예술 전공 고등학생들의 명시적 수업을 통한 과학의 본성에 대한 인식 변화의 특성

Abstract

과학 교육의 목표는 학생들이 급변하는 사회 및 과학 기술의 변화에 대처하기 위한 과학적 소양을 갖게 하는 데 있다. 이를 위해 과학 교육 과정에서는 과학의 본성에 대한 교육을 중요하게 다루어 왔는데, 현재까지 교육 현장에서 '무엇'을 가르쳐야 할 것인가에 대해서는 다양한 의견이 있어왔지만 과학의 본성을 '누구'에게 '어떻게' 가르칠 것인가에 대해서는 거의 논의되지 않았다. 이에 이 연구는 예술을 전공으로 하는 학생들에게 과학의 본성을 어떤 전략으로 가르칠 것인지를 탐색하고자 한다. 특히 학습자의 적성 또는 특성과 교사가 행하는 수업방법의 상호작용 결과를 고려하는 것이 중요하다고 할 것이다. 즉 교사는 학습자들에 대해 파악된 개별적인 정보를 토대로 보다 높은 교육적 효과를 기대할 수 있는 교수ㆍ학습을 수행해야 한다. 이 연구는 예술 고등학교에 재학 중인 학생들을 대상으로, 전공별로 학생들의 성향에 분명한 차이가 난다는 점에 주목하여 미술과 음악을 전공하는 학생들을 대상으로 각각 실험 연구를 진행하고 그 결과를 분석하였다. 먼저 학생들이 갖고 있는 과학의 본성에 대한 인식을 전공별로 조사한 후 그 결과를 반영하여 과학의 본성에 대한 수업을 명시적으로 실시하였다. 그리고 수업 이후 과학의 본성에 대해 학생들이 갖고 있던 기존의 인식 및 관점에 어떤 변화가 나타났는지, 또 그 원인이 무엇인지를 개념생태 이론을 중심으로 분석하였다. 이 연구는 크게 세 단계로 구성된다. 연구의 첫 번째 단계는 경기도 소재 예술 고등학교 3학년 학생들이 인식하고 있는 과학과 예술의 유사성을 통하여 과학의 본성을 알아보는 조사연구를 실시하였다. 전공별로 학생들이 과학과 예술의 유사성을 구체적으로 어떻게 인식하고 있는지를 발췌문을 중심으로 분석하였다. 그 결과 학생들은 과학과 예술의 유사성으로 '창의적 상상력', '기술과의 연관성', '사회문화적 관련성', '주관성', '가변성'과 '탐구적인 태도'를 주로 인식하고 있다는 사실을 알게 되었다. 이러한 결과는 과학교육학자들에 의해 합의된 과학의 본성 요소들과 상당히 일치하고 있다는 점에서 주목할 만하다. 그리하여 연구 결과에 따른 유사성 중에서 '탐구적인 태도'는 실험 탐구를 활용하는 교수 전략으로, '가변성'은 과학사를 활용하는 교수 전략으로 연구를 설계할 수 있었다. 연구 결과에 의해 '탐구적인 태도'를 가장 많이 인식하고 있는 미술 전공의 학생들에게는 실험 탐구의 수업 전략을, '가변성'을 가장 많이 인식하고 있는 음악 전공의 학생들에게는 과학사의 수업 전략을 이용하는 것이 과학의 본성의 현대적 관점을 이해시키는 데 보다 유용할 것이라는 가설을 수립하였다. 앞에서 세운 가설을 토대로 예술 고등학교 1학년 학생들을 대상으로 명시적 인 과학의 본성 교육을 하면서 미술 전공의 학생들에게는 실험 탐구를 이용한 수업을, 음악 전공의 학생들에게는 과학사를 이용한 수업을 각각 수행하였다. 구체적으로 어떤 과학의 본성 요소가 현대의 과학 철학적 관점으로 변화했는지를 알아보기 위해 과학의 본성 검사를 실시하였다. 학생들에게 사전ㆍ사후 과학의 본성 검사(VOSTS)를 실시한 결과, 실험탐구 집단은 '과학 지식의 잠정성', '과학적 의사결정', '이론의 가정(가설)'에 대한 요소에서, 과학사 집단은 '관찰의 이론 의존성'과 '과학지식의 잠정성' 및 '과학지식의 인식론적 지위' 요소에서 유의미한 관점의 변화가 나타났다. 또한 사전ㆍ사후의 과학의 본성에 대한 개방형 검사(VNOS-C)를 실시한 결과 실험탐구 집단은 '과학적 방법의 다양성' 및 '과학지식의 잠정성' 요소가, 과학사 집단은 과학의 본성 요소 중 '과학지식의 잠정성' 및 '과학의 사회문화적 내재성' 요소가 유의미한 관점의 변화를 보였다. 이러한 결과는 명시적 수업의 구체적 내용과 관련된 변화이며, 각각의 수업 전략이 강조하는 점이 과학의 본성 요소에 영향을 끼친 것이다. 이러한 과학의 본성에 대한 인식의 변화를 가져온 구체적 원인을 밝히기 위해 명시적 과학의 본성 수업에 참여한 학생들 중 과학의 본성 요소에 대한 인식 변화가 나타난 학생을 중심으로 사례 연구를 실시하였다. 이 연구는 총 10명의 초점학생들을 선별하여 심층 면담을 진행하였는데, 과학의 본성 요소에 긍정적 또는 부정적으로 작용하는 원인과 그에 따른 영향을 총체적으로 이해하고자 하였다. 사전ㆍ사후 변화된 인식의 상황을 분석한 결과 학생들은 '과학적 방법의 다양성'에 대해 부분적으로 이해하고 있으며, '이론과 법칙의 차이'에 대해서는 학습한 후에도 피상적으로 이해하는 수준에 그쳤고, '과학의 사회문화적 내재성' 역시 불완전하게 이해하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한 '창의적 상상력의 특징'에 대해서 창의성은 탐구의 모든 단계에 쓰인다는 현대의 과학 철학적 관점으로 이해해야 함에도 불구하고 학생들 자신이 인지하고 있는 창의성의 정의에 따라 창의성이 관여하는 탐구 단계를 다르게 인식하고 있다는 사실을 알아내었다. 결론적으로 이 연구에 참여한 예술 전공 고등학생들에게 실험탐구와 과학사 전략을 적절히 사용함으로 각기 다른 과학의 본성 요소를 현대의 과학 철학적 관점으로 변화시킬 수 있었다. 또한 명시적인 과학의 본성 수업으로 인해 현대의 과학 철학적 관점으로 과학의 본성의 변화가 양적 질적 측면에서 긍정적으로 나타났다는 사실도 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 예술 전공 고등학생들이 구성주의적인 과학의 본성에 대한 인식 변화를 경험하고 있음을 나타내며, 이 과정에 예술 전공 고등학생들의 개념생태와 수업전략이 관여함을 알 수 있게 한다. 따라서 실제 학교 현장에서도 이 연구의 결과를 바탕으로 과학의 본성 수업에 대한 과학 교육 과정을 수립하는 데 있어 중요한 시사점을 줄 수 있다고 하겠다.;The goal of science education lies in enabling students to have scientific knowledge to deal with the rapidly changing society and technology. For this, science education has put emphasis on the understanding of the nature of science. There have been many different opinions about what should be taught as the nature of science, but there haven't been any discussion of how it should be taught and who should be taught. The goal of this study is to explore the characteristics of perceptual change in the nature of science of students majoring in arts and apply the results to the scene of science education. According to the study, it is important to consider the results of interaction between learners' aptitude and teaching method. That is, teaching and learning expected to have highly educational effects should be conducted based on individual information on learners. In this study, we experimented with the students majoring in fine arts and music in a high school of arts, focusing on the fact that their tendency is quite different according to their major. We surveyed the perception of science among the students of each major, reflected the results in the explicit and reflective instruction on the nature of science, and analyzed how and why their perception of the nature of science has changed, focusing on conceptual ecology. This study is composed of three parts. In the first part, a survey was conducted to explore the nature of science, by studying the similarities between science and art reported by the third graders of a high school of arts in Gyeonggi-do. And the study analyzed what they think of as the similar aspects of science and art with focus on the extracts. As a result, they mentioned 'creative imaginary', 'correlation with technology', 'social and cultural relation', 'subjectivity', 'variability', and 'inquiring attitude'. The results are noticeable in that they are almost the same as the elements of the nature of science agreed by scientists. Specifically, in organizing classes, inquiring attitude can be used for teaching strategy in experimental inquiring context, and 'variability' can be used for teaching strategy in the context of scientific history. Through the study, we can propose a hypothesis that to help students understand modern perspective on the nature of science, teaching strategy in experimental inquiring context is more helpful for fine art students, who perceived 'inquiring attitude' most, and teaching strategy in the context of scientific history for music students, who perceived 'variability' most. In the second part, on the basis of the above hypothesis, teaching the nature of science to the first grade students explicitly, experimental inquiring strategy was applied to art students, and teaching strategy of scientific history to music students. To find out which elements of the nature of science have changed into view on modern philosophy of science, pre and post test on the nature of science(VOSTS) was conducted to the students. Consequently, it was found that experimental inquiring group showed meaningful change of views on 'tentative of scientific knowledge', 'scientific decisions' and 'theories of assumptions(hypotheses)', and scientific history group showed change of perspectives on 'theory-laden observation', 'tentative of scientific knowledge', and 'epistemological status of scientific knowledge'. Also, as a result of pre and post open test on the nature of science(VNOS-C), experimental inquiring group showed meaningful change of views on 'no single scientific method' and 'tentative of scientific knowledge', and scientific history group showed change of views on 'tentative of scientific knowledge' and 'social and cultural embeddedness of science'. This change is related to the specific contents of explicit instruction, and stressed point of each teaching strategy affects the elements of the nature of science. To find out specifically why views on the nature of science have changed, a case study was conducted focusing on the students who showed some change of views on the elements of the nature of science. 10 students were selected and had in-depth interview. In the process, it was intended to generally understand the factors affecting the elements of the nature of science positively and negatively, and their following effects. According to the analytic result, students understood just partially or incompletely 'no single scientific method' and 'social and cultural embeddedness of science', and had superficial understanding of 'the differences between theory and law' even when they had learned the differences. Also, as to 'the nature of creative imaginary', they perceived differently each inquiring level in which creativity get involved, according to their own definition of creativity, even though from view on modern philosophy of science, creativity should be perceived to be used in every inquiring level. In conclusion, this study suggests that by using experimental inquiring strategy and strategy of scientific history properly, it is possible to change students' viewpoints on the elements of the nature of science into views on modern philosophy of science. Through explicit instruction, we could find some positive conceptual change of the nature of science into view on modern philosophy of science in terms of both quantity and quality. This shows that the students studying arts are experiencing the constructivist conceptual change of the nature of science, and that conceptual ecology and learning strategy are involved in this process. Therefore, it is thought that this study offers an important implication in organizing science education on the nature of science.