과학과 교수 학습 방법 알아 보기

과학과에서 주로 사용하는 학습 모형으로는 경험학습모형, 발견학습모형, 순환학습모형, 탐구학습모형, 개념변화학습모형, STS학습모형 등이 있다.

이밖에 교수모형으로 동기지속교수법, 창의성증진교수법 등이 있다.

1) 경험 학습 모형

경험 학습 모형은 학습 내용에 따라 준비된 학습 자료를 자유롭게 탐색하고, 교사 안내에 의하여 탐색하고, 분류 기준을 정하여 분류하거나 탐색 내용을 정리하는 단계로 되어 있다.  자석놀이, 여러 가지 잎 조사하기, 식물의 줄기 관찰하기, 식물의 뿌리, 여러 가지 동물의 생김새, 꽃과 열매 같은 주제에 적당한 학습 모형이라고 생각된다.  탐색한 다음, 즉 관찰한 다음 서로 다른 점과 같은 점을 정리하고 분류 기준을 정하여 분류하여 보는 활동을 한다.(****)

2) 발견 학습 모형

발견 학습 모형에서는 제시된 자료를 관찰하고, 추가로 제시된 다양한 자료를 관찰하고 나서, 규칙성이나 주요 개념을 추리하여 낸 다음 이를 교사가 정리하여 주고, 새로운 상황에 배운 개념을 적용하여 문제를 해결한다.

3) 탐구 학습 모형(가설검증모형)

탐구 학습 모형에서는 문제의 인식, 가설 설정, 실험 계획 세우기, 실험의 수행, 실험 결과의 해석, 결론 도출의 과정으로 이루어진다.  문제의 인식, 가설 설정, 실험 결과(자료)의 해석, 결론 도출은 일반적으로 형식적 조작기의 학생들이 할 수 있는 탐구 과정이다.  그러나, 교사의 적절한 발문과 안내에 의하여 초등학교 학생들도 할 수 있다고 본다.

4) 순환 학습 모형

순환 학습 모형은 탐색 단계, 발명 단계(용어 또는 개념 도입 단계), 발견 단계(개념 적용 단계)로 진행된다. 탐색 단계는 실험, 관찰을 포함한다. 탐색의 결과 밝혀진 규칙성, 즉 과학 개념을 소개하고, 소개된 새로운 개념의 적용 단계가 있다. 발견 학습 모형과 비슷한 점이 많다. 탐색이나 관찰 결과 새로운 개념이 소개, 정리되고, 그 새로운 개념이 적용되어 문제를 해결하여 본다는 면이 비슷하다. 최근에는 순환 학습 모형의 유형으로 세 가지가 제시되고 있는데, 서술적 경험-귀납적, 가설-검증적인 것이다. 발견 학습 모형은 경험-귀납적 순환 학습 모형과 비슷하다. 가설-검증적 순환 학습 모형은 탐색 단계를 탐구 학습 모형으로 이끌어간다는 점이 특색아라고 할 수 있다.

5) 개념 변화 학습 모형

1980년대 이후 활발하게 연구된 학생들의 선개념에 대한 연구는 여러 측면에서 매우 충격적인 결과를 보여주었다. 그것은 학생들이 과학을 배운 후에도 여전히 많은 오개념 또는 오인(misconceptions)을 가지고 있으며 이러한 오인은 과학 학습에 심각한 장애 요인이 된다.
학생들의 오인은 지금과 같은 과학 수업으로는 쉽게 과학 개념으로 대체되거나 변화되지 않으므로 특수학 수업 모형이 필요하다. 이를 위해 여러 과학 교수학습모형이 제시되고 있으며 이러한 수업모형을 가리켜서 개념변화 학습이라고 부른다.

5-1) 드라이버의 개념 변화 교수ㆍ학습 모형

첫째, 생각의 표현-학생들이 학습할 내용과 관련해서 각자의 생각(오개념)을 표현한다
둘째, 생각의 재구성,
명료화의 교환-자신의 생각을 발표 후 의미를 명료화 하여 장단점을 생각해 봄
상충된 상화에 노출-학생들의 생각이나 생각과 상충되는 현상이나 사건을 제시하여 자신의 생각이 부족하다는 것을 인식하고 불만을 갖고, 자신의 생각을 바꾸려는 동기를 제공한다.
새로운 생각의 구성-자신의 부족한 생각을 대체할 새로운 생각을 구성,
새로운 생각의 평가- 새로운 생각이 얼마나 타당한지를 평가, 특정한 상황을 이용하여 자신의 생각이 옳다는 것을 인식
셋째, 생각의 응용-새로운 소재나 상황을 제시하여 재구성한 생각을 적용하게 한다.
다섯째, 학생들의 생각이 어느 정도 변화되었는지를 검토. 이는 재구성된 생각을 처음 생각과 비료하여 알 수 있음.

비교적 어린이들이 오개념을 많이 가지고 있는 내용을 가르칠 때 사용이 가능하고 날씨, 우주, 연소, 힘과 운동에 대한 내용을 가르칠 때 사용 가능함.

5-2) 발생 학습 모형

발생 학습 모형은 예비 단계, 초점 단계, 도전 단계, 적용 단계로 구성된다.  예비 단계에서는 학습 내용에 관련된 학생들이 가지고 있는 개념을 조사하고 발표한다.  교사는 학생들의 개념을 조사할 수 있는 질문을 준비한다.  즉, 학생들의 학습 전 개념(선개념)을 조사하는 단계이다.  초점 단계에서는 활발한 질문과 대답을 통하여 학생들 자신의 의견을 확실히 하는 단계이다.  도전 단계를 위한 상황의 설정이 이 단계의 목적이라고 볼 수 있다.  도전 단계에서는 실험, 시범 실험을 통하여 해당 문제에 대한 충분한 증거를 수집하여 과학자적인 개념을 만들어본다.  적용 단계에서는 새롭게 제시된 과학자적인 개념을 확실히 한다.  이러한 발생 학습 모형은 구성주의적 모형이라도 한다. 학생들의 개념은 학생들의 머릿속에 만들어져 간다는 것을 중요시하는 견해로 학생들의 선개념을 중시한다.

5-3) 인지 갈등 학습 모형

학습자의 오개념 교정을 목적으로 하며 스스로 자신의 생각이 오류가 있음을 깨달아서 새로운 개념을 학습하도록 한다.

5-4) 인지 가속 학습 모형

인지가속(CASE) 수업모형은 아동의 인지 발달을 촉진시켜 궁극적으로 형식적 조작단계의 사로가 가능한 학생의 비율을 높이고자 하는 모형으로 과학 지식을 가르치는 것이 목적이 아니며, 논리적 사고력이 필요하고 지식은 사회적 활동과 대화를 통한 상호작용을 통해 구성된다.

6) STS(science, technology and society) 학습 모형

STS(science, technology and society) 학습 모형은 과학과 관련된 사회 문제를 과학 학습의 주제로 삼는다. 과학과 관련된 사회 문제는 대부분 기술과 같이 관련되어 있다. 과학과 교육 과정에서도 분명히 명시되어 있는 것과 같이 과학, 기술과 사회 분야는 과학에서 다루어져야 한다는 것이 세계적인 경향이다. 영국의 경우는 과학의 본성, 즉 자연에 대한 개방적인 탐구를 SATIS(science and technology in society : 영국판 STS)에 포함시키고 있기도 하다. 적용하기는 Bloom에 의해서도 1960년대에 인지적 영역의 여섯 가지 카테고리 중 하나로 제시되기도 하였다. 즉, 배운 지식을 사용하여 문제를 해결하여 봄으로써 배운 지식을 더욱 확실히 배울 수 있다.

  그래서, 발견 학습 모형, 발생 학습 모형, 순환 학습 모형의 적용 단계에 들어간다.  STS학습 모형은 주로 세 가지를 들 수 있는데, 가치 명백화 학습 모형, 의사 결정 훈련 모형, 아이오와(Iowa) 셔토카(chautoqua)모형이 있다.

효과적인 과학과 교수 학습 방법을 위한 제언

1. 초등 과학을 '잘 가르친다'는 의미 (서울교대 장신호 교수의 글)

'학습 동기'를 유지시켜 주고 ' 과학 이해력'을 향상시킬 수 있어야 한다.

가. 초등과학에서의 학습 동기 향상

과학 학습 "동기"란 학생들이 단순히 순간적이고 일시적인 흥미를 보이는 것을 의미하는 것이 아니고 지속적인 노력을보이는 것을 의미한다. 학생들이 과학에 대해 지속적인 관심을 보이고, 과학 활동을 통하여 과학 지식을 쌓아가며 이를 이용하여 실생활 속에서 활용할 줄 아는 학습 자세를 포괄하는 것이다.

학습동기는 두 가지 요소

기대감(자신의 성공 여부에 대한 자신감)과 가치(지속적으로 노력할 가치가 있는지에 대한 판단)

과학 학습 동기 = 기대감 * 가치(Brophy, 1998)

따라서 기대감과 가치 중 어느 하나라도 0이 되면 배우고자 하는 동기를 갖지 못할 것이므로 이 두가지 요소가 어느정동의 일정 수준을 유지할 수 있도록 동기를 부여해야 한다.

나. 초등과학에서의 과학 이해력 향상

과학적 이해가 과학 교육에서 중요하다면 어린 초등학생들이 과학을 잘 이해할 수 있도록 과학 지식과 실제 활동 사이의 유기적 관계를 촉진시키는 것이 중요하다.

모든 지식은 실제 활동에 의해 획득되며, 획득된 지식들은 실제 활동에서 다시 사용된다.

지식(과학개념습득)만을 강조하거나 실제활동(실험, 만들기, 조작 활동)에만 집중하면 과학적 이해력을 향상시키기 어렵다.