지식의 구조 관점에서의 과학 개념 중심 통합 프로그램 개발

Abstract

이 연구의 목적은 학문중심 교육과정 관점에서 중시하는 지식의 구조를 내용 선정 기준으로 하여, 탈교과적 통합의 현행 7차 슬기로운 생활과에서 과학과의 내용을 분석한 뒤, 과학적 개념을 습득하기 위한 활동으로 이루어진 통합 프로그램을 구성·개발하는데 있다. 프로그램의 궁극적인 목적은 지식과 정보를 실제의 삶에 효율적으로 활용하며 문제를 해결하고 새로운 지식과 정보를 재구성하여 내는 학습자로 길러내는데 있다. 실세계의 문제를 해결하는 능력은 많은 경험을 제공한다고 해서 효율적으로 길러지는 것이 아니라 전이력과 생성력이 있는 지식의 구조를 제공하여야 한다. 교과의 구조를 제공하면 해당 학문의 근본적인 아이디어를 갖게 되어 일반적 전이가 가능해지기 때문이다. 이 지식의 구조 중 대표적인 것이 '개념'이며 학문중심 관점에서 개념은 통합의 구심점이 될 수 있다. 이 연구의 프로그램은 과학과의 개념을 중심으로 통합되어 개발되었기 때문에 개념을 일반화시키는 전이력을 키우고 궁극적으로는 새로운 지식을 창출해 내는 생성력을 키울 수 있을 것으로 기대가 된다. 연구의 과정은 다음과 같다. 프로그램 개발의 방향을 설정하기 위하여 교사와 학습자를 대상으로 요구조사를 실시하여 현행 슬기로운 생활과가 가지는 통합 교과로서의 적절성, 내용 지도시 문제점, 교육 내용의 일반화 정도 등에 대한 인식을 알아보았다. 이 프로그램의 개발은 현행 7차 초등학교 교육과정 슬기로운 생활과의 내용 요소 중 과학 내용에 해당하는 부분을 분석하는 것으로 시작하였다. 분석 결과, 내용 요소들이 활동을 나열한 식이라 체계가 구조적이지 않으며 에너지, 물질 분야의 내용은 아예 없는 것으로 나타났다. 이에 내용을 과학의 4분야인 에너지, 물질, 생명, 지구로 재구성하고 그에 따른 총괄개념과 학년개념을 재구성하였다. 재구성된 학년개념들을 주제(theme)별로 나눈 뒤, 가장 빈번하게 나타나는 주제인 '변화'를 중심으로 학년개념들은 다시 묶었다. 이렇게 하나의 주제 아래 구성된 학년개념들에 해당되는 하위개념들을 재구성하였다. 프로그램의 각 학문 분야의 총괄개념은 다음과 같다. (1) 에너지·물질 : 물질과 에너지는 변화될 수 있으나 총량은 항상 일정하다. (2) 생명 : 생물체는 생태계와 상호작용하며 환경에 적응한다. (3) 지구 : 우주 속의 지구는 계속 변화한다. 주제(theme) '변화'로 묶여진 학년 개념은 다음과 같다. (1) 에너지 : 물체의 위치와 운동은 밀거나 당김으로 변한다. (2) 물질 : 물질은 고체, 액체, 기체의 상태로 존재할 수 있다. (3) 생명 : 생물은 변화하며 성장한다. (4) 지구 : 태양의 움직임으로 지구의 기온이 변화한다. 날씨는 계속 변화한다. 프로그램의 구체적인 차시별 목표는 하위개념을 바탕으로 세웠고, 개념의 이해와 일반화의 형성을 돕는 구체적인 활동을 중심으로 차시안을 구성하였다. 그래서 전체적인 학습내용은 사실-개념-일반화의 종적통합과 개념-개념간의 횡적통합 두 가지로 구성하였다. 이 연구에서는 개념의 습득을 돕기 위하여 주로 발견 학습 모형, 일반화 학습 모형을 활용하였다. 이 프로그램은 서울 서대문구에 위치한 E사립 초등학교 1학년 31명 남녀 어린이를 대상으로 4주 동안 실시되었으며 내용은 에너지, 물질, 생명, 지구, 4분야의 개념들로 구성되어 7차시에 걸쳐 이루어졌다. 수업 시간은 40∼90분 단위의 시간 블록으로 구성하였다. 이 연구에서는 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 프로그램의 사전·사후 평가를 실시하고, 실험 대상이 초등학교 1학년 학생이라는 특성상, 수업 중에 이루어진 아동의 답변과 반응을 서술하여 프로그램의 타당성을 검증하였다. 실험 대상은 한 집단을 대상으로, 단일 집단 사전·사후 검사 설계를 하여 평가의 결과는 SPSS 10.0 Win 통계 프로그램을 이용하여 두 종속 표본 t-검정으로 본 프로그램의 효과를 검증하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 이 연구에서 개발된 프로그램을 통하여 학습자의 과학 개념 이해가 증진되었으며 이 결과는 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 개념을 3가지 요소(의미·속성, 관계, 일반화)로 나누어 측정한 결과, 3요소 모두 유의미한 향상을 보였고 특히 관계와 일반화 부분이 많이 향상되어 프로그램을 실시하기 전보다 과학 개념에 대한 이해의 수준이 올라갔다고 할 수 있다. 이는 본 프로그램이 아동의 과학 개념을 습득시키는데 효과가 있음을 나타내는 것이며, 동시에 초등학교 1학년 아동들에게도 개념을 중심으로 구성된 통합 교육 과정이 효과가 있음을 보여주는 결과이다. 앞으로 이 연구의 결과를 바탕으로 슬기로운 생활과 뿐만 아니라 다른 통합 교과에서도 지식의 구조를 형성하는데 유의미한 통합 교육과정을 개발하는 후속 연구가 이루어져야 할 것이다. 또한 초등학교 1·2학년과 상급학년을 분리하는 통합 교과가 아닌, 교과의 구조를 탐색하고 재구성하는 작업을 뒷받침할 수 있는 전학년의 체계적인 교육기준 및 과정이 연구 개발되어 현장 교사들에게 제공되어야 할 것이다.

;The purpose of this research is to analyze the science contents out of 'Activities-centered science & social studies' of the 7th national curriculum and then to develop and implement an integrated program consisting of activities that helps to acquire the scientific concepts based on the 'structure of knowledge', which is emphasized in the view of discipline-centered curriculum. Therefore, the ultimate goal is to enable the students to put knowledge into practical use, solve problems and reconstruct knowledge and information. Problem-solving ability can be promoted not because of having wide experience but because of having structure of knowledge. When structure of knowledge is provided, general transfer occurs since the learner would get basic ideas of the knowledge. Concepts, as one of the structure of knowledge, can be used as the core of integrated curriculum from discipline-centered curriculum point of view. As this program was developed and integrated focused on scientific concepts, it will help student develop transformational ability of general concepts, and ultimately creativity that produces new knowledge. The process of this research is as the followings: Before developing the program, the researcher surveyed teachers and students on the following: Understanding of propriety of the 'Activities-centered science & social studies' as an integrated subject, the problem of contents instruction, the degree of generalizing contents. The development of the program began with the analysis of scientific contents which is included in the 'Activities-centered science & social studies' of the 7th national curriculum. The result of the analysis indicated that the contents were arranged not systematically but in a row, and contents of Energy and Matter were lacking. Therefore, contents were reconstructed as 4 fields of science ; Energy, Matter, Life and Earth. And then they were reconstructed into unifying concepts and grade-level concepts. Reconstructed grade-level concepts were divided according to themes, and then unified to 'change' which was the most frequent theme. Also the subconcepts were reconstructed according to grade-level concepts. The unifying concepts of each discipline field is as following: (1) Energy, Matter : Energy and matter can be changed but not created or destroyed. (2) Life : Living things and systems demonstrate a structure-function relationship. (3) Earth : The earth, within its universe, is constantly changing. The followings are grade-level concepts unified on the center of 'change'. (1) Energy : Pushing or pulling makes the position and motion of objects change. (2) Matter : Matter can exist in the form of solid, liquid and gas. (3) Life : Living things grow and change. (4) Earth : The movement of the sun is related to the temperature of the earth. Weather constantly changes. The objectives of the program units were set on the subconcepts, and the instruction contents consisted of activities which helped understanding and generalizing concepts. In this program, the discovery learning model and the generalization learning model have been reviewed for understanding scientific concepts. The subjects of this 4-week program were thirty-one first graders from E elementary school at SeoDaeMun Gu, Seoul. The program consisted of 7 time-units of 40-90 minutes. In order to improve the quality of the program and to test the validity and effect, prior and post evaluation were performed. Also during the program, children's answerings and responses were used to modify and supplement the program. Testing group was one-group pretest-posttest design. The effects of the program were verified by two dependent samples t-test. The results were statistically analyzed and verified by using SPSS 10.0 Win statistical program. In conclusion, this program enhanced the understanding of scientific concepts, which was significant with p<0.05. The 3 factors of concepts (meaning, relationship, generalization) were all significant with p<0.05, especially, understanding of relationship and generalization factors were enhanced. Thus these results imply that this program is effective in the acquirement of scientific concepts and the concept-centered integrated curriculum is also effective to 1st grade students. Based on the results from this research, there are greater needs for the continual studies on developing integrated curriculum which is effective to construct structure of knowledge in other disciplines. Also K-10 systemic science education standards need to be scanned and restructured by science curriculum experts and they must provide elementary school teachers with a comprehensive guide for the restructuring of curriculum.