체험 중심 과학캠프 프로그램의 개발 및 적용 = (A)development and application of practice-centered science camp programs

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 학교 밖 탐구 활동의 실태 분석 결과와 수공적 기능이 강조된 HASA(Hands, Head and Heart At Science Activity) 교육과정 기준안에 근거하여 체험 중심 과학캠프 프로그램을 개발하고 적용하였다. 또한, 과학캠프를 개발하고 적용하는 과정에서의 면담 자료와 과학캠프 프로그램에 대한 학생들의 반응에 기초하여 체험 중심 과학캠프 활동 프로그램의 타당성을 검증하였다.
과학캠프의 프로그램 개발에 중점을 둔 부분은 다음과 같다. 첫째, 프로그램의 개발 요지를 실생활과 첨단 과학을 연계한 체험 중심으로 개발하고자 하였다. 둘째, HASA 교육과정안의 목표에 따라 물리, 화학, 생물, 지구과학 영역에서 고른 비중을 두어 개발하였다. 셋째, 인지발달 수준을 고려하여 초등학생과 중학생 편람으로 구분하고 동일한 학습 모형을 유지하도록 하였다. 넷째, 기본 개념과 원리는 제7차 과학과 교육과정에 바탕을 두었으며 흥미로운 정도, 유익한 정도, 어려운 정도를 고려하여 개발하였다.
과학캠프 프로그램을 개발하고 적용하는 과정에 대해서는 개발자들과 운영자들이 기획한 자료와 면담 내용을 바탕으로 개발과정에서의 문제점과 개선방안을 분석하였다. 또한 캠프에 참여한 학생들의 반응은 캠프 기간 중에 작성한 탐구 보고서와 캠프가 끝난 후 인터넷에 올린 소감을 바탕으로 지식, 탐구, 수공적 기능, 태도 영역으로 구분하여 분석하였다. 그리고 사전․사후 설문지를 통해 과학캠프 프로그램 구성 영역과 캠프 프로그램의 타당성을 검증하고, 캠프에 참여한 학생들의 과학적 인식과 태도 변화를 조사하였다.
과학캠프 프로그램은 과학 강연, 과학 체험 활동, 과학 경연 및 과학 탐구 주제 토론 등 네 가지의 구성 영역으로 구분하여 개발하였다. 각각의 구성 영역에 대해서는 다시 하위 항목을 두어 모두 20개 항목으로 나누어 프로그램을 개발하였다. 캠프를 적용하는 과정에서는 참여 학생들이 실생활과 첨단과학이 연계된 4개의 캠프 구성 영역들을 직접 체험할 수 있도록 고려하였다.
과학캠프 프로그램의 개발 과정을 분석한 결과, 다양한 학생들의 사전 인지수준을 고려한 주제 개발의 필요성이 제기되었으며, 첨단과학과 관련된 실험기기의 제작 및 캠프 적용에 따른 평가 방법의 한계 등이 개발의 어려운 점으로 나타났다.
과학캠프 프로그램에 대한 학생들의 인식을 조사한 결과, 학생들은 프로그램 전 영역에서 적극적이고 능동적으로 참여하였으며, 전 영역에 대해 흥미롭고 유익하였다는 반응을 보였다. 사후 설문지를 통한 분석 결과에서는 학생들의 흥미로운 정도, 유익한 정도, 어려운 정도에서 프로그램의 개발자의 의도와 일치하는 것으로 나타났다. 캠프에 참여한 학생들은 체험 중심의 과학캠프 활동을 통하여 여러 가지 과학적 사실과 개념을 획득하고 과학적 원리와 법칙에 관한 지식을 이해하게 되었고 다양한 체험활동을 통하여 창의적 탐구능력이 향상되었다고 반응하였다. 특히 직접 만든 완성품에 대해 높은 성취감을 느끼며 수공적 영역을 매우 신기하고 유익한 경험으로 인식하고 있었다. 또한, 체험 중심 과학캠프를 경험한 학생들은 과학적 인식과 지속적인 참여, 인간관계 형성 등 과학적 태도 면에서도 매우 긍정적인 반응을 나타냈다.
결론적으로 체험 중심 과학캠프 활동은 초․중학생들에게 흥미있고 유익하며 과학지식의 이해와 탐구능력 향상, 수공적 기능의 증진 및 과학적 태도 함양에 효과적인 활동이라고 할 수 있다. 이러한 결론에 비추어볼 때, 과학지식의 이해 증진과 탐구능력 향상을 목적으로 하는 과학캠프 프로그램의 개발에 있어서 내용 면에서는 학생의 흥미와 참여를 고려하여 실생활과 첨단과학을 연계한 주제로 개발하고, 활동 면에서는 학생들이 직접 조작해보는 체험활동 및 선의의 경쟁심을 유발하는 과학경연 형태의 비중을 높일 필요가 있다. 그러나 캠프에 참여한 집단의 사전 인지 수준을 고려한 주제의 개발, 평가 방법에 대한 체계적인 계획과 실행, 개발된 프로그램의 반복 적용을 통한 개발 준거의 점검 등은 앞으로 과학캠프를 개발 적용할 때 개선해야 할 사항이다.
따라서 과학교육연구센터와 같은 국책 사업을 수행하는 기관들의 인적 체계나 경제적 지원을 보완하여 지속적으로 과학캠프 프로그램을 개발하도록 전문화하고, 정규 학교 과학교육 차원에서 체험 중심 과학캠프와 같은 학교 밖 과학교육을 연계하는데 보다 적극적인 연구개발과 현실적인 노력을 실행한다면, 과학에 대한 학생들의 부정적 인식이나 이공계 기피 현상 등의 문제점들을 개선하는데 긍정적인 영향을 줄 것이라고 판단한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, practice-centered science camp programs were developed and applied based on the review of the actual condition and the trend of inquiry activity in out-of-school and the HASA (Hands, Head and Heart At Science Activity) curriculum standards emphasizing hands-operated skills. And then we confirmed the validity of the science camp program, in the base of the interview with the program developers and analysing students' responses at the camp.
We emphasized following points in developing the programs. Firstly, we laid emphasis on connecting the real life and high-tech science in contents developments. Secondly, we developed programs evenly containing a field of physics, chemistry, biology and earth science by HASA curriculum standards. Thirdly, we maintained the same learning model for both primary and middle school manuals. Lastly, in developing the contents of camp program we considered basic concepts and principles based on the 7th national science curriculum, and interest, usefulness, and difficulty on behalf of students.
To investigate the problems and reform plans of developing processes, we analysed the developer's planning materials and interviewed with developers and organizers of the science camp. To investigate the students' responses, students' reports written in the camp and essays written on the internet after camp were analyzed in terms of knowledge, inquiry, hands-operated skills, and scientific attitudes. We also validated the components of the science camp programs through the pre- and post- questionnaires on the perception of science and science-related attitudes.
Science camp programs were developed and applied for 4 areas such as science lecture, practical work, science competition, and scientific discussion. Each areas were divided into several programs. Finally 20 programs were developed for 4 areas, which program connected the real life and high tech science.
As a results of the analysis on developing and application process, we found that special efforts, such as selecting topics considering students' previous reasoning abilities, making instruments related high-tech science, and proper evaluation methods for science camp, are needed in process of developing and applying science camp programs.
As a results of the analysis on the students' responses about science camp, we found that students participated on the camp actively and showed positive responses about the interest and usefulness of camp programs. It was also found that the students became known scientific facts and concepts more effectively, and improved creative inquiry skills by joining the science camp. Students responded that they had experienced a sense of more accomplishment and, especially, perceived the programs of hands-operated skills area as most interesting and useful experiences. They also showed positive scientific attitudes like continuing participation and establishing human relationship.
In conclusion, the practice-centered science camp programs developed and applied in this study were interesting and useful for primary and secondary students participated the camp, and had positive effects on students' scientific understanding, scientific inquiry skills, hands-operated skills, and scientific attitudes. Considering this conclusion, we inferred the implication for the development and application of science camp: as an aspect of content, science camp programs need to connect real life with high-tech science, and as an aspect of content, science camp need to include more activities related hands-operated skills and competition activities evoking constructive competitive spirits. But it is necessary that special efforts on evaluation about science camp and developing the subjects considering students' cognitive level should be considered as applying the scientific camp program.
Therefore, the agencies which accomplish the national policy enterprise related science education, such as the Scientific Education Research Center, must develope and professionalize science camp program continuously which complements a human resource system and economic support, and should give more attention to joining school science education with out-of-school science education. And such efforts will have positive influence on the students' attitudes toward science and positive participation of science.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 = 1
• 1. 연구의 배경과 필요성 = 1
• 2. 연구 내용 = 3
• 3. 용어의 정리 = 4
• 4. 연구의 제한점 = 6
• Ⅱ. 이론적 배경 = 8
• 1. 학교 밖 과학 활동 = 8
• 1) 학교 밖 과학 활동의 정의 = 8
• 2) 학교 밖 과학교육의 특징 = 10
• 3) 학교 밖 과학 활동의 진흥 방안 = 12
• 2. 과학 캠프 = 13
• 1) 과학캠프의 개념과 의의 = 13
• 2) 과학캠프의 영역 및 실태 = 14
• 3) 우리나라의 과학캠프 활동 현황 = 15
• 4) 과학캠프 활동에 관한 연구 현황 = 16
• 3. HASA 교육과정 기준안 = 22
• 1) HASA 교육과정 기준안의 이론적 배경 = 22
• 2) 수공적 기능이 강조된 HASA 교육과정 기준안 = 24
• Ⅲ. 연구 방법 및 절차 = 29
• 1. 과학캠프 프로그램의 개발 = 29
• 1) 개발 방향 및 적용되는 학습모형 = 29
• 2) 과학캠프내용의 이론적 배경과 구성 체계 = 30
• 3) 과학캠프의 개발 내용체계와 개발 방향 = 32
• 2. 과학캠프 프로그램의 개발과 적용 결과 분석 = 41
• 1) 과학캠프의 개발 및 적용 과정의 분석 방법 = 41
• 2) 과학캠프 적용 결과의 분석 방법 = 42
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 = 45
• 1. 과학캠프 프로그램 개발 및 적용 과정의 분석 = 45
• 1) 과학캠프 프로그램의 개발 과정 및 절차 = 45
• 2) 과학캠프 프로그램 개발의 문제점과 개선 방향 = 48
• 3) 과학캠프 프로그램 적용 과정에서 학생들의 반응 = 49
• 2. 과학캠프 프로그램의 적용 결과 분석 = 61
• 1) 과학캠프 프로그램 적용의 사전 검사 = 61
• 2) 과학캠프 프로그램 적용의 사후 검사 = 68
• 3) 과학캠프 프로그램 적용 결과의 고찰 = 87
• Ⅴ. 결론 및 제언 = 89
• 1. 결론 = 89
• 2. 제언 = 90
• 참고 문헌 = 92
• Abstract = 98
• 부록 = 101