[논문]초등 5~6학년군 과학 교과서에 제시된 탐구 활동 유형 분석

송신철; 심규철

doi:10.15267/keses.2019.38.4.453

초등 5~6학년군 과학 교과서에 제시된 탐구 활동 유형 분석
An Analysis of the Inquiry Activity Types Presented in the 5th & 6th Grade Elementary Science Textbooks 원문보기

초등과학교육 = Journal of Korean elementary science education, v.38 no.4, 2019년, pp.453 - 464

송신철 (부흥고등학교) , 심규철 (공주대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the types of inquiry activities in the $5^{th}$ & $6^{th}$ grade science textbooks according to the 2015 revised science national curriculum were analyzed and compared according to grade level and science area. Science textbooks for elementary school $5^{th}$ & $6^{th}$ graders contain quite diverse types of inquiry activities, which are student-centered inquiry activities. There were comparatively higher proportions of inquiry types such as experiment & observation and simulation, but relatively lower of inquiry types of investigation-discourse & presentation, discussion, expression. Elementary science textbooks are expected to cultivate science key competencies for elementary school students. Considering the science area, the motion & energy, substances, earth & space, and integration areas had the most experiment & observation among activity types, while the life area had the most simulation activities. Even in some area of the 6th grade science textbook, there was little or no data interpretation, discussion, and simulation activities. In order to achieve the goal of elementary science education, science textbooks should be developed considering the revision of future elementary science curriculum.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Area and units of the 5^th & 6^th grade elementary school science textbooks
표 Table 2. Types of inquiry activity
그림 Fig. 1. Inquiry activity types presented in elementary science textbooks for the 5th & 6th graders.
표 Table 3. Inquiry activity types presented in the 5^th grade elementary school science textbooks according to science area
표 Table 3. Continued
표 Table 3. Continued
표 Table 4. Inquiry activity types presented in the 6^th grade elementary school science textbooks according to science area
표 Table 4. Continued
그림 Fig. 2. Types of inquiry activity types in the area of motion & energy.
그림 Fig. 3. Types of inquiry activity types in the area of substances.
그림 Fig. 4. Typ1es of inquiry activity types in the area of life.
그림 Fig. 5. Types of inquiry activity types in the area of earth & space.
그림 Fig. 6. Types of inquiry activity types in the area of integration & mastering inquiry activity.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 5~6학년 학생들의 기초 탐구 능력과 더불어 통합적 탐구 능력을 배양할 수 있는 여러 유형의 탐구 활동이 과학 교과서에 소개되어 있는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 2015 개정 과학과 교육과정의 초등학교 5~6학년군 과학 교과서에 수록되어 있는 탐구 활동의 유형을 분석하였다.
이를 위해 2015 개정 과학과 교육과정의 초등학교 5~6학년군 과학 교과서에 수록되어 있는 탐구 활동의 유형을 분석하였다. 이를 바탕으로 초등학교 과학 교과에서 비교적 기초 탐구 기능 요소를 강조하고 있는 3~4학년군과 달리 기초 탐구와 통합 탐구 기능 요소를 비교적 고르게 강조하고 있는 5~6학년군 과학 교과서에 제시된 초등 과학 탐구 활동 유형 분석을 통해 초등학교 과학과 교육과정 개정 및 교과서 개발시 탐구 활동에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

과학 교과서에 수록된 모든 탐구 활동을 추출하여 학년과 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주, 통합(및 탐구활동 익히기) 영역 등의 5개 영역에 따라 탐구 활동의 빈도와 탐구 유형 등을 비교 · 분석하였다.
또한 초등학교 5~6학년군 과학 교과서의 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주, 통합 및 탐구 활동 익히기 등의 5개 영역에 제시된 탐구 활동 유형을 비교 · 분석하였다.
본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정에 따라 개발된 초등학교 5~6학년군 과학 교과서에 수록된 탐구 활동 유형을 학년과 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주, 통합 및 탐구 활동 익히기등 5개 영역에 따라 비교 · 분석하였다.
본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정의 5~6학년군 초등학교 과학 교과서에 수록된 탐구 활동의 유형을 학년과 영역에 따라 비교 분석하였다. 5~6학년군 초등과학 교과서에서는 총 162개의 탐구 활동이 수록되어 있으며, 학기에 따라 탐구 활동의 수는 40~41개로 거의 유사한 것으로 조사되었다(Table 3 및 Table 4).
본 연구에서는 5, 6학년군 학기별 과학 교과서에 탐구 활동이라고 명시되어 있는 모든 활동을 추출하여 학년과 영역에 따라 탐구 유형을 분류하였다. 탐구 활동을 학년과 영역에 따라 유형을 중복으로 체크하여 분석하였으며, 탐구 활동의 종류 및 소요 시간에 상관없이 각각 1개의 탐구 활동으로 분류하였다.
본 연구는 5~6학년 학생들의 기초 탐구 능력과 더불어 통합적 탐구 능력을 배양할 수 있는 여러 유형의 탐구 활동이 과학 교과서에 소개되어 있는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 2015 개정 과학과 교육과정의 초등학교 5~6학년군 과학 교과서에 수록되어 있는 탐구 활동의 유형을 분석하였다. 이를 바탕으로 초등학교 과학 교과에서 비교적 기초 탐구 기능 요소를 강조하고 있는 3~4학년군과 달리 기초 탐구와 통합 탐구 기능 요소를 비교적 고르게 강조하고 있는 5~6학년군 과학 교과서에 제시된 초등 과학 탐구 활동 유형 분석을 통해 초등학교 과학과 교육과정 개정 및 교과서 개발시 탐구 활동에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
예를 들어 단열이 잘 되는 집 만들기 활동의 경우 5학년 1학기에 해당하는 운동과 에너지 영역의 탐구 활동으로, 탐구 활동의 유형은 활동의 형태와 특성에 따라 모의활동(SM)으로 분석하였으며, 식물 연극 공연하기 활동의 경우 6학년 2학기 교과서에 수록되어 있는 생명영역의 탐구 활동으로, 탐구 활동의 유형은 표현하기 활동(EX)으로 구분하였다. 전체적인 결과는 초등학교 5~6학년군 과학 교과서에 제시된 탐구 활동을 6개 유형으로 구분하여 학년과 5개 영역에 따라 그 빈도와 비율을 조사하여 표와 그래프로 나타내어 제시하였다.
탐구 유형은 과학 교과서에 제시되어 있는 탐구 활동에서 수행되는 활동 형태와 활용하는 탐구의 특성에 따라 그 유형을 자료 해석(DI), 토의 · 토론(DE), 실험 · 관찰(EO), 조사 · 토의 및 발표(IN), 표현하기(EX), 모의활동(SM) 등으로 구분하였다.
본 연구에서는 5, 6학년군 학기별 과학 교과서에 탐구 활동이라고 명시되어 있는 모든 활동을 추출하여 학년과 영역에 따라 탐구 유형을 분류하였다. 탐구 활동을 학년과 영역에 따라 유형을 중복으로 체크하여 분석하였으며, 탐구 활동의 종류 및 소요 시간에 상관없이 각각 1개의 탐구 활동으로 분류하였다. 예를 들어 단열이 잘 되는 집 만들기 활동의 경우 5학년 1학기에 해당하는 운동과 에너지 영역의 탐구 활동으로, 탐구 활동의 유형은 활동의 형태와 특성에 따라 모의활동(SM)으로 분석하였으며, 식물 연극 공연하기 활동의 경우 6학년 2학기 교과서에 수록되어 있는 생명영역의 탐구 활동으로, 탐구 활동의 유형은 표현하기 활동(EX)으로 구분하였다.
특히 기초 과학 탐구 기능인 관찰, 측정, 예상, 분류, 추리, 의사소통과 문제인식, 가설 설정, 변인통제, 자료변환, 자료해석, 결론도출, 일반화 등의 통합적인 과학 탐구 기능적 요소를 포함할 수 있는 형태로 탐구활동의 유형을 설정하였다.탐구활동의 유형에 대한 내용 타당도는 과학 교육학 전공 박사 과정 교사와 사범대학 교수 등 과학 교육 전문가 5인을 통해 검증을 받았으며, 운동과 에너지 영역을 중심으로 1차 교과서 예비 분석을 실시한 후, 분석 결과를 토대로 탐구 활동의 유형을 수정, 보완하여 전 영역에 걸쳐 2차 분석을 실시하였다. 탐구 유형은 과학 교과서에 제시되어 있는 탐구 활동에서 수행되는 활동 형태와 활용하는 탐구의 특성에 따라 그 유형을 자료 해석(DI), 토의 · 토론(DE), 실험 · 관찰(EO), 조사 · 토의 및 발표(IN), 표현하기(EX), 모의활동(SM) 등으로 구분하였다.
과학 교과서에 수록된 모든 탐구 활동을 추출하여 학년과 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주, 통합(및 탐구활동 익히기) 영역 등의 5개 영역에 따라 탐구 활동의 빈도와 탐구 유형 등을 비교 · 분석하였다. 통합 영역은 6학년 2학기의 에너지와 생활 단원만 해당되나, 탐구활동 익히기의 경우 과학 내용 영역에 통합적으로 활용할 수 있는 탐구 활동의 성격을 가지고 있어 통합 영역과 합하여 분석하였다. 탐구 활동의 유형 분석을 위한 초등학교 5~6학년군 과학 교과서의 영역(분야) 및 단원은 Table 1과 같다.
(2014), 송신철과 심규철(2018) 등의 연구를 참조하여 Table 2와 같이 6개 유형으로 구분하여 분석하였다. 특히 기초 과학 탐구 기능인 관찰, 측정, 예상, 분류, 추리, 의사소통과 문제인식, 가설 설정, 변인통제, 자료변환, 자료해석, 결론도출, 일반화 등의 통합적인 과학 탐구 기능적 요소를 포함할 수 있는 형태로 탐구활동의 유형을 설정하였다.탐구활동의 유형에 대한 내용 타당도는 과학 교육학 전공 박사 과정 교사와 사범대학 교수 등 과학 교육 전문가 5인을 통해 검증을 받았으며, 운동과 에너지 영역을 중심으로 1차 교과서 예비 분석을 실시한 후, 분석 결과를 토대로 탐구 활동의 유형을 수정, 보완하여 전 영역에 걸쳐 2차 분석을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정에 따라 개발된 초등학교 과학 교과서에 수록된 탐구 활동 유형 분석을 위해 비상교육에서 출판한 국정 교과서인 5~6학년군 과학 교과서를 분석 대상으로 선정하였다. 과학 교과서에 수록된 모든 탐구 활동을 추출하여 학년과 운동과 에너지, 물질, 생명, 지구와 우주, 통합(및 탐구활동 익히기) 영역 등의 5개 영역에 따라 탐구 활동의 빈도와 탐구 유형 등을 비교 · 분석하였다.

이론/모형

탐구 유형은 과학 수업 시간에 활용되는 탐구 활동과 관련된 여러 선행 연구 중 Anderson (2002), Bodzin and Beerer (2003), Abd-El-Khalick et al. (2004), 심규철 등(2007), 황신영과 정영란(2013), 신명경과 이수정(2013), Asay and Orgill (2010), Stroupe (2015), Zhai et al. (2014), 송신철과 심규철(2018) 등의 연구를 참조하여 Table 2와 같이 6개 유형으로 구분하여 분석하였다. 특히 기초 과학 탐구 기능인 관찰, 측정, 예상, 분류, 추리, 의사소통과 문제인식, 가설 설정, 변인통제, 자료변환, 자료해석, 결론도출, 일반화 등의 통합적인 과학 탐구 기능적 요소를 포함할 수 있는 형태로 탐구활동의 유형을 설정하였다.

성능/효과

통합 및 탐구 활동 익히기 영역의 5학년 과학 교과서는 6학년에 비해 조사 · 토의 및 발표 활동과 실험 · 관찰 활동의 비율이 높고, 토의 · 토론 활동과 자료해석 활동의 비율은 다소 낮은 것으로 조사되었다.
1학기의 경우 실험 · 관찰 활동이 22개(55.0%), 모의활동과 조사 · 토의 및 발표 활동이 각각 7개(17.5%)인 것으로 조사되었으며, 2학기는 실험 · 관찰 활동이 17개(41.5%), 표현하기 활동 8개(19.5%), 조사 · 토의 및 발표 활동 7개(17.1%), 자료해석 활동은 5개(12.2%)인 것으로 나타났다.
초등학교 5~6학년군 과학 교과서의 과학 영역별 탐구 활동을 조사한 결과에서는 운동과 에너지 영역에 가장 많고, 지구와 우주 영역, 물질 영역, 생명 영역, 통합 및 탐구 활동 익히기 영역의 순인 것으로 나타났다. 5개 영역의 특성에 따라 교과서에 수록된 탐구 활동의 유형은 다소간에 차이가 있는 것으로 조사되었다. 무엇보다도 2015 개정 과학과 교육과정의 통합적 접근을 시도한 통합 및 탐구 활동 익히기 단원에서 탐구 유형의 편차가 큰 것으로 나타났는데, 이는 통합적 접근이 주로 소재와 주제 중심으로 이루어졌기 때문인 것으로 생각된다.
그리고 실험 · 관찰, 토의 · 토론, 모의활동, 자료해석, 조사 · 토의 및 발표 활동 등 비교적 다양한 형태의 탐구 유형이 제시되어 있어 학생 참여 중심의 탐구 수업을 진행할 수 있도록 구성되어 있다는 것을 알 수 있었다.
또한 조사 · 토의 및 발표 활동은 24.0%, 자료해석 활동 16.0%, 표현하기 활동은 4.0%인 것으로 조사되었으며, 모의활동은 소개되어 있지 않았다.
모의활동은 31.4%, 표현하기 활동 11.4%, 조사 · 토의 및 발표 활동 8.6%, 자료해석 활동은 5.7%인 것으로 나타났으며, 토의 · 토론 활동은 수록되어 있지 않았다.
본 연구의 결과, 2015 개정 초등학교 과학 교과서의 탐구 활동 형태는 실험 · 관찰 활동이나 모의 활동과 같이 학생들이 직접 탐구과정을 거쳐 실험 결과를 도출하는 활동이 많은 것으로 조사되었다.
생명 영역의 5학년에 비해 6학년 과학 교과서에 실험 · 관찰 활동과 모의활동의 비율이 다소 높았으며, 5학년 과학 교과서의 탐구 활동에는 토의 · 토론 활동이, 6학년의 경우에는 자료해석 활동, 토의 · 토론 활동이 소개되어 있지 않았다.
실험 · 관찰 활동은 28.1%, 조사 · 토의 및 발표 활동 21.9%, 표현하기 활동과 자료해석 활동은 각각 9.4%인 것으로 나타났으며, 토의 · 토론 활동은 수록되어 있지 않았다.
운동과 에너지 영역의 5학년에 비해 6학년 교과서에 실험 · 관찰 활동이 차지하는 비율이 더 높은 것으로 나타났으나, 5학년 교과서의 탐구활동에는 토의 · 토론 활동이, 6학년 과학 교과서에는 자료해석 활동, 토의 · 토론 활동, 모의활동이 수록되어 있지 않은 것으로 조사되었다.
초등학교 5~6학년군 과학 교과서의 영역별 탐구 활동 유형을 분석한 결과, 물리학 분야인 운동과 에너지 영역에서는 실험 · 관찰 활동의 비율이 64.9%로 가장 높았으며 표현하기 13.5%, 조사 · 토의 및 발표 10.8%, 자료해석 8.1%, 모의활동은 2.7%이며, 토의 · 토론 활동은 수록되어 있지 않은 것으로 나타났다(Fig. 2).
초등학교 5~6학년군 과학 교과서의 탐구 활동에 반영된 탐구 유형은 전반적으로 실험 · 관찰, 모의활동 등이 많아, 과학적 탐구 능력과 문제해결력 함양을 위한 접근이 많은 것을 알 수 있었다.
통합 및 탐구 활동 익히기 영역의 경우, 토의 · 토론 활동과 실험 · 관찰 활동의 비율이 가장 높았으며, 28.0%로 거의 유사하였다(Fig. 6).

후속연구

무엇보다도 2015 개정 과학과 교육과정의 취지와 목적이 학교 현장의 탐구 수업에 실제적으로 반영되어 실현되고 있는지를 지속적으로 모니터링하고, 교과서의 탐구 활동이 개정된 과학교육의 목표에 부합하는지에 대한 후속 연구를 통해 보완해 나가야 하며, 초등 과학 수업을 위한 교수 · 학습 모형이나 방법, 전략, 교수 자료 등이 꾸준히 개발되어 교육 현장에 제공되어야 할 것이다. 그리고 비록 본 연구에서 비중이 거의 없어 탐구 유형으로 다루지 않았으나, 미래 사회를 대비하기 위해 과학 교과서의 탐구 유형을 컴퓨터나 스마트기기, 소프트웨어 등의 최신 정보 통신 기술이나 기기와 연계 하여 효율적으로 운영할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있을 것으로 생각된다.
무엇보다도 2015 개정 과학과 교육과정의 취지와 목적이 학교 현장의 탐구 수업에 실제적으로 반영되어 실현되고 있는지를 지속적으로 모니터링하고, 교과서의 탐구 활동이 개정된 과학교육의 목표에 부합하는지에 대한 후속 연구를 통해 보완해 나가야 하며, 초등 과학 수업을 위한 교수 · 학습 모형이나 방법, 전략, 교수 자료 등이 꾸준히 개발되어 교육 현장에 제공되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	교육과정에서 과학과의 특성은 무엇인가?	국가 교육과정은 학교 교육 에서 매우 중요한 부분이라 할 수 있으며, 이에 사회 변화와 시대적 요구에 따라 지속적으로 개정되어 왔다(교육과학기술부, 2009; 교육부, 2015a, 2015b;임용우와 김영수, 2016; 하지훈과 신영준, 2018). 교육과정에서 과학과는 학생들이 과학의 핵심개념을 이해하고 긍정적인 과학 관련 태도를 함양하여 일상생활에서의 문제를 자신의 경험을 토대로 과학 적이며 창의적으로 해결할 수 있는 과학적 소양을 기르기 위한 과목으로 그 특성을 나타내고 있다(교육부, 2015a, 2015b). 이러한 특성을 바탕으로 2015 년에는 국가 경쟁력을 강화하기 위해 국가와 사회의 발전에 기여할 수 있는 과학기술 인재를 양성을 위한 미래 과학 교육의 방향을 결정하고 창의 · 융 합형 인재 양성을 목표로 과학과 교육과정을 개정 하였다(교육부, 2015a, 2015b).
	2015 개정 과학과 교육과정에서 특히 강조하는 것은?	이전 교육과정에서도 개정 방향에서 학교급과 학년간 연계를 반영하여 왔지만, 특히 2015 개정 과학과 교육과정에서는 초등학교, 중학교, 고등학 교와 연계성을 강조하고 있다(교육부, 2015a). 그중에서 초등학교 과학 교과의 경우 3~4학년군은 학생 발달 단계를 고려하여 활동 중심의 탐구 활동을 통해 기초 탐구 능력을 기를 수 있도록 하고 있으며, 5~6학년군은 기초 탐구 과정과 함께 통합 탐구 과정이 포함된 탐구 활동을 통하여 과학 탐구에 필요한 탐구 능력을 함양할 수 있도록 학습 내용을 구성하고 있다(교육부, 2015a, 2015b; 박재근, 2017;송신철과 심규철, 2018).
	2015 개정 과학과 교육과정에서 초등학교 과학 교과는 어떻게 구성되어 있는가?	이전 교육과정에서도 개정 방향에서 학교급과 학년간 연계를 반영하여 왔지만, 특히 2015 개정 과학과 교육과정에서는 초등학교, 중학교, 고등학 교와 연계성을 강조하고 있다(교육부, 2015a). 그중에서 초등학교 과학 교과의 경우 3~4학년군은 학생 발달 단계를 고려하여 활동 중심의 탐구 활동을 통해 기초 탐구 능력을 기를 수 있도록 하고 있으며, 5~6학년군은 기초 탐구 과정과 함께 통합 탐구 과정이 포함된 탐구 활동을 통하여 과학 탐구에 필요한 탐구 능력을 함양할 수 있도록 학습 내용을 구성하고 있다(교육부, 2015a, 2015b; 박재근, 2017;송신철과 심규철, 2018).

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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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