과학적 소양을 위한 과학교육 내용구성의 쟁점에 대한 고찰

Abstract

Scientific Literacy has been a major goal of science education worldwide. With the rapid change of society based on science, the definition of scientific literacy is gradually expanding and being re-conceptualization. Modern scientific literacy, in particular, stresses the acquisition of scientific knowledge and problem solving, as well as the nurturing of citizens who can play a role in society. This means that education for scientific literacy is necessary for science-related problems that occur globally, as well as the emphasis on scientific knowledge or everyday problem solving. What should be the content of science education for this Scientific Literacy? In particular, modern scientific literacy emphasizes understanding of the essence of science. And it is argued that history and philosophy of science, nature of science, which deal with the essence of science, should be dealt with scientific knowledge. We deeply agrees with this argument of the prior research. And we believe there is a need to study the content in science education aiming at scientific literacy from this point of view. Meanwhile, there is one of the various issues concerning the content of science education for scientific literacy. It is about the difficulty of integrating scientific knowledge and outside of scientific knowledge. In fact, many studies have reported cases of this difficulty. In this regard, We noted that research is needed to explore specific alternatives to address this issue. This research is a study on the composition of the content of science education for scientific literacy. And this research aims to understand the science itself, that is, the essence of science. Through consideration of prior research, Context surrounding science define as content that can provide the essential relevance and meaning(Millar & Osborn, 1998). Context surrounding science includes the essential and specific context of science: nature of science, history and philosophy of science. The purpose of this research is to look at current contents in science education for scientific literacy, the contents of force and motion focusing on the relationship between 'Scientific knowledge' and 'Context surrounding science', and to find specific alternatives to harmoniously reconcile the two. At first, We research analyzed the current curriculum, 《2015 Revised Science Curriculum》 for Science literacy. Then We analyzed the content composition of 《The Evolution of Physics》 (EoP), written by Einstein and Field, in an attempt to explore specific alternatives to the content composition in science education. This research analyzed two subjects using quality content analysis method and presented the results with the content composition diagram. At first, We further analyzed five textbooks of 'Science 1' developed for 《2015 Revised Science Curriculum》. Secondly, We further analyzed the plot structure(Klassen, 2014) for a qualitative understanding of the narrative EoP. As a result of the first research, content composition of the curriculum was characterized as follows. First, content of the curriculum are break off Scientific knowledge and Context surrounding science. And Scientific knowledge is also disconnected, which separates the two close concepts, Force and Motion. Second, the curriculum only selects Scientific knowledge as its content, and Context surrounding science is a guide to teaching activities. This causes a disconnection between Scientific knowledge and Context surrounding science. Third, most textbooks only cover Scientific knowledge. In addition, even Context surrounding science that appears in textbook is presented as an appendix, which breaks off from Scientific knowledge. As a result of the second research, the content composition of EoP was characterized as follows. First, EoP has a close relationship between Scientific knowledge and a wide range of Context surrounding science. Secondly, Scientific knowledge and Context surrounding science in EoP are reconciled by stories based on scientific history. In particular, The story of science' in EoP is formed by four plots. Each plot deals with the introduction and resolution of conflicts that occur until the classical mechanics system is completed. Third, EoPs content covered together not only with the simple application of Scientific knowledge (e.g. The law of inertia, Speed and Velocity, Vector, The law of universal gravitation), but also with the Context surrounding science that provides the essential relevance and meaning of Scientific knowledge. In particular, Context surrounding science covers a wide range of content. and it not only allows us to understand the science itself, but also have an insight into nature which is the object of science, and human beings who are the subject of science. In summary, The curriculum selects only Scientific knowledge for educational content. This composition makes it difficult to understand the fundamental idea of 'force and motion' and the essence of science. EoP, on the other hand, deals with a history-based story, the process of completing classical mechanics from the relationship of force and motion. The science story reconciles Scientific knowledge with a wide range of Context surrounding science. Through this, the EoP enables us understanding of the fundamental idea of force and motion and the essence of science. This method of content composition in EoP could be a good way to reconcile Scientific knowledge and Context surrounding science. It also shows new possibilities for how to organize educational content for scientific literacy.

과학적 소양(Scientific Literacy)은 국내외 과학교육의 주요한 목표로 자리매김하고 있다. 최근 과학을 기반으로 한 사회가 급격한 변화를 맞이는 시대의 맥락에서 과학적 소양의 의미는 점차 확대되고, 재개념화되고 있다. 특히 현대적 의미의 과학적 소양은 과학지식의 습득과 학습과제를 해결하는 능력뿐 아니라, 사회에서 역할을 할 수 있는 시민의 육성을 강조하고 있다. 이는 단편적인 지식의 습득이나 일상적인 문제의 해결을 넘어, 지역사회와 국가, 지구를 아우르는 사회적 문제를 염두에 두는 과학적 소양을 위한 교육이 필요하다는 것을 의미한다. 그렇다면, 이러한 과학적 소양을 위한 과학교육의 내용은 무엇이 되어야 할까? 현대적 의미의 과학적 소양을 위한 과학교육에서는 과학의 본질에 대한 이해가 특히 강조되고 있다. 많은 연구자는 과학의 본질을 다루는 과학사와 과학철학, 과학의 본성 등이 과학지식과 함께 다뤄져야 한다고 주장한다. 본 연구자는 과학적 소양을 위한 과학교육의 내용이 과학의 본질을 다루어야 한다는 선행연구의 주장에 깊이 공감하면서, 이와 같은 맥락에서 과학적 소양을 목표로 하는 과학교육의 내용을 살펴보는 연구가 필요하다고 보았다. 한편 과학지식과 과학지식 밖의 내용이 조화를 이루는 것에 대한 어려움이 과학적 소양을 위한 과학교육의 내용구성에 대한 다양한 쟁점 중 하나로 부각된다. 실제로 국내외의 연구에서 두 교육내용이 융합되지 못하고 대립하는 사례가 보고되고 있지만, 이러한 쟁점을 다루는 연구는 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구자는 위와 같은 쟁점을 해소하는 구체적 대안을 탐색하는 연구가 필요하다고 보았다. 이에 본 연구자는 과학적 소양을 위한 과학교육의 내용구성에 대하여 고찰하고자 하였다. 특히 본 연구에서는 과학이 무엇인가를 이해할 수 있도록 하는, 즉 과학의 본질을 담아내는 교육내용을 지향한다. 선행연구의 고찰을 통해 본 연구에서는 과학지식(scientific knowledge)에 대한 본질적인 의미와 타당성을 제공(which could provide essential relevance and meaning)(Millar & Osborn, 1998)하는 교육내용을 과학을 둘러싼 맥락(context surrounding science)으로 정의한다. 과학을 둘러싼 맥락은 과학에 대한 본질적이고 특정한 맥락인 과학사와 과학철학, 과학의 본성 등을 포함한다. 본 연구의 목적은 과학적 소양을 위한 현행의 과학교육 내용 중 힘과 운동에 대한 내용을 과학지식과 과학을 둘러싼 맥락의 관계를 중심으로 살펴보고, 이 두 가지를 조화롭게 통합하는 구체적인 대안을 찾는 것이다. 이에 첫 번째 연구에서는 과학적 소양을 목표로 하는 현행 교육과정인 《2015 개정 과학과 교육과정》의 내용구성을 살펴보았다. 이후 두 번째 연구에서는 과학교육의 내용구성에 대한 구체적인 대안을 탐색하는 한 가지 시도로 Einstein과 Infeld가 저술한 《The Evolution of Physics》(이하, EoP)의 내용구성을 살펴보았다. 본 연구는 질적 내용 분석 방법으로 두 문헌의 내용을 분석하였으며, 분석의 결과를 내용구성도로 나타내었다. 또한, 첫 번째 연구에서는 2015 개정 교육과정에 대하여 개발된 과학 1 교과서, 5종을 살펴보았다. 두 번째 연구에서는 서술적인 EoP의 질적인 이해를 위하여 본문의 플롯 구조(Klassen, 2014)를 분석하였다. 첫 번째 연구 결과인 교육과정에서 드러나는 내용구성의 특징은 다음과 같았다. 첫째, 교육과정의 교육내용은 과학지식과 과학을 둘러싼 맥락이 단절되어 있었다. 또한, 교육과정의 교육내용인 과학지식은 하나의 학습요소에 대한 내용만을 다룸으로써, 긴밀하게 연결되어야 할 힘과 운동을 단절하고 있었다. 둘째, 교육과정은 과학지식만을 교육내용으로 선정하며, 과학을 둘러싼 맥락은 지도상의 주안점으로만 안내하고 있었다. 이는 교육과정과 교과서의 교육내용이 과학지식과 과학을 둘러싼 맥락을 단절하는 원인이 된 것으로 보인다. 셋째, 교과서는 과학지식만을 교육내용으로 다룬다. 또한, 교과서에서 확인되는 일부의 과학을 둘러싼 맥락은 부록 형태로 제시되어 본문의 주 내용인 과학지식과 단절된다. 두 번째 연구 결과인 EoP의 본문에서 나타나는 내용구성의 특징은 다음과 같았다. 첫째, EoP는 힘과 운동에 대한 과학지식과 과학지식에 대한 본질적인 타당성과 의미를 제공하는 폭넓은 과학을 둘러싼 맥락은 긴밀한 관계를 형성하고 있었다. 둘째, EoP의 과학지식과 과학을 둘러싼 맥락은 과학사에 기반한 이야기를 통해 통합된다. 특히 EoP의 과학의 이야기는 고전역학의 체계가 완성되기까지의 과정에서 나타나는 갈등의 도입과 해소를 다루는 네 개의 플롯의 유기적 연결로 형성되어 있다. 셋째, EoP의 힘과 운동에 대한 내용은 과학지식(예를 들면, 관성의 법칙, 힘, 속력과 속도, 벡터, 만유인력의 법칙 등)에 대한 단순한 앎이나 적용을 넘어, 과학지식에 대한 본질적인 타당성과 의미를 제공하는 과학을 둘러싼 맥락을 함께 다룬다. 특히 과학을 둘러싼 맥락은 좁은 의미의 과학 그 자체뿐만 아니라, 과학의 대상인 자연, 과학의 주체인 인간에 대해서 조망할 수 있도록 광범위한 내용을 다룬다. 이상의 연구 결과를 요약하면, 교육과정의 힘과 운동에 대한 교육내용은 단편적인과학지식을 중심으로 구성되어 있다. 이러한 구성은 힘과 운동에 대한 근본적인 아이디어와 더불어 과학이 무엇인지 이해하기 어렵게 하는 내용구성으로 보인다. 반면 EoP는 힘과 운동의 관계로부터 고전역학의 체계를 완성하는 과정을 과학사에 기반한 이야기로 다룬다. 이 과학의 이야기는 광범위한 과학을 둘러싼 맥락과 과학지식을 통합한다. 이를 통해 EoP의 본문은 힘과 운동의 관계에 대한 근본적인 아이디어와 과학의 본질을 이해할 수 있게 한다. 이러한 EoP의 내용구성에서 나타나는 특징은 과학지식과 과학을 둘러싼 맥락을 통합하는 좋은 방법으로 보이며, 또한 과학적 소양을 위한 교육내용 구성방법에 대한 새로운 가능성을 보여준다.