생물교사의 ‘과학탐구실험’ 수업 운영 사례 연구 = A Case Study on the Biology Teacher’s Implementing ‘Science Inquiry Experiment’ Class

국문 초록 (Abstract)

2015 개정 교육과정에서 새로 도입된 ‘과학탐구실험’ 교과는 학생들의 과학탐구능력과 문제해결력, 핵심역량을 향상시키기 위해 다양한 체험을 기반으로 하는 학습자 중심의 수업을 강조하고 있다. 이 연구에서는 ‘과학탐구실험’의 취지가 학교 현장에서 효과적으로 실현되는 방안을 모색하기 위하여, 연구자가 셀프스터디를 적용하여 ‘과학탐구실험’ 수업을 운영하면서 수업의 변화와 수업 운영의 문제점을 살펴보고 학생들의 인식을 조사하고자 하였다.
이 연구의 참여자는 연구자 본인과 비판적 동료를 포함한 4인으로 구성하였다. 연구자 본인은 생명과학 전공으로 교직경력은 7년이며, 비판적 동료들은 물리, 화학, 지구과학 전공자로 교직경력은 각각 24년, 2년, 6년이다. ‘과학탐구실험’ 수업의 대상은 일반계 고등학교 1학년 4개 학급 109명(남자 54명, 여자 55명)이었다. 탐구 유형을 고려하여 5개 주제를 선정하였고, 각 주제 당 3차시씩 총 15차시를 1학기 동안 운영하였다. 이 연구에서 수집한 자료는 수업 동영상, 자기성찰일지, 비판적 동료와의 협의록, 학생 설문과 면담이다.
연구자의 수업은 학생 4~5인을 한 모둠으로 구성하여, 조사 활동, 실험 활동, 토의 및 토론 활동이 이루어지도록 학습자 중심 수업으로 구성하였다. 수업 구성과는 다르게 연구자는 학생들의 활동에 지나치게 개입하고 있었고, 학생들의 질문에 대한 적절한 피드백이 부족하였고, 수업을 이끌어 나가는 모습은 여전히 전형적인 교사 중심의 수업으로 진행되었다. 연구자는 수업의 전 과정에 대한 자기 성찰과 비판적 동료와 협의를 통해 문제점을 조금씩 개선하였다. 1학기 동안 수집한 자료를 분석한 결과, ‘과학탐구실험’에 대한 연구자 본인의 수업이 교사 중심의 수업에서 학습자 중심의 수업으로 변화하는 과정을 확인할 수 있었다. 학습자 중심의 수업을 통해 학생들은 ‘과학탐구실험’ 수업에 대한 흥미가 높아졌고, 수업에 적극적으로 참여하였다. 과정중심평가를 적용함으로써 학생들의 수업에서 배움이 일어난 것을 확인할 수 있었고, 학생들에게 적절한 피드백을 제공하여 성취목표에 도달하는 학생들이 많아졌으며, 학생들의 수업 만족도가 높아졌다.
그러나 학교 현장에서 과정중심평가에 대한 교사들의 인식은 여전히 부족하였고, 과정중심평가의 평가 기준을 마련하는 것에 대한 어려움이 있었다. 또한, 평가의 과정에서 잦은 피드백의 제공은 교사에게 과다한 업무 부담임을 확인할 수 있었다. ‘과학탐구실험’ 수업을 운영하면서 과학실험실과 실험기자재 부족과 같은 어려움이 있었고, 교과의 융·복합적인 특성으로 인하여 타 전공에 대한 지식의 부족도 문제가 되었다. 그리고 모둠 활동 위주의 수업에서 흔히 발생하는 학생들의 무임승차도 문제점이었다.
이 연구에서는 생물교사의 ‘과학탐구실험’ 수업 운영에서 셀프스터디를 통해 교사의 수업이 학습자 중심으로 변화하고, 수업이 질이 높아질 수 있다는 사실을 확인하였다. ‘과학탐구실험’이 학교 현장에 정착하기 위해서는 과학실이나 기자재와 같은 물리적 환경 이외에도 과정중심평가와 셀프스터디에 대한 안내 자료나 교사 연수가 필요하고, 학습공동체와 같은 환경의 조성이 필요하다. 그리고 후속 연구로는 학생들의 긍정적인 변화를 확인할 수 있는 양적 연구를 수행할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The subject “Science Inquiry Experiment,” which was introduced in the 2015 revised curriculum, emphasizes learner-centered classes based on various experiences to improve the science inquiry ability, problem solving ability, and core competencies of students. To seek a way to effectively realize the intention of the subject in the school field, this researcher applied self-study to operate “Science Inquiry Experiment” classes with a view to examining changes in the classes and problems in the implementation of classes and investigating students' perceptions.
The participants in this study consisted of four persons including this researcher and critical colleagues. This researcher majored in life science and has seven years of teaching experience, and the critical colleagues majored in physics, chemistry, and earth science with 24, 2, and 6 years of teaching experience, respectively. The subjects of the “Science Inquiry Experiment” classes were 109 first grade students (54 males and 55 females) in four classes in a general high school. Five topics were selected in consideration of the type of inquiry, and three sessions per topic for a total of 15 sessions were operated for one semester. The data gathered in this study are class videos, self-reflection diaries, records of discussions with critical colleagues, and questionnaire surveys and interviews with students.
This researcher’s classes were organized as learner-centered classes in which groups of four or five students would carry out investigation activities, experiment activities, discussion and debate. Unlike the organization of the classes, this researcher was excessively involved in the activities of the students, adequate feedback on questions from the students was lacking, and the classes were still led like typical teacher-centered classes. This researcher improved these problems little by little through self-reflection on the entire process of classes and discussions with critical colleagues. As a result of analysis of data collected during the one semester, a process through which this researcher's “Science Inquiry Experiment” classes changed from teacher-centered to learner-centered classes could be identified. With the learner-centered classes, students became more interested in the “Science Inquiry Experiment” classes and came to actively participate in them. By applying process-based assessments, it could be seen that learning occurred in the students' classes, many students reached their achievement goals because appropriate feedback was provided, and student satisfaction with the classes was improved.
However, teachers' perceptions of process-based assessment were still lacking in the school field, and there were difficulties in preparing criteria for process-based assessment. In addition, it could be seen that frequent provision of feedback in the process of assessment was an excessive work burden on teachers. While the “Science Inquiry Experiment” classes were operated, there were difficulties such as the lack of science labs and experimental equipment and materials, and the lack of knowledge of other majors was also a problem because of the convergent characteristics of the subject. In addition, the freeriding of students, which often occurs in group activities, was also a problem.
In this study, the fact that teacher-centered classes can be changed into learner-centered classes and the quality of classes can be enhanced through self-study in the implementation of “Science Inquiry Experiment” classes by biology teachers was identified. For the subject to be settled in the school field, not only physical environments such as science labs and equipment and materials, but also process-based assessment, guidance materials for self-study, and teacher training are necessary, and environments such as learning communities should be created. In addition, quantitative studies that can identify positive changes in students should be conducted as follow-up studies.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 과학탐구실험 과목의 도입 배경 및 특징 3
• 2. 학습자 중심 수업 4
• 3. 셀프스터디 6
• 4. 선행연구 고찰 8
• Ⅲ. 연구방법 11
• 1. 연구 참여자 11
• 2. 수업 운영 및 평가 방법 12
• 3. 자료 수집 및 분석 방법 14
• 가. 자기연구 성찰일지 14
• 나. 비판적 동료와의 협의록 15
• 다. 설문조사 15
• 라. 면담 16
• Ⅳ. 연구결과 17
• 1. 과학탐구실험 수업의 변화 17
• 가. 교사 중심에서 학습자 중심 수업으로 변화 17
• 나. 평가 방법에 따른 수업 내용의 변화 25
• 2. 과학탐구실험 수업 운영의 문제점 27
• 가. 과정중심평가의 적용에 따른 문제점 28
• 나. 과학탐구실험 수업 환경의 문제점 33
• 3. 과학탐구실험 수업에 대한 학생들의 인식 39
• Ⅴ. 결론 및 제언 46
• 참고문헌 48
• ABSTRASCT 53
• 부 록 56