초·중·고등학교 생물영역에서 공통실험내용의 연계성에 관한 연구

Abstract

The purpose of this paper is to provide teachers with directions and refer- ences for guiding inquiry and research. I selected lists of laboratory work contained in newly revised biological textbooks for elementary, middle and high school. Then from the laboratory works commonly treated, analyzed the sequence of purpose and contents of laboratory work, as well as the sequence of inquiry process imbedded in laboratory work, and got to the following conclusions. 1. There were total of 14 laboratory works which are connected in curricula of elementary, middle and high school. 2. The purpose of science education at each school level is : Elementary school : To provide with fundamentals as a cultural education, Middle school : To further develop scientific interests to gain ability for scientific thinking and for problem solving by his own method, High school : To get logical perspective for understanding natures. These are structured in a way to have a sequence. 3. Goal of each unit in curriculum : Elementary school : To acquire basic ability to study rules in nature, To ac- knowledge nature in the process of forming scientific concepts by simple obervational classification. Middle school: To form an concept about interrelated consequences of each biological species by comparative observation, To build an ability to infer how these biological species adapt to changing environment, High school : To form a n concrete idea about micro structure of cells, metabolism, continuity of life, evolution, and to understand its relationships with environment so as to be apply to our actual life. 4. Most of the observed laboratory works show clear connection among each school level. Elementary school : Laboratory equipment is relatively simple mostly for simple observation and basic laboratory activity using microscope. However, in process and method, it is designed to stimulate scientific thinking by comparison and relating it to real life, and also is designed to raise an ability to build inquiry skills and forming a concept, Middle school : On top of what they have been already exposed through elementary curriculum, to form a concept about scientific system for classification, to build an advanced skill for labora tory practice. High school : By understanding detailed structure of organization and its functions through high-magnifying microscope, to understand total features of biological species and to put this into the global concept of ecological system. Also, an open system of laboratory activity is introduced at this level to enlarge the student's inqury skills. 5. From the order of sequence point of view, "Nutrients deduction" and "observation for frog'' wasn't clear between middle school and high school, and "development for frog" was also the case between elementary school and middle school. 6. The analysis of inquiry activity indicates that high school's percentage was the highest in the area of formulating hypothesis and laboratory design, whereas the elementary school was highest for interpretation and analysis of data, and summative evaluation. This would be in line with the fact that out of the 14 laboratory activities analyzed, six items belong to observation. 7. Inquiry index was highest in elementary school, high in middle school, and lowest in high school, which indicates that the portion of observational laboratory work is gradually decreased in upper educational level. This steams from the fact that in elementary or middle school, based on development stage at intelligence, it is occassional to have laboratory works which implys detailed circumstance, whereas in case of high school, this process is much decreased, since at this age level, the students reach to formal operational stage. It is stipulated in high school curriculum guideline that at least 15% of the curriculum hour is to be allocated for laboratory work, but actual contents of some textbook is less than 15 %. This imply the need for further development of lab- oratory activity for inquiry practice.;제5차 교육 과정의 개정으로 1989학년도와 1990학년도에 초·중·고등학교의 교과서가 모두 새로이 발간되었다. 본 연구는 일선 학교에서의 탐구 실험 지도에 방향을 제시하고 참고 자료가 될 수 있도록 하기 위하여 생물 영역에 있어서 국민학교 교과서와 다양해진 중·고등학교 교과서에 수록된 실험 목록을 발췌하여 수직적으로 연계된 공통 관찰 실험을 뽑아 실험 목표, 내용, 탐구 과정 요소에 대한 각각의 연계성을 살펴 보았다. 그리하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 초·중·고등학교에 연계된 관찰 실험은 14개였다. 그 중에 관찰은 6개이고 실험은 8개였다. 2. 초·중·고등학교의 과학 교과 목표는 국민학교 슬기로운 생활은 주위 현상에 대한 관심과 초보적 탐구능력을 기르도록하고 자연과는 과학적 소양을 갖는 교양 교육의 수준이며, 중학교는 과학적으로 사고하고 창의적으로 문제를 해결하는 능력을 기르고, 고등학교는 과학 지식의 체계와 그 방법 습득 및 올바른 자연관을 갖도록 연계성이 유지되고 있다. 3. 단원 목표는 국민학교에서는 과학 개념을 형성함에 있어 주로 단순 관찰 분류를 통하여 자연을 인식하고 자연의 규칙성을 탐구할 수 있는 초보적 능력을 기르는데 목표를 두고 있고, 중학교는 여러 생물들을 비교 관찰하여 그들 상호간의 유연 관계에 대한 개념을 형성하고 이들 생물이 환경에 어떻게 적응하는가를 추론할 수 있는 능력을 갖게하고 동·식물의 구조와 기능 및 생명의 연속성에 관한 개념 형성과 탐구 능력 배양에 목표를 두고 있으며 고등학교에서는 세포의 미세구조 및 물질대사, 생명의 연속성과 진화에 대한 좀 더 신장된 구체적 개념을 형성하고 환경과의 관계를 인식하여 우리 생활에 적용할 수 있도록 하는데 목표를 두고 있다. 4. 연계된 관찰 실험의 대부분은 차시 목표 및 교과 내용의 연계성에 있어 학교 급별 간에 다음과 같은 특징으로 계열성이 뚜렷하였다. 국민학교 : 실험 장치도 간단하고 관찰 내용도 육안이나 해부 현미경으로 주의 깊게 살피면 목표를 달성할 수 있는 정도의 단순 관찰과 실험이었다. 과정과 방법에 있어서는 비교한다든지 실생활과 관련되어 있는 정도를 질문한다든지 하여 과학적 사고력을 유발할 수 있도록 적절히 구성되었다. 행동 목표의 진술에 있어서도 구체적 행동 용어를 사용하였다. 또한 탐구 지수가 매우 높은 것으로 보아 구체적 상황을 제시하여 다수의 학생들이 쉽고 정확하게 개념을 형성할 수 있도록 하였다. 중학교 : 국민학교에저 습득한 개념이나 실험 기구를 다루어 본 경험을 기초로 좀 더 세부적인 현미경적 구조나 해부를 통한 내부구조를 관찰하여 분류의 과학적 체계에 대한 개념이 형성되고 더욱 향상된 실험 실습 기능을 기를 수 있도록 구성되어 있고 실험 방법은 인도형 내지는 반인도형 실험 학습으로 지도하도록 되어 있다. 고등학교 : 현미경의 고배율 관찰로 미세한 생물 구조와 기능까지를 이해함으로써 각 생물의 생활사를 통한 생물의 전체적 특성을 알고 생태계라는 큰 개념 속의 일부를 이해하고 확인토록 구성되었다. 조건 통제항목이 많고 실험 설계의 항목까지 분석된 것으로 보아 탐구력 신장이라는 과학 학습 목표달성에 가장 적절하다고 생각되는 개방형 실험 학습 형태가 도입되었다. 5. 영양소의 검출과 개구리의 관찰은 중학교와 고등학교 간의 계열성에 뚜렷하지 못하고 개구리의 발생은 국민학교와 중학교의 계열성이 부족하다. 6. 탐구 과정 요소의 분석 결과 고등학교의 활동이 국민학교 활동의 2배가 되었으며 또한 상위 수준의 활동인 가설 설정 및 실험 설계는 고등학교의 백분율이 가장 높았으나 자료의 해석 및 분석, 자료의 종합 평가에 있어서는 국민학교의 백분율이 가장 높았다. 이는 초·중·고에 연계된 14가지의 관찰 실험 내용중 6개가 관찰이었기 때문으로 사료된다. 기구 조작에 있어서는 국민학교는 단순 기구 조작이 대부분이고 고등학교는 기술을 필요로 하는 기구 조작이 많았다. 관찰의 경우 고등학교가 복합 관찰이 적은 것으로 분석된 이유는 어려운 관찰 내용인 현미경 관찰을 단순 관찰에 넣었기 때문이다. 측정, 자료의 기록은 고등학교에서 많이 분석되었고 자료의 변형은 고등학교에서만 분석되었다. 추론, 상관 관계, 인과 관계, 외연의 분석률이 저조한데 이 요소들이 과학적 사고력을 신장시키는데 크게 적용되므로 고학년으로 갈수록 이 부분의 개발에 힘써야 되겠다. 7. 탐구 지수의 분석 결과 국민학교는 매우 높음, 중학교는 높음, 고등학교는 주로 낮음과 보통으로 판정되었다. 이것으로 미루어보아 고등학교로 갈수록 관찰 실험 실습의 비율이 줄어듦을 알 수 있다. 이것은 중학교에서 국민학교 쪽으로 갈수록 지적 발달 단계가 구체적 조작 단계에 해당하는 시기이므로 구체적 상황을 제시하는 관찰 실험 학습이 많고 고등학교의 경우 형식적 조작기에 도달한 학생이 많으므로 실험 학습이 감소한 것으로 사료된다. 그러나 고등학교에서 생물 총 시수의 15%를 실험으로 하도록 되어 있는데 (문교부 1988) 일부 교과서에 수록되어 있는 실험 비율이 15%를 넘지 못하였다. 이는 탐구 학습을 위한 실험 실습이 더 한층 연구 개발되어야 함을 시사해 준다.