교사학습공동체를 통한 과학 실천 수업 PCK 구성 및 PCK 요소 간 상호작용의 유형

Abstract

본 연구에서는 과학 실천 수업을 위한 교사학습공동체를 형성한 중학교 과학교사들이 1년 간의 교사학습공동체 활동을 통해 과학 실천 수업에 관한 어떠한 PCK를 구성하는지 알아보고자 하였다. 또한 과학 실천 수업에 관한 PCK 요소 간 어떠한 상호작용 유형이 나타나는지 이루어지는지 알아보고자 하였다. 5명의 중학교 과학교사들이 본 연구에 참여하여 과학 실천 수업을 위한 교사학습공동체를 형성 및 운영하였다. 본 연구자는 사전‧사후 설문과 면담을 시행하였다. 교사학습공동체 모임에 참여 관찰하며 교사들의 대화를 녹음하고 수업계획안, 수업 영상, 수업 일기 등의 자료를 수집하였다. 또한 각 연구 참여자의 학교에 방문하여 수업 관찰 및 수업 후 면담을 시행하였다. 본 연구자는 선행 연구에서 제안된 PCK 요소 및 PCK 요소 간 상호작용의 이론적 틀에 기반하여 수집한 자료를 연역적으로 분석하고, 다시 귀납적 분석을 통해 그 범주를 정교화하거나 수정하였다. 본 연구 참여자들의 교사학습공동체 활동은 도입기, 성장기Ⅰ, 성장기Ⅱ, 성숙기의 네 시기로 구분되었으며 후반부로 갈수록 점차 협력의 범위가 확장되거나 수준이 심화되는 방향으로 활동이 이루어졌다. 이에 따라 본 연구의 교사들이 시기별로 구성해나가는 PCK의 종류가 달라지거나 수준이 달라지는 변화가 나타났다. 도입기에는 수업계획안 검토 및 보완, 수업 실행 성찰 활동이 교사학습공동체에서 이루어졌다. 이러한 활동에 기반하여 본 연구의 교사들은 과학 실천 교육과정 자료, 과학 실천 특이적 전략, 과학 실천 활동 선정 및 구조화 전략, 과학 실천 선지식, 과학 실천 수행 어려움, 과학 실천 수행 다양성에 관한 지식을 부분적으로 구성해나가기 시작하였다. 성장기Ⅰ과 Ⅱ에는 부분적으로 구성된 지식들의 발달이 이루어지거나 새로운 지식이 구성되기 시작하였다. 성장기Ⅰ에는 교육과정 분석과 수업 영상 공유 활동이 추가되었다. 협력적인 교육과정 분석을 통해 과학 실천 교육과정 자료에 관한 지식이 심화되고 수업 영상 공유를 통해 과학 실천 수행 어려움에 관한 지식이 구체화 되었다. 수업 설계 및 경험이 누적되고 새로운 과학 실천 활동을 시도하거나 기존의 활동을 정교하게 조직할 수 있게 되면서 과학 실천 특이적 전략의 확장과 과학 실천 활동 선정 및 구조화 전략의 정교화가 나타났다. 또한 과학 실천 학습 평가에 도전하여 과학 실천 학습 평가 내용 및 방법에 관한 지식을 구성하기 시작하였다. 성장기Ⅱ는 여름 방학 기간으로 교육과정 분석이 심화되고 상호작용 시나리오를 수업계획안에 포함하는 등 치밀하고 정교한 수업 설계가 이루어졌다. 이를 통해 과학 실천 교육과정 자료에 관한 지식과 과학 실천 활동 선정 및 구조화 전략에 관한 지식의 발달 및 핵심 개념 선정 및 교육과정 구조화, 과학 실천 설정 및 구조화 전략, 과학 실천 학습 가이드 전략에 관한 지식을 새롭게 구성하였다. 반면 수업 실행 및 성찰 활동이 이루어지지 않아 학생의 과학 실천 학습과 평가에 관한 지식이 새롭게 구성되거나 발달되지는 않았다. 성숙기에는 교육과정 분석, 수업계획안 검토 및 보완, 상호작용 시나리오 작성 및 검토, 수업 실행 공유 및 성찰 활동이 이루어졌다. 이를 통해 기존에 부분적으로 구성된 미완성 상태의 지식들의 충분한 발달이 이루어지는 것으로 나타났다. 이 시기에는 설문과 면담을 통해 과학 실천 교수 지향의 생성 및 변화를 파악할 수 있었다. 본 연구에서는 과학 실천 수업 PCK 요소 간 상호작용은 PCK 요소 및 하위 요소 간 영향을 미치는 방향성에 따라 일방적으로 영향을 미치는 단방향 상호작용과 서로 영향을 주기도 하고 받기도 하는 양방향 상호작용의 두 가지 유형으로 나타났다. 또 상호작용의 주체가 PCK 요소인지 하위 요소인지에 따라서도 구분되었다. 요소 및 하위 요소간 일방적으로 영향을 미치는 상호작용의 경우 영향을 받은 PCK 하위 요소에 변화가 나타나는데 이러한 상호작용이 일회성으로 그치는 경우도 있었고 연쇄적으로 일어나는 경우도 있었다. 양방향 상호작용의 경우 상호작용이 교사학습공동체 논의에서 실시간으로 이루어지는 유형도 있었고 여러 번의 교사학습공동체 모임을 지속하는 동안 지속적으로 양방향 상호작용이 이루어지는 유형도 있었다. 교사학습공동체의 협력적 학습 맥락은 다양한 PCK 요소 및 하위 요소들의 상호작용이 이루어지는데 효과적이고 다양한 유형의 상호작용이 복합적으로 일어나도록 촉진될 수 있는 환경을 조성하는 것으로 나타났다. 어떤 유형의 상호작용이라도 상호작용이 이루어질 때는 PCK 요소 및 하위 요소가 정교화, 구체화, 명료화되는 등의 변화가 나타나는 것을 포착하여 PCK 요소 간 상호작용이 어떻게 PCK 발달로 귀결되는지에 관한 구체적 정보를 제시하였다. ;The purpose of this study is to investigate the process of constructing PCK for scientific practice-based instruction developed by the teacher learning community of middle school science teachers during one year. Also, we tried to investigate types of integration between PCK components developed by the teacher learning community. In this study, five middle school science teachers formed a teacher learning community for scientific practice-based instruction. After the preliminary questionnaire and interview, the participants participated in the workshop of science education experts on science inquiry and scientific practice-based instruction. Participants repeated collaborative lesson planning, sharing and reflection of teaching practice and added or reduced activities as needed. Researcher participated in the teacher learning community meeting to observe the activities and record the contents of discussions, and collected lesson plans, class recordings, and class diaries. In addition, I visited twice the schools of each participant and observed the instruction and interviewed after that. After one year of teacher learning community activities, a second survey and interview were conducted. The researchers analyze the collected data based on the definitions of the PCK elements and the integration between the PCK components proposed in the previous research, and then analyze the data through refinement or modification of the categories through inductive analysis. The analysis of PCK about scientific practice-based instruction was divided by the period according to change of contents of teacher learning community activity. The results and conclusions of this study are as follows. Activities of the teachers of teacher learning community were divided into four periods: introduction period, growth period Ⅰ, growth period Ⅱ, and maturity period. During the introduction period, review and supplement of the lesson plan and reflection on the teaching practice were done. During the growing period I, curriculum analysis and classroom video sharing were added. During the growing period Ⅱ and maturity period, the scope of cooperation gradually expanded including the preparation and review of the interaction scenario. In the same kind of activities, cooperation toward the latter part of the society has been increased or the level has become more intense. The PCK for scientific practice-based instruction composed of participants was gradually developed. During the introduction period, knowledge of scientific practice curriculum knowledge, knowledge of scientific practice specific strategy, knowledge of scientific practice activity selection and structuring strategy, Knowledge of the preconceptions about scientific practice were constructed. In the growth phase Ⅰ, PCK sub-componets for scientific practice-based instruction constructed in the introduction stage appeared to be developed to a higher level and knowledge about the difficulty of the students' scientific practice were constructed. In the mature stage, 16 PCK sub-componets included in the five PCK components of scientific practice teaching orientation, science practice teaching strategy, students` scientific practice learning, science practice learning evaluation were constructed. The PCK components and sub‐components proposed in this study are significant in that they systematically provide detailed and in‐depth information on what scientific practice‐based teaching expertise the teachers in the teacher learning community have. The PCK components and sub‐components related to the scientific practice‐based teaching constructed by the teachers of this study are, from teaching orientation to evaluation knowledge, all consistently structured around the formation of science concepts through science practice. It is suggested that for scientific practice‐based teaching, they require highly structured professional knowledge to select appropriate curriculum materials considering students’ science practific prior knowledge, learning difficulty, and motivation, to carefully design Knowledge of Instructional Strategies for scientific practices, and to properly assess the results of scientific practice learning. In this study, the integration between PCK components was classified into two types of unidirectional and bidirectional interaction, and their definitions and characteristics were analyzed. The unidirectional influence is characterized by the development of the PCK component and its sub‐components, which are influenced by the interaction of the PCK components and sub‐components involved in the integration, with the influence acting in a unidirectional manner. The bidirectional interaction is a type in which bi‐directional interaction occurs between PCK components and sub‐components involved in integration, and receives and influences each other. It is characterized that all PCK components and sub‐components that are involved in integration are developed. This study comprehended the effect of influence among PCK sub‐components in depth by comparing and analyzing data from various sources, and recognizes that PCK components and sub‐components are refined, specified, and clarified when integration occurred, and presented specific information on how integration between PCK components leads to PCK development. It is found that the collaborative learning context in the teacher learning community would be effective in facilitating the integration of various PCK components and sub‐components and facilitating an environment in which various types of integration can be facilitated.