개방형 탐구를 경험한 예비과학교사의 과학 지식의 본성 이해와 과학 탐구에 대한 태도 및 인식 변화

Abstract

Inquiry is one of the most important parts in science education. Science education has put emphasis on inquiry as doing science. Students should understand scientific knowledge and the nature of science through inquiry. Also, scientific inquiry has positive effects on the affective domain. However, confirmative experiment or structured inquiry is limited in that students just follow the process. Open inquiry, in which students make inquiry questions, design the inquiry process, and drive conclusions can be an alternative solution. The purpose of this study is to investigate the understanding of the nature of scientific knowledge and attitudes toward scientific inquiry of pre-service science teachers experienced open inquiry. The study was conducted in 10 sessions of open inquiry-based chemistry experiment program. The subjects were 40 pre-service science teachers recruited from the experiment class. They received pre-test, mid-test, post-test on understanding the nature of scientific knowledge, attitudes toward scientific inquiry, and the perception of open inquiry activities. 20 pre-service science teachers among them participated in the interview. The results of this study are as follows. First, there was a significant difference in pre-service science teachers' understanding of the nature of the scientific knowledge(p<.05). In particular, the scores in creativity and sociality parts improved gradually. In the interview, pre-service science teachers understood that the scientific inquiry process need the creativity and scientific knowledge is constructed through agreement in community. Also, they experienced subjectivity in the inquiry process. Pre-service science teachers can understand the nature of scientific knowledge through open inquiry experience. Second, pre-service science teachers' attitude toward scientific inquiry had changed negatively until the middle of the semester, and then changed positively later. The mid-test score was lower than the pre-test score, but the post-test score was significantly higher than the mid-test score(p<.05). In the interview, pre-service teachers had difficulties with open inquiry because of unfamiliar processes and the time required. Later, they became accustomed to open inquiry and became confident and excited. Thus, pre-service science teachers' attitudes toward scientific inquiry can change positively especially in the long-term open inquiry experience. Third, pre-service science teachers had perception on effects and difficulties of open inquiry through their experience. They perceive that the positive effects of open inquiry are 1) Doing scientific inquiry independently 2) Communicating with variety of ideas 3) Being exciting activity. However, pre-service science teachers had difficulties with 1) Unfamiliar types of inquiry 2) Anxiety on not knowing the answer 3) The considerable amount of time required. In conclusion, pre-service science teachers' open inquiry experience has a positive effect on the understanding of nature of scientific knowledge and attitudes toward scientific inquiry. Furthermore, they can recognize the effects and difficulties of open inquiry through practical experience. This study suggests that pre-service science teachers should be provided opportunities of open inquiry to experience the scientific inquiry process.;본 연구의 목적은 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사의 과학 지식의 본성에 대한 이해와 과학 탐구에 대한 태도 및 개방형 탐구에 대한 인식을 탐색하는 것이다. 사범대학 과학교육과에서 개설되는 탐구화학실험 교과목에 개방형 탐구를 적용하여 한 학기 동안 연구를 진행하였다. 개방형 탐구화학실험을 수강하는 예비과학교사 40명을 대상으로 총 3차에 거쳐 설문 및 검사를 시행하였다. 설문지는 개방형 탐구화학실험에 대한 인식을 조사하기 위해 개발한 문항으로 이루어졌으며, 검사지는 과학 지식의 본성에 대한 이해와 과학 탐구에 대한 태도 검사 문항으로 구성되었다. 설문 및 검사와 함께 총 3차에 거쳐 개인 면담을 진행한 후 그 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 첫째, 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사는 과학 지식의 본성에 대한 이해가 통계적으로 유의미하게 향상되었다(p<.05). 하위 영역 중 창의성, 초도덕성, 사회성 영역에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였으며, 발전성, 통합성, 검증가능성 영역에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p<.05). 면담 분석 결과 예비과학교사들이 개방형 탐구 활동을 경험한 초반에는 특정 탐구 과정에서만 창의성이 필요하다고 이해하는 경우가 많았지만 후반에는 모든 탐구 과정이 창의성을 기반으로 함을 이해하게 된 것으로 나타났다. 또한 개방형 탐구를 경험한 후에는 과학 지식의 사회성, 발전성, 주관성 등의 본성을 설명할 때 자신의 실제 탐구 경험을 예로 들었다. 예비과학교사들이 개방형 탐구를 지속적으로 수행함으로써 과학 지식의 본성에 대해 자신의 실제 경험을 기반으로 이해하게 된다고 해석할 수 있다. 둘째, 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사의 과학 탐구에 대한 태도 검사 평균은 2차에서 낮아졌다가 3차에서 다시 높아졌으며, 1차와 2차 간에는 통계적으로 유의미하지 않았으나 2차와 3차 간에 유의미한 차이를 나타냈다(p<.05). 면담을 통해서는 초반에 탐구 과정이 낯설고 시간이 오래 걸린다는 등의 이유로 과학 탐구를 선호하지 않는 부정적인 태도가 나타났다. 계속해서 개방형 탐구 활동을 경험함으로써 점차 익숙해지고 탐구를 통해 문제를 해결해 가는 과정에 흥미를 느끼며 과학 탐구에 대해 긍정적인 태도를 나타냈다. 개방형 탐구 활동을 충분한 기간을 통해 경험할 때 과학 탐구에 대한 태도가 긍정적으로 변화할 수 있다고 생각된다. 셋째, 예비과학교사들은 개방형 탐구를 경험하며 개방형 탐구 활동의 효과와 어려움을 인식하게 되었다. 예비과학교사들은 개방형 탐구의 효과로 주인의식을 가질 수 있으며, 구성원과 다양한 생각을 공유하고 의사소통 할 수 있는 기회가 될 수 있다고 생각하였다. 또한 개방형 탐구 활동을 흥미롭고 새로운 경험으로 인식하고 있었다. 반면, 낯설고 익숙하지 않아 어려움이 따랐고 정해진 답이 없다는 생각이 들어 불안해하기도 했다. 또한 시간이 오래 소요된다는 어려움을 인식하였다. 하지만 개방형 탐구를 경험할수록 어려움보다 긍정적인 효과를 더 크게 인식하는 것으로 나타났다. 설문 결과에서도 개방형 탐구화학실험에 대한 만족도가 2차 보다 3차에서 더욱 높은 것으로 나타났다. 예비과학교사들의 실제적인 개방형 탐구 경험은 개방형 탐구의 효과를 인식하며 학생의 입장에서 어려움을 경험할 수 있는 기회가 되었다고 볼 수 있다.