공업계열 특성화고 학생들의 명시적 과학 탐구 수업을 통한 과학의 본성에 대한 인식 변화 연구

Abstract

One of the important goals in science education is to understand the nature of science. The purpose of this study is to investigate the changes of students' perceptions of the nature of science, which are specialized in the industrial fields that will grow into future human resources. Employment rate of students with specialization in Korea is over 50%, and most of them are based on science, so they occupy a large part of the domestic science and technology manpower. Therefore, first of all, students in the industrial specialization highschool were examined for the perception of the nature of science, and as a result, students with an inexperienced perspective had explicit teaching methods in the context of science exploration class in order to improve the perception of the nature of sciences was applied. Afterwards, we examined which factors influenced students' understanding of the nature of science. The nature of science was made by selecting and revising 13 questions among VOSTS (Views on Science-Technology-Society) questions at the end of the first year of class, targeting 5 classes first grade students and 87 first grade students in the industrial specialization highschool in Gyeonggi-do. We examined the perception of. When the nature of science is divided into six areas: the empirical nature of science, the potential of scientific knowledge, science and creativity, the sociocultural implications of science, the understanding of scientific laws and theories, and scientific methods, In all areas except for the sociocultural immanence of the students, the students showed an overall immature perspective, and in particular a large number of students confused the nature of science and the nature of technology. There was a general lack of understanding of the nature of science among industrialized high school students. Among them, the understanding of science's empirical attributes, scientific theories and laws, science and creativity domains were particularly lacking, and contextual explicit science inquiry classes were applied to improve the understanding of these three domains. In addition to the exploratory lessons that had been confined to the existing verification experiments, I tried to explicitly teach the nature of science in the context of science exploration lessons based on NRC's eight science practices. As a result of applying the lessons of the eighth poem for one year, there was an improvement in awareness in all three areas: the empirical nature of science, theories and laws of science, and the areas of science and creativity. The number of students confused with the nature of science and the nature of technology has also been significantly reduced. The understanding of the experiential nature of science has reduced the number of students from the immature viewpoint, but the number of students from the skilled point of view did not increase much, indicating that the class was limited. The understanding of science theory and laws also decreased in number from the immature perspectives, and from the transitional and skillful perspectives. At first, students who thought there was no difference between theory and law began to understand the difference between law and theory. In the understanding of science and creativity, the number of students from the skilled point of view increased gradually and the number of students from the immature point of view decreased. There were a number of students who first responded that curiosity needed creativity and later understood that science needed creativity. The factors that influenced the change of students' perception of the nature of science in the industrial specialization can be categorized into internal class and external class. Intra-class factors were to emphasize empirical part in the situation where experiment is possible. In addition, teachers frequently asked questions that emphasized evidence and reason, which influenced the understanding of the empirical nature of science, and improved the understanding of theory and laws by using the correct terminology of theories and laws. By describing scientific knowledge as a product of human imagination and creativity, it influenced the understanding of science and creativity. The extracurricular factors are student characteristics. Student voluntary questions and class participation influence the acceptance of class intentions, which in turn affects the understanding of the nature of science. Various media such as the Internet and books can also influence a student's understanding of the nature of science. However, the attitude of a student who sees science negatively or feels distracted can have a negative impact on his understanding of the nature of science. These findings suggest various factors that should be considered when designing classes to characterize industrial students and to understand the nature of science. Based on these findings, the following suggestions are made. The students' understanding of the general nature of science is immature. Therefore, it is necessary to check whether the science curriculum of industrialized students is suitable for the education of the nature of science. Because of its positive influence on the nature of the study, explicit science exploration classes can be considered as a teaching method. In addition, many factors influencing the nature of science have been identified through this study. Therefore, these factors should be considered in the curriculum for the education of nature of science students. As scientific literacy is a quality of general democratic citizens, not professional scientists, constant efforts are needed to improve the understanding of the nature of science, not only natural students and students interested in science, but also industrialized students. .;과학교육에서 중요한 목표 중 하나는 과학의 본성에 대한 이해이다. 본 연구에서는 미래과학산업인력으로 자라날 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성에 대한 인식 변화를 조사하고자 하였다. 국내 특성화고 학생들의 취업률은 50%가 넘으며 이들 대부분이 과학을 기반으로 하기 때문에 국내 과학 기술 인력의 많은 부분을 차지하고 있어 이들에게 과학의 본성 교육은 매우 중요하다. 따라서 우선 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성에 대한 인식에 대해 조사하였고, 그 결과 미숙한 관점을 가지고 있는 학생들이 많은 과학의 본성 요소에 대한 인식을 향상시키기 위하여 과학탐구수업의 맥락에서 명시적 교수 방법을 적용하였다. 그 후 어떠한 요인들이 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미치는지 알아보았다. 경기도 소재 공업계열 특성화고 1학년 학생 5개과 87명을 대상으로 1학년의 수업이 끝나는 학년말에 VOSTS(Views on Science-Technology-Society) 문항 중 13문항을 선별, 수정하여 설문 문항을 만들어 과학의 본성에 대한 인식을 조사하였다. 과학의 본성 영역을 과학의 경험적 속성, 과학지식의 잠정성, 과학과 창의성, 과학의 사회문화적 내재성, 과학 법칙과 이론의 이해, 과학적 방법의 6가지 영역으로 나누었을 때, 공업계열 특성화고 학생들은 과학의 사회문화적 내재성 영역을 제외한 모든 영역에서 전반적으로 미숙한 관점을 나타내었으며, 특히 많은 수의 공업계열 특성화고 학생들이 과학의 본성과 기술의 본성을 혼동하기도 하였다. 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성에 대한 이해는 전반적으로 부족하였다. 이 중 공업계열 특성화고 학생들은 과학의 경험적 속성, 과학 이론과 법칙, 과학과 창의성 영역에 대한 이해가 특히 부족하다고 판단되어 이 세가지 영역에 대한 이해를 향상시키고자 맥락화된 명시적 과학 탐구 수업을 적용하였다. 기존의 확인실험에 그치던 탐구 수업에서 벗어나 NRC의 8가지 과학 실천에 기반을 둔 과학탐구 수업의 맥락에서 공업계열 특성화고 학생들에게 과학의 본성을 명시적으로 가르치고자 하였다. 1년 동안 8차시의 수업을 적용한 결과 3가지 영역, 즉 과학의 경험적 본성, 과학 이론과 법칙, 과학과 창의성에 대한 영역 모두에서 공업계열 특성화고 학생들에게 인식의 향상이 일어났다. 과학의 본성과 기술의 본성을 혼동하던 학생수도 확연히 줄어들었음을 알 수 있었다. 과학의 경험적 속성에 대한 이해는 미숙한 관점의 학생 수가 줄어들었지만 숙련된 관점의 학생 수는 많이 증가하지 않아 수업에 한계가 있었음을 알 수 있었다. 과학 이론과 법칙에 대한 이해 또한 미숙한 관점의 학생 수가 점차 줄어들고 과도기적 관점, 숙련된 관점의 학생수는 점차 늘어났다. 처음에는 이론과 법칙에 차이가 없다고 생각했던 학생들이 법칙과 이론의 차이에 대해 점차 이해하기 시작했다. 과학과 창의성에 대한 이해에서도 숙련된 관점의 학생수는 점차 늘어나고 미숙한 관점의 학생수는 점차 줄어들었음을 볼 수 있었다. 처음에는 호기심 수준의 창의성이 필요하다고 응답하였다가 나중에는 과학 전반에 걸쳐 창의성이 필요함을 이해하게 된 학생들이 다수 존재하였다. 이러한 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성에 대한 인식 변화에 영향을 준 요인으로는 수업 내적인 요인과 수업 외적인 요인으로 나눌 수 있다. 수업 내적인 요인은 우선 실험이 가능한 상황에서 실증적인 부분을 강조함에 있었다. 또한 교사가 증거와 이유를 강조하는 질문을 자주 함으로서 과학의 경험적 본성에 대한 이해에 영향을 미쳤고, 이론과 법칙에 대한 정확한 용어를 사용함으로서 이론과 법칙에 대한 이해가 향상되었음을 알 수 있었다. 과학 지식을 인간의 상상력과 창의성에 의한 산물로서 설명함으로서 과학과 창의성에 대한 이해에 영향을 미쳤다. 수업 외적인 요인으로는 학생 특징이 있다. 학생의 자발적 질문과 수업 참여는 수업의 의도를 받아들이는 데 영향을 주어 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미친다. 인터넷과 책과 같은 다양한 매체 또한 학생의 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미칠 수 있다. 하지만 과학을 부정적으로 보거나 거리감을 느끼고 있는 학생의 태도는 과학의 본성에 대한 이해에 부정적 영향을 미칠 수도 있다. 이러한 결과는 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성의 이해를 위한 수업을 설계할 때 고려해야 할 다양한 요인들을 말해주고 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 다음과 같이 제언하고자 한다. 공업계열 특성화고 학생들의 전반적인 과학의 본성에 대한 이해는 미숙한 수준이므로 공업계열 특성화고 학생들의 과학교육과정이 과학의 본성 함양 교육에 적합한지를 점검해야 하며, 공업계열 특성화고 학생들에게 명시적인 과학탐구 수업은 과학의 본성에 긍정적인 영향을 미쳤으므로, 명시적인 과학탐구 수업을 하나의 수업 방법으로 고려해 볼 수 있다. 또한 과학의 본성에 영향을 미치는 여러 요인들이 이 연구를 통해 확인 되었으므로 공업계열 특성화고 학생들의 과학의 본성 교육을 위한 교육과정에 이러한 요인들을 고려하여야 할 것이다. 과학적 소양인은 전문과학자가 아닌 일반 민주시민의 자질이므로, 자연계열 학생들이나 과학에 대한 관심 있는 학생들뿐만 아니라 공업계열 특성화고 학생들을 비롯한 모든 학생들의 과학의 본성에 대한 이해의 향상을 위하여 꾸준한 노력이 필요하다.