STEAM을 활용한 과학적 모형의 사회적 구성 수업에서 학생의 과학자본이 모형구성과정과 개념이해에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 융합인재프로그램(STEAM)을 적용한 과학모형의 사회적 구성 수업에서 학생들의 과학자본에 따라 과학모형구성과정과 개념이해에 어떤 차이가 있는지를 알아보기 위한 연구이다. 이를 위해 한국과 호주의 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 계절의 변화에 대한 6차시의 공동수업을 진행하였다. 한국에서 2학급 50명, 호주에서 1학급 25명, 총 75명의 학생들과 각 학급에서 수업을 진행한 교사 3명이 연구에 참여하였다. 학생의 과학자본과 개념이해에 대해서 알아보기 위해 67개의 항목으로 구성된 과학자본 질문지와 각각 10문항으로 구성된 계절의 변화 관련 사전, 사후개념 확인 질문지를 개발하였다. 과학자본 설문지, 개념 확인 질문지, 수업 활동지를 통해 자료를 수집하였고 수업 과정은 비디오로 녹화하여 학생들이 모형구성과정에서 어떻게 참여하는지 살펴보았다. 학생들의 인터뷰를 위해 설문지와 활동지, 질문지에 대한 분석을 바탕으로 학생들을 4개의 그룹으로 나누었다. 과학자본이 많으며 모형구성과 개념이해 수준이 높은 학생(그룹1), 과학자본이 적지만 모형구성과 개념이해 수준이 높은 학생(그룹2), 과학자본은 많지만 모형구성과 개념이해 수준이 낮은 학생(그룹3), 과학자본이 적으면서 모형구성과 개념이해 수준이 낮은 학생(그룹4)으로 나누었다. 이중에서 그룹1, 2, 3에 속하는 학생들을 2명씩 뽑아서 총 6명의 학생들을 인터뷰하였다. 두 나라 학생들의 과학자본 설문지를 비교 분석하는 양적연구를 하였고, 학생들의 모형구성과정 속에서 나타난 상호작용과 인터뷰에 대한 분석은 질적 연구의 사례연구 방법을 적용해 학생들의 과학자본과 모형구성과정 사이의 관계에 대해서 이해하려고 하였다. 연구결과에 의하면 두 나라 학생들 간의 과학자본 총합에 따른 학교별 차이는 국가에 따른 문화적 차이보다는 학교가 위치하고 있는 지역과 부모들의 사회적 경제적 차이로 인해 발생하였다. 학생들을 과학자본에 따라 분류하면 주로 중간 그룹이 가장 많은 항아리형 분포가 나타났다. 하지만 한국의 공립초등학교 남학생의 경우는 이와는 다른 피라미드형의 분포를 보였다. 학생들의 모형구성에 대한 선행지식이 비슷한 상황에서 모형구성이나 개념이해의 정도는 과학자본 보다는 교사의 모형과 모형구성에 대한 지식(Meta Modeling Knowledge)의 영향이 더 컸다. 모형구성의 과정을 보면 과학자본이 높은 학생들은 주로 인지적 상호작용과 메타 인지적 상호작용에서 주도적인 역할을 하였다. 또한 자신의 의견을 제안하거나 설명하는 등의 역할을 통해 모둠 모형의 방향을 정하고 이끌어 가는 역할을 많이 하였다. 과학자본 중간 그룹의 학생들은 정의적 상호작용이나 조직적 상호작용에서 주요한 역할을 하였다. 이러한 연구 결과를 통해 효과적인 모형구성과 개념이해를 위해서 교사의 모형과 모형구성과정에 대한 지식(Meta Modeling Knowledge)이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 또한 학생들의 과학자본이 모형구성과정에서 상호작용에 영향을 미치기 때문에 과학 탐구 활동에서 학생들의 과학자본을 고려한 모둠구성이 필요함을 알 수 있었다. 그렇기 때문에 교사나 부모들은 과학자본이 학습에 미치는 영향을 인식하고 학생들의 과학자본을 이해하고 이를 높이려는 노력이 필요하다. 과학자본이 낮은 학생들일수록 과학에 대한 흥미가 낮기 때문에 과학학습에 대한 동기를 높이기 위해서 더 많은 노력이 필요하다. 본 연구와 같은 융합인재프로그램을 활용한 과학모형구성 수업은 학생들의 학습 동기를 높일 수 있는 하나의 예가 될 수 있다. 본 연구는 학생들의 과학탐구과정으로서의 모형구성과정과 과학자본의 관계를 이해하려고 노력하였다는 점과 초등학생들의 과학자본을 알아보기 위한 설문지를 개발한 점, 학생들의 과학에 대한 흥미와 참여를 높이기 위해 융합인재프로그램을 활용한 과학모형의 사회적 구성 수업 프로그램을 개발하였다는 점에서 의의가 있다.