예비과학교사를 위한 과학기술윤리 교육 프로그램의 설계 및 적용

Abstract

본 연구에서는 예비과학교사의 과학기술윤리 인식을 높이고, 중등 과학기술윤리 교육의 필요성을 인식시키며, 예비과학교사들이 미래 중등 과학교육 현장에서 적절한 과학기술윤리 교육을 실시할 수 있도록 준비시키기 위한 과학기술윤리 교육 프로그램을 설계하고 적용하였다. 본 연구의 과학기술윤리 교육 프로그램은 문제중심학습(PBL, problem-based learning)으로 설계되었으며 예비과학교사가 중등 과학교육 현장에서 발생할 수 있는 실제적인 과학기술윤리 교육의 문제를 해결하는 과정을 통해 중등 과학기술윤리 교육의 중요성과 필요성을 인식하고 스스로의 과학기술윤리 인식을 높일 수 있도록 하였다. 연구 참여자는 서울 소재 대학교 과학교육과에 필수 이수 과목으로 개설된 과학교육학개론을 수강하는 3, 4학년 학생 23명으로서 개설된 강좌의 과제 활동으로 한 달 동안 프로그램을 수행하였다. 연구의 목적은 설계된 프로그램이 예비과학교사의 인식에 미치는 영향을 분석하고 예비과학교사들이 문제로 인식하는 중등 과학교육 현장의 윤리적 이슈와 문제해결 방안을 탐색하는 것이다. 그리고 프로그램의 적용에서 나타나는 문제점을 파악하여 개선 방향을 제시함으로써 새로운 환경에서 적용될 수 있는 지침을 제공하고자 하였다. 본 연구에서는 설계기반 연구에서 제안하는 연구방법론에 따라 연구의 절차와 연구에 적용될 프로그램을 설계하였다. 먼저 PBL 문제의 개발을 위해 문헌연구를 통하여 과학기술윤리 문제의 범주 다섯 가지를 파악하였으며 이를 현행 중학교 과학교육과정과 연계·분석하여 ‘자유 탐구 보고서의 진실성’, ‘실험실 안전 및 폐기물 처리’, ‘생물 해부실험’, ‘과학기술의 다양한 측면’이라는 네 가지 주제를 도출하였다. 각 주제는 중등 과학교육 현장에서 발생할 수 있는 상황의 문제 시나리오로 작성되었으며 이를 위해 교사 인터뷰와 동료 검증이 진행되었다. 문제 개발이 완료된 다음에는 PBL의 전개과정에 따라 프로그램의 절차를 설계하고 PBL의 문제해결 단계별 시간 계획과 교수 계획을 수립하였다. 그리고 PBL의 각 단계에서 참여자들이 활용할 수 있는 활동지를 구성하여 개발된 문제와 함께 한 권의 노트(학습자 노트)로 제작하였다. 참여자들은 문제해결 과정과 평가 전반에 걸쳐 학습자 노트를 활용하였고 프로그램의 종료 후에 제출하였다. 프로그램의 학습 환경은 온라인 활동을 포함하여 설계되었는데 온라인 강의실에 토론방과 팀 프로젝트 방을 개설하여 활용하도록 하였다. 참여자들은 개발된 네 가지 PBL 문제에 따라 네 팀으로 구성되어 총 8차시 동안 문제해결 활동을 수행하였다. 처음의 두 차시는 수업 전 활동으로서 문제선택 및 팀 구성, 오리엔테이션, 팀 소개를 위해 할애되었다. 그 다음 제시된 문제를 해결하고 이에 대한 문제해결 방안을 작성하는 과정은 PBL의 문제해결 단계에 맞춰 총 4차시 동안 진행되었다. 마지막 두 차시 동안에는 팀별 문제해결 방안의 발표와 문제 후속 활동이 이루어졌다. 본 연구의 자료 분석을 위해서는 설문조사, 면담 및 팀별 토론 자료, 팀별 게시판 활동, 학습자노트, 최종 과제물, 연구자 메모가 수집되었다. 먼저 프로그램이 예비과학교사의 과학기술윤리 및 교육에 대한 인식에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 단일집단 사전사후검사설계를 사용하여 프로그램의 투입 전후에 설문조사를 실시하였으며 두 종속 표본 t-검정을 통해 분석하였다. 그리고 프로그램의 전반에 실시한 인터뷰와 참여자들이 작성한 성찰저널을 해석에 참고하였다. 그 다음 중등 과학교육 현장의 윤리적 이슈에 대한 예비과학교사들의 문제해결 특성을 분석하기 위하여 예비과학교사가 어떠한 윤리적 이슈를 문제로 인식하고 해결하고자 하는지, 인식한 윤리적 문제에 대해 어떠한 해결 방안을 제시하는지를 분석하였다. 이를 위하여 팀별 게시판 활동과 단계별 토론 내용, 활동지, 문제해결 방안 보고서를 분석하였다. 마지막으로 프로그램의 수정 방안에 대해서는 연구자가 팀별 문제해결 과정을 관찰하면서 인식되는 문제점을 메모한 연구자 메모를 활용하였다. 또한 예비과학교사들의 문제해결 특성을 분석하는 과정에서 발견한 문제 역시 기록하여 활용하였다. 그리고 발견된 문제점에 대해서는 가능한 수정 방안을 모색하였다. 본 연구에 참여한 예비과학교사들은 실제 과학교육 현장에서 일어날 수 있는 과학기술윤리 교육 문제에 대해 합리적이고 적절한 해결방안을 제시할 수 있었으며 이러한 문제해결과정을 통해 스스로의 과학기술윤리 인식을 높이고 중등 과학기술윤리 교육의 중요성과 필요성을 인식할 수 있었다. 문제해결 과정에서 예비과학교사들이 인식하는 윤리적 문제의 원인은 크게 교사, 학생, 교실 밖으로 나눌 수 있었으며 이 중 교사의 문제를 가장 중요한 원인으로 인식하였다. 각 팀의 문제해결 방안은 문제의 주된 원인에 따라 달라졌는데 대부분의 해결 방안을 교사가 교육해야 할 과학기술윤리 교육의 내용과 교수-학습 방법으로 구성하였다. 연구에 참여한 예비과학교사들은 본 연구에서 설계한 문제 시나리오, 문제해결 절차, 학습 환경 등에 높은 만족을 나타내었으며 프로그램을 통해 과학기술윤리에 대한 지식과 관심이 증대되었고 과학기술의 윤리적 문제를 자신과 연관시켜 반성적으로 사고할 수 있게 되었다고 하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 내린 결론은 다음과 같다. 첫째, 예비과학교사들은 중등 과학교육 현장의 과학기술윤리 및 교육과 관련된 문제를 해결하는 과정을 통해 스스로의 과학기술윤리 인식을 높임과 동시에 중등 과학기술윤리 교육의 필요성에 대한 인식을 높일 수 있다. 둘째, 예비과학교사들은 중등 과학교육 현장의 윤리적 이슈를 직면하였을 때 문제의 원인을 교사 자신에게서 찾는 경향이 있으며 다양한 교수-학습 방법을 활용한 과학기술윤리 교육을 실시하는 것을 해결방안으로 구성하는 경향이 있다. 셋째, 본 연구에서 개발된 과학기술윤리 교육 프로그램은 새로운 환경에서 재투입될 수 있다. 이러한 반복적 투입과 수정의 과정을 거치면서 다양한 영향이 평가될 수 있으며 광범위한 대상에게 적용되면서 나타나는 문제와 결과를 분석함으로써 널리 보급될 수 있다. ;The purposes of this study were (a) to design science and technology ethics (STE) education program for prospective science teachers, (b) to analyze the effect of the program on participants' perception of STE and STE education in secondary school and characteristic of participants' problem solving and (c) to propose the way how to revise the program in the next implementation. The program was designed by problem-based learning (PBL) and twenty three science education major students who enrolled the introductory course of science education participated in it. It was implemented for a month as an assignment of the course. As the first step of program design, four PBL problems of STE were developed in the context of secondary science curriculum. The subjects of problems were 'the integrity of inquiry report', 'laboratory safety and safe disposal of materials', 'animal dissection‘ and 'various aspects of science and technology'. Then procedure of the program, schedule, instructional plan and activity sheets for each PBL stage were designed. The learning took place in small groups within an online learning environment and each of the four groups was assigned with one of four problems. Researcher took some notes of drawback during implementation. The data for this study were research observation, a survey, interview, participants' online and offline discussion, activity sheets and researcher's note. The participants were able to propose rational and appropriate solution to the STE education problems which likely occur in secondary science education field and to reflect themselves through the problem solving process. The conclusions based on the research analysis are as follows: First, prospective science teachers are able to enhance their perceptions of STE as well as to be aware of importance and necessity of STE education in secondary school. Second, when prospective science teachers encounter STE issues in the context of secondary science education, they tend to find the cause of the problem from teachers and to consider implementation of STE education utilizing various instructional resources as a solution. Third, STE education program which was developed in this study can be implemented in the new learning environment. The local impact of the program can be evaluated through the subsequent iterations. By analysing the broader impact and revising of the drawback, the program can be diffused in various learning environment.