도로 구성하였다. 최종 구성된 설문 문항은 초등 교사 4명과 전문가 2명으로부터 안면타당도를 확보하였다.
심층 면담 내용도 ‘과학 탐구의 특징’, ‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’, ‘각 탐구 활동 유형 에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징’으로 영역을 구분하고, 초등 교사의 생각과 이유에 대해 질문하였으며, 녹음된 내용을 전사하여 분석하였다.
면담은 교사 3명, 4명으로 집단을 나누어 약 40분간 각 1회씩 실시하였다. 심층 면담은 응답한 설문지를 바탕으로 자신의 생각과 그렇게 생각한 이유에 대하여 반구조화된 면담의 형태로 진행되었으며, 면담 참가자의 동의를 구하고 녹음하였다.
첫째, 초등 교사의 ‘과학 탐구의 특징’에 대한 인식을 조사하기 위해 NSES와 2015 개정 교육과정 교사용 지도서에서 제시한 과학 탐구의 다섯 가지 특징을 바탕으로 문항을 제작하였다.
설문은 총 55문항이고, 모두 5점 리커트 척도로 구성하였다. 최종 구성된 설문 문항은 초등 교사 4명과 전문가 2명으로부터 안면타당도를 확보하였다. 각 영역에 대하여 설명하면 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구는 경기도에 위치한 초등학교에 근무 중인 초등 교사 85명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 그리고 이 중 7명의 교사를 대상으로 과학 탐구의 특징, 과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형, 각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 심층 면담을 실시하였다.
심층 면담은 초등 교사 7명을 대상으로 이루어 졌다. 면담은 교사 3명, 4명으로 집단을 나누어 약 40분간 각 1회씩 실시하였다.

데이터처리

‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’은 반복측정 분산분석의 기본 가정인 구형성 가정이 만족되었지만(Mauchly’s W=0.845, p>0.01), 다른 두 영역은 구형성 가정이 만족되지 않아 Hotelling의 T값을 통하여 분석하였다.
3.80점에서 4.29점까지의 다양한 평균으로 나타난 다섯 가지 과학 탐구의 특징에 대한 교사 인식의 평균 점수 사이에 통계적으로 차이가 있는지를 알아보기 위해서 반복측정 분산분석을 실시하였다. 그 결과, Hotelling의 t값이 1.
각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 인식의 평균 점수의 차이를 조사하기 위해 반복측정 분산분석을 실시하였다. 그 결과, Hotelling의 t값이 1.
본 연구는 과학 탐구의 특징에 대한 초등 교사의 인식을 분석하기 위하여 각 특징에 대한 교사 인식의 평균 점수를 구하였다. 그리고 특징에 대한 인식 점수의 차이를 알아보기 위하여 신뢰성을 높이고, 인자 사이의 교호작용을 분리하여 차이를 알아볼 수 있는 반복측정 분산분석(권용만 등, 2017)을 통하여 비교하였다. 또한, 제시된 탐구 활동 유형들이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 인식하는 지 알아보기 위하여 적합성에 대한 교사 인식의 평균 점수를 구하고, 각 점수 간의 차이를 반복측정분산분석을 이용하여 비교하였다.
그리고 특징에 대한 인식 점수의 차이를 알아보기 위하여 신뢰성을 높이고, 인자 사이의 교호작용을 분리하여 차이를 알아볼 수 있는 반복측정 분산분석(권용만 등, 2017)을 통하여 비교하였다. 또한, 제시된 탐구 활동 유형들이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 인식하는 지 알아보기 위하여 적합성에 대한 교사 인식의 평균 점수를 구하고, 각 점수 간의 차이를 반복측정분산분석을 이용하여 비교하였다. 마지막으로, 제시된 탐구 활동 유형에서 과학 탐구의 특징을 다룰 수 있다고 생각하는지 알아보고자 유형 별로 나타낼 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 교사 인식의 평균 점수를 산정하고, 각 점수 간의 차이를 반복측정 분산분석을 통하여 비교하였다.
또한, 제시된 탐구 활동 유형들이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 인식하는 지 알아보기 위하여 적합성에 대한 교사 인식의 평균 점수를 구하고, 각 점수 간의 차이를 반복측정분산분석을 이용하여 비교하였다. 마지막으로, 제시된 탐구 활동 유형에서 과학 탐구의 특징을 다룰 수 있다고 생각하는지 알아보고자 유형 별로 나타낼 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 교사 인식의 평균 점수를 산정하고, 각 점수 간의 차이를 반복측정 분산분석을 통하여 비교하였다. ‘과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형’은 반복측정 분산분석의 기본 가정인 구형성 가정이 만족되었지만(Mauchly’s W=0.
초등 교사의 과학 탐구의 특징에 대한 인식을 알아보기 위하여 5점 리커트 척도로 구한 교사 인식의 평균 점수와 표준편차를 구하였다. 과학 탐구의 특징인 ‘과학적인 문제를 다룬다.
탐구 활동 유형 별로 과학 탐구의 특징을 다룰 수 있는지에 대한 초등 교사의 인식을 살펴보기 위하여 ‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’이 다섯 가지 과학 탐구의 특징을 다룰 수 있는지 물었고, 각각의 특징과 다섯 가지 전체 특징의 평균 점수와 표준편차를 구하여 비교하였다.

이론/모형

5) 자신의 설명을 정당화하고 소통해야 한다. 다섯 가지 과학 탐구의 특징에 대하여 각각 5개의 하위 문항을 구성하였는데, 이 하위 문항은 Bodzin and Beerer (2003)이 개발한 루브릭인 the Science Teacher Inquiry Rubric (STIR)과 Forbes et al. (2013)이 개발한 관찰 프로토콜인 the Practices of Science Observation Protocol(P-SOP)을 참고하여 구성하였다. 다섯 가지 ‘과학 탐구의 특징’ 각각 마다 5문항씩 구성되어 전체 총 25문항이다.

성능/효과

이에 대한 분석 결과는 Table 3과 같다. 각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대한 인식의 평균 점수는 모두 3.5 이상이었으므로 초등 교사들은 제시된 다섯 가지 활동 유형이 과학 탐구의 특징을 나타낼 수 있다고 생각하였으나, 유형 별 전체 특징에 대한 평균 점수는 3.71점에서 4.52점으로 다양하게 분포하였다.
‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’ 등의 탐구 활동 유형이 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는지 알아보기 위하여 5점 리커트 척도로 구한 초등 교사 인식의 평균 점수와 표준편차를 제시하였다(Table 2). 과학 탐구에 적합한 탐구 활동 유형에 대한 평균 점수는 모두 4점 이상으로 나타났고, 이를 통해 초등 교사는 다섯 가지 활동 유형이 모두 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 인식함을 알 수 있었다. ‘실험’의 평균 점수가 가장 높았고, ‘견학’과 ‘토의’의 평균 점수는 상대적으로 낮았다.
그 결과, Hotelling의 t값이 1.099로 유의수준 0.01이하에서 유의미한 차이가 나타났고, 평균 점수가 4.29점으로 가장 높았던 두 가지 특징인 특징 4 ‘과학적 지식과 비교하여 대안적 설명을 평가한다.
그 결과, Hotelling의 t값이 1.643으로 유의수준 0.01 이하에서 유의미한 차이가 나타났고, 평균 점수가 4.52점인 ‘실험’이 과학 탐구의 특징을 가장 잘 나타낼 수 있다고 생각하였다.
둘째, 초등 교사는 ‘실험’, ‘토의’, ‘조사’, ‘과제연구’, ‘견학’이 과학 탐구를 수행하기에 모두 적합한 활동 유형이라고 인식하였다.
또한 ‘과제연구’는 ‘토의’, ‘견학’에 비해 유의미하게 점수가 높게 나타나 초등 교사는 ‘과제 연구’가 ‘토의’, ‘견학’에 비하여 과학 탐구를 수행하기에 적합한 활동이라고 인식함을 알 수 있었다.
현존하는 과학적 지식이 절대적으로 옳다고 할 수는 없지만, 다수의 사람들이 옳다고 받아들이는 지식이기 때문에 이러한 과학적 지식과 학생의 탐구 결과를 비교해야 한다고 하였다. 또한 학생이 내린 결론이 기존 과학적 지식과 다른 경우, 과학적 지식과 자신들의 생각을 비교하면서 무엇이 다르고 잘못되었는지 되짚어보는 과정이 필요하다고 이야기 하는 교사도 있었다.
반복측정 분산분석으로 탐구 활동 유형 간 적합성의 차이를 비교한 결과, 평균 점수가 4.61점으로 가장 높게 나타난 ‘실험’은 ‘과제연구’(4.55점)를 제외한 ‘조사’(4.40점), ‘토의’(4.25점), ‘견학’(4.26점)에 비해 유의미하게 점수가 높게 나타나, 초등 교사는 ‘실험’이 ‘조사’, ‘토의’, ‘견학’에 비하여 과학 탐구를 수행하기에 적합하다고 생각하는 것을 알 수 있었다.
셋째, 초등 교사는 각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징에 대해 제시된 활동 유형이 모두 과학 탐구의 특징을 잘 나타낼 것으로 인식하였다. ‘실험’을 하는 과정이 증거를 수집하는 과정이고, ‘실험’에서 얻은 증거들은 설명을 뒷받침 하는 근거가 되기 때문에 ‘실험’이 과학 탐구의 특징을 가장 잘 다룰 것이라고 생각하였다.
셋째, 초등 교사의 ‘각 탐구 활동 유형에서 다룰 수 있는 과학 탐구의 특징’에 대한 인식을 조사하기 위해 ‘실험을 통해 과학적인 문제를 다룰 수 있다.
제시된 다섯 가지 과학 탐구의 특징은 한 차시의 수업에서 모두 나타날 필요는 없지만 모든 학년의 과학 수업에 거쳐 드러나야 하는데(NRC, 2000; NRC, 2015), 초등 교사가 생각하는 과학 탐구의 특징 다섯 가지에 대한 인식의 평균 점수 간에는 차이가 있었다. 이러한 차이가 나타난 이유에 대해 알아보기 위하여 심층 면담을 실시하였는데, 초등 교사는 과학 탐구의 네 번째 특징인 ‘과학적 지식과 비교하여 대안적 설명을 평가한다.
첫째, 초등 교사는 과학 탐구의 특징에 대해 모두 중요하게 인식하고 있었다. 과학 탐구의 특징 다섯 가지 중 교사는 ‘과학적 지식과 비교하여 대안적 설명을 평가한다.

후속연구

본 연구에서는 초등 교사를 대상으로 과학 탐구 활동의 유형과 과학 탐구의 특징에 대한 인식에 대해 알아보았다. 추후 실제 과학 수업에서 이루어지고 있는 과학 탐구 활동의 유형과 과학 수업에서 나타나는 과학 탐구의 특징에 대한 연구가 진행된다면 인식과 실제를 비교하여 과학 탐구 중심의 수업으로 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	과학 교육에서 과학 탐구는?	과학 교육에서 과학 탐구는 오래전부터 지속적으로 중요하게 여겨졌고, 지금도 여전히 과학 교과의 핵심이다. 우리나라 과학 교육과정에서도 과학 탐구를 꾸준하게 강조해왔고, 2015 개정 과학과 교육과정은 내용체계표에 기능을 명시적으로 추가하여 과학 탐구를 중시하고 있다(교육부, 2015).
	우리나라 과학 교육과정은 무엇을 중시하는가?	과학 교육에서 과학 탐구는 오래전부터 지속적으로 중요하게 여겨졌고, 지금도 여전히 과학 교과의 핵심이다. 우리나라 과학 교육과정에서도 과학 탐구를 꾸준하게 강조해왔고, 2015 개정 과학과 교육과정은 내용체계표에 기능을 명시적으로 추가하여 과학 탐구를 중시하고 있다(교육부, 2015). 그리고 미국 과학교육 표준(National Science Education Standards, NSES)에서는 과학 탐구를 학생들이 연구를 하면서 과학 개념을 터득하게 하는 교수․학습 방법으로 정의하였다(National Research Council, 2000).
	과학 탐구의 특징은 무엇인가?	과학 탐구 수업이 무엇인가에 대해서는 NSES나 미국 차세대 과학표준(Next Generation Science Standards, NGSS)이 제시한 과학 탐구의 특징으로부터 살펴볼 수 있다. NSES에서는 과학 탐구 수업이 ‘과학적인문제를 다룬다.’, ‘증거를 바탕으로 문제를 해결한다.’, ‘증거를 바탕으로 설명을 체계화한다.’, ‘과학적 지식과 비교하여 대안적 설명을 평가한다.’, ‘자신의 설명을 정당화하고 소통해야 한다.’와 같은 다섯 가지 특징을 지녀야 한다고 정리하였다(NRC, 2000; NRC, 2015). 최근 발표된 NGSS에서는 과학 탐구라는 용어 대신 실천(practice)이라는 개념을 사용하여 과학 탐구 과정 및 기능을 통합적으로 강조하였고, ‘질문하고 문제 규정하기’, ‘모형 개발하고 사용하기’, ‘조사 계획하고 수행하기’, ‘자료 분석하고 해석하기’, ‘수학 및 전산적 사고 이용하기’, ‘설명 구성하고 문제 해결 고안하기’, ‘증거에 입각하여 논의하기’, ‘정보를 얻고 평가하고 소통하기’와 같은 여덟 가지 과학 실천을 제시하였다(Bybee, 2011; NRC, 2012).

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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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