2009 개정 교육과정 화학Ⅱ교과서에 포함된 탐구 활동 분석

Abstract

최근 과학교육에서 강조되고 있는 과학적 소양의 함양은 과학 지식이 형성되는 일련의 탐구 과정을 경험하고 이해함으로써 향상될 수 있다. 이에 미국연구회(NRC)의 과학 교육 기준(NGSS)은 학생들이 과학자들의 탐구 과정을 경험할 수 있도록 하는 8가지 과학 실천(8 Practice of Science)을 제안하였고, 8가지 과학 실천을 학년 군별에 따른 여러 활동으로 세분화하여 탐구를 수행하는데 필요한 능력과 목표를 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 2009 개정 교육과정에 의해 개발된 고등학교 화학Ⅱ교과서 4종에 포함된 탐구 활동을 8가지 과학 실천의 9-12 학년의 성취기준으로 분석하여 학생들이 교과서의 탐구 활동을 통해 탐구를 경험하고 이해할 수 있는지 알아보는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 결과 및 결론은 다음과 같다. 첫째, 4종의 교과서에 포함된 탐구 활동은 173개, 과학 실천은 701개로 하나의 탐구 활동에 평균 4개의 과학 실천이 포함되어 있음을 알 수 있다. 4종 교과서의 단원 별 포함된 탐구 활동 수와 과학 실천 수를 비교한 결과, 교과서별 탐구 활동과 과학 실천이 가장 많이 포함된 단원에 차이가 있음을 알 수 있었다. 둘째, 4종 교과서의 탐구 활동에 포함된 과학 실천은 ‘자료 분석하고 해석하기’실천이 가장 많았고, 미국연구회(NRC, 2013)가 이전보다 더욱 강조하고 있는 ‘수학 및 전산적 사고 이용하기,’ ‘증거에 입각하여 논의하기’등의 실천은 다른 실천들에 비해 부족하였고, ‘질문하고 문제 규정하기’와 ‘모형 개발하고 사용하기’실천은 거의 포함되어 있지 않았다. 교과서에 포함된 탐구 활동의 유형은 대부분 실험 수행으로 얻은 자료를 분석하고 그 이유에 대해 설명하는 것임을 알 수 있다. 이에 정보를 표, 그래프 등과 같은 수학적 표상 형태로 나타내거나 동료와의 비판적인 토론을 통해 자신의 생각을 수정·보완함으로써 과학 지식을 형성할 수 있는 기회가 부족하고, 어떤 현상에 대해 스스로 가설을 형성하고 문제 해결을 위해 모형을 설계해볼 수 있는 기회는 거의 없는 것으로 해석된다. 셋째, 4종 교과서의 단원별 탐구 활동에 포함된 과학 실천은 ‘인류 복지와 화학’단원을 제외한 나머지 단원 모두 ‘자료 분석하고 해석하기’가 가장 많이 포함되어 있었고, 두 번째로 많이 포함되어 있는 과학 실천은 단원별 차이를 보였다. 단원의 내용에 따라 가장 많이 포함되어 있는 과학 실천에 다소 차이가 있는 것으로 보인다. 넷째, 교과서의 탐구 활동에 포함된 과학 실천의 세부 활동은 한두 가지의 특정 활동에 편중되어 있었다. 이와 같은 탐구 활동에서 학습자는 여러 세부 활동 중 특정 활동만을 반복적으로 수행하게 될 것이며, 다양한 탐구 활동을 경험할 수 있는 기회가 적을 뿐 아니라, 탐구를 하는 특정 방법이 존재할 것이라는 오개념이 형성될 것으로 판단된다. 이와 같이 교과서에 포함된 탐구 활동이 일부 과학 실천에 편중되어 있으면 학습자가 과학 탐구의 과정을 경험하고 이해하는데 제한이 있을 것이며, 과학 교과서의 탐구 활동을 통해 과학적 소양 및 탐구 능력과 태도를 신장시킬 수 있어야 한다는 2009 개정 과학과 교육과정의 목표를 달성하는데 어려움이 있을 것이다. 따라서 향후 과학 교과서 개발에서는 학생들이 과학적 탐구 과정을 경험하고 이해할 수 있도록 다양한 과학 실천이 포함된 탐구 활동이 제시되어야 하고, 또한 과학 교사들이 탐구 활동이 포함된 과학 수업 계획 및 수행을 하는데 필요한 과학 교사 교육 및 연수가 제공되어야 함을 시사한다.;The cultivation of scientific literacy in recent science education can be improved by experiencing and understanding a string of inquiry processes formed by scientific knowledge. The next generation science standards(NGSS) of the United States National Research Council(NRC) have come up with 8 practices of science that help students experience scientists' inquiry processes, and abilities and goals to perform inquiry activities by subdividing 8 practices of science into activities by grade clusters. So this study was intended to look into whether students can experience and understand the inquiry activities included in 4 high school chemistry Ⅱ textbooks developed by the 2009 revised curriculum through achievement standards in 9th-12th grade of 8 practices of science. The results of this study were as follows. First, the activities of inquiry and the practices of science included in 4 textbooks were 173 and 701, respectively, which one activity of inquiry included average 4 practices of science. The comparison of inquiry activities and science practices included by unit of 4 textbooks showed that there was a difference in units included the great number of inquiry activities and science practices. Second, the science practices included in the inquiry activities of 4 textbooks included the most ‘analyzing and interpreting the data.’ The ‘utilizing mathematics and computational thinking’ and ‘discussing on the basis of evidence’ more stressed by NRC in 2013 than before were less than other practices. The ‘asking a question and prescribing a problem’ and ‘developing and using a model’ were not nearly included in science practices. Most inquiry activities included in the textbooks were to analyze the data obtained by experiment and explain the reason. Students has lacked the opportunity for forming scientific knowledge by showing information in the mathematical representations such as table and graph, or by revising and supplementing their opinion through a critical discussion with their fellows. And they have had little opportunity for forming a hypothesis of any phenomenon and designing a model of problem solution by themselves. Third, the science practices included in the inquiry activities by unit of 4 textbooks included the most ‘analyzing and interpreting the data’ in all the rest except the ‘human wellbeing and chemistry’ unit. There was a difference in the second-included science practices by unit. There was a little difference in the most-included science practices by the contents of unit. Fourth, the science practices included in the inquiry activities of the textbooks were concentrated in one or two specific activities. Learners will repeatedly perform the specific inquiry activities. And they will not only have little opportunity for experiencing a variety of inquiry activities, but form the misconception of specific inquiry. As stated above, if the inquiry activities included in the textbooks are concentrated in some science practices, learners will have a limit in experiencing and understanding the process of scientific inquiry. It will be difficult to achieve the goal of the 2009 revised science curriculum that the inquiry activities of science textbooks should boost their ability and attitude of scientific literacy and inquiry. Consequently, the inquiry activities including a variety of science practices should be come up with to help students experience and understand the process of scientific inquiry in the development of future science textbooks. And the teacher education and training should be provided to help science teachers plan and perform a science lesson including the inquiry activities.