공통과학과 중, 고등학교 과학교과서의 물리 교과 내용이 요구하는 인지 수준 비교

Abstract

제 6차 교육과정에서 신설된 공통과학은 내용의 수준을 중학교 수준으로 하향 조정하고 탐구 활동과 STS 정신을 강화시킨 최초의 고등학교 통합 과학 교과이다. 그러나 실제로는 학생들이 중학교 과학과 공통과학 내용에서 많은 수준 차이를 느끼며 공통과학을 어려워한다. 이는 공통과학의 내용 수준이 중학교 과학 및 학생들의 인지 수준에 비해 높음을 의미한다. 또한 많은 연구에서 학생들이 진급할수록 물리를 어려워하며 흥미를 잃어가고 있음이 밝혀졌다. 본 연구에서는 보다 효과적인 과학 학습 및 학생들의 인지 수준에 맞는 새로운 교과서 개발을 위해 공통과학과 중학교 과학, 고등학교 물리 I, II의 물리 교과 내용의 인지수준을 전체적, 주제별, 개념별로 분석, 비교하여 각 교과의 인지 수준을 판정하였다. 교과 내용의 분석은 영국의 CSMS(Concepts in Secondary Mathematics & Science)Program에서 개발한 물리 교과 내용 분류틀을 사용하였으며 분석 대상 교과서로는 중학교 과학의 경우 금성, 두산동아, 공통과학 교과서로는 한샘, 두산동아, 교학사, 대한 교과서, 물리 I , Ⅱ 교과서로는 금성 천재교육의 교과서를 임의로 선택하였다. 교과서의 내용이 요구하는 사고력 수준은 초기 구체적 조작기를 1, 후기 구체적 조작기를 2, 초기 형식적 조작기를 3, 후기 형식적 조작기를 4로 임의의 점수를 부여하였다. 이 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 각 교과의 물리 교과 내용이 요구하는 인지 수준 평균치는 중학교 과학 2.79, 공통과학 3.27, 물리 I 3.29, 물리 II 3.60 으로 나타나 공통과학의 물리 교과 내용이 요구하는 사고력 수준이 중학교 과학보다 월등히 높았으며 물리 I 의 수준과 비슷한 것으로 나타났다. 2. 각 교과서 모두 형식적 조작기에 해당하는 개념이 많았는데 전체 개념 중 중학교 과학의 68.2%, 공통과학의 82.8%, 물리 I 의 84.3%, 물리 Ⅱ의 94.1%의 개념이 형식적 조작기에 해당했으며, 특히 물리 Ⅱ의 경우 후기 형식적 조작기에 해당하는 개념의 비율이 가장 높았다. 3. 선행 연구에서 Piaget 이론과는 달리 대부분의 중·고등학생들의 인지 수준이 구체적 조작기에 해당하는 것으로 나타나 많은 학생들이 공통과학 및 타 교과의 물리를 어려워하고 흥미를 느끼지 못하는 것으로 보인다. 따라서 보다 효과적인 과학 학습을 위해서는 학생의 인지 수준 파악, 다양한 학습 자료와 수준이 조정된 새로운 교과서의 개발 등과 같은 교과 내용과 학생의 수준 차이를 줄이기 위한 다양한 노력이 필요할 것으로 보인다. ; Since the introduction of the general science, the first integrated science curriculum for high school students based on the 6th education program requiring downward adjustment of content level, giving priority to research and experiment activities and stressing the STS, it has been continuously pointed out by many high school science teachers that most of the high school students feel a big gap between the general science and the middle school science in content level, and that they are having difficulties in studying the general science. This means the content level of the general science is remarkably higher than that of the middle school science, which does not seem to well serve the main purpose of the 6th education program. Also, it has been reported by many existing studies that many of the high school students are losing their interest in physics as they are moving up to higher grades because of the big difficulties they are having in physics study. This study was made to determine the respective cognitive levels of the physics parts contained in the general science, the middle school science, the physics I and II for high school students through analysis and comparison by whole part, by subject and by concept respectively, in order to facilitate the more effective science study and development of new general science textbooks more sutable to the cognitive level of the students. The textbook content was analyzed by utilizing the physics textbook content analysis method specified in the CSMS (Concepts in Secondary Mathematics and Science) Program of England, and the following target textbooks were selected on a random basis. Middle school science : KumSung, Doosan Dong-A General science : HanSaem, Doosan Dong-A KyoHakSa, DaeHan Textbooks Physics I & II : KumSung, ChunJae KyoYook In order to determine quantitatively the cognitive levels required by respective textbooks, each of the following stages was given an arbitrary point based on the degree of difficulty. ◁표 삽입▷ (원문을 참조하세요) Summarized below are the results of this study. 1. The average cognitive levels required by the physics parts of each curriculum are 2.79 for the middle school science 3.27 for the general science 3.29 for the high school physics I 3.60 for the high school physics II The above shows that the cognitive level required by the general science level is far higher than the middle school science level and that it is almost the same as the high school physics I level. 2. As shown below, the concepts belonging to the formal operational stages account for the major portion of each of all the target textbooks and the high school physics II shows the highest percentage. ◁표 삽입▷ (원문을 참조하세요) 3. Contrary to the Piaget s theory, the existing studies which were utilized in this study report that most of the middle school and high school students fall within the category of concrete operational stages. This means many students seem to be having big difficulties and are not interested in studying physics parts contained in the general science and those in the other curriculums as well. All of the aboves boil down to the conclusion that in order to achieve more effective science education, it seems necessary to make overall reassessment of the cognitive levels of the students, to develop various educational materials and new textbooks with content levels readjusted to meet the students cognitive levels, and at the same time to make every effort to narrow the gaps between the content level and the cognitive level of the students.