고등학교 전자기파 수업에서 발생한 어려움 극복을 위한 교사들의 협력적 실천 과정

Abstract

최근 고시된 2022 개정 과학과 교육과정에서는 지식‧이해, 과정‧기능, 가치‧태도의 세 차원을 상호보완적으로 함양함으로써 총체적인 능력을 기르는 것을 목표로 한다. 과거 지속적으로 논의되어 온 좁은 의미의 과학 지식 교육과 무의미한 지식의 축적과 같은 심각한 교육적 문제를 해결하기 위해서는 과학 교과가 지니고 있는 다양한 요소를 의미 있게 학습하는 좋은 과학 수업이 이루어질 필요가 있다. 본 연구의 목적은 교사들이 물리 수업에서 마주하는 어려움을 협력적 실천을 통해 극복하는 과정을 분석하고 이 과정에서 교사의 성장은 어떠한지 탐구하는 것이다. 이와 같은 연구 결과는 향후 물리 교과의 수업 개선과 교사 교육에 시사점을 제공할 것으로 생각된다. 구체적인 연구 질문은 다음과 같다. 첫째, 교사들이 좋은 물리 수업을 만들기 위한 과정에서 마주한 어려움은 무엇인가? 둘째, 어려움을 극복하기 위한 교사들의 협력적 실천 과정은 어떠한가? 셋째, 협력적 실천을 통한 교사들의 성장은 어떠한가? 본 연구자는 교사들의 경험을 면밀하게 파악하기 위해 현직 과학(물리) 교사로 구성된 좋은 물리 수업 실천 공동체에 주목하며 약 4개월간 참여·관찰하였다. 연구 참여자들은 한 물리 교육 대학원 강의(강의명: 물리학습지도)의 수강생으로, 연구자 본인을 포함하여 총 3명(과학(물리) 교사)이다. 연구는 연구 참여자들 간의 협력적 실행연구의 형태로 진행되었다. 연구에서 수집한 자료는 1) 12회차에 걸친 소모임 논의 담화 전사본, 2) 학기 초 설문지, 3) 학기 중 2회에 걸쳐 작성한 반성적 실천 기록지, 4) 학습 자료(연구 참여자가 한 학기 동안 수업에서 제출한 주간 보고서, 과학 고전 독후감, 수업 지도안, 수업 PPT자료, 학생 활동지, 기말 보고서 등), 그리고 5) 심층 면담 전사본이다. 수집된 연구 자료는 지속적 비교 방법(Strauss & Corbin, 1998)을 사용하여 수 차례에 걸쳐 질적으로 분석하였다. 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 교사들이 물리 수업에서 마주한 어려움은 수업의 구성요소(교과 내용, 학생, 교육 환경, 교사)가 수업에서 유기적으로 연결되지 못했기 때문에 발생하였다. 교사들이 경험한 어려움은 교과 내용, 학생, 교육 환경, 교사로부터 비롯된 것이었다. 분절되고 단편적인 교과 내용, 학생의 소극적인 참여, 제도적 환경 및 교사의 경험 부족으로 인해 수업을 구성하는 것에 어려움을 겪었으며, 물리 개념이 지니는 특징, 정해진 답을 찾는 것에만 익숙한 학생으로 인해 물리 개념의 의미를 가르치는 것에 어려움이 있었다. 또한 평가와 학교 제도 안에서 요구되는 수업을 진행하며 교육과 수업 지향에 대해 깊게 고민하는 기회가 부족했다는 문제점도 함께 나타났다. 둘째, 교사들의 협력적 실천 과정은 구체적으로 (1) 물리학의 실천전통에 주목하기, (2) 물리학의 실천전통에 관한 공동 탐구, (3) 물리학의 실천전통을 반영한 수업의 구성과 실천의 단계를 거쳤다. 실천전통은 역사적, 사회적, 문화적으로 확립된 인간 활동의 일관적인 활동 형식으로, 명제적 지식의 배후의 전체 활동을 일컫는다(홍은숙, 2007; MacIntyre, 1984). (1) 물리학의 실천전통에 주목하기 단계에서는 교과 내용의 무맥락성과 단편적인 내용 지식 암기의 문제에 주목하며 이를 극복하고 각 수업 요소를 유기적으로 연결하여 삶과 연계함과 동시에 물리학의 본질을 담은 수업을 구성하려는 노력이 나타났다. 교사들의 좋은 과학 수업에 관한 논의는 회차를 거듭할수록 단순 내용 지식의 전달에서 지식, 기능, 정서를 모두 고려하게 되었으며, 각각의 요소가 나오게 된 맥락인 실천전통으로 초점을 옮기며 흩어져 있던 각 수업 요소를 유기적으로 연결하려는 시도를 보였다. (2) 물리학의 실천전통에 관한 공동 탐구 단계에서는 수업의 주제인 전자기파의 실천전통을 파악하려는 노력이 나타났다. 교사들은 이를 파악하기 위한 지속적인 논의 끝에 전자기파와 관련된 역사적 흐름, 과학적 사고, 사회적으로 확립된 협동적인 인간 활동, 실천전통의 내적 가치를 찾을 수 있었다. (3) 물리학의 실천전통을 반영한 수업의 구성과 실천 단계에서는 3가지 탐구 활동을 구성하였다. 탐구 활동 1에서는 전자기파 단원에 연결 다리라는 정체성을 부여하며 물리학1 교과목 대단원 사이의 맥락을 제공하였다. 탐구 활동 2에서는 빛이 만들어지는 원리를 시뮬레이션을 통해 직접 경험하고 전자기파의 특징과 이전에 학습한 다른 개념과의 관계를 탐구하였다. 탐구 활동 3에서는 물리학의 탐구 맥락을 조금 더 미시적인 관점에서 들여다보며 각 전자기파에 대한 깊은 탐구를 도모하였다. 마지막으로 협력적 실천을 통한 교사들의 성장은 좋은 물리 수업 및 물리학을 가르치는 이유에 대한 생각 변화와 좋은 물리 수업 시도에 대한 동기 부여로 나타났다. 좋은 물리 수업에 대한 생각 변화는 세 교사 모두 협력적 실천 이전에 비해 더 많은 수업 요소를 고려하였다. 물리학을 가르치는 이유에 대한 생각은 유용한 자원에서 학생의 (총체적) 성장으로 변하며 교육 목표를 확장해 나가는 모습을 보였다. 또한 일련의 경험을 통해 교사들은 좋은 물리 수업에 대한 교사 효능감을 증진시킬 수 있었다. 본 연구의 결과는 중등 과학 교사들의 좋은 과학 수업 구성 및 실천 과정을 생생하게 드러내어 좋은 과학 수업에 대한 이론적 논의와 수업 개선 측면에서 유의미한 시사점을 준다고 본다. 더불어 예비/현직 과학 교사 교육에서 좋은 과학 수업을 위한 협력적 공동체의 활용 방안에 대한 구체적인 시사점을 준다고 본다.

The recently announced 2022 revised science curriculum aims to develop overall ability by complementing three dimensions of knowledge‧understanding, process‧skills and value‧attitude. To address ongoing educational challenges, including the narrow focus on scientific knowledge and the accumulation of meaningless information, it is essential to offer good science teaching where various elements of the subject are learned meaningfully. The purpose of this study is to analyze the process of overcoming the dilemmas teachers encountered in physics classes through collaborative practices and to investigate how teachers developed through this process. The findings of this study are expected to indicate implications for improving physics subject instruction and teacher education in the future. For this purpose, three research questions were set as follows; First, what are the dilemmas that teachers encountered in the process of creating a good physics teaching? Second, what is the collaborative practice process of teachers to overcome these dilemmas? Third, how do teachers grow through collaborative practices? The researcher observed and participated in a good physics teaching community composed of in-service science(physics) teachers for about four months to closely grasp the teachers experiences. The research participants were members of that community, totaling three individuals including the researcher myself. And they were all students of a physics education graduate course(Course Title: Physics Instruction). This study took a collaborative action research among the research participants, and the following data were analyzed; 1) transcript of discussion from 12 meeting sessions, 2) perception survey conducted at the beginning of the semester, 3) records of two self-reflection reports collected during the semester, 4) the artifacts including weekly report submitted by the teachers during the semester, reading reflections on scientific classics, lesson plans, slides, student worksheets, final report about their instructional task, etc, and 5) transcript of in-depth interviews. We utilized constant comparative analysis (Strauss & Corbin, 1998) for qualitative data analysis iteratively throughout the study. The summary of the finding is as follows. First, the dilemmas teachers encountered in physics classes arose from the lack of integrated connection among the components of a lesson(subject matters, students, educational environments, teachers). The dilemmas encountered by teachers originated from the subject matters, students, educational environment, and teachers themselves. It was difficult to design classes due to segmented and fragmented subject matters, passive student participation, the institutional environment, and teachers lack of experience. Teaching the meaning of physics concepts was challenging due to the abstract characteristic of these concepts and students tendency to seek predetermined answers. Furthermore, there was a problem with the lack of opportunities for reflecting on education and teaching orientation while conducting evaluations and fulfilling required teaching within the school system. Second, the teachers collaborative practice process specifically (1) focused on practices of physics, (2) conducted a collaborative exploration of practices of physics, and (3) designed and implemented the lessons reflecting practices of physics. Practices refers to a consistent form of human activity established historically, socially, and culturally, encompassing the entirety of activity behind propositional knowledge(Hong, 2007; MacIntyre, 1984). (1) In the step of paying attention to practices of physics, teachers addressed the issues of disconnectedness in the subject matters of curriculum and rote memorization of fragmented content knowledge. They made efforts to overcome these problems and organically connect each component of the lessons to create lessons that are linked to life and embody the essence of physics. As time goes on discussions about their good science teaching shifted from simple delivery of content knowledge to considering knowledge, skills, and emotions altogether. Furthermore they shifted the focus to the context of practices from which each element emerged and tried to organically connect each components of the lesson. (2) In the step of conducting a collaborative exploration of practices of physics, teachers tried to find practices of electromagnetic waves which is the theme of the lesson. After continuous discussions aimed at grasping practices of electromagnetic waves, they were able to identify the historical progression, scientific thinking, socially established cooperative human activities, and good internal to a practice related to electromagnetic waves. (3) In the step of designing and implementing the lesson reflecting practices of electromagnetic waves, teachers designed three inquiry activities. In the fist inquiry activity, the identity of bridge was assigned to the unit on electromagnetic waves, providing a context between the major sections of the Physics I curriculum. In the second inquiry activity, students directly experienced the principle of light generation through simulation and explored the characteristics of electromagnetic waves and their relationship with other previously learned concepts. In the third inquiry activity, they attempted to delve deeply into each electromagnetic wave by examining the context of inquiry in physics from a more microscopic perspective. Finally teachers development through collaborative practice was manifested in changes in their thoughts on why they teach physics and what is good physics teaching, and motivation to attempt good physics teaching. About the change in thoughts on what is good physic teaching, all three teachers considered more components of a lesson compared to before their collaborative practice. The thoughts on why they teach physics shifted from seeing it as a useful resource to focusing on (overall) development of students, thus expanding the educational goals. Also teachers were able to enhance their teacher efficacy regarding good physics teaching through a series of experiences. The results of this study vividly reveal the process of designing and implementing good science teaching among in-service science teachers, indicating meaningful insights for theoretical discussion on good science teaching and instructional improvement. Also it is meaningful as offering implications for the utilization of collaborative communities for good science teaching in pre-service/in-service science teacher education.