과학 교과서에 사용된 유추 비교 분석

Abstract

The analogy means the recognizing process: we can use a solution with which we used t o solve similar problems in a new situation, applying the solution to the new problem. The analogy efficiently helps us study difficult concepts just as in science. Now, however, there are rare learning experiences based on the analogy in our educational environment in Korea. Moreover, there have been very few studies that investigated about science conceptual learning skills by the analogy for elementary students. The purpose of this study is to analyze the use of analogies in elementary school science textbooks in explaining scientific concepts, and to compare Korea with the U.S.A. For this study, the analogies used in the higher grades of elementary school science textbooks of Korea and the U.S.A. were analyzed. Concretely, the purposes of this study are as follows: First, I'll show you the frequencies of the analogies that are used in higher grades of elementary school science textbooks both in Korea and in the U.S.A. Second, I'll classify the analogy into four types. Third, I'll make a comparative study of the common analogies that are used in elementary school science textbooks both in Korea and in the U.S.A. Besides that, I'll present the desirable writing directions of elementary school science textbook in Korea, and a fundamental data of the elementary students-oriented learning effects by the analogy. The subjects and hypotheses of this study for the attainment of my purpose are as follows: Subject 1. What is the difference in frequency of the analogy used in elementary science textbooks between Korea and the U.S.A.? (Hypothesis) Frequency of the analogy used in Korean elementary science textbooks would be lower than in the U.S.A. Subject 2. Are there any qualitative differences in the types of the analogy between Korea and the U.S.A.? (Hypothesis) The types of the analogy in American books would be more concrete than Korean books. Subject 3. Are there any common types of the analogy used both in Korea and the U.S.A.? And what are the distinctive features and the differences? (Hypothesis) Though analogies about same concept, the analogy in American books would be more concrete than Korean books. The results of this study, the analogies in textbooks of the USA are more frequent than in Korea. It is because each country has different understanding about the importance of the analogy, and the analogy that is already developed in other countries are not regulated and presented in Korea. On the other hand, as a result of the four types of classification of the analogy in textbooks, there are proper and effective analogies for understanding scientific concepts; also there are improper examples of why the mapping between the source and the target are not clear. First, in consequence of the analysis about the nature of shared attributes between the source concepts and the target concepts, there are more systematic analogies than surface analogies both in Korea and the U.S.A. Second, as a result of analysis about representation of sources, in case of verbal and pictorial representation, there are five cases among seventeen cases (29.4%) in Korea, in the U.S.A., however, there are sixteen cases among thirty-one cases (51.6%). On the contrary, in the case of pictorial representation that could cause students Wrong concepts, Korean books have five cases (29.4%), and yet American books have none. Third, as a consequence of analysis about abstraction, Korean books have only ten cases of the most frequent and desirable analogy that use the concrete source concepts for learning the abstract concepts, but American books have almost thirty cases (93.75%) like the other. Fourth, as a result of analysis about the correspondence forms between the source concepts and the target concepts, they can be arranged according to frequency both in Korea and the U.S.A.: the expatiatory correspondence, the expansional correspondence and the simple correspondence. But special regard has to be paid to the fact that the most considerable correspondence, the expansional correspondence, is more frequent in the U.S.A. than in Korea. Finally, of the two types of analogy used in textbooks both in Korea and the U.S.A., American books use the most considerable correspondence, the expansional correspondence, for both of them, however, Korean books use that for only one of them. In addition to, Korean books have only pictorial representations, yet American books have verbal and pictorial representations as well as explanations that can practically help students understand the exact mapping between the source concepts and the target concepts. The result of this study shows that we can elevate the transitions and the effects of learning for students when we develop and apply the proper analogy. Also, it can make sense that it will helpful for students understanding that we utilize the proper analogy, especially in science that contains many abstract concepts.;유추는 새로운 문제를 풀 때 과거에 풀었던 비슷한 문제의 해법을 새로운 문제의 해결에 맞도록 바꾸어 푸는 인지과정을 뜻한다. 유추는 과학과 같이 어려운 개념을 학습함에 있어 그 효과를 향상시키는 데에 도움이 된다. 그러나 현재 우리나라 교육 현장에서는 유추에 의한 학습 경험이 적을 뿐 아니라, 초등학생들의 유추에 의한 과학개념 학습에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구는 1)한국과 미국의 초등학교 고학년 과학 교과서에서 제시된 유추의 빈도 수를 알아봄과 동시에, 2)제시된 유추를 유형별로 분석하여 이해하기 쉽게 잘 제시되었는가를 살펴보고, 3)한국과 미국 교과서에 공통적으로 제시된 유추를 비교하는 것에 그 목적을 둔다. 나아가 미래의 한국 초등학교 과학 교과서 집필의 방향을 제시하고 초등학생을 대상으로 한 유추에 의한 학습 효과 연구의 기초 자료를 제시하고자 한다. 연구 목적을 달성하기 위한 연구 문제와 가설은 다음과 같다. 연구문제 1. 한국 교과서와 미국 교과서에서 사용된 유추 수에는 차이가 있을까? (가설) 한국 교과서에서 사용된 유추의 빈도 수는 미국 교과서에서 사용된 유추 의 빈도 수보다 적을 것이다. 연구문제 2. 한국 교과서와 미국 교과서에서 사용된 유추 유형에는 어떤 차이가 있을까? (가설) 미국 교과서에서 사용된 유추 유형이 한국 교과서에서 사용된 유추 유형 보다 더 구체적일 것이다. 연구문제 3. 한국과 미국 교과서에서 공통적으로 사용된 유추가 있는가? 또 각각은 어 떤 특징과 차이점이 있는가? (가설) 같은 개념에 대한 유추라도 미국 교과서에서 사용한 유추가 한국 교과서에서 사용한 유추보다 더 구체적일 것이다. 연구의 재료는 한국 초등학교 5, 6학년 학기별 "과학" 및 "실험관찰" 교과서 총 8권, 미국의 아이다호(Idaho)주 5학년까지 있는 학교에서 사용하는 4,5학년 교과서 "Discover the Wonder" 2권이다. 이러한 한국과 미국의 초등학교 과학교과서에 사용된 유추를 비교·분석하여, 두 나라 교과서에 사용된 유추의 빈도수와 유추 유형별 특징을 통한 질적인 차이를 알아보았다. 연구 결과, 한국보다는 미국의 교과서에서 유추 사용 빈도가 훨씬 높게 나타났다. 한국교과서가 미국교과서보다 10쪽당 평균 과학 개념의 수가 한국 2.5, 미국 1.9로 한국이 더 많은데도 10쪽당 평균 유추 수는 한국이 0.278, 미국은 0.357로 오히려 한국이 적은 것으로 보아, 한국교과서에서는 미국교과서보다 유추를 사용한 개념이 적음을 알 수 있다. 이는 과학학습에서 유추사용의 중요성에 대한 나라별 인식이 상이하며 이미 개발된 유추들이 체계적으로 정리·소개되지 않았기 때문이다. 한편, 교과서에서 사용한 유추들을 유추 유형별로 분류한 결과를 보면, 실제 교수-학습과정에서 학생들의 과학 개념 이해를 돕는데 도움이 될 적절한 유추도 제시되었지만, 근원개념과 표적개념간의 일대일 대응이 명확하지 않은 것과 같이 과학 개념 설명에 적절하지 않은 유추도 제시되었다. 첫째, 근원개념과 표적개념간의 공유 속성에 따른 유추 분석을 보면, 한국과 미국의 교과서에서는 모두 구조적 유추보다 기능적 유추가 많이 제시되었다. 둘째, 근원개념 표현방식에 따른 분석 결과, 학습자의 이해에 실질적인 도움이 되는 언어와 그림이 함께 제시된 유추의 경우, 한국은 전체 17개 중 5개(29.4%)에 불과한데 비해, 미국은 전체 31개 중 16개(51.6%)나 차지했다. 반대로, 학습지의 오 개념을 유발할 수도 있는 그림만 제시된 유추의 경우, 한국은 5개(29.4%)나 차지한 반면, 미국은 그림으로만 제시된 유추가 하나도 없었다. 셋째, 근원개념의 추상성에 의한 분류 결과, 한국 교과서에는 구체적인 표적개념 학습에 좀 더 친숙한 구체적인 근원개념을 사용한 유추가 10개(58.8%)로 가장 많았으나, 추상적인 표적개념을 구체적인 근원개념으로 설명하는 유추는 상대적으로 적은 7개(41.2%)를 차지하였다. 반면, 미국 교과서에서는 전체 중 대부분인 30개(93.75%)가 추상적인 표적개념의 학습에 구체적인 근원개념을 사용하고 있어 적절한 유추를 사용하고 있음이 밝혀졌다. 넷째, 근원개념의 대응정도에 의한 분석을 보면, 한국은 부연대응, 확장대응, 단순대응 순으로 나타났으며 미국 역시 부연대응, 확장대응, 단순대응 순으로 나타났다. 그러나 그 중 가장 바람직한 확장대응의 비율은 한국보다 미국이 더 높았다. 끝으로 한국과 미국 교과서에 공통적으로 사용된 2개의 유추를 분석한 결과, 한 가지 표적개념에 여러 가지의 근원개념을 유추로 사용하는 확장대응방식을 한국은 1개의 유추에서 사용했으나 미국은 2개 모두 확장대응방식을 사용하여 더 바람직하다고 할 수 있다. 한편, 한국 교과서는 표현방식에 있어 언어적 설명 없이 그림으로만 유추를 제시한 반면, 미국 교과서는 그림과 함께 근원개념의 요소와 표적개념의 요소간의 명확한 일대일대응을 언어적으로 설명하여 학습자의 이해에 도움을 줄 것으로 보인다. 이러한 연구 결과에서 적절한 유추를 개발·활용하여 학습자의 전이 및 학습효과를 향상시키는 것이 요구됨을 알 수 있다. 또 추상적인 개념이 많은 과학학습에서는 학습자들의 이해를 돕기 위해 효과적으로 유추를 활용해야 함을 시사한다.