탐구학습을 위한 지구과학 실험의 분석 및 모형

Abstract

The earth science experiments were analyzed in view of contents, sequentiality and factors inquiry-process in the textbooks of 'Natural Science' of elementary school (3rd to 6th grades), 'Science' of middle school (1st to 3rd grades), the 'Science Ⅰ(Part 2)' and 'Earth Science' of high school. Based on the above analysis, essential experiments in the field of earth science were suggested together with the auxiliary models. Among the contents of experiments in the two types of high-school textbooks (i.e., eight kinds of' Science Ⅰ(part 2)' and seven kinds of 'Earth Science'), the common contents included in the whole textbooks, respectively, were not found. The ratio of common experiments dealt in more than three kinds of textbooks was only 15~17 percent to the whole ones, and more than half (58~68%) of the whole were shown only in one kind of textbook. Thus, this study suggested the item-list of essential experiments in the high-school level based on the following results of sequentiality and inquiry-process in order to overcome the difficulties due to the difference of the experiment-contents between textbooks. The sequentiality analysis in the earth-science experiments of the elementary, middle and high schools showed the highest(45.9%) in the field of geology, next 40.1% in astronomy, relatively low 37.7% in meteorology and 22.2% oceanography. Oceanographic experiments have low sequentiality because they were less than in other fields, and even were not included in middle school course. In the analysis of the inquiry process element, its portion was high in the advanced school-level as we expected. The mean values for the element were higher in the fields of both meteorology and oceanography which were more use of models rather than observations. The result showed the kinds of inquiry factors related with the patterns of experiments. In addition, the proper educational models for experiments were suggested considering previous analysis. When we develop the experiments required for textbooks and instruct the experiment class, we should consider the inquiry-process factors, sequentiality of textbooks and the cognitive level of students for more efficient inquiry.;본 연구에서는 국민학교 자연(3.4.5.6학년), 중학교 과학(1,2,3학년), 고등학교 과학 I (하)및 지구과학 교과서에 실린 지구과학 분야의 실험에 대하여 내용, 연계성, 탐구과정 요소를 분석한 후, 이를 기초로 하여 보완실험모형을 제시하고, 필수실험을 선정하였다. 고등학교 8종의 과학 I (하)와 7종의 지구과학 교과서의 실험내용 중에서 두 종류의 교과서에 각각 모두 실린 공통실험은 없으며, 3종 이상의 교과서에 실린 골통실험은 15~17%에 불과하고. 1종에만 수록된 실험이 58∼68%로 출판사별 실험내용이 서로 다르고 다양하였다. 교과서간 실험내용의 차를 극복하기 위하여 연계성과 탐구과정 요소분석을 바탕으로 필수실험 선정준거에 따라 고등학교 지구과학 분야의 분야별 필수실험을 선정하여 제시하였다. 초 중 고등학교 지구과학 실험내용의 연계성은 지질 (45.9%), 천문 (40.1%), 기상 (37.7%), 해양 (22.2%) 순으로 나타났다. 해양분야의 내용은 다른 분야보다도 양적으로 적고, 중학교 과정에서는 해양분야의 실험이 없어 연계성도 낮게 나타났다. 탐구과정 요소분석에서는 초 중 고등학교의 상급학교로 갈수록 많은 탐구과정 요소를 포함하고 있었는데 분야별로는 모델을 많이 사용하는 기상과 해양분야의 평균값이 높게 나타났다. 이와 같이 실험의 형태에 따라 포함하는 탐구요소의 종류가 다르게 나타났고, 선행 분석 결과에 기초를 두어 실험 모형을 제시하였다. 교과서에 필요한 실험을 개발하거나 현장에서 실험수업할 때 효율적인 탐구실험이 되기 위해서는 탐구과정요소 및 연계성과 함께 학습자의 인지수준도 함께 고려하야야 할 것으로 생각된다.