핵심역량을 반영한 미래형 과학 수업 모형 및 프로그램 개발 연구 A Study on the Development of Future-Oriented Science Teaching and Learning Model and Program Reflecting Key Competencies
과학교육은 학생들이 교과를 통해 핵심역량을 함양함으로써 과학의 기본 개념 이해, 탐구실행 능력, 과학적 태도 등을 갖춘 창의적 인재 양성에 기여할 필요가 있다. 하지만, 이와 같은 미래 지향적인 목표를 과거의 방식으로 달성하는 데에는 많은 어려움이 있기 때문에 ...
과학교육은 학생들이 교과를 통해 핵심역량을 함양함으로써 과학의 기본 개념 이해, 탐구실행 능력, 과학적 태도 등을 갖춘 창의적 인재 양성에 기여할 필요가 있다. 하지만, 이와 같은 미래 지향적인 목표를 과거의 방식으로 달성하는 데에는 많은 어려움이 있기 때문에 미래를 대비하는 새로운 과학과 교육과정과 교수・학습 방법 및 평가 등이 요구된다. 실제로 한 국내 연구에 따르면, 과학 수업에서 흔히 사용하는 실험을 통한 탐구조차 교사가 주도하면서 실험 절차를 학생들에게 제시하고 이를 단순이 따라서 하는 방식으로 진행된다면, 학생들이 고차원적인 사고 능력을 기르기 어렵다는 결과가 있다. 따라서 강의식이나 교사 중심의 실험 방법 등 기존 교수․학습에서 벗어나 미래 핵심 역량을 기를 수 있을 것이라고 기대되는 학생 중심의 탐구나 토론 학습 또는 프로젝트 학습 등의 교수·학습으로의 전환이 절실히 필요하다. 고차원적인 사고 능력 향상을 위한 교육에 대한 사회적 요구에 따라 여러 연구에서 학생 중심 탐구나 토론, 프로젝트 등과 같은 교수·학습 방법이 개발되고 실제 교실에 적용되어 긍정적인 효과를 확인할 수 있었지만, 긴 수업 시간이 필요하다는 점이 극복되어야할 과제로 등장하고 있는 것이 현 실정이다. 따라서 이제는 어떻게 하여야 이런 탐구 형태의 수업을 제한된 시간에 구애 받지 않고, 교실 환경에서 구현할 수 있을까라는 문제의 해결책을 모색하고, 새로운 과학교육 패러다임을 추구해야 할 것이다. 본 연구에서는 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 미래형 과학 수업 모형 개발을 위한 기존 연구 탐색과 이를 바탕으로 모형을 개발하고 그 효과를 알아보고자 한다. 본 연구의 목표를 상세화하면 다음과 같다. 첫째, 학생과 교사의 미래형 과학 수업 모형에 대한 인식 조사 및 기존 연구 분석을 한다. 둘째, 미래형 수업 모형(Flipped Learning Model 중심)에 대한 문헌 연구 조사를 실시한다. 셋째, 미래형 과학 수업 모형과 이를 기반으로 한 교수·학습 프로그램을 개발한다. 넷째, 미래형 과학 수업 모형 기반의 교수·학습 프로그램을 실제 교육 현장에 적용하고 그 효과를 확인한다.
기대효과
본 연구는 3년간 실시하는 다년과제로 변화하는 환경에 대한 인식과 교육주체의 수요에 대한 탐색·조사를 기반으로 미래 교육환경과 현재 교사와 학생의 요구에 부합하는 과학수업 모형 및 프로그램을 개발·적용함으로써 학문 및 교육 현장 개선에 이바지하고자 한다. 1차 ...
본 연구는 3년간 실시하는 다년과제로 변화하는 환경에 대한 인식과 교육주체의 수요에 대한 탐색·조사를 기반으로 미래 교육환경과 현재 교사와 학생의 요구에 부합하는 과학수업 모형 및 프로그램을 개발·적용함으로써 학문 및 교육 현장 개선에 이바지하고자 한다. 1차년도의 연구 목표는 미래형 과학 수업 모형·프로그램 개발을 위한 기초 자료를 수집하는 것이다. 이를 위해 자료 수집 범위를 미래핵심역량, 과학수업모형 그리고 과학수업에 대한 교사와 학생의 인식 등 3가지로 정하였다. 2차년도의 연구 목표는 1차년도 연구를 통해 얻은 자료를 이용하여 미래형 과학 수업 모형 개발과 이를 기반으로 학교 교육 현장에서 사용할 수 있는 프로그램 개발이다. 마지막 3차년도의 연구 목표는 미래형 과학 수업 모형에 기반한 프로그램의 교육 현장 적용과 그 효과에 대한 검증이다. 이를 위해 2차년도에서 개발한 미래형 과학 수업 모형 기반 프로그램을 투입한다. 프로그램의 효과를 확인하기 위해 프로그램 투입 전·후로 검사를 실시하는데, 검사 도구의 경우 미래핵심역량 중에서 과학 수업을 통해 가장 효과가 있을 것으로 예상되는 미래핵심역량 중 일부를 검사할 수 있는 도구를 선정하여 사용한다. 이러한 연구 과정을 통해 다음과 같은 기대 효과를 거둘 것으로 예상된다. 첫째, 현재 과학 수업에 대한 교사와 학생의 인식을 확인함으로써 과학 수업 모형 개발의 토대가 될 기본 정보를 수집할 수 있다. 이를 통해 현재 과학 수업이 가지고 있는 한계점을 확인할 수 있고, 이는 교사와 학생들이 생각하는 미래형 과학 수업 모형의 목표를 분명하게 드러내도록 하여 새로운 수업 모형의 지향점을 설정하는데 필요한 정보를 얻을 수 있을 것이다. 둘째, 미래형 수업 모형(예를 들어 Flipped Learning Model 등을 포함)에 대한 문헌 연구를 통해 해당 모형들이 과거 이루어졌던 과학 수업에 주는 시사점을 확인하고, 미래형 과학 수업 모형의 일반적 절차를 추출할 수 있다. 그리고 이 모형들을 활용하게 될 교사에게는 새로운 과학 수업 모형을 이해하는데 필요한 배경지식을 제공하고, 이를 기반으로 수업을 설계하고 수행할 때 필요한 정보를 제공해줄 것이다. 셋째, 미래형 과학 수업 모형과 이에 기반한 교수·학습 프로그램을 제공하고 그 효과를 검증함으로써 기존 과학 수업 모형에서는 시간 부족 등으로 적용하기 힘들었던 학생 중심의 탐구 수업의 적용이 용이해질 것이다. 그리고 새로운 수업 모형이 어떤 영향을 줄 것인지에 대한 정보를 제공해줄 수 있을 것이다.
연구요약
본 연구에서는 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 미래형 과학 수업 모형 개발을 위한 기존 연구 탐색과 이를 바탕으로 모형을 개발하고 그 효과를 알아보고자 한다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같 ...
본 연구에서는 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 미래형 과학 수업 모형 개발을 위한 기존 연구 탐색과 이를 바탕으로 모형을 개발하고 그 효과를 알아보고자 한다. 이를 위한 구체적인 연구 내용은 다음과 같다. 첫째, 학생과 교사의 미래형 과학 수업 모형에 대한 인식 조사 및 기존 연구 분석을 한다. 유엔미래보고서 예측 속의 미래 교육 환경은 현재와 매우 다르다. 따라서 변화하는 환경에 미리 대응할 필요가 있다. 이러한 교육 환경의 변화는 정보화 사회의 발달과 같은 환경적인 측면도 있지만, 교육의 주체라고 할 수 있는 교사와 학생의 인식 변화 영향도 원인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 미래에 필요한 역량과 이를 키우기 위한 과학 수업의 형태에 대한 교사와 학생들의 인식을 조사하여 미래형 과학 수업 모형 개발을 위한 기본 정보를 수집한다. 둘째, 미래형 수업 모형(Flipped Learning Model 등을 중심으로)에 대한 문헌 연구 조사를 실시한다. 상대적으로 최근에 등장한 Flipped Learning Model은 IT 발달과 더불어 기존 ICT 교육과는 차별된 형태로 제시되고 있다. 본 연구에서는 이에 대한 문헌 연구를 조사하여 일반적인 절차를 추출하고 이를 바탕으로 미래형 과학 수업 모형에 적용할 교육적 지향점을 결정하기 위한 정보를 얻는다. 셋째, 미래형 과학 수업 모형과 이를 기반으로 한 교수·학습 프로그램을 개발한다. 인식 조사와 문헌 연구를 통해 결정된 정보를 바탕으로 수업의 교수·학습 방법과 구조적 형태를 개발하여 이를 일반화된 수업 모형으로 제시한다. 개발된 미래형 과학 수업 모형을 기반으로 실제 교실 환경에 적용하여 효과를 검증할 수 있도록 일련의 교수·학습 프로그램을 제작한다. 넷째, 미래형 과학 수업 모형 기반의 교수·학습 프로그램을 실제 교육 현장에 적용하고 그 효과를 확인한다. 미래형 과학 수업 모형 기반 교수·학습 프로그램을 과학 수업에 투입하여 기존 수업 모형과 비교하여 학습자 중심의 교수·학습을 실행하는데 수업 구조상의 장애가 되는 것은 없는지를 확인하고 미래에 요구될 것으로 예상되는 핵심 역량에 개발된 프로그램이 긍정적인 효과를 미치는지를 검증한다.
결과보고시 연구요약문
국문
본 연구의 목적은 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 하기 위한 미래형 과학 수업 모형을 개발하고 그 효과를 알아보는데 있다. 본 연구에서는 개발된 프로그램을 초등학교 6학년 3개 학급에 투입하여 그 효과 ...
본 연구의 목적은 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 하기 위한 미래형 과학 수업 모형을 개발하고 그 효과를 알아보는데 있다. 본 연구에서는 개발된 프로그램을 초등학교 6학년 3개 학급에 투입하여 그 효과를 살펴보았다. 효과는 과학과 핵심역량으로 선정된 요소를 최대한 반영하되 기존 연구에서 이에 대한 검증된 검사 도구가 있는 과학적 사고력, 과학 탐구 능력과 과학적 의사소통능력을 대상으로 진행하였다. 투입 전후로 실시된 검사 결과를 비교한 결과, 과학적 사고력과 과학 탐구 능력에서의 뚜렷한 효과를 보이지 않았으나 과학적 의사소통능력의 경우 새로운 수업 모형을 적용한 프로그램의 효과를 확인할 수 있었다. 비록 과학적 사고력과 과학적 탐구 능력의 총점 평균의 향상에 대한 실험집단과 비교집단 간의 차이가 없었지만, 수업 후 진행된 학생의 수업 인식 조사를 통해 탐구 능력과 관련한 정의적 측면의 효과에 대한 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 학생들은 스스로 탐구하는 활동이 주어진다는 것과 이를 위한 시간이 보다 확보된다는 점에 대해 만족하고 있음을 알 수 있었다. 과학적 의사소통능력의 경우, 전체 평균 이외에도 하위 요소인 표와 그림에서 효과도 확인하였는데, 이는 글이나 수와 같이 인지양식 측면에서 읽기 형태 중심의 의사소통능력보다는 표와 그림과 같은 시각적 형태 중심의 의사소통능력 향상에 효과가 있음 보여준다. 유형에서는 주장형과 그 하위 요소인 정당화에서 효과가 있었고, 이는 학생들에게 기존 수업보다 많은 의사소통 기회를 제공했기 때문이라고 해석할 수 있다.
영문
The purposes of this study are to analyze the merits and limits of flipped learning by suggesting the ALP model for efficient application and to test the effects of the new ALP model. The process of new model and program development is based on ADDIE ...
The purposes of this study are to analyze the merits and limits of flipped learning by suggesting the ALP model for efficient application and to test the effects of the new ALP model. The process of new model and program development is based on ADDIE in this study. This study consists of two steps. First through literature research on the difficulties of the flipped learning, the elements are extracted to develop new model. Second, these elements were placed according to the teaching and learning flow, which resulted in the procedures. As a result, the ALP model was developed. The ALP model is a new model for applying teaching and learning methods for efficient application of the flipped learning. This model was applied to elementary science classes to test its effects in scientific communication skill. Interviews and cognitive survey were also conducted to collect additional information. The results of this study are as follows: There were various difficulties in flipped learning. Based on literature research results, the ALP model and the science programs for elementary students have been developed. The experimental group showed statistically meaningful improvement in scientific communication skill. The scientific communication skill has two subcategories: the forms and the types. According to the form analysis results, the experimental group showed a statistically meaningful improvement in the form of Table and Picture, but not in the form of Writing and Number. With the same reason given previously, this study confirmed that the application of ALP model improves the students’ visual form communication skills such as Table and Picture better than reading form communication skills such as Writing and Number. According to the type analysis results, the experimental group showed a statistically meaningful improvement in “the scientific insistence” type, and “the justification” which is the sub element of “the scientific insistence” type. With this reason, this study suggests that the class applied ALP model gives students more time and opportunities to learn. Though the survey and interviews about the student’s awareness of the class with applied the ALP model, this study showed that students actively exchanged their opinions in the class with applied ALP model.
연구결과보고서
초록
본 연구의 목적은 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 하기 위한 미래형 과학 수업 모형을 개발하고 그 효과를 알아보는데 있다. 3년차 연구에서는 개발된 프로그램을 초등학교 6학년 3개 학급에 투입하여 그 ...
본 연구의 목적은 학생들이 미래사회의 일원으로서 미래 사회에 필요한 과학적 소양과 핵심역량을 키울 수 있도록 하기 위한 미래형 과학 수업 모형을 개발하고 그 효과를 알아보는데 있다. 3년차 연구에서는 개발된 프로그램을 초등학교 6학년 3개 학급에 투입하여 그 효과를 살펴보았다. 효과는 과학과 핵심역량으로 선정된 요소를 최대한 반영하되 기존 연구에서 이에 대한 검증된 검사 도구가 있는 과학적 사고력, 과학 탐구 능력과 과학적 의사소통능력을 대상으로 진행하였다. 투입 전후로 실시된 검사 결과를 비교한 결과, 과학적 사고력과 과학 탐구 능력에서의 뚜렷한 효과를 보이지 않았으나 과학적 의사소통능력의 경우 새로운 수업 모형을 적용한 프로그램의 효과를 확인할 수 있었다. 비록 과학적 사고력과 과학적 탐구 능력의 총점 평균의 향상에 대한 실험집단과 비교집단 간의 차이가 없었지만, 수업 후 진행된 학생의 수업 인식 조사를 통해 탐구 능력과 관련한 정의적 측면의 효과에 대한 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 학생들은 스스로 탐구하는 활동이 주어진다는 것과 이를 위한 시간이 보다 확보된다는 점에 대해 만족하고 있음을 알 수 있었다. 과학적 의사소통능력의 경우, 전체 평균 이외에도 하위 요소인 표와 그림에서 효과도 확인하였는데, 이는 글이나 수와 같이 인지양식 측면에서 읽기 형태 중심의 의사소통능력보다는 표와 그림과 같은 시각적 형태 중심의 의사소통능력 향상에 효과가 있음 보여준다. 유형에서는 주장형과 그 하위 요소인 정당화에서 효과가 있었고, 이는 학생들에게 기존 수업보다 많은 의사소통 기회를 제공했기 때문이라고 해석할 수 있다.
연구결과 및 활용방안
연구가 진행되는 3년간 새로운 교육 목표가 교육과정에 반영되었다. 이러한 목표를 달성할 수 있으면서 학교 현장에 쉽게 적용될 수 있는 수업 방법을 제안했다는 점에서 본 연구가 가지는 의미가 크다. 본 연구를 통해 수업 구조의 변화를 주는 것으로 학생 중심 학습 ...
연구가 진행되는 3년간 새로운 교육 목표가 교육과정에 반영되었다. 이러한 목표를 달성할 수 있으면서 학교 현장에 쉽게 적용될 수 있는 수업 방법을 제안했다는 점에서 본 연구가 가지는 의미가 크다. 본 연구를 통해 수업 구조의 변화를 주는 것으로 학생 중심 학습을 위한 시간을 확보할 수 있음을 보여주었으며, 이러한 구조적 변화가 가지고 오는 긍정적인 효과를 함께 확인할 수 있었다. 추후 핵심 역량의 향상에 효과가 검증된 교육 방법들 중 시간 제약 등의 이유로 실제 교실에 적용하기 부담스러웠던 교육 방법을 본 연구를 통해 개발한 수업 모형에 접목시켜 그 시너지 효과를 탐색하는 연구를 진행할 필요가 있다. 이는 효과가 검증된 수업 방법들이 교실에 적용될 가능성을 높일 수 있으며, 학생들의 핵심 역량 향상에 보다 나은 결과를 가지고 올 것으로 기대된다.