예상하지 못한 현상을 활용한 문제해결형 탐구 프로그램 -물과 에탄올 혼합시 발생하는 현상을 이용한 사례 연구-

Abstract

교육과정에서는 학교 과학에서 탐구의 중요성을 강조하며, 실험 수업을 통해 자연 현상의 원리를 탐색하는 과학자들의 탐구와 같은 경험을 제공하고자 한다. 그러나 실제 학교에서 실시되는 실험 수업은 주로 개념·지식 전달과 같은 인지적 목적에 초점을 두다 보니, 탐구의 다양한 측면을 포함하지 못하고 있다. 학생들이 실험에서 나타나는 예상하지 못한 현상에 호기심을 느끼고 질문하는 경우 또한, 교사들이 인지적 목적을 우선시하여 대충 넘어가거나 학생들이 목표 현상에만 집중하도록 하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 실험 활동에서 인지적 목적 뿐 아니라 흥미·태도 등의 정의적 목적 또한 중요하다는 관점에서 수업 중 예상하지 못한 현상에 학생들이 흥미를 보일 때, 이를 탐구 문제로 발전시켜 탐구 기회로 활용하는 사례를 제시하였다. 예상하지 못한 현상이 발생하는 구체적인 사례로서 물과 에탄올 혼합실험 시 발생하는 다양한 현상을 소재로 하여, 이를 문제해결형 탐구 프로그램으로 개발하였다. 프로그램 개발 과정에서는 학생들이 문제를 발견하는 맥락과 탐구에서 학생의 주도성을 중요시하여, 문제 발견을 위한 최초 탐구 주제 및 실험 방법 등의 안내를 제시하지 않고 소재만 제시하였다. 또, 예상하지 못한 현상을 경험했을 때 현상의 원인을 밝히는 것을 목적으로 탐구하며, 학생들의 특성에 따라 다양한 문제 상황을 발견할 것을 고려하여 하나의 실험으로부터 다양한 주제의 탐구로 이어지도록 구성하였다. 개발한 프로그램을 적용 후, 학생들의 인식 및 탐구 과정에 대한 분석을 통해 예상하지 못한 현상을 활용한 탐구 프로그램의 효과 및 문제해결 과정에서 나타나는 특징을 살펴보았다. 문제 발견 과정에서 학생들이 예상하지 못한 현상은 흥미를 자극하여 원인을 탐구하고자 하는 계기가 되었으며, 예상하지 못한 현상에 학생들이 보이는 흥미와 호기심은 탐구에서도 긍정적인 정의적 요인으로 작용하여 자기주도적 탐구를 가능하게 하였다. 학생들의 탐구 과정에서는 탐구문제 해결 과정 속에서 실험문제 해결이 수반되어 나타났으며, 문제 해결이 잘 안될 경우 새로운 해결 방안을 모색하는 과정으로 이어졌다. 또한 학생들이 새로운 해결방안을 모색하고 자료를 활용하는 과정에서 교사의 인지적 지원이 중요한 역할을 하였다. 본 연구의 사례와 같이, 수업 중 예상하지 못한 현상에 학생들이 흥미와 호기심을 보일 때, 교사의 인식에 따라 적절한 지원을 통해 학생들이 탐구를 경험하고 관련 이론에 대한 지식을 확장하는 기회로도 활용할 수 있을 것이다.