천문 현상이 포함된 예술 작품에 대한 중학생의 귀추 과정 탐색

Abstract

본 연구의 목적은 천문학 요소가 포함된 다양한 예술 작품을 탐구의 소재로 활용하여 그 속에서 드러나는 중학생의 귀추 과정별 특징을 분석하고, 나아가 추론의 흐름을 탐색하는 것이다. 지구과학 탐구에서 귀추가 매우 중요함에도 불구하고 귀추를 적용한 교수 학습 연구가 다양하게 이루어지지 않은 점, 특히 학생들이 가장 어려워하는 천문학 탐구에 대한 연구는 더욱 미진한 점, 현대 과학 교육에서 과학 탐구가 강조됨에 따라 과학 탐구에서 활용될 수 있는 소재를 확장할 필요가 있다는 점 등으로 인해 본 연구가 진행되어야 할 필요가 있다. 이에 본 연구는 귀추적 탐구 모형을 토대로 예술 작품을 활용한 탐구 프로그램을 개발, 적용하여 학생들의 역동하는 귀추 과정을 탐색하고자 한다. 연구 문제는 첫째, 예술 작품을 소재로 한 과학 귀추 활동의 탐색 단계에서 드러나는 특징은 무엇인가? 둘째, 예술 작품을 소재로 한 과학 귀추 활동의 조사 및 선택 단계에서 드러나는 특징은 무엇인가? 셋째, 예술 작품을 소재로 한 과학 귀추 활동의 설명 단계에서 드러나는 특징은 무엇인가? 넷째, 예술 작품을 소재로 한 과학 귀추 과정의 흐름은 어떠한 특징을 보이는가? 이다. 연구를 위한 예비 프로그램이 2019년도에 개발, 적용되었으며 예비 연구의 결과를 토대로 총 13차시(62시간)로 구성된 ‘미술관으로 간 과학자’ 프로그램이 2020년에 최종 개발, 적용되었다. 중학교 2, 3학년생 5명이 연구에 참여하였으며, 약 10개월 동안 함께 했다. 본 연구는 질적 사례 연구로, 수업 활동지, 수업 녹화 자료, 개인 및 집단 면담 결과, 사전 검사지가 연구 자료로 수집, 분석되었다. 연구 결과는 탐색, 조사, 선택, 설명의 귀추 과정에 따라 제시되었다. 귀추의 각 과정별 특징을 질적으로 분석하였으며, 그 후에 각 특징을 연결하여 귀추의 흐름을 최종적으로 제시하였다. 각 단계에서 확인된 특징을 간단히 정리하면 다음과 같다. 탐색에서는 어떠한 요소에 집중하여 탐색하느냐에 따라 과학적 요소 또는 일상적 요소를 위주로 탐색한 집단이 있었고, 시각 정보를 포함하지 않거나 부족한 작품에 대해서는 감상적으로 작품을 탐색하는 경향이 있었다. 조사 단계에서는 학생들이 조사한 선지식의 유형이 크게 개념을 위주로 조사한 집단과 경험을 위주로 조사한 집단으로 나뉘었다. 개념을 위주로 조사한 집단은 그렇지 않은 집단에 비해 조사한 내용의 정확성, 구체성 등의 질적 수준이 더 높은 것으로 나타났다. 선택 단계에서는 결정적 지식의 선택 여부에 따라 크게 두 집단으로 나뉘었다. 결정적 지식을 선택한 학생들은 스스로 적절한 개념을 조사 및 선택하거나 교사의 도움으로 결정적 개념을 적절히 조사, 선택한 특징이 있었다. 반대로 결정적 지식을 선택하지 않은 학생들은 교사의 도움을 수용하기는 했지만 결국 자신이 조사한 부적절한 지식을 선택하거나, 교사의 도움을 아예 수용하지 못했다. 설명 단계에서 생성된 가설의 특징 즉, 설명력은 전 단계 중 특히 선택 단계의 영향을 많이 받았다. 앞서 결정적 지식을 선택했던 집단은 상대적으로 설명력이 높은 가설을 생성하였다. 귀추의 흐름은 가설의 성공 여부에 따라 설명력이 높은 가설을 생성한 경우와 그렇지 못한 경우에서 각각 나타났다. 설명력이 높은 가설을 생성한 집단은 탐색 단계에서 주로 과학적 요소를 보고, 조사 단계에서 개념 지식을 지배적으로 조사하며, 결정적인 개념을 선택하는 흐름을 보였다. 반면에, 설명력이 낮은 가설을 생성한 집단은 탐색 단계에서 일상적 요소를 주로 탐색하고, 조사 단계에서는 자신의 경험 지식을 조사하며, 결국 결정적이지 않은 지식을 최종 선택하는 경향이 있었다. 각 단계에서 학생들의 의사결정에 영향을 미치는 것을 종합하면 선지식의 질적·양적 수준, 수업 참여도와 의사소통 능력, 과학 개념에 대한 이해, 과학에 대한 신뢰 등이 있었다. 추론의 성공에 가장 큰 영향을 미치는 단계는 ‘선택’ 단계였으며, 결정적 지식을 선택한 학생이 설명력이 높은 가설을 생성하였다. 본 연구는 천문학 학습에 대한 귀추 특징을 처음으로 탐색하고, 지구과학 탐구의 소재를 확장하였으며, 과학 문화 확산의 한 방법을 제시했다는 점에서 의미가 있다.;The purpose of the study is to analyze the characteristics of students' abductive reasoning in scientific inquiry using various artistic materials, and to explore the flow of reasoning that appears in the whole process. A “Scientists going to the museum” program was developed for research, and five middle students participated in the study. As a qualitative case study, worksheets, recorded class materials, individual and group interview, and pre-examination were collected and analyzed as research materials. Research results were presented based on the courses of exploration, investigation, selection, and explanation. The characteristics of each course were qualitatively analyzed, and then the characteristics were connected to present the flow of the course. The characteristics confirmed at each course are summarized as followings. In exploring stage, depending on what element students focus on, there are two groups who observe scientific or everyday elements. Also, there is another group who observe works of art emotionally that do not contain or lack visual information. In investigating stage, the types of prior knowledge were roughly classified into two groups, one was a group that focused on ‘concepts’ and the other was a group that focused on ‘experience’. It was also found that the group investigated mainly on scientific concept had a higher qualitative level such as accuracy, diversity and so forth. In selecting stage, students were roughly divided into two groups depending on whether or not the selection of crucial knowledge. Students who chose crucial knowledge investigated and selected the appropriate concepts by themselves or supports of a teacher. Conversely, students who did not choose crucial knowledge tried to accommodate the teacher's help, but ultimately chose the inappropriate knowledge he investigated. The characteristics of the hypothesis generated in the explaining stage were greatly influenced by the selecting stage among the previous stages. The group that selected crucial knowledge in the selecting stage generated a relatively well-explained hypothesis, and the other students generated a less-explained hypothesis. The flow of abductive reasoning was different depending on the quality of hypothesis. The group that generated the former mainly observed the scientific elements in exploring stage, investigated the concept in investigating stage, and chose the crucial concept in selecting stage. On the other hand, the group that generated the bad hypothesis mainly observed everyday elements in exploring stage, researched their own experience in investigating stage, and finally chose unimportant knowledge. The qualitative and quantitative level of prior knowledge, communication between students and a teacher, understanding of scientific concepts, and trust in science influenced students' abductive reasoning. The process that has the greatest impact on the success of reasoning was the “selection”. Students who chose crucial knowledge created better hypotheses than those who did not. This study is of significance in that it is the first research to explore abductive activities of astronomy learning among the learning contents of earth science. It is also meaningful in that it has expanded the materials of earth science inquiry and presented a way to spread science culture.