AAAS가 제시한 Project 2061 분석 방법에 의한 중·고등학교 과학 교과서 분석

Abstract

한번 잘못 형성된 과학 개념은 오래 지속되며, 올바른 과학 개념으로 쉽게 변하지 못한다. 그러므로 과학 교과서는 선 개념을 과학 개념으로 변화시키기 위하여 학생이 바르게 학습하고, 교사가 바르게 교수하도록 안내해야한다. 그러나 지금까지 과학 교과서가 어떠한 교수 전략으로 주요 개념이 제시되고 있는지에 대한 분석은 없었다. 따라서 본 연구는 중·고둥학교 과학 교과서의 「물질 순환과 에너지 전환」에 대한 내용이 학생들의 선 개념을 과학적 개념으로 바뀌도록 잘 안내하고 있는지 평가해보고자 한다. 이를 위해 AAAS(American Association for the Advancement of Science)가 제시한 Project 2061 분석 방법에 따라 「물질 순환과 에너지 전환」에 대한 주요 개념, 선수 학습 개념, 관련 학습 개념이 제시되었는지 분석하였고, 각 개념들 간의 관계는 textbook map을 이용하여 나타내었다. 또한 교수 전략은 Project 2061 분석 방법의 교수 전략 기준으로 평가하였다. 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 중학교 과학 교과서에는 분해자와 생태계 내의 물질과 에너지 순환을 동시에 제시한 주요 개념을 제외한 나머지 주요 개념이 제시되어 있었다. 반면, 고등학교 과학 교과서에는 주요 개념이 모두 제시되어 있었다. 중학교 주요 개념들은 주로 전개 단계에서 텍스트 형태로 제시되었지만, 고등학교 주요 개념들은 도입, 전개, 정리 단계에서 텍스트, 그림, 화학반응식, 문제, 그래프 등의 다양한 형태로 제시되어 있었다. 둘째, 중·고등학교 과학 교과서에 제시된 광합성과 호흡에 관련된 실험들은 주요 개념을 비슷한 범위에서 뒷받침하고 있었으나, 고등학교 과학 교과서는 중학교 교과서 보다 더 심화 발전된 수준에서 주요 개념을 뒷받침하고 있었다. 셋째, 중·고등학교 주요 개념들은 비교적 함께 잘 제시되어 있었다. 우리나라 고등학교 과학 교과서에는 미국 고등학교 생물 교과서보다 생태계 내에서의 물질순환과 에너지 전환에 대한 주요 개념이 더 제시되어 있었지만, 미국 고등학교 생물 교과서에는 우리나라 교과서에 제시되지 않은 생체 공통 분자에 대한 선수 학습 개념과 탄소의 링 형성에 대한 관련 학습 개념이 제시되어 있었다. 넷째, 생물 이외 단원과 타 과학 과목 교과서에는 고등학교 과학 교과서보다 질량과 에너지 보존에 대한 선수 학습 개념이, 타 과학 과목 교과서에는 열에너지에 대한 선수 학습 개념이 더 제시되어 있었다. 특히, 에너지 전환에 대한 선수 학습 개념은 고등학교 과학 교과서뿐만 아니라 공통적으로 모든 교과서에 제시되어 있었다. 생물 이외의 단원과 타 과학 과목 교과서에는 관련 학습 개념이 제시되지 않았다. 다섯째, 중·고등학교 과학 교과서의 「물질 순환과 에너지 전환」에 대한 교수 전략을 분석한 결과 5개 등급 중 가장 낮은 등급으로 평가되었다.;The purpose of this study was to evaluate the content of middle & high school science textbooks for their support of student learning ideas concerning matter and energy transformations in ecosystem. According to the Project 2061 evaluation procedure of AAAS(American Association for the Advancement of Science), this study examined how completely a curriculum material addresses the content of the ideas and how well the instructional strategies in science textbook. The procedure's instructional criteria was based on existing research on student learning and was organized in seven categories, each of which focuses on a specific aspect of instructional support. The results were as followings. Firstly, key ideas - such as the idea of decomposer and transformation of matter and energy between organisms and their physical environment - were not presented in middle school science textbooks. On the other hand, all key ideas were presented in high school science textbooks. The key ideas in middle school science textbooks mainly were presented as explanation in the body. But the key ideas in high school science textbooks were presented as question, graph, figure, explanation and chemical equation in the introduction, body and end. Secondly, the key ideas in middle & high school science textbooks were supported by experiments about photosynthesis & respiration. But high school science textbooks were higher level than middle school science textbooks in supporting the key idea. Thirdly, the key ideas of middle & high school comparatively were connected and high school science textbooks were better than high school of biology textbooks in USA in addressing the key idea about transformation of matter and energy in ecosystem. But prerequisites about common elements of living matter and related idea about formation of ring only were presented in high school of biology textbooks in USA. Fourthly, prerequisites about conservation of mass and energy only were presented in other chapter and other science textbooks. Also prerequisites about heat energy were presented in other science textbooks. Expecially, prerequisites about energy transformation commonly were presented. But related ideas were not presented in other chapter and other science textbooks. Fifthly, middle & high school science textbooks were given "poor" rate.