예비과학교사의 개방형 탐구를 통한 과학과 핵심역량 함양

Abstract

본 연구의 목적은 2015 개정 과학과 교육과정에서 제시한 과학과 핵심역량 중 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통능력, 과학적 탐구능력을 함양함에 있어 개방형 탐구가 어떠한 효과를 주는가에 대하여 탐색하는 것이다. 서울 소재 사범대학 과학교육과에서 개설되는 탐구화학실험을 수강하는 예비과학교사 중 실험반 12명, 비교반 15명을 선정하였다. 한 학기동안 8차시에 걸쳐 실험반에서는 ‘개방형 탐구화학실험’을 실시하였고 비교반에서는 ‘안내된 탐구화학실험’을 실시하였다. 수업처치 전과 후의 과학적 문제해결력과 과학적 의사소통능력 함양에 대한 인식과 과학적 탐구능력을 측정하여 순위 공변량 분석하였다. 수업 처치가 끝나고 개인 면담을 진행한 후 그 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 첫째, 과학적 문제해결력 인식 검사 분석 결과, 개방형 탐구와 안내된 탐구의 효과에 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 그러나 하위 영역 중 비판적 문제해결과 자료 수집 및 분석 영역에서 개방형 탐구를 경험한 실험반이 안내된 탐구를 경험한 비교반에 비해 통계적으로 유의미하게 향상됐으며(p<.05), 초인지 사고 영역에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 면담 내용 분석 결과, 예비과학교사들은 개방형 탐구를 경험하며 탐구 문제 설정 단계가 탐구의 방향을 결정한다고 인식하였다. 실험반 학생은 탐구 문제를 설정하는 과정에서 탐구 문제와 그에 대한 탐구 과정에서의 오류를 줄이고자 정보와 자료를 분석·평가하고 이를 근거로 합리적인 의사결정 과정을 거쳐 문제해결을 할 수 있었던 것이라 보여 진다. 둘째, 과학적 의사소통능력 인식 검사 분석 결과, 개방형 탐구를 경험한 실험반이 안내된 탐구를 경험한 비교반에 비해 유의미한 향상이 있었다(p<.05). 하위 영역 중 의사표현 및 의견조정 영역에서도 실험반의 점수가 유의미하게 높았으나(p<.05). 적극적 청취와 ICT활용 영역에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 면담 내용 분석 결과 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사들은 탐구 문제 설정을 위한 합리적인 의사결정 과정에 있어서 자신의 의견을 주장하기 위하여 논리적으로 의사표현을 할 수 있었던 것으로 나타났다. 이러한 과정에서 재미를 느끼고 자신감을 가지게 되어 발전적인 대화를 이끄는 수준에 도달할 수 있었다고 보여 진다. 셋째, 과학적 탐구능력 검사지 분석 결과, 과학적 탐구능력을 함양함에 있어 개방형 탐구와 안내된 탐구의 효과에 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 하위 영역 중 기초탐구능력에서는 개방형 탐구를 경험한 실험반의 점수가 안내된 탐구를 경험한 비교반에 비해 유의미하게 높았으나(p<.05), 통합탐구능력에서는 유의미한 차이가 없었다(p>.05). 면담 분석 결과, 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사들은 탐구할 문제를 인식하는 과정에서 시범실험 등의 제시된 현상을 더 면밀히 관찰하였으며 기초탐구능력에 해당하는 예상과 추리 활동이 활발히 일어난 것으로 나타났다. 넷째, 개방형 탐구를 경험한 예비과학교사들은 탐구할 문제를 설정하는 과정이 어렵다고 인식하였음에도 개방형 탐구에 대해 긍정적으로 생각하였다. 반면 안내된 탐구를 경험한 예비과학교사들은 탐구 문제 설정 단계를 경험하지 못하였음에도 불구하고 개방형 탐구를 부정적으로 인식하였다. 개방형 탐구를 경험함으로써 개방형 탐구에 대해 긍정적인 인식을 가질 수 있을 거라 기대할 수 있다. ;The purpose of this study is to explore the science problem solving ability, scientific communication ability, and scientific inquiry ability of the scientific key competencies of 2015 through preliminary science teachers' open inquiry. 12 experimental groups and 15 comparison groups were selected among the pre-Service science teachers who take the 'inquiry chemistry experiment' which is opened in the Science Education Department of the College of Education, Seoul. In the experiment group, open 'inquiry chemistry experiment' The guided 'Inquiry Chemistry Experiment' was conducted over eight sessions during one semester. In order to measure the scientific problem-solving ability and scientific communication ability before and after the instruction, some of the key competency test(Hyun-Ju Lee, 2015) were selected and reconstructed. TSPS (Kwon, kim, 1994) and TIPSⅡ(Burns et al., 1985) were selected and used. The results of the interviews were analyzed and the following conclusions were drawn. First, there was no significant difference in open inquiry and guided inquiry in cultivating scientific problem solving ability(p>.05). However, there was a statistically significant difference(p<.05) in the critical problem solving and data collection and analysis domains among the sub-domains(p<.05). As a result of the interview analysis, the preliminary science teachers experienced the open inquiry and recognized that the inquiry problem setting step determines the direction of inquiry. In the process of setting up the inquiry problem, it can be interpreted that it was possible to make a reasonable decision-making process based on the analysis and evaluation of information and data in order to reduce the inquiry problem and the error in the inquiry process. Second, there was a significant difference in open inquiry and guided inquiry in cultivating scientific communication ability(p<.05). However, there was a significant difference between the subscale and the control domain(p<.05). There was no significant difference between active listening and ICT use(p>.05). As a result of the interview analysis, the preliminary science teachers who experienced the open inquiry appeared to be able to logically express their opinions in order to make their own opinions in the process of rational decision making at the inquiry problem setting stage. In this process, I felt that I was able to reach a level that leads to progressive conversation by having fun and being confident. Third, there was no significant difference between open inquiry and guided inquiry in cultivating scientific inquiry ability(p>.05). There was a significant difference in baseline inquiry ability among sub - domains(p<.05) but there was no significant difference in integration inquiry ability(p>.05). There was no significant difference in the sub-domains of basic inquiry ability and integrated inquiry ability(p>.05). As a result of the interview analysis, the preliminary science teachers who experienced the open inquiry were more closely observed in the process of recognizing the problem to be explored and the activities including the basic inquiry ability (prediction and reasoning) were actively appeared. In addition, I was positive about the open inquiry even though I recognized that this process was difficult while experiencing the process of creating the problem to explore. On the other hand, the preliminary science teachers who did not experience the setting of the inquiry problem neglected open inquiry despite their inexperience. By experiencing open inquiry, we can expect to have a positive perception of open inquiry.