학문 통합적 유비(類比)를 활용한 창의적 문제 해결력 지향 대학교 화학 실험 수업 전략의 개발 및 효과

Abstract

학문 통합적 접근은 개별 분과 학문의 분화를 통한 전문화가 남긴 역기능을 해소하고 한계와 문제점을 극복하기 위한 노력이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 학문 통합적인 접근이 학교 현장에서 효과적으로 이루어질 수 있는 방안을 탐색하고 학문 통합적 유비를 활용한 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형을 개발하였다. 그리고 이 모형에 따라 한 학기 동안 활용할 수 있는 대학교 화학 실험 수업 전략을 개발하여 그 효과를 검증하고자 하였다. 이러한 목적을 위해 본 연구에서는 초&#8729;중&#8729;고의 현장 교사들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다(연구 Ⅰ). 이 설문 조사를 통해 얻은 시사점을 바탕으로 ‘학문 통합적 유비를 활용한 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형’을 개발하였다. 그리고 이 모형에 따라 개발한 수업 전략이 학생들의 창의적 사고력과 비판적 사고력, 학업적 자기 조절, 창의적 인성에 미치는 영향을 알아보았다(연구 Ⅱ). <연구 Ⅰ>의 결과를 보면 다음과 같다. ‘학문 통합적 교육에 대해서 알고 있는가’라는 문항에 89.4%의 교사들이 ‘보통이다’ 이상으로 응답하였다. 또한, 학문 통합적 교육의 필요성에 대해서는 94.9% 의 교사가 ‘보통이다’ 이상으로 응답하였다. 이러한 결과는 학교에서 시행 가능한 학문 통합적 수업의 모형 및 전략을 개발하는 <연구 Ⅱ>의 필요성을 뒷받침해준다. 학문 통합적 교육의 적절한 시기와 시행 가능한 시기 모두 ‘초등 저학년’시기라고 응답한 비율이 가장 높았다. 시행 가능한 시기에 대해 ‘초등 고학년’과 ‘중학교 시기’라고 응답한 교사는 적절한 시기에 비해 그 비율이 다소 높아졌으며, ‘고등학교’ 또는 ‘전 교육 과정’이라고 응답한 비율은 다소 감소하였다. 교사의 응답을 분석한 결과 평가 및 입시에 대한 부담감으로 시행 가능한 시기를 하위 학교급으로 낮추어 선택하였음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 학문 통합적 접근이 창의적 문제해결력을 신장시키는 방향으로 전개되어야 하지만 지식의 습득 측면도 함께 고려되어야 한다는 것을 시사한다. 따라서 <연구Ⅱ>에서 개발한 수업 모형은 창의적 문제 해결력 신장과 동시에 과학 지식의 습득 측면을 함께 고려하였다. 학문 통합적 접근법에 대한 응답으로는 주제 중심 접근(57.6%)과 문제 중심 접근(16.5%)이라는 응답이 많았다. 학문 통합적 교육의 어려움에 대해서는 ‘전공 교과 외의 타 교과에 대한 이해 부족’과 ‘교육 자료 구성을 위한 시간적 여유 부족’을 가장 큰 요인으로 선택하였는데 이는 학문 통합적 교육을 위해서는 구체적이고 명확한 수업 전략 및 교육 자료의 안내가 필요함을 시사한다. 또한 <연구 Ⅰ>의 결과를 통해 교사들이 중학교 이상의 상위 학교급에서의 학문 통합적 접근이 어렵다는 인식을 가지고 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 학문 통합적 교육을 위한 수업 모형 및 이 모형에 따른 수업 전략을 개발한 후, 이를 장차 중·고등학교의 교사가 될 사범대학의 학생들을 대상으로 실시하여 그 효과를 검증하고자 하였다. 이것은 교사가 학문 통합적 수업을 직접 경험하면 학문 통합적 접근 수업의 효과를 알게 되고 현장 교사가 되었을 때 좀 더 수월하게 그러한 수업을 실시할 수 있다고 가정하였기 때문이다. 따라서 본 연구의 <연구 Ⅱ>에서는 기존의 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형에 유비 활동의 PDCA 네 단계 모형을 활용한 ‘학문 통합적 유비를 활용한 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형’을 개발하여 이 모형에 따라 구체적인 대학교 화학 실험 수업 전략을 개발하였다. 그리고 예비 과학 교사를 대상으로 개발한 수업 전략을 실시한 후 이 수업 전략이 학생들의 창의적 사고력, 비판적 사고력, 창의적 인성, 학업적 자기 조절에 미치는 효과를 알아보았다. 실험 집단에 대해서는 사후 면담을 실시하여 수업에 대한 학생들의 생각을 알아보았다. 그 결과 창의적 사고력의 하위 범주 중 독창성 범주에서 문제 인식 및 가설 설정, 가설 설정, 변인 통제 문항에서 유의미하게 향상되었다. 이러한 연구 결과로부터 문제를 해결하는 데 있어서 다른 학문의 관점을 차용함으로써 문제를 다르고 독특한 관점으로 이해해보려는 과정을 강조한 본 연구에서의 수업 전략이 학생들의 창의적 사고력 중 특히 독창성에 긍정적인 효과를 주었음을 알 수 있었다. 비판적 사고력 점수를 분석한 결과 문제 인식 및 가설 설정, 자료 해석 및 자료 변환에서 비판적 사고력이 향상된 것으로 나타났다. 이것은 본 연구에서의 수업 전략이 가설 설정 단계를 강조하였기 때문이며, 학문 통합적 유비 활동을 통해 타 학문의 자료를 분석하고 해석하는 과정이 강조되었기 때문인 것으로 보인다. 창의적 인성에 대해서는 모든 하위 영역에 대하여 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 창의적 인성과 같은 정의적 영역은 단기간의 수업 처치에 의해 향상되기 어려우므로 보다 더 장기간에 걸친 연구가 필요할 것이다. 마지막으로 학업적 자기 조절에 대해서는 확인된 조절과 통합된 조절에서 유의미한 차이를 나타냈다. 학문 통합적 유비를 활용한 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형은 기존의 창의적 문제 해결력 지향 탐구 수업 모형에 비해 독창적인 아이디어를 만들어 내는 능력을 향상시키는 데 효과가 있었다. 미래사회가 요구하는 능력이 여러 학문이 연관된 복잡한 문제를 창의적으로 해결하는 능력이라고 할 때 학문 통합적 유비를 통한 수업이 학교에서의 통합 학문적 접근 교육에 새로운 대안이 될 수 있다는 결론을 얻었다. 그러나 본 연구에서는 가설 설정과 실험 설계 과정에서 학문 통합적 유비를 활용함으로써 그 외의 탐구 과정에서는 유의미한 결과를 얻지 못하였으며 창의성의 정의적 영역인 창의적 인성에서도 그 효과가 나타나지 않았으므로 다양한 탐구 과정을 강조한 수업 모형의 개발 및 정의적 영역을 고려한 수업 모형의 개발, 그리고 그 효과를 알아보는 후속 연구가 필요할 것이다.;The purpose of the study was to develop a teaching strategy using inter-disciplinary analogies and to investigate its effects on enhancing students' creative problem solving skills (i.e. creative thinking skills and creative thinking skills), creative personality, and academic self-regulation. In order to achieve the aims, Study I and Study II were conducted. Study Ⅰ was a survey research which investigated perceptions of 85 primary and secondary school teachers on inter-disciplinary teaching in general. Results indicated that about half of the teachers were aware of inter-disciplinary teaching and about 60% of the teachers agreed the necessity of implementing inter-disciplinary strategy. However, considering difficulties in objective assessment and burdens of college entrance exam preparation, they responded that inter-disciplinary teaching could be more appropriate and feasible to implement for lower graders at elementary schools than secondary school students. The teachers also selected 'lack of knowledge on other subjects' and 'lack of time to prepare teaching materials' as major predicaments in implementing inter-disciplinary approach. In study II, based on study I, a teaching strategy using inter-disciplinary analogies(PDCA model) was designed. The PDCA model consisted of four stages: 1) Sensing and Stating of Scientific Problem(P stage), 2) Inter-disciplinary Divergent Mapping (D stage), 3) Convergent Problem Solving (C stage), and 4) Achievement in Scientific Contents (A stage). The strategy was implemented to 16 preservice science teachers in an experimental group over 11 weeks. Results indicated that the experimental group presented statistically meaningful improvement in creative thinking skills, especially in the originality of identifying a problem, making hypothesis, and controlling of variables (p<.05). In addition, the strategy contributed to improve critical thinking skills, especially in inquiry process of recognizing problems, making hypothesis, interpreting and transforming of data (p<.05). This strategy also helped students' academic self-regulation (p<.05).