과학관 전시물에 포함된 8가지 과학 실천 분석

Abstract

Recently, in the science education, the importance of scientific experience for scientific thinking and solving ability is being emphasized. So National Research Council(NRC) has presented 8 science practices and proposed some detail achievement goals for practices to be obtained in each grade clusters with which the students can experience the process of constructing scientific knowledge by performing the scientific investigation. In spite of the importance of the inquiry activities, the teachers has many difficulties on doing that under school educational curriculum because of time arrangement, fixed curriculum, lack of the tools, etc. To solve the restriction, the science museums, which provides manifold materials and free educational environment can help students' inquiry activities. So, this study is going to provide current topics on teaching-learning using the exhibitions in the museum, with the achievement aims of 8 scientific practices by grade clusters; 3rd-5th, 5th-8th, 9th-12th, adapting and analyzing them to find what kinds of science practices using the exhibitions are attained in the process of operating the experience tools through the first and second exhibition objects in Namsan museum and National museum, serve the students. The result of this study were as follows. First, as a result of analyzing the detail achievement goals by grade clusters through the activities using the exhibitions in museum, some of the activities fit to the detail achievement goals are presented repetitively. Among the activities fit to the particular achievement goals, there are more practices of using models to predict phenomena, collecting and interpreting data or summarizing and explaining science ideas. On the other hand, there are less practices of the developing and improving the models with evidences voluntarily for growing thinking ability, planning an investigation, using variety representation such as tables, diagrams, graphs, statistic and probability, evaluating information or engaging in argument with peers. Second, analyzing on the achievement of goals for 3rd-5th grade and 6th-8th grade clusters, the activities using museum exhibitions more included the science practices of ‘planning and carrying out investigations’, ‘analyzing and interpreting data,’ 'constructing explanations and designing solutions’, ‘obtaining, evaluating and communicating information’ comparatively. While, as a whole, the science practices of ‘developing and using models’, ‘using mathematics and computational thinking’ and ‘engaging in argument from evidence' were little included in the activities using museum exhibitions and there’s no practices in ‘asking and prescribing the problems’ As a result, while the museum exhibitions have many activities to obtain evidence for data analysis through inquiry, constructing scientific knowledge and explains , they have little activities for logical thinking to ask problems in the process of discussion with friends and clarify the results, organizing the concepts through models or mathematical marking, by evaluating and correcting their own claims or grounds. Third, as a result of analyzing varieties of 8 scientific practices in each exhibitions, the practices fit to the 3rd-5th and 6th-8th grades are combined up to 5 kinds of activities and the practices fit to the 9th-2th grades are combined up to 4 kinds. In case of the scientific achievements included, in the 3rd-5th grades and 6th-8th grade clusters, 4 scientific achievements combined to the exhibitions are the most frequent and in the 9th to 12th, 1-2 achievements are the most. There are no practices or one to two kinds of practices combined to the exhibitions, especially in the 9th to 12th grades, there are no varieties of practices. Considering the scientific practices are interactive and carrying out with combination, it shows that the activities and learning materials using exhibitions have to be made with various practices as possible. Fourth, as a result of the analysis for 8 scientific practices by scientific spheres, there included more scientific practices using the exhibitions of museum in the physical area and less practices in the earth science area. In the physical area, there included the most of ‘Constructing explanations and Designing solution’ and in the biological area, there included the most of ‘Developing and Using Models' and 'Obtaining, Evaluating and Communicating information’. According to the scientific museums and the scientific spheres, there were some differences in the frequency of the practices. As stated above, consequently it shows that hereafter, the activities fit to 8 scientific practices and detail achievement goals must be complemented and provided for insufficient parts in order to experience a true experimental learning and raise scientific knowledge when the activities using the museum exhibitions, the teaching-learning materials, science museum programs are to be designed and planned.;과학 교육에서는 학생들이 과학적으로 사고하고 문제를 해결할 수 있는 과학적 소양을 기를 수 있도록 과학 탐구의 중요성을 강조하고 있다. 이에 미국 연구회(National Research Council)에서는 학생들이 탐구를 수행하면서 과학 지식을 형성하는 과정을 경험할 수 있도록 8가지 과학 실천(8 Science Practices)을 제시하였고, 학년군별로 성취해야 하는 8가지 과학 실천의 세부 성취 목표를 제안하고 있다. 과학 학습에서 탐구가 강조되고 있음에도 불구하고 학교 수업에서 교사들은 시간 제약, 정해진 교육과정, 탐구 장비의 부족 등의 이유로 탐구 수업에 어려움을 겪고 있으므로 다양한 자원과 자유로운 학습 환경을 제공하는 과학관은 학생들의 탐구 활동에 도움을 줄 수 있다. 이에 본 연구에서는 국립과천과학관의 기초과학관과 서울특별시 과학전시관(남산분관)의 제1전시실, 제2전시실에 전시된 전시물을 대상으로 전시물 작동을 통한 활동과 패널에 제시된 활동을 미국 연구회에서 제안한 8가지 과학 실천의 3-5학년, 6-8학년, 9-12학년의 학년군별 세부 성취 목표를 각각 적용하여 분석하였다. 이를 통해 전시물이 학생들에게 어떠한 탐구 경험을 제공하고 있는지 알아봄으로써 과학관을 이용한 과학 교수-학습에 시사점을 제공하고자 하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 8가지 과학 실천의 학년군별 세부 성취 목표를 분석한 결과 과학관 전시물에서 일부 세부 성취 목표에 해당하는 활동만이 반복적으로 제시되고 있었다. 세부 성취 목표에 해당하는 활동 중에는 현상을 예측하기 위해 모형을 사용하고 탐구를 수행하여 데이터를 수집·해석하며 정보를 요약하여 설명하는 활동이 많았다. 반면, 학생들이 직접 증거를 활용하여 모형을 개발·수정하면서 사고를 발전시키고 주도적으로 탐구를 설계하며 표, 다이어그램, 그래프, 확률과 통계 등 다양한 표상을 활용하고 데이터의 한계점을 고려하고 과학 정보를 평가하거나 동료와 논의하는 활동은 거의 없었다. 둘째, 과학관 전시물에 포함된 8가지 과학 실천은 3-5학년과 6-8학년군의 성취 목표로 분석했을 때 ‘조사 계획하고 수행하기’, ‘자료 분석하고 해석하기’, ‘설명 구성하고 문제 해결 고안하기’, ‘정보를 얻고, 평가하고, 소통하기’가 9-12학년군에서는 ‘설명 구성하고 문제 해결 고안하기’와 ‘정보를 얻고, 평가하고, 소통하기’가 상대적으로 많이 포함되어 있었다. 반면 전체적으로 ‘모형을 개발하고 사용하기’, ‘수학 및 전산적 사고 이용하기’, ‘증거에 입각하여 논의하기’의 활동은 적게 포함되어 있었으며, ‘질문하고 문제 규정하기’는 전혀 포함되어 있지 않았다. 즉, 학생들이 탐구를 통해 수집한 자료를 분석하여 증거를 얻고 과학 정보를 활용하여 과학 지식을 구성하고 설명할 수 있는 활동이 많은 반면, 학생들이 현상을 관찰, 탐구, 논의하는 과정에서 탐구 문제를 이끌어 내거나 모형, 수학적 표상 등을 통해 개념을 조직화하고 친구들과 논의를 통해 주장과 근거를 평가·수정하는 활동은 부족한 것으로 해석된다. 셋째, 8가지 과학 실천이 얼마나 다양하게 포함되었는지 분석한 결과 3-5학년군과 6-8학년군에 해당하는 과학 실천은 각각의 전시물에 최대 5가지가 조합되어 있었으며, 9-12학년 군에 해당하는 과학 실천은 최대 4가지가 조합되어 있었다. 과학 실천이 포함된 경우 3-5학년, 6-8학년군에서는 4가지의 과학 실천이 9-12학년군에서는 1-2가지의 과학 실천이 조합된 전시물이 가장 많았다. 과학 실천이 전혀 없거나 1-2가지 종류만으로 구성되어 있는 전시물이 상당수 있었으며 특히 9-12학년 수준의 과학 실천이 각 전시물에 다양하게 포함되어 있지 못하였다. 과학 실천은 서로 상호작용하기 때문에 결합하여 수행되어져야 함을 고려할 때 최대한 다양한 과학 실천을 포함시켜 전시물이나 학습 자료를 구성해야 함을 시사한다. 넷째, 과학 분야별로 8가지 과학 실천을 분석한 결과 물리 영역의 전시물에 가장 많은 과학 실천이 포함되어 있었으며 지구과학 영역에서 가장 적은 과학 실천을 포함하고 있었다. 물리 영역의 전시물에는 ‘설명 구성하고 문제 해결 고안하기’가 생물 영역에서는 ‘모형 개발하고 사용하기’와 ‘정보를 얻고, 소통하고, 평가하기’의 실천이 상대적으로 많이 포함되어 있었던 것처럼 과학관과 과학 분야별로 과학 실천의 빈도가 조금씩 차이를 나타냈다. 이와 같은 결과는 향후 과학관 전시물을 이용한 활동과 교수-학습 자료, 과학관 프로그램을 계획할 때 학생들이 과학관에서 진정한 탐구 학습을 경험하고 과학적 소양을 기를 수 있도록 8가지 과학 실천과 각 실천의 학년군별 세부 성취 목표에 해당하는 활동의 부족한 부분들이 추가로 보완·제공되어져야 함을 시사한다.