상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램의 개발 및 적용

Abstract

미래 사회는 발상의 전환을 통해 혁신을 이끄는 인재를 필요로 한다. 상상력은 모든 학습자가 갖고 있는 능력으로 창의성의 근원인 능동적 사고력이며, 가능성에 대한 탐색과정인 미래지향적 사고력이다. 과학교육 역시 새로운 지식 생산을 가능하게 하는 창의적이고 유연한 사고를 필요로 하며, 과학적・사회적 문제의 해결과 창의력 함양을 목표로 하고 있다. 이에 본 연구에서는 학습자의 과학 창의성을 함양할 수 있는 상상력 발현 전략을 개발하였다. 그리고 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램을 개발하여 고등학생을 대상으로 적용하여 과학 창의성, 창의적 표현, 기후변화에 대한 지식, 인식, 문제해결능력, 태도 함양에 미치는 영향을 검증해보고자 하였다. 본 연구의 상상력 발현 전략은 Vygotsky의 상상력 개념을 근간으로 개발하였다. 그리고 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램은 핵심 개념(Big idea) 중심의 과학적 문제 상황, 학습자 삶의 체험과 학습 내용의 연계, 이성과 감성의 통합적 적용, 상상력 발달단계에 따른 수업구성, 학습자간의 협력적 의사소통, 아이디어의 시각화, 창의적 산물의 사회적 공유를 주안점으로 개발하였다. 개발된 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램은 일반계 고등학교 2학년 자연과학과정 학생 34명을 대상으로 방과 후 학습의 일환으로 총 12차시에 걸쳐 적용하였다. 검사 도구는 창의성 평가도구, 기후변화에 관한 지식, 인식, 태도 검사 도구를 개발하여 사용하였다. 자료 분석은 소집단에서 제작한 산출물의 창의성 수준을 정성적으로 분석하고, 생성된 아이디어에 나타난 핵심어의 빈도 분석을 수행하였다. 학습자의 지식, 인식, 태도의 사전・사후 검사 결과는 SPSS 22.0을 사용하여 두 종속표본 t검정을 수행하였다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 상상력 발현 전략은 창의성의 근원인 학습자의 상상력을 발현하여 창의적 사고능력을 함양하기 위한 전략이다. 상상력 발현 전략은 개인적 상상력 발현 전략과 사회적 상상력 발현 전략의 두 측면으로 총 20개의 세부 전략을 개발하였다. 개인적 상상력 발현 전략은 학습자가 읽기 자료를 통해 상상력을 발현할 수 있는 전략과 개인의 경험을 통해 상상력을 발현할 수 있는 전략으로 구분된다. 사회적 상상력 발현 전략은 학습자가 집단에서 협력적 상호작용을 통해 개인의 상상력을 공유하고 경험의 축적을 통해 문제를 혁신적으로 해결할 수 있도록 해주는 전략이다. 둘째, 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램은 기후변화를 핵심개념(Big idea)으로 타 교과와 통합적으로 총 12차시로 개발하였다. 그리고 차시별 학습 활동은 학습자가 상상력을 체계적으로 발현할 수 있도록 개인적 상상력 발현 전략과 사회적 상상력 발현 전략을 순환적으로 활용할 수 있도록 구성하였다. 셋째, 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램의 적용 과정에서 고등학생의 상상은 중복된 내용 없이 다양하게 나타났다. 이는 학습자가 상상력 발현 전략을 활용하게 되면, 문제에 대한 발상의 다양화를 유도할 수 있음을 의미한다. 또한, 학습자들은 상상력 발현 전략을 활용하여 과학적・사회적 문제에 대한 구체적인 해결 방법을 시각적으로 변형하는 과정에서 색채 상징성, 감정이입・의인화, 감성 소구 등 다양한 표현 방법을 활용하였다. 이는 통합과학 교육에서 상상력 발현 전략의 활용이 학습자의 과학적 사고력, 창의적 사고력, 통합적 사고력 함양에 긍정적 효과가 있음을 시사한다. 넷째, 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램은 고등학생의 기후변화에 대한 지식, 인식, 태도 함양에 유의미한 효과가 나타났다(p< .01). 이는 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램이 과학적 지식, 인식, 태도 함양에 효과적인 수업전략임을 시사한다. 이상 제시된 결과 및 결론을 종합해보면 본 연구에서 개발한 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 프로그램은 고등학생의 창의적 아이디어 생성, 과학 창의성, 과학 지식, 인식 및 태도에 효과적인 학습 프로그램으로 판단된다. 그리고 본 연구에서 개발한 상상력 발현 전략을 활용한 통합과학 교육 연구가 지속된다면 학습자의 과학 창의성, 과학적 문제 해결, 과학적 의사소통능력 등의 학습자 역량의 향상을 기대해 볼 수 있을 것이다.;The future society needs human resources who are able to realize innovation through a paradigm shift. Creativity is a universal ability that every learner has, that is a basis for an autonomous thinking, and that is a future-oriented thinking power toward another possibility. Science education also needs a flexible thinking ability that makes creating new knowledge possible. It also aims to address scientific and social problems as well as to enhance creativity. This study developed Imagination Expression Strategy, which can enhance and realize learners’ scientific creativity. In addition, this research examined and proved the effect of Integrated Science Education through Imagination Expression Strategy, with four objectives to be proven: first, the creation and the application of scientific thinking, second, creative expression, third, knowledge, perception, and problem solving ability in being aware of climate changes and last, the effect on cultivating learners’ attitudes. Imagination Expression Strategy is based on the concept of creativity suggested by Lev Semyonovich Vygotsky. The big ideas were developed, mainly focusing on (1)problematic scientific situations, (2)linking learners’ experiences with learning contents, (3)the integrated application of both rationality and emotion, (4)constructing science classes in accordance with learners’ developmental stages of creativity, (5)cooperative communication among learners, (6)the visualization of ideas, and (7)sharing scientific outputs in society. Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy selected 34 second graders in high school, Seoul, South Korea, who participated in after-school programs during twelve periods in total. The tool was developed into two things: the creativity assessment tool, and the knowledge, perception, and attitude about climate changes. The data on the creativity level of outputs coming from small groups was qualitatively analyzed, and the frequency analysis was done on scientific key words. The results from the pretest and posttest about the learners’ knowledge, perception and attitude were analyzed by paired sample t-test in SPSS 22.0. The results and conclusions of this research are as follows. Firstly, Imagination Expression Strategy aims to cultivate creative thinking ability by enhancing learners’ imagination. This strategy is divided into two aspects: personal creativity expression and social creativity expression. This study developed twenty detailed strategies in total. Personal Imagination Expression Strategy is divided into two parts: one is to make learners to express their own creativity through reading materials, and the other is to lead them to realize creativity by coming up with their personal experiences. Here, Social Imagination Expression Strategy guides learners to share their creativity in a group by participating in cooperative communication and to deal with problems in an innovative way. Secondly, Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy was geared to do studying in twelve periods in total, and then was integrated with other learning fields with climate changes as big ideas. Thirdly, in the course of applying Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy to this research, high school student’s scientific imagination happens in a variety of ways without any overlapping. This means that when students apply Imagination Expression Strategy, they diversify their thinking on given problems. Using the strategy, to deal with scientific and social problems, students changed concrete problem-solving ways to visualization. This study also led them to use various ways to express things such as color symbols, empathy, personification, emotional appeals and the like. Lastly, Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy turned out to be significant in cultivating students’ knowledge, perception, attitudes on climate changes(p< .01). This means that the Integrated Science Education Program with Imagination Expression Strategy is useful and effective in boosting scientific knowledge, perception, problem solving ability, and cultivating attitudes. To sump up, Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy turned out to be a program which is beneficial in enhancing high students’ scientific imagination, scientific creativity, scientific knowledge, perception and attitude. Furthermore, if there is a further study on Integrated Science Education Program through Imagination Expression Strategy, it is expected that learners’ scientific creativity, scientific problem solving, scientific communicative competence will be more improved.