한 예비교사의 강의기반 과학 연구경험에 대한 셀프 스터디

Abstract

국내외 과학교육계에서는 과학탐구를 꾸준히 강조해 왔다. 예를 들어 우리나라 과학과 교육과정에서는 성취 기준(영역별 내용)과 함께 관련 탐구를 제시해 왔다. 그리고 학교 현장에서도 R & E 활동이나 동아리 활동을 꾸준히 장려해 왔다. 이러한 강조는 미국과 영국 등 국외에서도 과학교육 표준 등의 문서에서 일관되게 나타난다. 한편, 교사의 역할은 학생의 탐구 경험에 많은 영향을 미친다. 예를 들어, 교사가 수업에서 탐구 과정을 적절히 안내하는 것은 학생이 이 과정에서 겪는 과도한 불확실성을 완화하고 탐구의 절차나 기능 등을 내면화하는 데 도움이 된다. 여기서 교사가 적절한 안내를 하기 위해서는 탐구와 관련된 교사 전문성을 바탕으로 구체적인 교수-학습 전략을 세우고 실행할 수 있어야 한다. 그러나 많은 과학 교사는 본인이 주도적으로 연구를 수행한 경험이 부족하여 학생들을 적절히 안내하는 데 어려움을 겪고 있다. 교사들의 이와 같은 어려움을 극복할 수 있도록 하는 시도의 한 종류로서 교사를 위한 연구 경험(Research Experience for Teachers; RET) 프로그램이 다양한 형태로 시도되고 있다. 이중 SciPed (Science Pedagogy) RET 모델은 과학 전체에 새로운 지식이 아닐지라도 각 개인에게 새로운 지식을 참여 교사들이 발견하도록 독려한다. 따라서 여기에 참여하는 교사들은 주도적으로 연구를 경험하였다. 그러나 관련 선행연구에서 교사 본인에게 새로운 지식을 탐구하는 것이 과학 연구인 구체적인 근거를 찾아보기는 어렵다. 과학의 실천전통 개념은 교사를 위한 과학연구 경험이 무엇인지 이해하는데 도움이 될 수 있는 한 가지 개념이다. 과학의 실천전통에 기반한 과학 연구는 자연에 대한 진정한 이해를 추구하는 활동이다. 한편, 학교 과학교육은 과학을 이해하여 과학적 소양을 함양하는 것을 목표로 한다. 따라서 과학의 실천전통에 기반한 과학 연구는 학교 교육과정의 목표를 달성하는 것과 긴밀하게 연관된 활동이다. 본 연구는 과학의 실천전통에 기반한 과학 연구의 한 사례로서, 열과 에너지 영역에 대한 연구자 본인(이하, 나)의 과학 연구경험이다. 이 과학 연구경험은 내가 물리교육과에서 개설된 물리교육론 강의에서 시작하여 다음과 같은 가이드라인을 따라 진행하였다. 먼저 나는 과학의 실천전통이 잘 담긴 과학 고전 『The Evolution of Physics』(이하, 『EoP』)를 본문의 흐름과 구조를 파악하는 등의 활동을 통해 깊게 읽었다. 이후 본질적 질문, 즉 과학의 실천전통으로 초대하고 참여시키는 것에 관련된 질문을 통해 연구에 참여하였다. 본 연구에서는 다음 연구 질문들을 통해 과학 연구경험을 탐색하려 하였다. 1) 과학의 실천전통에 기반한 과학 연구(열과 에너지 영역)에서 나는 어떤 경험을 하였는가? 2) 이러한 과학 연구경험을 통해 나타난 나의 이해는 어떠한가? 연구 결과는 다음과 같다. 먼저, 나는 두 과정에 걸친 과학 연구경험 속에서 가이드라인을 따라 질문을 떠올리고 해결하였다. 과정 1에서 나는 『EoP』를 읽고 두 질문을 떠올렸다. 그리고 본문의 흐름과 구조를 파악하여 답하였다. 과정 2에서 나는 『EoP』을 토대로 더 깊은 이해를 추구하며 두 질문을 떠올렸다. 그리고 다양한 문헌을 활용하여 더 깊은 흐름과 구조를 파악하고 비판적 동료들과 피드백을 주고받으며 질문에 답하였다. 또한, 나는 과학 연구경험을 통해 열과 에너지 영역에 대해 여러 측면에서 점차 깊은 이해를 형성해 나갔다. 과정 1에서 열이 물질인가? 라는 질문을 해결하며 열이 물질의 일종이라는 물질 이론의 주장이 여러 현상을 설명할 수 있다는 점에 공감하였다. 또한 비열에 대한 물질 이론의 관점을 마찰 현상에 적용하여, 물질 이론을 쇠퇴시킨 럼포드 실험을 재현하였다. 과정 2를 통해 물질 이론에 다양한 유형이 존재한다는 것을 설명할 수 있게 되었고, 각각의 관점을 마찰 현상에 정량적으로 적용할 수 있게 되었다. 이를 통해 여러 물질 이론들과 달리 운동 이론이 설득력 있다고 해석할 수 있게 되었다. 이러한 과정들을 거치며 럼포드 실험이 중대한 실험임에 공감하였다. 본 연구는 과학의 실천전통에 기반한 과학 연구의 한 사례이다. 이 과학 연구경험은 추후 교사를 위한 과학연구가 무엇인지 그 의미를 정교화하는 데 도움이 될 것으로 기대할 수 있다.