과학적 모델과 모델링에 대한 중등 과학 교사의 인식 탐색

Abstract

과학 교육의 궁극적 목표인 학생들의 과학적 소양을 배양하는데 있어 과학적 모델(이하 모델)과 모델 구성(이하 모델링)이 수행하는 핵심적 역할을 고려할 때, 중등 과학 교사의 모델과 모델링에 대한 인식을 조사하는 것은 모델 기반 교수·학습을 실제 과학 수업에 적용하기 위한 토대를 마련하기 위해 필수적이라고 할 수 있다. 모델 기반 교수·학습이란 학생들이 자신의 모델을 구성, 평가, 수정하는 모델링을 통해 과학적 내용 지식을 학습하고, 나아가서 과학의 본성에 대한 바람직한 이해를 구축하도록 모델과 모델링 과정에 대하여 학습하는 것을 의미하며, 그러한 모델링 수업의 안내자로서 과학 교사는 모델과 모델링에 대하여 튼튼한 이해를 소유하여야 한다. 이에 본 연구자는 현재 학교 현장에서 과학 교과를 가르치는 50명의 중등 과학 교사를 대상으로, 25개의 개방형 문항을 사용하여 다음과 같은 세 가지 범주의 모델과 모델링에 대한 여러 측면의 인식, 첫째, 모델과 모델링에 대한 여러 측면의 이해, 즉 정의, 예시, 목적, 다양성, 변화성, 설계와 구성, 평가 기준, 둘째, 교수도구로서의 모델과 모델링 활용의 중요성과 교수 의사, 셋째, 15개 모델 후보에 대한 모델 여부 판단과 각 모델의 목적을 조사하였다. 수집된 자료에 대한 질적 분석을 통하여 다음과 같은 결론에 도달하였다. 첫째, 대부분의 과학 교사들은 모델이 갖는 교수도구로서의 기능적 측면에 집중하여, 실제의 단순화된 표상이라는 모델 개념을 소유하지만, 과학 내용 전달 측면의 효용에만 집중하기 때문에, 과학에 있어서 모델과 모델링의 역할을 파악하지 못 하고 있다. 둘째, 대부분의 과학 교사들은 하나의 자연 현상을 표상하기 위해 다양한 모델이 구성될 수 있다는 사실과, 그러한 모델의 변화 가능성에 대하여 비교적 잘 인식하고 있으나, 모델의 설계와 구성이나 평가 기준 측면의 이해는 수정을 필요로 하는 제한적 수준에 머물러 있다. 셋째, 많은 교사들이 모델과 모델링에 대하여 가르치는 것의 중요성을 인식하지만, 여러 교육 과정 상의 현실적 어려움과, 교사의 지식 부족을 토로하여 모델과 모델링의 실제 현장 적용에 대해 부정적 시각을 견지하는 교사들이 상당하였다. 넷째, 물리, 화학, 지구과학 전공 교사들에 비하여, 많은 생물 전공 교사들은 생물 교과에 자주 등장하는 실물 모델에 치우친 모델 개념을 소유하였으며, 그러한 인식은 교수도구로서 모델과 모델링을 활용하는 것의 가치를 과소평가하는 견해로 나타났다. 이와 같은 결과를 교사의 전공을 포함하는 모델 사용 경험이 그들이 소유한 모델 개념과 본성에 대한 지식적 이해의 근간이며, 그에 기반을 둔 신념을 소유한 것으로 판단하였다. 즉, 모델에 대한 지식과 신념 사이의 상호관련성이 일견 탐지되었다. 다섯째, 교육 과정 상 등장하는 여러 과학 개념과 관련된 모델 후보를 그림으로 제시한 결과, 모델 여부 판단에 있어 과학적이고, 일관된 기준을 적용하기 보다는 모델이 갖는 설명력이나 자신의 모호한 모델 개념을 적용하였고, 모델이라고 판단한 경우, 각 모델의 제한점에 대한 지식을 표출한 경우는 드물었다. 여섯째, 모델 유형과 관련된 지식에 있어서, 과학 교사들은 기술적(descriptive) 측면에 초점을 맞춘 모델 사용에 집중하여, 표, 그래프, 수식으로 표상된 수학적, 상징적 모델의 예측적, 해석적 효용에 대한 인식이 부족한 것으로 나타났다. 본 연구에서 중등 과학 교사들이 모델과 모델링에 대하여 무엇을 알고, 어떻게 가르치는가에 대한 기존 인식을 탐색하여 분석한 결과는 과학 교사의 모델과 모델링에 대한 이해를 제고하기 위한 적극적인 개입에 대하여 큰 시사점을 갖는다.