이 연구에서는 2009 개정 교육과정 중학교 지구 과학 교과서에 제시되는 천문 영역의 과학 용어 113개에 대한 중학교 3학년 학생 5인의 용어에 대한 체감 난이도, 이해 확신도와 정의를 검사지를 통해 살펴보고, 추가 면담을 통해 천문 용어에 대한 학생들의 오개념 유형과 그 대표적인 용어 - 오개념의 예시를 분석했다. 학생들이 제시한 용어의 정의는 크게 정답과 낮은 수준의 이해, 오답으로 분류되었으며, 낮은 수준의 이해는 상위 수준의 정의 서술, 개념의 미분화로 하위 분류되었고, 오답은 과학적 오인에 의한 방해, 사전 지식 미비 등으로 하위 분류되었다. 용어로 인한 오개념과 선행 오개념이 구분될 수 있다는 점에서, 용어로 인한 오개념은 용어 변경이라는 방법을 통해 오개념 형성을 미연에 방지할 수 있으므로 효율적 처방이 될 수 있다. 또한, 은유적 용어로 인한 장점과 단점을 학생들이 인식하고 있으며, 자신의 이해 수준을 잘 파악하고 있다는 점은 학습자 스스로가 자신의 오개념을 인지하는 것이 오개념 수정의 첫 번째 단계임을 고려할 때 좋은 출발점이 될 수 있을 것으로 기대된다. 과학 교육에서의 용어는 중요한 논의 대상으로, 시대에 따라 적합한 용어의 선정을 위해 노력하고 있으며 과학 용어가 바뀌기도 한다. 이 연구 결과가 용어의 수정에 대한 논의의 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구에서는 2009 개정 교육과정 중학교 지구 과학 교과서에 제시되는 천문 영역의 과학 용어 113개에 대한 중학교 3학년 학생 5인의 용어에 대한 체감 난이도, 이해 확신도와 정의를 검사지를 통해 살펴보고, 추가 면담을 통해 천문 용어에 대한 학생들의 오개념 유형과 그 대표적인 용어 - 오개념의 예시를 분석했다. 학생들이 제시한 용어의 정의는 크게 정답과 낮은 수준의 이해, 오답으로 분류되었으며, 낮은 수준의 이해는 상위 수준의 정의 서술, 개념의 미분화로 하위 분류되었고, 오답은 과학적 오인에 의한 방해, 사전 지식 미비 등으로 하위 분류되었다. 용어로 인한 오개념과 선행 오개념이 구분될 수 있다는 점에서, 용어로 인한 오개념은 용어 변경이라는 방법을 통해 오개념 형성을 미연에 방지할 수 있으므로 효율적 처방이 될 수 있다. 또한, 은유적 용어로 인한 장점과 단점을 학생들이 인식하고 있으며, 자신의 이해 수준을 잘 파악하고 있다는 점은 학습자 스스로가 자신의 오개념을 인지하는 것이 오개념 수정의 첫 번째 단계임을 고려할 때 좋은 출발점이 될 수 있을 것으로 기대된다. 과학 교육에서의 용어는 중요한 논의 대상으로, 시대에 따라 적합한 용어의 선정을 위해 노력하고 있으며 과학 용어가 바뀌기도 한다. 이 연구 결과가 용어의 수정에 대한 논의의 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.
In this study, the definition, the level of difficulty, and the certainty of the understanding of 113 astronomy terminologies from 2009 revised middle school geoscience textbooks were examined. And through further interviews, the types of students' misconceptions about astronomy terminologies and th...
In this study, the definition, the level of difficulty, and the certainty of the understanding of 113 astronomy terminologies from 2009 revised middle school geoscience textbooks were examined. And through further interviews, the types of students' misconceptions about astronomy terminologies and their representative terms - examples of misconceptions were analyzed. The definitions of the terms presented by the students were largely classified as correct, low-level, and incorrect understanding. And low-level understanding was subdivided into high-level definition descriptions, undifferentiated concepts, and incorrect answers were subdivided into interference by scientific misconception and lack of prior knowledge. Given that the misconceptions due to terminologies can be distinguished from the prior misconception, the misconceptions due to terminologies can be effectively prevented by changing the term itself. In addition, students were aware of the advantages and disadvantages of metaphorical terms, and the recognition of their level of understanding is expected to be a good starting point considering that recognizing their own misconceptions is the first step in correcting them. Terminologies in science education is always an important subject of discussions, striving to select the right term according to the times, and scientific terms may change. It is expected that the results of this study will be the basis for discussions on the modification of terms.
In this study, the definition, the level of difficulty, and the certainty of the understanding of 113 astronomy terminologies from 2009 revised middle school geoscience textbooks were examined. And through further interviews, the types of students' misconceptions about astronomy terminologies and their representative terms - examples of misconceptions were analyzed. The definitions of the terms presented by the students were largely classified as correct, low-level, and incorrect understanding. And low-level understanding was subdivided into high-level definition descriptions, undifferentiated concepts, and incorrect answers were subdivided into interference by scientific misconception and lack of prior knowledge. Given that the misconceptions due to terminologies can be distinguished from the prior misconception, the misconceptions due to terminologies can be effectively prevented by changing the term itself. In addition, students were aware of the advantages and disadvantages of metaphorical terms, and the recognition of their level of understanding is expected to be a good starting point considering that recognizing their own misconceptions is the first step in correcting them. Terminologies in science education is always an important subject of discussions, striving to select the right term according to the times, and scientific terms may change. It is expected that the results of this study will be the basis for discussions on the modification of terms.
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문제 정의
이를 바탕으로 학생들이 느끼는 용어의 난이도와 스스로 평가 하는 용어 이해 정도, 그리고 용어에 대한 실제 이해 정도를 비교할 수 있는 자료를 수집했다. 10학년 과학 교과서 지구과학 용어의 경우 높은 등급의 어휘일수 록 학생들의 체감 난이도가 높아졌다는 Choi et al. (2008)의 연구결과를 바탕으로 용어의 실제 난이도와 학생들의 용어에 대한 체감 난이도를 비교하고자 한다.
이 중에서도 Won (1999)와 Shin (2009)의 연구는 과학 교육의 맥락보다는 언어학적 연구에 가깝기 때문에, 국내에서 과학 교육에서의 은유에 관한 연구는 매우 찾아보기 어렵다. 따라서, 이 연구에서는 은유보다 더 포괄적인 개념인 비유적 표현으로 인한 오개념 연구를 참고 했다.
이 연구에서는 중학교 지구과학 교과서에 제시되는 천문 영역의 과학 용어에 대한 학생들의 이해를 살펴 보고, 과학 용어로 인한 학생들의 오개념 유형과 그 예시를 알아보고자 한다. 이상의 연구 문제에 대한 결과를 토대로 학생들의 천문 용어의 특성에 따른 오개 념 교육에 시사점을 제공하고자 한다.
이 연구에서는 중학교 지구과학 교과서에 제시되는 천문 영역의 과학 용어에 대한 학생들의 이해를 살펴 보고, 과학 용어로 인한 학생들의 오개념 유형과 그 예시를 알아보고자 한다. 이상의 연구 문제에 대한 결과를 토대로 학생들의 천문 용어의 특성에 따른 오개 념 교육에 시사점을 제공하고자 한다.
학생들의 과학 용어에 대한 인식과 오개념 수준을 파악하기 위한 검사를 실시했다. 검사는 은유적 과학 용어에 대한 고등학생들의 인식 및 이해도를 조사한 Kim et al.
가설 설정
왜소행성을 들 수 있다. 왜소행성(dwarf planet)이란 행성처럼 보이나 행성보다 작은 태양계 천체로 1) 태양을 중심으로 공전하며, 2) 자체 중력으 로 거의 구형을 유지하기에 충분한 질량을 가지고 있고, 3) 공전 궤도를 독점할 정도로 질량이 크지는 않 으며, 4) 위성이 아니어야 한다. 이 왜소행성에 대한 정의로 한 학생이 ‘매우 작고 궤도가 일정치 않은 행 성’이라는 정의를 제시했는데, 해당 용어만으로는 ‘궤 도가 일정치 않은’ 이라는 특성은 유추해내기 어렵다.
B: (‘은하수’를 가리키며) 이 단어는 처음 봤으 면 비 종류 중 하나인가? 라고 생각했을 수도 있을 것 같아요. 막 신문이나 뉴스 같은 데에서 많이 봐서 별 관련이라고 안 것 같 아요.
D: 과학 단어들이 다 이런 식이면 배우기 전에 도 이런 뜻이겠구나 이렇게 생각할 수 있으 니까 좋은 것 같아요. 과학은 딱 들었을 때 무슨 뜻인지 전혀 모르겠는 어려운 단어들 이 너무 많은데, 이런 단어들로 되어 있으면 좋겠어요.
D: 아니요, 배운 적은 없어요. 그런데 그 용어 자체가 반사하는 성운이겠구나 이렇게 이해 하게 되던데요?
제안 방법
검사 실시 후, 학생들에게 제시된 과학 용어에 대한 수업을 진행했다. 수업 진행 과정에서 학생들이 작성 한 검사지를 함께 살펴보고, 어떤 맥락과 의미에서 검 사지를 작성했는지 논의하며 면담을 진행했다.
학생들의 과학 용어에 대한 인식과 오개념 수준을 파악하기 위한 검사를 실시했다. 검사는 은유적 과학 용어에 대한 고등학생들의 인식 및 이해도를 조사한 Kim et al. (2013)의 연구와 지구과학 용어에 대한 중학생들의 용이도와 실제 이해 정도를 분석한 Ham et al. (2011) 연구를 참고하여 개발했다. 학습 전 용 어에 대해 들어본 적이 있는지와 같이 학습 전 이해 도 혹은 친숙도를 묻는 문항은 제외했으며, 제시된 용 어에 대해 자신이 인식한 난이도와 자신의 이해 수준 을 스스로 평가하는 문항을 제시했고, 실제로 얼마나 정확하게 이해하고 있는지 확인하기 위해 용어의 정 의를 기술하도록 Table 1과 같이 구성했다.
학생들의 정의 수준을 정답과 낮은 수준의 이해, 오 답 등의 3가지의 수준으로 구분했다. 과학적으로 오류 가 없고 해당 개념의 중요한 내용을 모두 제시했을 경우 정답, 과학적인 오류는 발견되지 않았으나 과학 적 정의라고 보기 어려운 경우를 낮은 수준의 이해, 그리고 중요한 과학적인 오류가 있거나 제시된 용어 에 대한 정의가 아닌 경우를 오답으로 분류했다. 낮은 수준의 이해는 다시 상위 개념의 정의 서술, 개념의 미분화로 구분할 수 있었는데, 상위 개념의 정의 서술 은 단순하게 해당 용어의 글자 풀이를 하거나 정확한 개념보다 더 포괄적인 과학적 정의를 제시한 경우다.
선정한 문장을 반복 검토하여 의미 단위를 도출했다. 둘째, 도출된 의미 단위에서 공 통의 속성과 기능을 찾아내고 이를 기준으로 의미단 위를 1차 범주화했다. 셋째, 의미 단위가 가진 속성과 기능을 제대로 반영하고 있는지 확인하기 위해 반복 적으로 원자료와 비교, 대조하여 범주를 수정, 삭제, 재생산했다.
학생들이 용어를 보고 느끼는 난이도의 수준을 알아보기 위해 학생들이 용어의 난이도를 스스로 평가 하여 “아주 쉽다”부터 “매우 어렵다”에 이르기까지 5 단계로 구분해 표기하도록 했다. 또한, 스스로의 이해 정도를 평가하여 “전혀 모르겠다”부터 “잘 이해하고 있다”까지 5단계로 구분해 답하도록 했다. 이를 바탕으로 학생들이 느끼는 용어의 난이도와 스스로 평가 하는 용어 이해 정도, 그리고 용어에 대한 실제 이해 정도를 비교할 수 있는 자료를 수집했다.
수업 및 면담 내용을 모두 녹취 및 전사하고 이를 분석하기 위해 질적 자료에서 나타나는 유사점과 차이점을 비교해 나가면서 중요한 내용을 범주화하는 반복적 비교 분석(constant comparison analysis)을 실시했으며, 그 절차는 첫 째, 연구자는 전사 자료를 반복해서 읽으며 분석과 메 모 작업을 실시하여 용어의 의미 구성 또는 교정 관련 문장을 선정했다. 선정한 문장을 반복 검토하여 의미 단위를 도출했다. 둘째, 도출된 의미 단위에서 공 통의 속성과 기능을 찾아내고 이를 기준으로 의미단 위를 1차 범주화했다.
둘째, 도출된 의미 단위에서 공 통의 속성과 기능을 찾아내고 이를 기준으로 의미단 위를 1차 범주화했다. 셋째, 의미 단위가 가진 속성과 기능을 제대로 반영하고 있는지 확인하기 위해 반복 적으로 원자료와 비교, 대조하여 범주를 수정, 삭제, 재생산했다. 또한 이 과정을 통해 상위 범주와 하위 범주로 세분화하여 분류했다.
본 연구에서는 학습자들의 이해 수준과 그 오개념을 확인하기 위하여 실시한 검사지를 바탕으로 간략 한 면담을 실시했으며, 수업 중 교사와 학생간의 대화 와 학생들이 작성한 여러 활동지등의 자료를 모두 분석 대상으로 포함하였다. 수업 및 면담 내용을 모두 녹취 및 전사하고 이를 분석하기 위해 질적 자료에서 나타나는 유사점과 차이점을 비교해 나가면서 중요한 내용을 범주화하는 반복적 비교 분석(constant comparison analysis)을 실시했으며, 그 절차는 첫 째, 연구자는 전사 자료를 반복해서 읽으며 분석과 메 모 작업을 실시하여 용어의 의미 구성 또는 교정 관련 문장을 선정했다. 선정한 문장을 반복 검토하여 의미 단위를 도출했다.
검사 실시 후, 학생들에게 제시된 과학 용어에 대한 수업을 진행했다. 수업 진행 과정에서 학생들이 작성 한 검사지를 함께 살펴보고, 어떤 맥락과 의미에서 검 사지를 작성했는지 논의하며 면담을 진행했다. 이러한 자료를 모두 녹화 및 전사하여 과학 용어와 그에 따른 학생들의 이해도와 오개념을 보다 심도 깊게 분석 할 수 있는 추가 자료로 활용했다
또한, 스스로의 이해 정도를 평가하여 “전혀 모르겠다”부터 “잘 이해하고 있다”까지 5단계로 구분해 답하도록 했다. 이를 바탕으로 학생들이 느끼는 용어의 난이도와 스스로 평가 하는 용어 이해 정도, 그리고 용어에 대한 실제 이해 정도를 비교할 수 있는 자료를 수집했다. 10학년 과학 교과서 지구과학 용어의 경우 높은 등급의 어휘일수 록 학생들의 체감 난이도가 높아졌다는 Choi et al.
또한 이 과정을 통해 상위 범주와 하위 범주로 세분화하여 분류했다. 이와 같이 검사지를 바탕으로 얻은 양적 결과에 대한 면담 분석을 실시함으 로써 학습자들의 오개념 유형과 그에 대한 학습자들 이 인식 등을 확인했다.
학생들의 정의 수준을 정답과 낮은 수준의 이해, 오 답 등의 3가지의 수준으로 구분했다. 과학적으로 오류 가 없고 해당 개념의 중요한 내용을 모두 제시했을 경우 정답, 과학적인 오류는 발견되지 않았으나 과학 적 정의라고 보기 어려운 경우를 낮은 수준의 이해, 그리고 중요한 과학적인 오류가 있거나 제시된 용어 에 대한 정의가 아닌 경우를 오답으로 분류했다.
대상 데이터
2018년 4월부터 2018년 12월까지 대학교에서 주관 하는 주말 과학 교실 프로그램에 참여하는 서울 시내 중학교 3학년 학생들 5명을 대상으로 조사를 실시했 다. 주말 과학 교실 프로그램에서 제공되는 여러가지 수업 중 해당 프로그램을 선택하여 지원한 학생들을 대상으로 연구가 진행되었다.
과학 용어 검사지에 제시된 과학 용어는 2009 개정교육과정 과학3 교과서 8종의 부록에 정리된 용어 목록 중 천문 영역 과학 용어 113개를 대상으로 했다. 과학 용어 검사는 총 8 차시에 걸쳐 매 차시 수업 전에 해당 차시에서 다룰 내용에 대한 용어들을 대상으로 하였다. 연구가 시작 된 2018년에는 연구 대상인 중학교 3학년에게 2015 교육과정이 적용되기 전이었기 때문에 2009 개정 교 육과정 교과서를 활용했다.
연구 참여자들의 학교 과학 교과 성취 수준은 다양했다. 과학 용어 검사지에 제시된 과학 용어는 2009 개정교육과정 과학3 교과서 8종의 부록에 정리된 용어 목록 중 천문 영역 과학 용어 113개를 대상으로 했다. 과학 용어 검사는 총 8 차시에 걸쳐 매 차시 수업 전에 해당 차시에서 다룰 내용에 대한 용어들을 대상으로 하였다.
본 연구에서는 학습자들의 이해 수준과 그 오개념을 확인하기 위하여 실시한 검사지를 바탕으로 간략 한 면담을 실시했으며, 수업 중 교사와 학생간의 대화 와 학생들이 작성한 여러 활동지등의 자료를 모두 분석 대상으로 포함하였다. 수업 및 면담 내용을 모두 녹취 및 전사하고 이를 분석하기 위해 질적 자료에서 나타나는 유사점과 차이점을 비교해 나가면서 중요한 내용을 범주화하는 반복적 비교 분석(constant comparison analysis)을 실시했으며, 그 절차는 첫 째, 연구자는 전사 자료를 반복해서 읽으며 분석과 메 모 작업을 실시하여 용어의 의미 구성 또는 교정 관련 문장을 선정했다.
연구 대상인 113개의 용어에 대해 5명의 학생들이 작성한 답안을 바탕으로 총 565개의 분석 대상이 추 출되었다. 즉, 하나의 용어에서도 학생에 따라 여러 이해수준이 나타났다.
성능/효과
즉, 하나의 용어에서도 학생에 따라 여러 이해수준이 나타났다. 과학적으로 오류가 없고 해당 개념의 중요한 내용을 모두 제시했을 경우 정답으로 분류했는데, 정답은 전체 답안의 약 20 %로 나타났다 (Table 3). 정답을 제시한 경우에도 특별히 학생들의 체감 난이도가 낮거나 이해 확신도가 높게 나타나지 않았다는 점이 특징이라고 볼 수 있다.
그러나 동시에, 학생들이 은유적 과학 용어 의 단점에 대해서도 인식하고 있었음이 드러났다. 또한 학생들이 용어에 따라 체감하는 용어의 난이도와 자신의 이해 수준을 스스로 평가한 값은 통계적으로 < 0.01 수준에서 r = .994로 유의미한 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 이는 학생들이 스스로의 이해 수 준을 잘 파악하고 있다고 해석할 수 있다.
본 연구 결과 용어로 인해 발생하는 오개념과 선행 오개념이 구분되었다. 오개념은 학생 스스로도 자신이 어떤 오개념을 가지고 있는지 알기 어려우며, 학생이 가지는 오개념을 밝혀내고 명시적으로 고치지 않는 이상 수정이 어렵다는 점이 특징이다.
또한 행성의 정의가 항성 주위를 공전하는 천체이므 로, 궤도가 일정하지 않은 행성은 있을 수 없기 때문에 해당 학생은 행성의 정의에 대해서도 미성숙한 이 해를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 왜소행성의 정의 가 보통의 천문 용어보다 엄격하고 인위적이라는 점 에서 독특하지만, 이러한 왜소행성의 정의적 특성과는 별개로 학생이 제시한 정의에서는 학생이 선행 오개 념을 가지고 있는 것으로 분석되었다. 이 밖에도 위성 을 ‘행성 근처에서 돌고 있는 행성’, 초신성을 ‘나이가 많은 스스로 빛을 내는 행성’이라고 쓴 답안이 해당 된다.
, 1985), 영어에 익숙한 학생들의 경우에는 효율적 과학 학습이 가능하다는 선행 연구 또한 제시되었다(Tobin & McRobbie, 1996). 이러한 연구 결과들을 바탕으로 이 분류에 해당하는 용어가 다수 나타날 것으로 예상했으나 영어 용어가 전체 용어 중 차지하는 비율이 낮았고, 또한 영어 용어들의 대다수에 대해 학생들이 정의를 제시 하지 못하고 빈 칸으로 제출한 경우가 많아 해당 분 류는 약 1.5 %로 가장 낮게 나타났다. 플레어를 ‘스커 트의 종류’라고 한 답안이 이에 해당된다.
절대등급은 별의 거리를 지구에서 10pc으로 고정했 을 시에 별의 밝기를 나타낸 값으로, 겉보기등급과 반 대되는 개념이다. 절대등급은 음수와 양수값을 모두 가질 수 있다는 특징이 있는데, 수학에서의 ‘절대값’에 익숙한 학생들에게는 오개념을 유발하는 원인이 될 수 있음이 드러났다. 이 밖에도 초신성을 ‘새로 만들 어진 별’이라고 한 답안도 이에 해당된다.
후속연구
과학 용어가 은유적 성격을 띠는 경우가 많고, 과학에서의 은유는 시적 은유와 달리 개념 구성적 은유이기 때문에 과학 용어를 만들고 선정할 때에는 많은 논의가 필요하다. 은유적 성격이 짙어 오 개념 유발의 주요 원인이 되는 용어의 경우에는 이 연구의 결과가 용어의 수정에 대한 논의의 기초 자료 가 될 수 있을 것으로 기대된다. 뿐만 아니라, 이 연구는 지구과학에서 은유적 과학 용어에 대한 학생들 의 인식을 살펴보았다는 점에서 의의가 있다.
수업 진행 과정에서 학생들이 작성 한 검사지를 함께 살펴보고, 어떤 맥락과 의미에서 검 사지를 작성했는지 논의하며 면담을 진행했다. 이러한 자료를 모두 녹화 및 전사하여 과학 용어와 그에 따른 학생들의 이해도와 오개념을 보다 심도 깊게 분석 할 수 있는 추가 자료로 활용했다
마지막으로, 하나의 과학 용어에 대해 5인의 연구 대상자들의 오개념 분류가 크게 다르지 않게 나타났 다는 특징이 있다. 즉, 학습자의 수준이 다양한 경우 에도 하나의 용어에 대해서는 비슷한 유형의 이해를 가진다고 해석할 수 있으며, 따라서 하나의 용어에 대해 동일한 오개념 수정 방법을 적용할 수 있을 것이 라고 예상되므로 더 많은 용어 유발 오개념 가능성에 대한 연구가 필요할 것이다.
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