국내 과학교육 연구에서 실행된 논증활동 수업의 특징 분석

Abstract

본 연구는 국내 과학 교육 연구에서 논증활동 수업이 어떻게 계획되고 실행되고 있는지를 분석하여, 이와 관련한 연구를 시행하는 연구자들과 논증활동 수업을 계획하는 교사들에게 기초 자료를 제공해주고자 하였다. 이를 위해 국내 과학교육관련 학회지에 게재된 논문들 중 초·중등학생 대상 과학 논증활동 수업을 진행한 45편의 연구논문을 대상으로, 사전 학습의 실행과 내용, 논증활동 수업 환경, 논증활동 수업 내용의 분석틀을 고안하여 사전 학습의 특징과 수업 구성의 특징을 분석하였다. 또한 내용 분석을 통해 수업 방식과 상호작용 형태에 따른 과학 논증활동 수업 절차의 유형과 특징을 도출하였다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 과학 논증활동 수업이 이루어진 다수의 연구(62.5%)에서 사전 학습을 실시하였으나 절차 및 방법(34.9%), 논증의 요소와 구조(25.6%), 증거 수집 및 사용(7.0%)과 같이 주로 방법 측면의 학습이 이루어졌다. 그리고 관련 개념에 대한 학습(20.9%)이나 규칙 및 태도에 대한 안내(11.6%)도 실시되었지만, 지식, 방법, 태도를 모두 고려한 사전 수업은 없었다. 그러나 개념 지식의 부족과 논증 기술의 부재는 논증의 질을 떨어뜨리고, 논증활동에 임하는 자세가 부적절한 경우 다툼으로 인해 논증활동이 중단될 수 있으므로, 지식, 방법, 태도를 모두 고려한 사전학습 프로그램을 개발하여 실시하는 것이 바람직할 것이다. 둘째, 과학 논증활동의 수업 환경은 주로 2-6인의 소집단을 구성(92.5%)하였으며, 학생의 특성을 고려하여 집단을 구성하는 경우(32.5%)에는 비대칭집단을 구성(22.5%)하거나 대칭집단과 비대칭집단을 모두 구성(10.0%)하였으며, 고려한 요소로는 학업성취도, 인지발달 수준, 태도 등이 있었다. 그리고 대부분의 수업(77.5%)에서 리더의 존재를 고려하지 않았지만, 의도적으로 리더를 설정하거나(12.5%) 논증활동 중 리더가 자연스럽게 출현하는 경우(10.0%)가 있었다. 이 때 리더는 자유롭게 의견을 개진할 수 있는 분위기를 형성하고, 과학 내용 지식을 제공하거나 질문을 통해 동료 학습자의 사고를 촉진할 뿐만 아니라 서로 다른 의견을 중재하기도 하므로, 논증활동 수업 시 학생 리더의 필요성이 제기되었다. 더불어 교사는 논증활동에서 직접적인 개입은 피하고, 안내자, 유도자, 중재자, 비계제공자의 역할을 통해 논증활동을 조력하는 것으로 나타났다. 셋째, 과학 논증활동 수업 내용을 분석한 결과 물리, 화학, 생물, 지구과학, 환경, 과학 기술 영역의 주제들이 다루어졌으며, 교육과정과의 연계성, 문제 해결의 다양성, 인지갈등 유발성, 일상생활과의 관련성을 고려하여 주제를 선택하고 있었다. 탐구 수업에서는 교육과정의 내용을 바탕으로 인지갈등을 일으켜 개념 변화를 유도하거나 여러 가지 과학적 증거가 작용하고, 다양한 실험 변인을 고려할 수 있는 주제가 선택되었으며, 사회과학적 쟁점 수업의 경우 시대적 상황을 반영하는 주제를 선택하여 학생들이 개인의 가치관에 따라 다양한 결론을 도출할 수 있도록 하였다. 그리고 과제 제시 과정에서 교사가 비계를 제공하는 경우(60.0%), 비계의 종류에는 주장-근거 쓰기 틀(50.0%), 증거 보충 자료(30.9%), 대안 가설(14.3%), 질문 비계 틀(4.8%)이 있었다. 넷째, 과학 논증활동의 수업 절차를 분석한 결과, 탐구 수업(83.7%)에서는 주제의 선택, 실험과정의 유무와 개방성, 논증활동 후 새로운 문제 상황 발견에 따라 총 6가지의 수업 절차 유형이 도출되었다. 학생 주도의 실험 탐구에서는 개인→집단 활동을 통해 논증활동 주제를 도출한 후 실험을 설계하고 수행하였으며, 결과 해석과 결론 도출을 위한 논증활동이 이루어지고, 지식의 정교화 과정으로 수업이 마무리되었다. 사회과학적 쟁점 수업은 찬반 대립이 있는 경우와 없는 경우가 동일한 비율(8.2%)로 나타났다. 이 때 설득을 목적으로 하는 수업은 찬성과 반대의 두 집단으로 나누어 토론 절차에 따른 수업을 진행하고, 다양한 결론이 도출될 수 있는 경우 소집단을 구성하여 최선의 결론을 이끌어내도록 절차를 구성하는 것이 효과적이라 보았다. 상호작용에 따른 수업 절차 분석 결과, 개별 활동과 집단 활동이 모두 이루어지는 혼합형 논증활동(56.4%)이 가장 높게 나타났으며, 나머지는 개별 활동 없이 집단이나 전체 활동만 이루어지는 경우(43.6%)였다. 이 때 개별 글쓰기 활동은 학생들이 생각을 정리해볼 수 있는 기회를 제공하므로, 집단 활동 전과 후에 적절하게 구성하는 것이 필요할 것으로 보았다. 본 연구는 기존의 논증활동 수업이 어떤 방식으로 수행되고 있는지 분석하여 어떻게 수업을 구성하는 것이 바람직한지에 대한 시사점을 제공하였다는데 의의가 있다. 본 연구의 결과는 교사를 위한 논증활동 가이드라인과 논증활동 수업모형의 개발을 지원하는 기초 정보로써 활용될 수 있을 것이다.;The research is designated to analyze how argumentation instruction is planned and practiced in national science education research and to provide fundamental materials to researchers practicing research related to argumentation instruction and instructors planning argumentation instruction. To do this, among research papers published in academic journal related to national science education, we targeted 45 research papers focused on argumentation instruction targeting elementary school students and middle school students and analyzed the characteristic of prior learning and composition of the class by designing the analysis frame of the practice and content of prior learning, and classroom environment of argumentation instruction. Also, through the content analysis, we drew the type and characteristic of the procedure of science argumentation instruction following the method and the form of mutual interaction of the instruction. The following is the result and conclusion of the research. First of all, prior learning was practiced in numerous researches (62.5%) science argumentation instruction took place and education of methodological aspect, such as procedure and method (34.9%), element and structure of argumentation (25.6%), and collection and use of evidence (7.0%) was mostly practiced. And education on relevant terms (20.9%) and guide on rule and attitude (11.6%) was practiced, but there was no class that took all these facts into consideration: knowledge, method, and attitude. Secondly, in most cases, classroom environment of science argumentation was composed of small groups of 2-6 people (92.5%), asymmetric groups composed (22.5%) or both symmetric group and asymmetric group composed (10.0%) in cases which compose groups considering the characteristics of students, and elements such as academic achievement, cognitive development level, attitude were took into account. And leader was not considered in most instructions (77.5%) but there were several cases in which leaders naturally appeared during the argumentation (10.0%) or leader was set up on purpose (12.5%). In this circumstance, the necessity of student leader during the argumentation instruction was brought up since the leader forms atmosphere in which members can state their views freely, promotes thinking of colleague learners by providing science content knowledge or throwing questions, and arbitrates divergent opinions. Thirdly, the analysis of science argumentation instruction showed that subject area such as physics, chemistry, biology, earth science, environment, science technology was dealt with in the class and topics were chosen after the consideration of connectivity with the course of the study, diversity of problem solution, inductivity of cognitive conflict, and connection with daily life. In inquiry instruction, topics that induce concept change by causing cognitive conflict based on course of study and consider a variety of experimental variables were chosen and in socioscientific issues instruction, topics that reflect the present state so that students can draw diverse conclusions according to their values. Fourth, as a result of class procedure analysis of science argumentation, in inquiry instruction (83.7%), total six class procedure types were deduced in accordance with the selection of the subject, presence and persistence of experiment process, and discovery of new problematic situation after the argumentation. In socioscientific issues instruction, the class with debate of the pros and cons and the class without debate of the pros and cons showed identical proportion. As a result of analyzing instruction following interaction, mixed argumentation in which both individual activity and group activity takes place appeared to the highest, and the rest was the case in which group or whole activity was composed without individual activity. At this time, individual writing activity provides opportunity of organizing students's thoughts, so it thought to be necessary to be composed properly before and after the group activity. The research has a significance in an aspect that it provided implication on desirable composition of class by analyzing which way existing argumentation instruction is being practiced. The results of the research can be utilized as argumentation guideline for instructors and basic information that supports the development of models of instruction of argumentation.