중학교 수학과 과학 교과 내용의 연관성 연구

Abstract

The science and mathematics are deeply interrelated with each other. In spite of correlation between mathematics and science, however, students might face difficulties by inconsistent teaching plan on curricula when they learn science. According to this thesis, it will be presented appropriate time to teach comparison and analysis of science and math and making out annual teaching plan focused on the 7th curriculum. Conclusions are as follows 1. Movement and Energy and Work in science curricula at 2nd and 3rd grade of middle school student is very closely related to math in 7th curriculum. Function and Letter and equation in math curricula at 1st and 2nd grade of middle school student is very closely related to science in 7th science curriculum. It should be preceded understanding Transformation of Graph and Letter basically for them to learn science effectively. 2. Part of inconsistent teaching plan that caused problems in the 6th curriculum was mostly solved as a result of comparison and analysis of science and math centered on the 7th curriculum. But it isn't complete. 3. Most of students agree upon the relationship between science and math. They respond that the science class chapter that need great amount of mathematical contents are "Natural law", also. They respond that the math class chapter that need great amount of science are "Function". 4. Most of teachers agree upon the relationship between science and math. Especially, They respond that they experienced hard time in managing science class because of the preceding mathematical concept. They respond that The science class chapter that need great amount of mathematical contents are " Natural law". also, They respond that the math chapter that need great amount of science are "Function", "Letter and equation". 5. Learning to consider relation to science and math is faced difficulties because of shortage of sufficient time to explain concept. Hereby, refering materials is need to promote effect of science learning by reducing hindrance to the minimum resulted in lack of preceding mathematical concept. Also, refering materials is need to promote effect of math learning by reducing hindrance to the minimum resulted in lack of preceding scientifical concept.;현대 사회의 모든 분야는 과학 기술의 바탕 위에 이루어져 있으며, 과학 지식과 정보는 폭발적으로 증가하고 있다. 따라서, 과학 교육의 중요성이 더욱 부각되고 있으며, 과학 교육을 효과적으로 이루기 위해서는 무엇보다도 학생들의 흥미와 관심이 요구되며, 학생들의 흥미와 수준에 대한 교사들의 이해와 적절한 지도가 필요하다. 그러나 많은 학생들이 과학 교과를 어렵다고 말하고 있으며, 과학 교과에는 수학 교과와 관련하여 경험될 수 있는 장애들이 있다. 수학은 과학 교과 안에서 중요한 부분은 이룬다. 이와 마찬가지로 학교 수학 역시 추상적이고 논리적인 수학적 주체와 구조화되고 단순화된 응용 문제만을 다룸으로써 실제적으로 수학적 개념의 파악과 문제 해결력이 저하되고 있어 학생들이 수학 학습을 힘들어하고 있다. 전통적인 문장제의 결점은 그것이 다루는 주제가 현실성을 상실함으로써 응용의 필요성을 부각시키지 못한다는 것이었다. 이러한 문제의 해결로 무엇보다도 흥미롭고 유익한 수학의 응용 문제를 산출할 수 있는 다양한 분야를 연구할 필요가 있는 데 그 하나의 방법이 타교과와의 연계성이다. 또한 과학을 학습하기 위해 갖추어야 할 중요한 점은 수학의 기본 기능을 갖추어야 하는 것이다. 따라서 학생들의 이 두 교과에 대한 학습이 보다 효과적으로 달성되기 위해서는 두 교과의 내용을 적절히 연관지어 사용할 줄 아는 것이 중요한 관건이다. 이에 본 논문에서는 국가 수준의 교육 과정상의 수학 교과와 과학 교과 내용 사이의 상호 관련성을 비교하고 교사가 구성할 수 있는 교사 수준의 교육 과정과 학습자의 학습 성과로서의 교육 과정상의 차원에서 교사와 학생의 인식 실태를 알아봄으로써 수학 교과와 과학 교과가 서로의 관련성을 최대한 효과적으로 이용하면서 학습 성과를 극대화시키는 지도 방안을 연구하는데 필요한 이론적 바탕을 마련하고자 하는데 그 목적을 두었다. 그리하여 연구를 실행하기 위해 중학교 제7차 교육 과정에 의한 수학과 과학교과의 교육 과정 비교를 수학과 과학 교과서의 내용의 진도 시기 순서대로 분석하였다. 또한, 제7차 교육 과정에 의한 교육 현장에서 두 교과 내용의 연관성에 관해 직접 느끼고 있는 교사와 학생을 상대로 설문 조사를 실시하였다. 제7차 교육 과정을 중심으로 중학교 수학과 과학 교과의 내용 사이의 연관성을 살펴보고 실제 교수 상황에서 연관이 있는 상대 교과의 내용이 선행되어 있지 않은 상태에서 이용되고 있는 경우 어떠한 영향이 있는지 알아보려고 한다. 본 논문의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다. 1. 중학교 제7차 교육 과정에서의 수학 교과와 과학 교과의 내용은 어떠한 연관성과 학습시기로 구성되어 있는가? 2. 학생들이 느끼는 수학과 과학의 연관성에 대한 인식 정도와 연관이 있는 상대 교과의 선행 학습 부재로 인한 학습 실태는 어떠한가? 3. 수학 교사와 과학 교사가 느끼는 두 교과에 대한 연관성의 인식 정도와 연관이 있는 상대 교과의 선행 학습 부재로 인한 교수 실태는 어떠한가? 본 연구는 중학교 제 7차 교육 과정에 의한 수학과 과학 교과의 교육 과정 비교를 위해 7종의 과학 교과서와 16종의 수학 교과서 중에 각각 임의로 한 종의 교과서를 선택하여 분석은 교과간의 내용에 대한 연관성을 교과별로 연간 지도 계획표를 참고로 하여 수학 교과서와 과학 교과서를 비교하였다. 그리고 수학과 과학 교과의 내용의 연관성에 대한 중학교 학생들과 교사들의 전반적인 인식과 두 교과가 관련된 장면에서의 실천 상황을 알아보고자 설문지를 작성하였다. 우선, 학생을 대상으로 하는 설문은 두 교과가 내용상 관련이 깊은 문제를 각각 2문제씩 선정하여 학생들에게 풀어보게 한 형태와 두 교과의 연관성에 대한 학생의 입장에서 느끼는 인식의 상태를 알아보고 질문을 하였다. 중학교 교사들에 대한 설문지는 수학과 과학 교과의 내용의 연관성에 대한의 전반적인 인식과 두 교과가 관련된 장면에서의 실천 상황, 제 7차 교육 과정에서의 변화에 대한 인식의 현황을 알아보기 위해 작성하였다. 본 연구에서 얻은 결과는 다음과 같다. 1. 중학교에서의 수학과 과학 교과 내용은 매우 밀접한 연관성을 갖고 있으며 특히 제7차 교육 과정에서 수학 교과와 가장 밀접한 관계가 있는 과학 단원은 중학교 2학년의 '여러 가지 운동', 중학교 3학년의 '일과 에너지'와 지구 과학 상식으로 나타났고, 과학 교과와 가장 밀접한 관계가 있는 수학 단원은 중학교 1학년의 '문자와 식', '함수', 중학교 2학년 단원에서도 '함수', '방정식'으로 나타났다. 이는 수학 교과에서 과학의 내용을 소재로 하기에 가장 적합한 단원이 물리 분야이고, 과학 학습을 하는데 있어서는 그래프와 문자의 변환이 기본적인 선행 요건임을 알 수 있게 한다. 2. 제7차 교육 과정의 수학과 과학 교과의 진도 순서를 비교해 본 결과, 제6차 교육 과정에 비해 문제로 지적되었던 부분이 상당 부분 해소되었으나 수학의 선행 학습이 되어 있지 않은 상태에서 과학 학습에 이용되는 단원이 아직은 남아 있음을 알 수 있었다 그러나 제7차 교육 과정이 제6차 교육 과정에 비해 진도 순서가 많이 고려되었다고 받아들이고 있는 교사는 거의 없었다. 3. 대부분의 학생들은 수학 교과와 과학 교과 내용간의 연관성이 있음을 인식하고 있었으며 상대 교과에 가장 영향을 주는 영역으로 과학은 물리 영역, 수학은 함수 영역을 뽑았다. 또한 학생들에게 내용상 관련있는 상대 교과의 선행 학습이 수업 당시에 안된 상태로 학습을 한 내용의 문제를 직접 해결하게 해본 결과 낮은 학습 성취를 보였다. 그리고 그 이유로 연관이 깊은 상대 교과의 내용 때문이라고 많은 학생들이 대답하였다. 4. 대다수의 교사들 역시 수학 교과와 과학 교과간의 내용상의 깊은 연관성이 있다고 느끼고 있으며 특히 과학 수업시 수학적 내용의 선행 학습 부재로 인해 겪는 어려움이 큰 것으로 나타났다. 과학 수업에 가장 영향을 주는 수학 영역으로 과학 교사들은 '함수'와 '방정식과 부등식'을 뽑았으며 수학 수업에 영향을 주는 과학 영역은 단연 '물리' 영역이라고 수학 교사들은 응답하였다. 5. 교사가 할 수 있는 두 교과의 연관성을 고려한 수업이 사실상 힘들게 하는 이유로 교사 모두 충분한 설명을 할 수 있는 시간적 여유가 부족함을 들었으며, 특히 수학 교사는 과학 교과 내용에 대한 명확한 지식의 미비를, 과학 교사는 교육 과정 진도상의 문제를 지적하였다. 이를 개선하기 위한 한 방법으로 진도 순서를 충분히 검토하여 교과서 구성을 해야함과 동시에 상대 교과와 연관이 깊은 내용을 학습할 때 교사와 학생 모두 유용하게 사용할 수 있는 간단한 참고자료가 필요하다고 응답하였다. 본 연구에서 얻은 결론으로는 먼저, 교과서 편집시 과학과 수학의 교과서 내용과 진도 순서가 일치되도록 교육 과정 개정 때 심도 있게 논의하여 구성되어야 한다는 것이다. 그리하여 학교 현장에서 진도 시기의 부적절로 인해 선행 학습의 부재로 겪는 어려움을 국가 수준의 교육 과정에서 우선 최소화시켜 주어야 한다. 또한 상대 교과와 연관이 깊은 내용에 대한 이해를 돕기 위해 다양하고 풍부한 참고 자료를 개발하여 교과서에 함께 구성해야 할 것이다. 교사는 수학과 과학 교과서 내용간의 상호 연관성을 깊이 인식하여 두 교과 교사들 간 상호 협력 속에서 서로의 관련 내용에 대해 명확한 지식을 습득하고 효과적인 교수 학습 방법에 대해 지속적으로 고민해야 할 것이다. 특히 수학 교사는 과학 교과뿐 아니라 다른 교과와도 연계학습이 가능한 다양한 교수 학습 자료에 대해 관심을 가지고 연구하여 학생들이 흥미를 가지고 수업에 참여 할 수 있는 역동적인 수업이 될 수 있도록 많은 노력을 해야 한다. 앞으로의 연구에서는 관련있는 교과간의 선행 학습의 부재로 인한 학습 장애를 최소로 할 수 있는 교과간의 내용상의 연관성을 고려한 다양한 수업 모형을 제시하여야 할 것이다.