[논문]미래세대를 위한 '과학교육표준'의 주요 내용과 특징

송진웅; 강석진; 곽영순; 김동건; 김수환; 나지연; 도종훈; 민병곤; 박성춘; 배성문; 손연아; 손정우; 오필석; 이준기; 이현정; 임혁; 정대홍; 정종훈; 김진희; 정용재

doi:10.14697/jkase.2019.39.3.465

미래세대를 위한 '과학교육표준'의 주요 내용과 특징
Contents and Features of 'Korean Science Education Standards (KSES)' for the Next Generation 원문보기

한국과학교육학회지 = Journal of the Korean association for science education, v.39 no.3, 2019년, pp.465 - 478

송진웅 (서울대학교) , 강석진 (전주교육대학교) , 곽영순 (한국교원대학교) , 김동건 (창덕여자중학교) , 김수환 (총신대학교) , 나지연 (춘천교육대학교) , 도종훈 (서원대학교) , 민병곤 (서울대학교) , 박성춘 (서울대학교) , 배성문 (경상대학교) , 손연아 (단국대학교) , 손정우 (경상대학교) , 오필석 (경인교육대학교) , 이준기 (전북대학교) , 이현정 (서울온곡초등학교) , 임혁 (문정고등학교) , 정대홍 (서울대학교) , 정종훈 (인하대학교) , 김진희 (서울대학교) , 정용재 (공주교육대학교)

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표/그림 (14)

표 Table 1. Change of science education for future society
그림 Figure 1. Features of citizens pursued by KSES
그림 Figure 2. Tree of Scientific Literacy (ToSL) Model
그림 Figure 3. Categories of ‘Competence’ in KSES
그림 Figure 4. Categories of ‘Knowledge’ in KSES
그림 Figure 5. Categories regions of ‘Participation and Action’ in KSES
표 Table 2. Dimensions, categories, and sub-categories of KSES
표 Table 3. Example of description of categories in KSES (‘Scientific inquiry ability’)
표 Table 4. Comparison between 2015 Revised Science Curriculum and KSES
그림 Figure 6. Structure of 6 Stage Performance Expectations in KSES
표 Table 5. Example of Stage Performance Expectations in KSES (‘Scientific inquiry ability’)
표 Table 6. Example of comprehensive example for teaching KSES topics: Regularity and Diversity
그림 Figure 7. Application and feedback model of KSES
표 Table 7. Example of KSES Indicators: a part of ‘Participation and Action’ indicators for 4^th gradersTable

AI 본문요약
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문제 정의

, 2018). 이와 같이 KSES는 국내에서 찾아보기 힘든 과학교육 관련 장기 프로젝트의 결과물로서 추후 국가과학교육과정 개발과 과학교육정책 입안에 가이드라인 제공을 목적으로 하고 있는 바, 그 중요성을 감안하여 KSES의 주요 내용과 특징 및 실행 방안 등에 대해 논의하고자 한다.

가설 설정

셋째, KSES는 미래사회에 대비한 학교 과학교육의 실천에 기여할 것이다. KSES에서는 미래 인간상과 과학적 소양, 과학적 소양의 3가지 차원과 각 차원별 영역 및 하위영역을 제시하고 6단계 수행기대를 제시하고 있다.
KSES의 활용과 그에 따른 주요 기대효과를 좀 더 구체적으로 제시하면 다음과 같다. 첫째, KSES는 미래 지능정보사회를 이끌어 갈 창의융합형 인재 양성에 기여할 것이다. KSES에서 추구하는 미래인간상과 과학적 소양의 함양을 국가 과학교육 정책의 목적으로 반영함으로써 KSES는 미래사회가 요구하는 창의융합형 인재 양성에 기여할 수 있을 것이다.

제안 방법

그리고 과학적 소양을 ‘지식’, ‘역량’, ‘참여와 실천’ 세 가지 차원으로 구분한“과학적 소양 나무(ToSL: Tree of Scientific Literacy) 모형”을 제안하였는데, ‘역량’ 차원은 과학적 탐구력, 과학적 사고력, 의사소통과 협업 능력, 정보처리와 의사결정 능력, 초연결사회 대응과 평생학습 능력의 5개 영역으로, ‘지식’ 차원은 규칙성과 다양성, 에너지와 물질, 시스템과 상호작용, 변화와 안정성, 과학과 사회, 지속가능사회를 위한 과학기술의 6개 영역으로, ‘참여와 실천’ 차원은 과학공동체 활동, 과학리더십 발휘, 안전사회 기여, 과학문화 향유, 지속가능사회 기여의 5개 영역으로 구성하였다.
이렇게 하여 ToSL 모형에서 정의하는 과학적 소양은 총 3개의 차원(dimensions), 16개의 영역(categories), 그리고 65개의 하위영역(sub-categories)으로 구성된다. 그리고 사용상의 편의성을 높이기 위해서 모든 차원, 영역, 하위영역들을 영문 이니셜을 활용하여 코드화하였다. 예를 들어, 역량 차원[C]의 첫 번째 영역인 과학적 탐구력[C-SI]에 속하는 첫 번째 하위영역인 ‘문제 인식 능력’은 KSES 문서에서 [C-SI.
단, Stage 1∼6에 해당하는 K∼12학년은 엄격하게 학년을 구분하여 제시한 것이라기보다는 학교 등 공식적인 기관에서 과학교육을 받은 누적 년 수에 상응한다. 다만, KSES가 추후 국가수준의 교육과정 개발에 가이드라인으로서의 역할을 수행할 것으로 기대되기 때문에 이를 감안하여 현재 학년 구분으로 제시하였다.
또, ‘지표’와 함께 ‘평가 준거 예시’, ‘대상’, ‘판단척도’ 등을 제안함으로써, 과학교육표준 달성 정도의 진단과 점검 혹은 관련 추후 연구가 용이하도록 구성하였다.
또, 국가 수준의 과학교육 과정 개발이나 현장 과학교육의 실천에 가이드라인으로서의 역할을 효과적으로 수행할 수 있도록 총 32개의 ‘KSES 주제중심 종합예시’를 제시하였고, 실제 KSES의 구현 정도를 진단하기 위해 3개 학년(초 4, 중2, 고1)을 대상으로 KSES의 ‘역량’, ‘참여와 실천’ 차원과 ‘교육환경’에 대한 지표체계를 개발하였다.
본 연구에서는 2017년과 2018년, 2년간에 걸쳐 교육부와 한국과학창의재단의 지원을 받아 미래세대를 위한 과학교육표준(Korean Science Education Standards, 이하 KSES)과 단계별 수행기대, 주제 중심 종합예시 등을 개발하였다(Song et al., 2019). KSES는 미래사회의 요구에 부응하는 국내 과학교육 계획 수립과 실행을 위해 2014년부터 한국과학창의재단과 교육부의 주관 하에 수행된 장기 프로젝트의 산물로서, ‘한국형 차세대과학교육표준 개발 마스터플랜 수립방안연구’(Kim et al.
영역별 표에는 단계별 수행기대에 대한 영역 수준의 종합적 서술인 ‘영역 수행기대’와 이를 간략화한 ‘수행기대 핵심요소’를 포함시켰으며, 해당 영역에 속하는 하위영역별 6단계의 수행기대를 상세하게 제시해 놓았다.
이러한 필요성에 따라, KSES에서는 지식 차원의 4개 영역(규칙성과 다양성, 에너지와 물질, 시스템과 상호작용, 변화와 안정성)에 해당하는 Stage 1-5에 대해, 그리고 나머지 2개 영역(과학과 사회, 지속가능사회를 위한 과학기술)에 해당하는 Stage 1-6에 대해 총 32개의 “KSES 주제중심 종합예시(comprehensive example for teaching KSES topics)”를 제시하였다.
이를 위해 총 32개의 ‘KSES 주제중심 종합예시(comprehensive example for teaching KSES topics)’를 제시하였다.
이를 위해, KSES에서는 3개 학년(초4, 중2, 고1)을 대상으로 KSES의 ‘역량’, ‘참여와 실천’ 차원과 ‘교육환경’에 대한 지표체계를 개발하였다.
이를 위해, 과학적 소양의 목표 수준을 과학학습의 누적 연수에 따라 6단계(Stage)로 구분하여, ‘단계별 수행기대(stage performance expectation)’로 상세화 하였다.
한편, 각 영역마다 영역설정의 취지, 영역해설, 하위영역 및 해설을 제시하였다. 예를 들어, ‘역량’ 차원의 ‘과학적 탐구력’ 영역에 대해 Table 3과 같이 과학적 탐구력을 과학적 소양의 역량 차원 영역으로 설정한 취지와 영역에 대한 해설, 그리고 하위영역 및 각 하위영역별 해설을 제시하였다.
영역별 표에는 단계별 수행기대에 대한 영역 수준의 종합적 서술인 ‘영역 수행기대’와 이를 간략화한 ‘수행기대 핵심요소’를 포함시켰으며, 해당 영역에 속하는 하위영역별 6단계의 수행기대를 상세하게 제시해 놓았다. 한편, 각 영역에 대한 단계별 종합적 서술 내용은 그 직전 단계의 내용을 포함하는 방식으로 제시하였다. 예를 들어, [C-SI] 과학적 탐구력 영역의 Stage 2 수행기대는 “Stage 1을 토대로 모형과 자료들의 규칙을 이해하며, 문제해결에 컴퓨터를 활용하고 현상의 원인을 이해한다.
한편, 이러한 KSES의 구현을 위해 과학적 소양의 목표 수준을 과학학습 경험의 누적 연수에 따라 6단계(Stage)로 구분하여, ‘단계별 수행기대’로 상세화하였다.

성능/효과

넷째, KSES의 구현을 위한 행⋅재정적 지원이 필요하다.
둘째, KSES는 국가 수준의 과학교육과정 개발을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것이다. 우선, KSES에서 제시한 미래 인간상과 과학적 소양은 국가 과학교육과정의 목표 설정에 활용될 수 있을 것이다.
즉, ‘(가칭)미래세대 과학교육표준 국가추진위원회’와 같은 전담 기구를 구성하여 ‘KSES의 현장 안착을 위한 기획, 점검 및 보완’, ‘KSES의 현장 적용을 위한 실질적인 단계별 교수⋅학습자료 개발 및 보급’, ‘KSES 시범학교의 선정 및 지원’, ‘KSES의 안정적 지위와 실행을 위한 관련 규정 제정 및 재원 확보의 노력’ 등을 적극적이고 지속적으로, 그리고 힘차게 수행해 나갈 때 KSES는 우리나라 과학 교육 현장에 안정적이고 실효성 있게 구현될 수 있을 것이다.

후속연구

첫째, KSES의 지속적 검토 및 보완이 필요하다. KSES가 지속적, 안정적으로 교육 현장에 적용되기 위해서는 교육 현장의 요구를 반영한 좀 더 구체적이고 실효성 있는 확장형 표준 및 활용 방안에 대한 계속/후속 연구가 필요하다. 특히, ‘KSES의 지속적인 타당성 확보를 위한 연구 수행 및 전문가, 현장 교사, 학교 밖 교육 관계자 등의 의견 수렴’,‘미래사회 변화에 따라 5년 이내 주기의 과학교육표준 수정⋅보완연구’, ‘역량 및 참여와 실천 중심의 과학 교수⋅학습 방안 연구’,‘과학교육표준의 학교 현장 적용 방안 및 적용 효과 연구’ 등의 연구는 교육부⋅한국과학창의재단의 지원으로 과학교육연구자와 현장 교사를 중심으로 실시될 필요가 있다.
둘째, 국가 과학교육 과정 및 과학교육 정책 개발 시 KSES를 가이드라인으로 반영할 필요가 있다. KSES를 실효성 있게 구현하여 미래사회가 요구하는 과학교육이 이루어지기 위해서는 향후 국가 수준의 과학과 교육과정의 목표와 단원 구성, 성취기준 개발 등에 가이드라인으로서 KSES를 반영할 필요가 있으며, 장기적으로는 역량, 지식, 참여와 실천을 유기적으로 연계한 통합적 과학교육 과정으로 개정하기 위한 노력이 필요하다. 특히 ‘참여와 실천’을 위해, 교과서 차시배정, 교실과 지역사회 연계, 다양한 과학공동체 활동의 활성화가 필요하다.
그리고 KSES의 적용 결과를 모니터링하여 환류함으로써 미래사회의 변화에 적절히 대응할 수 있도록 KSES를 지속적으로 수정⋅보완할 수 있을 것이다.
끝으로, KSES는 미래사회에 대비한 학교 밖 과학교육의 실천에기여할 수 있을 것이다. KSES에서는 학생들이 과학적 소양을 그들의 실제 삶 속에서 실천하고 나아가 학생은 물론 (지역) 사회의 구성원에게도 적극적인 학습 활동을 강조하고 있다.
둘째, 국가 과학교육 과정 및 과학교육 정책 개발 시 KSES를 가이드라인으로 반영할 필요가 있다. KSES를 실효성 있게 구현하여 미래사회가 요구하는 과학교육이 이루어지기 위해서는 향후 국가 수준의 과학과 교육과정의 목표와 단원 구성, 성취기준 개발 등에 가이드라인으로서 KSES를 반영할 필요가 있으며, 장기적으로는 역량, 지식, 참여와 실천을 유기적으로 연계한 통합적 과학교육 과정으로 개정하기 위한 노력이 필요하다.
우선, KSES에서 제시한 미래 인간상과 과학적 소양은 국가 과학교육과정의 목표 설정에 활용될 수 있을 것이다. 또, KSES에서 제시한 세 가지 차원(역량, 지식, 참여와 실천)의각 하위영역의 내용은 국가 과학교육 과정의 주요 개념과 활동을 구성하는 데 활용될 수 있을 것이다. 아울러서, KSES에서 제시한 총 6단계의 단계별 수행기대는 학년별, 단원별 성취기준을 선정하는 데에 활용될 수 있을 것이며, KSES 주제 중심 종합예시는 단원의 구체적인 내용과 활동, 교수⋅학습방법, 평가방법, 교육환경 등을 제시하고 권장하는 데에 활용될 수 있을 것이다.
또, 단원 재구성 방안, 교수⋅학습 방법, 교육환경 구성 방안, 교수⋅학습자료의 개발과 학교 현장 보급 등에 활용될 수 있을 것이다.
또한, 논증 기반 활동, 모델링 기반 활동, 프로젝트 기반 활동, IT기반 활동, 사회⋅윤리적 문제 기반 활동 등의 교수⋅학습자료 및 평가자료, 교육 프로그램의 개발과 보급에 활용될 수 있을 것이다.
또한, 논증 기반 활동, 모델링 기반 활동, 프로젝트 기반 활동, IT기반 활동, 사회⋅윤리적 문제 기반 활동 등의 교수⋅학습자료 및 평가자료, 교육 프로그램의 개발과 보급에 활용될 수 있을 것이다. 아울러, 미래사회 대비 과학교육프로그램에 대한 이해 제고와 적용 능력 함양을 위한 (예비)교사 교육 및 교사연수에도 KSES가활용될 수 있을 것이다.
특히, ‘KSES의 지속적인 타당성 확보를 위한 연구 수행 및 전문가, 현장 교사, 학교 밖 교육 관계자 등의 의견 수렴’,‘미래사회 변화에 따라 5년 이내 주기의 과학교육표준 수정⋅보완연구’, ‘역량 및 참여와 실천 중심의 과학 교수⋅학습 방안 연구’,‘과학교육표준의 학교 현장 적용 방안 및 적용 효과 연구’ 등의 연구는 교육부⋅한국과학창의재단의 지원으로 과학교육연구자와 현장 교사를 중심으로 실시될 필요가 있다. 아울러, 현재 개발된 KSES는 우리나라의 모든 사람을 위한 공통교육과정에 해당하는 것이므로, 이공계 진출자를 위한 별도의 KSES 개발 연구도 필요할 것이다.
아울러서, KSES에서 제시한 총 6단계의 단계별 수행기대는 학년별, 단원별 성취기준을 선정하는 데에 활용될 수 있을 것이며, KSES 주제 중심 종합예시는 단원의 구체적인 내용과 활동, 교수⋅학습방법, 평가방법, 교육환경 등을 제시하고 권장하는 데에 활용될 수 있을 것이다.
둘째, KSES는 국가 수준의 과학교육과정 개발을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것이다. 우선, KSES에서 제시한 미래 인간상과 과학적 소양은 국가 과학교육과정의 목표 설정에 활용될 수 있을 것이다. 또, KSES에서 제시한 세 가지 차원(역량, 지식, 참여와 실천)의각 하위영역의 내용은 국가 과학교육 과정의 주요 개념과 활동을 구성하는 데 활용될 수 있을 것이다.
또, ‘역량’ 차원의 ‘초연결사회 대응과 평생학습 능력’ 영역에서는 초연결사회에서의 인간-자연-기계 사이의 관계 형성과 함께, 스스로 과학기술에 대한 다양한 학습의 실천을 강조하고 있다. 이러한 점에서 KSES는 학교 밖 교육기관들이 미래사회에 대비한 학교 밖 과학교육에서 주목해야 할 내용과 활동을 선정하는데 활용될 수 있을 것이며, 학교 밖 교육과 학교 교육의 연결고리를 마련하는 데에도 활용될 수 있을 것이다.
KSES에서 추구하는 미래인간상과 과학적 소양의 함양을 국가 과학교육 정책의 목적으로 반영함으로써 KSES는 미래사회가 요구하는 창의융합형 인재 양성에 기여할 수 있을 것이다. 이를 위해 KSES에서 제시한 세 가지 차원(역량, 지식, 참여와 실천)의 각 하위영역의 내용을 국가 과학교육 정책의 중점으로 활용할 수 있을 것이며, 아울러 KSES 관련 지표들은 창의융합형 인재 양성 교육의 현황을 진단하고 이를 발전적으로 보완하는 데에 활용할 수 있을 것이다.
” 혹은 “매우 동의, 동의, 부정, 매우 부정” 등과 같은 4단계 리 커트 척도형을 제시하기도 하였고, “여, 부”나 “0개, 1개, 2개, 3개 이상”, “0%, 5% 미만, 5∼10%, 10% 초과” 등의 척도를 제시하기도 하였다. 이와 같이 개발된 지표체계는 구체적인 조사 도구 문항 개발을 위한 추후 연구의 토대가 될 것으로 기대한다.
그렇다면, 이와 같은 KSES가 학교 및 학교 밖 교육에서 실효성 있게 구현되기 위해서는 어떠한 것들이 필요할까? 최소한 다음과 같은 사항들이 적극적이고 지속적으로 수행되어야 할 것이다. 첫째, KSES의 지속적 검토 및 보완이 필요하다. KSES가 지속적, 안정적으로 교육 현장에 적용되기 위해서는 교육 현장의 요구를 반영한 좀 더 구체적이고 실효성 있는 확장형 표준 및 활용 방안에 대한 계속/후속 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미래사회가 필요로 하는 인재상은?	4차 산업혁명과 초연결 사회 등으로 기술되고 있는 미래사회는 과학교육에도 변화를 요구하고 있다. 우선, 미래사회는 풍부한 지식을 갖춘 인재를 넘어 창의성, 문제해결력, 협력과 소통, 포용력과 인성 등 다양한 역량을 갖춘 인재를 요구하고 있다(UNESCO and UNICEF,2013; World Economic Forum, 2016)..
	과학적 소양을 갖추는 것이 미래 세대에세 필요한 이유는 무엇인가?	KSES에서 추구하는 인간상은 “과학적 소양을 갖추고 더불어 살아가는 창의적인 사람”이다. 미래사회는 첨단 과학기술을 기반으로 혁신적인 융복합 영역이 창출되는 사회이며, 이는 최고 수준의 과학적 문제해결력과 창의성을 발휘하는 전문가 집단뿐 아니라 과학소양을 갖춘 시민에 의해 함께 견인되는 사회이다. 이에 따라 모든 사람이‘과학적 소양’을 갖추는 것은 미래 세대에게 반드시 필요한 요소이다.
	KSES에서 추구하는 인간상은 무엇인가?	이에, KSES에서는 ‘인간상’이라는 용어로 대체하여 사용한다.KSES에서 추구하는 인간상은 “과학적 소양을 갖추고 더불어 살아가는 창의적인 사람”이다. 미래사회는 첨단 과학기술을 기반으로 혁신적인 융복합 영역이 창출되는 사회이며, 이는 최고 수준의 과학적 문제해결력과 창의성을 발휘하는 전문가 집단뿐 아니라 과학소양을 갖춘 시민에 의해 함께 견인되는 사회이다.

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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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