초등 과학 개념학습에서 비유 수업모형의 적용 효과

Abstract

학습자는 올바른 과학개념을 배우기 이전에 경험과 관찰을 통하여 자기 나름대로 개념을 구성하여 여러 현상을 이해한다. 비유란 다른 개념들 사이의 유사성을 확인하는 과정으로 어떤 개념이나 이론을 이해하기 위해 전혀 관련이 없거나 이미 알고 있는 친숙한 것을 대응하여 설명하는 것이다. 구성주의 입장에서 보면 비유를 활용한 과학교수법은 학습자의 인지구조와 경험과의 상호작용을 통해 학습자가 가지고있던 이전의 경험과 과학개념을 통합하고 재구조화함으로써 개념변화에 중요한 역할을 한다. 그러나 직관적 개념체계나 비유를 잘못 사용하면 오히려 학습자의 직관적 사고가 강화되거나 오개념을 유발하게 될 수 있다. 따라서 학습자가 수업 전에 가지고 있던 선개념이 무엇인지 고려하여 과학수업을 구성하고 오개념을 올바른 과학적 개념으로 개념적 변화를 이끌어야 할 필요가 있다. 이 연구에서는 초등학교 5학년 생물영역의 광합성 개념을 효과적으로 가르치기 위해 Glynn의 TWA(Teaching With Analogies)모형을 활용하여 식당비유를 재구성하였으며 학습자의 광합성에 대한 개념변화와 비유수업에 대한 반응을 알아보기 위해 다음과 같은 연구문제를 설정하였다. 1. 수업 전 학습자가 가지고 있는 광합성에 관한 선개념은 무엇인가? 2. TWA 비유모형을 적용한 개념학습을 통해 학습자의 과학 개념은 어떻게 변화되는가? 3. TWA 비유모형은 학습자의 과학적 반응에 어떤 영향을 미치는가? 연구대상은 서울시의 한 초등학교 5학년 73명이었고, 비유수업모형으로 학습한 집단을 실험집단으로 하고 전통적 수업방법으로 학습한 집단을 통제집단으로 하였다. 두 집단에게 논리사고력 검사, 선개념 검사, 과학개념 검사를 하였고 비유모형 수업에 대한 학습자의 과학적 태도를 알아보기 위해 실험집단에게 과학반응 검사를 하였다. 본 연구를 통해 밝혀진 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 학습자는 광합성 개념을 학습하기 이전에 식물의 광합성에 관한 오개념을 가지고 있었다. 학습자는 식물이 성장하는데 햇빛, 물, 공기 등의 물질이 필요하다는 인식을 하고 있으나, 잎에서의 작용은 간과하고 뿌리를 통해서만 식물의 성장에 필요한 영양분을 흡수한다고 생각하고 있었다. 둘째, 수업 후 과학개념 검사를 실시하였을 때 비유수업모형을 사용한 실험집단의 과학개념 검사의 평균이 7.00점이고, 전통적 수업모형을 사용한 통제집단의 평균이 5.50점이었다. t검정을 실시한 결과 유의수준 .001로서 두 집단에 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 셋째, 비유수업모형을 적용한 집단을 대상으로 비유에 대한 과학반응 검사를 실시하였으며 이에 대한 학습자의 과학적 태도는 긍정적인 결과를 나타내었다. 학습자는 비유수업을 통해 자신의 과거 경험과의 관련여부, 과학 교과에 대한 흥미, 과학개념에 대한 이해의 측면에서 도움을 받았다고 볼 수 있다. 종합해보면, 학습자의 올바른 과학개념의 획득을 위해서는 수업 전 학습자가 이미 가지고 있는 선개념을 파악하고 올바른 과학적 개념으로 개념변화를 하기 위한 다양한 수업전략을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서 TWA 비유수업모형은 이러한 과학의 개념변화에 있어서 긍정적인 결과를 나타내었다. 교과서 중심의 전통적 수업에 비해 비유를 활용한 수업은 이전 경험을 상기시키고 학습에 끌어들임으로써 학습자에게 의미있는 학습이 될 수 있도록 한다. 학습자는 비유를 통해 기억을 재구조화하고 새로운 정보를 관계적 구조 속에서 의미있게 재형성 할 수 있다. 따라서 어렵고 추상적인 과학의 개념을 쉽게 이해하기 위해서 비유를 다양하게 활용하고 비유수업모형을 개발하여 적극 활용하는 노력이 지속적으로 필요하리라 본다. 또한 비유물을 선정하는데 있어서 비유물과 목표물간의 표면적 유사성뿐만 아니라 구조적 유사성, 학생의 흥미, 경험, 발달수준 등 다양한 기준을 근거로 하여 체계적으로 검토되는 과정이 있어야 할 것이다. ; Students understand a phenomena on their own way through the prior experience and observation before they learn scientific concepts. In Constructivist s view, that students learn the scientific concept is the activity process to construct the new knowledge from familiar concepts. Analogies identify the similarity in other conceptions and correspond by mapping what doesn t related or is in familiar with. Students might lead to misconceptions or cognitive conflicts because they face the new concept through their intuition. It is important that students correct their misconceptions and have the conceptual change in science classroom. Analogies help students understand the scientific concept and have the conceptual change by relating to their preconceptions and transferring, memorizing, reconstructing. The purpose of this research was to examine the effects of TWA(Teaching With Analogies) model in elementary science classroom. It was developed the restaurant analogy for the photosynthesis concept. For this purpose, the attempted research questions are as follows; 1. What is the student s preconcept about the photosynthesis before students learn? 2. How does students scientific concept change by applying to the TWA model? 3. How does the TWA model influence on students scientific response? Participants in the study were 75 5th grade students at elementary school in Seoul. The students were divided into two groups for implementation. In the experimental group, analogy model which was this study was used. In the control group, the contents in science textbook were used. Before the classes begin, GALT(Short Version Group Assessment of Logical Thinking) and pretest about the concepts related to the photosynthesis was given. After the class finished, posttest about concepts related to and were examined to investigate the students conceptual change and responses toward the use of anlogy model. And Scientific Response is only given to the experimental group. The results of this study were as follows. 1. Students had the misconceptions about the photosynthesis before the lesson. 2. Instruction with TWA model was more effective than traditional methods of instruction 3. On survey about the use of model, the students in the experimental group answered that they preferred the use of analogies. They responded that analogies was effective in improving past experience, understanding concepts related to photosynthesis. This study presents evidence that the use of analogies can help in overcoming misconception. The main strategies employed to effect conceptual change were use of analogies and TWA model for confirming these analogies. Future research will focus on validating other model and developing procedures for helping students to use the model effectively.