생명과학교육론 2010-1,  생물교육과

1. 강의개요

중학교 과학과 고등학교 생물교육을 위한 기초 과목이다. 과학 및 생물교육 전반에 관한 기초 내용을 소개한다. 생물학, 생명과학 및 생물교육 등을 목표로 생물교과 교육에 중점을 두어 강의하고 토론 한다.

2. 강의 및 주제 발표

(1) 매주 화요일 첫 시간; 생명과학교육론 강의

(2) 매주 화요일 둘째 시간; 주제 발표 및 토론

(3) 매주 목요일; 생명과학교육론 강의

3. 토론의 주제(예시)-과제물로 제출하고 발표 및 토의; 40분 발표

1. 생명과학

2. 생명윤리

3. 생명윤리법

4. 과학

5. 과학자

6. 과학자 윤리

7. 과학자 윤리법

8. 생명과학 실험

9. 생명과학 실험실 윤리

10. 실험 생물의 보호윤리 규정(법)

11. 특허-특허법

4. 개인별 과제 5개; 표지 없이 A4 1장 1,000자 이내로 작성

(1) 존경하는 선생님; 3월20일

(2) 존경하는 인물; 4월 10일

(3) 좋아하는 예술 및 예술가; 5월 2일

(4) 생명과학자 1인의 발견; 5월 23일

(5) 생명과학 교사로서 인생의 설계 및 목표; 6월 13일

[생물 오개념 연구와 지도]

제1부 오개념 연구의 이론적 배경

제1장 과학 지식과 오개념

1.1. 과학 지식의 구성요소와 가변성

1.1.1. 과학지식

가. 과학지식의 정의와 종류

*인지론자에 따라 다르게 정의

*출처에 따라 다양하게 분류

=>과학 지식의 학습지도 방법과 전략은 과학 지식의 종류에 따름

1) 과학 지식의 정의

• 과학(科學)의 정의==>자연 현상(섭리)의 이해

-science: ‘안다’ (to know)는 뜻의 scientia에 그 어원,

19세기에 지어진 말

-knowledge; 지식-모르는 것을 알게 된 내용, 또는 사물에 대한 인식

-과학의 본성은 그 목적, 방법, 대상, 입장 또는 전공에 따라서 다양한

의미로 해석

-과학: 과학지식 + 과학적 방법으로 특징 지워짐.

-지식: 인식에 의하여 얻어지고 객관적으로 확증된 성과

->원리적, 통일적으로 조직되어 객관적 타당성을 요구하는 판단의 체계

->정보와 기술로 이루어진 복잡한 체계(인지심리학)

-과학지식: 신념, 진리, 증거의 조건을 만족시키는 지식을 ‘정당화된                    참된 신념’으로 정의

=>신념: 대상을 알기 위해서 믿어야 한다 (Hospers, 1997).

신념의 조건은 아는 것에 대한 주관적 조건이다.

=>진리: 진리의 조건은 객관적 조건이다.

대상을 안다는 것은 진리임을 안다는 것이다.

진리의 검증법: 일치설, 정합설, 실용설, 과잉설

=>증거: 증거의 조건은 앎에는 증거가 있어야 함을 규정

-전통적 인식론에서의 과학지식: 신념, 진리, 증거로 정의

-구성주의 시각에서의 과학지식:

√ 능동적으로 구성된 것으로 자연을 그대로 나타내지 않는다 (Steffe &	Gale, 1995).

√ 과학지식은 자연현상을 설명하기 위해 사회적 합의

과정을 통해 구성한 설명체계 이다 (Riggfs, 1992)

->과학지식은 불변의 진리가 아니며, 새로운 증거에 따라서 언제라도	변경 또는 대체될 수 있는 임시적  특성을 지닌다.

2) 과학지식의 출처: 다양함

-경험주의(전통적 인식론): 관찰, 측정, 실험, 지각, 내성, 자각, 느낌,         기억, 연구, 추리, 권위, 계시, 직관 등

-현실론: 현실적인 과학지식의 기원은 ‘권위’에 있다.

=>교과서, 교사, 과학자의 권위를 믿고 그에 따라 과학의 개념, 법칙,	이론을 수용하고 이해하며 응용한다.

->따라서 학생들은 독서나 수강을 통하여 지식을 획득

->이러한 획득 지식에 대하여 타당성, 검증의 필요성을 느끼지 않으며,	당연히 보편타당한 것으로 수용.

-현대의 인식론: 자연과 인간사이, 또는 인간과 인간의 사이의 상호작용

->과학지식; 자연현상을 보고, 그것을 기술하고 이해하기 위해 구성한	인식의 체계

->과학지식의 가치; 자연현상을 설명하고 생활과 사회의 문제를	해결하는 정도에 따라 결정됨.

3) 과학지식의 종류: 경험적, 선험적, 명제적, 비명제적, 절차적 지식 등         (Lacey, 1996). 그림 1. 1. ----------------p13

-경험적 지식(후험적 지식): 경험을 통해 형성, 검증되는 지식. 관찰, 측정,     실험 등 지각적 경험으로 결정한다. (감각적 경험에 바탕)

=> 순수과학

-선험적 지식 (초월적 지식): 순수이성 또는 오성을 통해 형성, 정당화

되는 지식

=> 논리학, 순수수학

-명제적 지식: 기술에 의한 사실적 지식, 논리적 지식, 규범적 지식

=> 가치, 도덕적 기준, 윤리적 규범을 나타내는 지식

-비명제적 지식: 숙지나 대면을 통해 획득된 직접 지식

-절차적 지식: 과정 및 절차에 관한 지식, 실용주의적

-그 밖의 분류 및 종류: 인위적, 물리적, 논리적, 사회적-상호작용 지식

나. 과학지식의 구성 요소

• 과학지식의 구성; 사실, 개념, 언명, 법칙, 이론 가설

=>각급학교 과학교육의 목적, 내용, 방법을 결정하는 기준

->그림 1. 2.-------------------------p14

1) 事實 (Facts)과 眞理 (Truth)

-제도적 사실과 맹목적 사실

=>맹목적 사실: 진리에 관한 진술과 단일 언명으로 분류

-진리 또는 사건과 혼동 가능

(1) 사실의 정의-----------p14

-사실이란? 관찰한 것을 그대로 진술한 명제, 즉 단일 언명

=>이미 자연에 존재하고 있는 것이며, 인간/과학자의

행위와는 무관하다.; 과연 그럴까?

=>자연에 존재하는 어떤 실체나 자연에서 일어나고 있는 현상 자체가         아니라 인간에 의해 서 관찰된 것

->그리고 그것을 진술한 것-관찰 언명(진술)

-과학적 사실의 특성

=>과연 같은 현상에 대한 관찰 진술이 모두 동일할까?

=>과연 사실은 완벽하게 객관적일까?

-관찰의 과정: 오감을 통한 정보 감지→뇌로 전달→인지 구조에 의한

분석 → 언어로 진술

(2) 현대 인식론의 과학적 사실에 대한 관점(특성)

① 관찰의 감각 기관 의존성

- 감각 기관의 정보 왜곡 사례

② 관찰의 인지구조 의존성

- 인지적 과정에 의한 정보 변형 사례

③ 관찰의 이론 의존성; 관찰의 약속 이론성

2) 槪念 (Conception, 과학교육에서는 Concept)

-개념은 관찰 사실을 바탕으로 형성

=>실제상황에 대한 인지구조의 표현 구조의 표현

->인지 구조(이론)을 이루는 기본 단위,

-개념은 물체, 성질, 현상, 사건 등에 관한 여러 사람의 공통적인 생각

또는 추상적 관념 (Trusted, 1987; Carins, 1997)

(1) 개념의 정의와 구분

-관념(idea), 개인개념(conception), 구인(construct)과 혼돈되어 사용

=>개인개념은 오인, 오개념, 대체적 개념, 선행개념 등으로 불림

=>구인은 논리적 추리나 수학적 계산으로 알 수 있음 구인은 조작적

개념

① 관념, ② 개념, ③ 구인-------------------p15 (그림 1.3)

* 실증주의와 현대 인식론의 상이한 관점

√실증주의: 사실에 나타나는 규칙성을 바탕으로 구성된 추상적 속성으로      공공적인 의미를 가지며, 개인에게 독특한 conception과는 달리 과학

사회의 모든 구성원이 공유한 관념

√현대의 인식론: 개념의 의미는 절대적인 것이 아니라 그 개념이 형성된      사회적 상황에 의해서 결정됨

(2) 개념의 기능; 경험의 이상화, 이해의 수단, 지식의 바탕

① 개념은 어휘를 제공한다.

② 학습자의 개념(concept) 형성을 가능하게 한다.

③ 사물을 분류할 수 있게 해준다.

- 규칙성 발견의 토대, 관찰의 가능성 제공

④ 이론의 형성을 가능하게 한다.

- 과학 이론의 기본 단위

- 개념이 먼저일까? 이론이 먼저일까?

(3) 개념의 분류----------------------p16(그림 1.4)

① 구체적 개념(관찰 개념)

가. 직접 관찰 개념: 예) 나무, 돌

→ 반드시 진실이라고 단정할 수 있을까?

나. 간접 관찰 개념: 예) 분자, 전자, 원자, 소립자 등

② 추상적 개념(상징 개념)

가. 구성 개념:

ㄱ. mental construct, 자연과학의 기초가 되는

대부분의 개념

ㄴ. 관찰사실과 무관할까? 관찰 가능한 대상물에 바탕

ㄷ. 조작적인 정의 사용: 예) 질량, 중력,

나. 이론적 개념

ㄱ. 관찰 대상물이 없는 가공적 개념

ㄴ. 조작적인 정의가 불가능

다. 경험적 개념과 이론적 개념이란?

* 개념의 정량화

① 명명 수준 (nominal level)

-명칭의 차이가 있을 뿐 순서나 크기를 말할 수 없는 개념:

예) sex(성), 행정구역상의 道

② 서열 수준 (ordinal level)

-대상의 순서가 정해져 있다

-순서만 의미가 있지 순서의 차이는 의미가 없다.

-우리글의 ㄱ, ㄴ, ㄷ..은 명명 수준일까, 서열 수준일까

③ 동간 수준 (interval level)

- 순서와 양적인 차이가 있다. 예)

④ 비례 수준 (ratio level)

- 물리학에서 다루는 대부분의 양

예) 거리, 속도, 힘, 지질 연대

3) 언명(言明, statement)

-단어(개념)로 구성된 “문장”을 언명이라함

-언명; 현상이나 사실의 표현, 원리나 법칙을 나타냄

4) 法則 (Laws)과 原理 (Principles); 상호간 혼돈이 있음

① 법칙; 개념들 사이 또는 변인들 사이의 관계를 진술한 복합언명	(complex statement)

-자연현상에 관한 일반화 또는 그에 나타나는 규칙성 등을 나타내는

복합 언명으로 보편법칙과 통계 법칙으로 구분

-전형적인 관계언명; “----이면 -----이다”의 형태

=>일반적인 경향성의 표현으로 사실보다 덜 확실

-법칙은 구체적 상황이나 특정한 체계안에서 진술함.

=>법칙은 관찰 사실을 바탕으로 도출한 일반화한 규칙성, 경험적임.

예) 통나무는 물에 뜬다. 돌은 물에 가라앉는다.

‘만유인력의 법칙’, ‘질량보존의 법칙’

②원리; 논리적 관계, 연산기호, 수학적 공식으로 표시할 수 있는 자연법칙

-원리는 관찰 자료와는 직접 관련이 없는 보편적 진리

=>자연에 존재하는 자연법칙, 분석적임

예) ‘아르키메데스의 원리’

-원리는 정용 범위나 영역이 법칙보다 넓고 다양

*공리(公理, axioms) 다른 것을 증명하기 위한 논리의 출발점으로

삼기 위한 것

=>당연히 수용될 수 있는 어떤 약속

5) 理論(Theory): 과학적 이론: 언명의 집합, 법칙으로 구성

-자연의 현상이나 사물에 관한 추상적 속성

=>이론은 사실, 개념, 법칙으로 이루어진 복합적인 지식

->사실, 개념, 법칙을 설명하는 기능이 있음

-새로운 현상, 사실 등을 예측

-모형, 은유, 직유, 유추 등 비유로 표현

(1) 기본 요소

.연역적 체계를 이루는 근간

(예) 기본적 가정: 분자의 구조, 운동에너지

추상적 구조: 열역학적 명제

.대응률; 관찰 자료와 과학적 이론을 연결해 주는 기능

.모형을 이용

(2) 갖추어야 할 본성(Kuhn, 1996)

.정확성

.일관성

.범위

.단순성

.유용성

(3) 이론의 기능--그림 1.5-----------------------p18

① 사물의 분류 기능(typologies)

② 예측과 설명(prediction and explanation)

③ 이해감의 제공(sense of understanding)

④ 사물의 통제(control)

(4) 이론의 유형

① 법칙 집합형(the set of laws form) 이론- 생물학은 주로 여기에 해당

-인간이 가진 대부분의 지식

-가장 구조화되지 않은 형태의 이론

-서로 독립적인 여러 법칙들로 이루어짐

예) Skinner의 강화 이론- 분류의 기능,  예측과 설명, 통제

② 공리형(the axiomatic form) 이론

-특징; 일련의 정의 포함, 존재 언명과 관계 언명

(공리, 명제)으로 구성

-관계 언명이 위계적

-공리형 이론의 대표적인 예) 상대성 이론

-공리형 이론의 장점

ㄱ. 모든 언명이 자연 현상과 일치하는 지 검증할 필요 없다.

ㄴ. 핵심 언명의 수 적어도 됨

ㄷ. 효율적 연구 가능 - 집합형은 모든 각각의 언명 진위 확보 검증,           그러나 전제에 대한 공감

-이론의 네 가지 기능 모두 해당

③ 인과 과정형(the causal process form) 이론

-과학적 이론의 대표적인 예

-특징; 일련의 정의 포함, 존재 언명과 인과과정 언명으로 구성

-관계 언명이 비교적 대등

-인과과정형 이론은 법칙집합형 이론보다 이해감 크다.

-법칙집합형 이론(이론의 초기 단계)→인과 과정형 이론(법칙들 사이의        논리적 관계)

④ 공리적 인과과정형(axiomatic-causal process form)

-발달된 과학적 이론의 대부분

6) 假設 (Hypothesis)

-확고하게 검증되지 않은 예상(법칙이나 이론)

=>문제의 답에 대한 잠정적 추측 또는 현상에 대한 임시적 설명체계

-> 검증을 통하여 법칙이나 이론화

-일반화, 설명, 귀납적, 연역적, 대담한, 세심한, 보조, 임시 변통 가설

등으로 구분

-가설의 종류: 그림 1. 6----------------p19

-데이터에 의한 지지를 확보하지 않은 상태의 둘 이상의 개념들 사이의

관계 진술

-실험적으로 검증이 가능한 형태로 진술

-조작적 정의가 가능해야 함

-과학적 가설인 것과 과학적 가설이 아닌 것

→A 회사의 비누가 가장 좋을 것이다.

→같은 양의 비누를 사용할 때 A 회사의 제품이 다른 회사의 제품보다        더 많은 양의 때를 뺄 수 있을 것이다.

(1) 가설의 예상 기능

① 귀납적 가설; 수집된 자료를 바탕으로 형성

② 연역적 가설; 법칙과 이론으로부터 도출-->검증 후 지지 또는 기각

=>가설은 반드시 검증 가능한 형태로 진술

(2) 가설의 검증 가능성

① 대담한 가설; 포괄적 내용을 포함, 일반성과 반증 가능성이 높은 가설

(예) ‘기체의 압력과 부피’에 관한 가설

=>반증주의에서는 과학적이며 좋은 가설로 인식

② 신중한 가설; 협소한 내용을 포함, 일반성과 반증 가능성이 낮은 가설

(예) ‘공기의 압력과 부피’에 관한 가설

(3) 보조 가설과 임시 변통적 가설

-가설을 검증하는 과정에서 가설이 하는 역할에 따름

① 보조 가설; 검증에 필요한 부가적 가정

=>가정된 이론적 배경이나 실험-관찰의 전제조건

(예) 갈릴레이의 금성 삭망 관찰 후 세운 가정

‘금성은 지구와 태양 사이에 있다’

② 임시 변통적 가설; 검증 불가한 특성이 있음

=>이 가설이 더해진 이론/법칙은 반증 불가

(예) 갈릴레이의 달 표면 관찰과 아리스토텔레스의 우주관

7) 일반화(generalization)

-일반화; 검증된 사례와 미검증 영역을 포함 확대하여 진술한 언명

(예) 일부 물질에서 고온과 저항의 증가현상 발견으로 ‘모든 물질은

저항은 온도에 비례하여 증가한다’로 일반화

-과일반화(over-); 불충분한 일반화

8) 과학 지식의 구성요소들 사이의 관계----------------p20

① 事實: 개념을 구성하고 법칙을 일반화하는 바탕

=>개념을 이용하여 서술되고 이론에 의해 설명

② 槪念: 사실을 설명하기 위해 구성

=>사실에 나타나는 규칙성/보편성을 지칭

=>사실, 법칙, 이론의 기술에 이용

③ 法則: 사실에 나타나는 규칙성으로서 이론에 의해 설명

④ 理論: 사실과 법칙을 설명하기 위해 구성

⑤ 假設: 법칙과 이론의 잠정적 언명

=>검증을 통해 법칙과 이론화

⑥ 사실, 법칙, 원리는 자연에서 발견되지만 개념과 이론은 과학자들에

의해 구성

=>과학적 사실, 법칙, 원리는 발견학습의 대상

=>개념과 이론은 연역적 수업의 바탕임

(1) 법칙과 이론의 구분

(2) 구성 요소간 관계

(3) 과학 지식의 구성 요소와 실례; 표 1.1 ------------(p21)

1.1.2. 과학적 방법 (Scientific methods)

* 과학적 문제 해결을 위한 절차, 원리, 준거 등

가. 과학적 방법의 의미

① 과학적 방법의 의미와 특성

-과학적 문제를 해결하기 위한 방법, 절차, 원리

=>과학적 탐구/연구를 수행하기 위한 일정한 원리와 준거

=>과학지식의 형성, 진위 및 타당성을 검증하는 원리와 준거

=>과학 교수-학습 방법: 실험, 관찰, 관측, 조사 등

->문제의 진술/문제에 관한 정보와 자료 수집-->가설의 설정-->

관찰/조사/실험의 수행-->자료의 기록/정리/분석-->

결론 도출/일반화

-과학적 연구와 과학 교수-학습에 필수적 수단

② 발달 과정

-귀납법(Francis Bacon),

연역법(Rene Descartes),

가설-연역법(실증/반증주의)으로 발달

=>모두 논리적 추리 과정이나 기원과 발달과정이 다름.

√ 경험주의는 ‘귀납법’을 채택: 과학탐구에 관찰과 실험 중시

√ 합리주의는 ‘연역법’을 추종: 과학적 활동에 수학/논리적 추론을 강조

√ 실증주의는 ‘가설-연역법’을 제시: 검증을 통해 타당성이 확증된 과학적	법칙과 이론만이 과학지식이 된다.

-이런 추리는 과학적 방법으로 적용: ‘과학은 합리적 학문’

=>수렴적 사고과정으로는 현대 과학의 특성을 모두 설명 하는데 한계.

-이런 논리적 추리 한계 극복의 대안: 사회적 합의 과정

=>과학탐구가 사회적 활동이며, 과학지식은 그 과정에서 나온 생산물

->科學史: ‘과학자들에 의해 구성된 과학지식의 변천 과정’

-또 다른 논리적 추리의 대안들: 창의적 사고

=>발산적 사고, 비유적 사고, 창발적 사고, 비판적 사고

1) 歸納法 (inductionism)

-일반인들이 널리 받아들이는 상식적인 과학관

-특수한 사례들을 바탕으로 일반적인 원리를 이끌어내는 논증 과정

-사실에 바탕을 두고, 이 사실로부터 귀납의 방법을 통해서 이론이 형성

=>입증된 지식, 객관적 지식, 자연에 존재하는 원리, 믿을 수 있는 원리

① 귀납적 추리의 원리; 특수 언명(사실)→ 보편 언명(법칙, 이론)

법칙과 이론

사실

예측과 설명

귀납                          연역

-일반화 과정에는 3가지 조건(귀납의 원리)을 만족시켜야한다.

. 관찰수가 될수록 많아야한다

. 가능한 광범위한 상황에서 관찰해야한다

. 관찰한 설명과 일반화된 법칙이 모순되지 않아야한다

(예) 많은 수의 A가 다양한 조건의 변화 아래서 관찰 되었고,

관찰된 A가 모두 예외 없이 B라는 성질을 가지고 있다면,

모두 A는 B라는 성질을 가지고 있다.

(예) 무거운 물체를 공중에서 놓으면 떨어진다.

① 다양한 조건:

② 예외 없는 결과의 만족:

-과학적 연구와 탐구, 과학의 교수-학습 현장에서 유용

-관찰-실험 결과를 바탕으로 과학적 법칙을 일반화하는데 필수적

-‘자료 수집 -> 의미 확인’ 과정으로 간단하고 쉬움; 개연성이 높다.

-과학의 대중화에 기여

② 귀납법의 문제와 한계

-David Hume의 문제 제기

=> 관찰 언명의 진실성 문제

-> 관찰 사실은 모두 참일까 ?

. 관찰의 감각 기관 의존성

. 관찰의 인지구조 의존성

. 관찰의 이론 의존성 ; 관찰의 약속 이론성

-귀납 추론의 내적 불완전성

-> 많은 경우(many cases) → 모든 경우(all cases); 논리의 비약

2) 演繹的 推論(deductive reasoning)과 과학의 발달

-연역(삼단논법): 보편 언명 → 특수 사례 예측, 설명

예 1) ① 모든 물체는 공중에서 놓으면 떨어진다.(대전제)

② 이것은 물체이다. (소전제)

③ 이 물체도 떨어질 것이다. (결론)

* 과학의 발달 과정 ; 점진적인 세련화 과정

사실들

법칙과 이론

예측과 설명 성공

예측과 설명 실패

→법칙과 이론 공고화

연역

귀납                                             →법칙과 이론 수정

예 2)

① 모든 사람은 유한적 존재이다. ---대전제

② 소크라테스는 사람이다. --------소전제

③ (그러므로)소크라테스는 유한적 존재이다.--결론

이를 형식적으로 나타내면:

A ⊂ B

C ⊂ A

∴ C ⊂ B

* 연역적 논증문의 구조

① 가설

② 대전제

③ 방법 진술

④ 소전제

-증거 1

-증거 2

-증거 3

⑤ 연역적 결론

⑥ 본론 요약

⑦ 논평

* 연역법은.....

-과학지식의 정당화

-가설의 설정에 효과적

-설명과 예상의 필수적 수단

* 연역법의 문제점 및 한계

-옳지 않은 결론 도출의 가능성

=>허위의 전제는 허위의 결론을 도출!!

-논증과정에서 새로운 정보 산출의 한계

=>데카르트는 역학 법칙, 광학의 법칙, 열의 법칙

->증명에 실패

-공리의 자발적 생성에 한계

* 정리: 귀납주의는 관찰 사실은 확실하게 참이며 이에 바탕을 한 귀납

추론에 의해서 도출 된 이론은 참이거나 최소한 개연적인 참이다.

3) 가설-연역법(Hypothetico-deductive)

-논리경험주의와 반증주의를 포함하는 반귀납주의에서 제시

-4 단계로 구성

① 일반화 진술

② 초기 조건 설정

③ 예상 언명 제시(예상의 연역)

④ 예상 언명 검증

=> 귀납적 추리와 연역적 추리가 일어난다.

-문제점

=> 과학의 주관적, 심리학적, 사회학적 측면 경시

=> 상상력과 호기심이 과학지식의 형성 및 발달에 미치는 영향을 경시

=> 귀납법과 연역법의 문제도 모두 지님

=> 과학지식의 구성단계보다 정당화단계에 유용한 방법

-귀추법: 가설-연역법의 변형으로 관찰증거 제시 후 가설이 제시 과학적	방법

4) 사회적 적응과 합의 (Social-adaptation & agreement)

-과학은 사회와 가치에 가장 잘 적응하는 이론만이 살아남는 과정을 통해	발달

-과학은 민주적 합의 절차를 통해 이루어지는 비합리적인 학문이다.

1.1.3. 과학 지식의 가변성과 발달 모형

* 과학은 사회적 변화와 학문적 발달에 따라 함께 발달하는 학문

가. 과학 지식의 가변성

① 전통적 인식론; 과학적 탐구는 관찰을 통한 절대 진리의 발견하고,

이를 바탕으로 과학 지식을 일반화

② 현대의 인식론; 관찰은 주관적 속성을 지니며, 그에 따라 과학 지식도

절대적 진리로 형성되지 않는다.

1) 관찰의 이론 의존성

-현대 인식론; 관찰은 이론에 의존하는 특성

=>관찰자들은 각자의 지식, 신념, 기대감, 가치관 등에 따라 서로 다른

내용을 진술

->전통적 인식론에 배치

2) 지식의 가변성

-과학적 사실과 관찰이 관찰자의 기대감, 이론, 선행 개념, 문화적,

사회적 관례에 의존

=>과학 지식과 그 구성요소들이 절대적 진리가 아니라 잠정적, 가설적,

임시적 속성의 것이다.

->현대적 인식론; 개념은 사물/현상의 공통적 특성일 뿐 실체가 아님.

->과학 지식은 절대적 진리가 아니라 계속 변화하고 발달

나. 과학 지식의 변화 모형

-인식론의 견해에 따라 다름

-과학 철학의 주요 논쟁거리; 과학교육의 방법에도 많은 시사점을 제시

-4가지 주요 발전 모형; 배타적이기보다 유기적 연계성이 있음

1) 누가적 (cumulative) 모형

-경험주의와 실증주의 이론에 따라 구성된 설명 체계

-과학 지식은 계속 축적되어 발달

2) 진화적 (evolutionary) 모형

-Stephen Toulmin의 인식론을 바탕으로 구성된 모형

-과학사회에서 검증을 가장 잘 견뎌낸 이론이 기존의 과학 지식에 추가됨      으로써 과학이 발달하는 과정을 설명

3) 격변적 (revolutionary) 모형

-Thomas Kuhn의 과학철학을 근거로 구성된 모형

-새로운 이론이 기존의 이론을 교체함으로써 과학 지식이 발달하는

과정을 설명

4) 점진적 모형 (gradual)

-Laudon이 주창한 설명체계; 격변적 모형을 변형한 것

-과학 지식의 발전 요인들의 ‘부분적 교체’로 과학이 발달

1. 2. 오개념에 관한 용어와 연구의 목적

1.2.1. 과학에서 오개념의 형태와 분류

* F. Bacon; 과학적 오개념 형성의 문제점 제기

* 과학적 개념(scientific concept); 당대의 과학적 사회에서 합의된 개념

* 오개념(misconception); 과학적 개념에 위배되는 의미

* 오개념과 관련된 용어의 정리; 표 1.3-------------p27

가. 개념

-정의; 다양한 사물에서 공통적인 속성을 나타내는 정신적 표상

(예) 개, 소 닭

-용어적 의미; concept & conception

① concept; 관찰한 사실 또는 이론적 사실을 바탕으로 형성

=>심리적 현상을 문자, 언어, 기호 도는 부호로 나타냄

->다수에 의하여 합의에 이른 객관화된 것; 사회적이며 객관적

② conception; 인지구조 속에 있는 정신적인 표상

=>개인적이고 주관적인 개념; 개인개념이며 주관개념

나. 선개념(先槪念, preconception)

-학생들이 학습 전에 각자의 경험을 통하여 선입관의 형태로 능동적으로      구성해 놓은 개념; 과학적이거나 비과학적임

-선개념의 특성;

① 과학개념과는 매우 다름

② 과학학습에 의해서도 쉽게 교정되지 않음

-2개의 사례 예시-----------------------------p29~30

다. 오개념(誤槪念, misconception)

-학습 후에도 인지 구조 속에 비과학적 개념으로 남아 있는 것

-학습자의 독특한 개인적-문화적 경험의 결과; 개념적 구조에 의해 형성

-다른 개념 학습에 장애 요인

*Osborne & Wittrock(1985)이 말하는 오개념의 특징------p31

-오개념의 사례 10가지--------------------------p31~32

라. 대안적 개념

마. 직관적 개념

1.2.2. 오개념 연구의 목적과 필요성

가. 오개념 연구의 목적

*목적

① 생명과학의 학문적 특성인 선개념의 부재(?)가 주요인이다.

=>생명과학에도 선개념이 형성되어 있다는 견해와 상충

② 수업과 직결 된다.

=>수업 현장에 즉시 적용시킬 수 있는 장점

->선입관의 파악, 오개념 형성의 원인, 학습후의 변화, 효과적인

수업 방식의 모색

나. 오개념 연구의 필요성---------------------------p34

1) 과거 연구는 이론적/사변적

=>교육현장에 주는 실질적 기여도가 미흡

2) 과거 연구는 범내용적(content free)

=>오개념 연구는 내용 의존적

3) 학습자에게 예상되는 개념의 유형을 제공

4) 인간 사고의 본질을 밝히는 중요한 열쇠임

5) 연구의 방법이 비교적 단순하지만 교육적 가치는 매우 큼

1.3. 오개념 연구의 역사적 배경

*경험주의/행동주의에 따른 학습이란? 관념학습론

=>개인의 경험의 결과로써 일어나는 행동의 변화

*구성주의적 시각에서의 학습이란?

=>학생들이 이미 가진 지식과 배울 지식 사이의 상호 작용으로 기존

개념이 바뀌거나 수정되는 과정

->구성주의에서의 오개념; 당대의 과학적 지식과 다른 개념을 의미

1.3.1. 과학사적 오개념의 예

*과학사에서도 많은 오개념의 사례를 발견할 수 있다.

*Driver; ‘대체적 개념틀’-공통적으로 많이 형성된 오개념

가. 물리 영역에서 과학사적 오개념의 예---------표 1.5.----p35

나. 화학 영역에서 과학사적 오개념의 예---------표 1.7.----p38

다. 생물 영역에서 과학사적 오개념의 예-------표 1.10.~12--p40

라. 지학 영역에서 과학사적 오개념의 예---------표 1.13.---p42

1.3.2. 생명과학에서 오개념의 연구 동향

*우리나라; 1980년대 후반에 시작

*우리나라 생명과학에서 오개념 연구에 관한 연구 목록; 단원 8.3

*오개념의 변화와 수정이 필요

1.4. 오개념 형성의 기원

1.4.1. 구성주의와 오개념 형성

*선개념들이 잠재적 가능성이 높다.

=>구성주의적 입장의 삐아제와 오슈벨의 주장과 부합

*Piajet; 아동의 인지발달 과정은 ‘환경과 인지구조와의 상호작용’

=>개인의 지식이나 개념 구조는 외부로부터의 사실을 토대로 투영하여

형성되는 것이 아니다.

->극히 자발적인 상호작용의 과정을 통하여 형성

->개인 고유의 인지구조를 소유하게 됨

->그 인지구조가 과학 개념과 비교하여 올바르거나 그릇될 수 있음

*Ausubel; 학습자의 기존 인지구조가 교수-학습 과정에 가장 중요한

역할을 한다고 강조

=>학생들이 가지는 선개념은 후속 학습의 저해 요인이 되거나 잘못된

개념으로 강화 또는 확장시킴.

->많은 경우 선개념이 후속 학습에 영향을 받지 않는다.

->학생들의 선개념을 파악하고 올바른 교수-학습을 통한 개념변화의	중요성을 강조함.

*구성주의적 입장에서 본 오개념 형성의 원인들

-자연계의 일상적인 경험(지각적, 감각적)-Driver & Erickson, 1983

-효과 없는 교육

-서툴게 구성된 교과서

-일상적(비과학적) 언어의 사용(은유법, 유추법, 비유법) 등

-논리적 추론 능력의 부족(Arons, 1990)

-교사(Fisher, 1985)

-교육용 TV과 일반적인 프로그램들

-동료들, 여러 교과서 및 다른 책들

1.4.2. 오개념 형성의 기원

*선입관(오개념) = 주관적

*오개념; 개념간 중복이 적고, 가변적이며 국부적

=>아동 개인의 개념체계로 장기간 지속될 수 있음

*오개념의 원인; 학습자 요인, 환경 요인

가. 학습자 요인

1) 감각적 경험의 차이

2) 언어의 의미적 차이

3) 유추의 차이

4) 논리적 조작 능력의 미숙

5) 잘못된 관찰이나 논리의 오용

6) 감각되지 않는 존재의 부정

7) 특수한 경험의 과도한 일반화

8) 인과관계를 시간적 순차성으로 보는 경향

9) 근접성에 의한 사고

10) 변화하는 상태에 관심 집중

나. 환경 요인

1) 교과서

(1) 단원의 구성

(2) 개념 설명의 오류 및 생략

(3) 용어의 잘못된 선택

(4) 문장의 표현 방법

2) 교사

(1) 교사의 잘못된 개념

(2) 수업내용의 재구성

(3) 교사의 학습 지도력

4) 비유적 언어 사용

5) 자연현상의 경험

6) 문화적 요인

제2장 과학철학과 오개념

2.1. 반증주의 (falsificationism)

*17세기 이후 전통적 과학철학인 경험주의, 이성주의, 실증주의,

환원주의와 20세기 초 후실증주의(또는 현대의 과학철학) 사이의

과도기적 특성

• 반증주의 by Karl R. Popper (1968)

-과학 이론은 증명할 수 있는 것이 아니라 오직 반증만이 가능하다.

예) 까마귀의 사례; 모든 까마귀는 검다.

=> 모든 과학적 법칙은 관찰 결과와 일치하는 범위 내에서 작업가설	(working hypotheses)에 지나지 않는다.

=> 이론의 증명은 아무리 많은 사례가 나와도 완전히 증명되지는

않는다. 그러나 단, 한 사례만으로도 충분히 증명(반증)되는 것이다.

-반증가능성(falsifiability)과 과학적 이론

=> 과학적 이론이란? 반증 가능해야 한다.

-> 과학적 이론이 되기 위한 필요조건

-> 반증 가능성이 높은 이론이 좋은 이론.

-> 관찰 및 실험의 역할 → 반증의 기준

예) 과연 어느 것이 반증 가능한가?

① 오늘 일출은 6시 5분이었다.

② 모든 물체는 열을 받으면 팽창한다.

③ 빛이 평면거울에서 반사할 때, 입사각과 반사각은 같다.

④ 검은 물체가 흰 물체보다 무겁다.

⑤ 오늘은 해가 동쪽에서 솟거나 솟지 않거나 한다.

⑥ 양성자 한 개로 되어 있는 원자를 수소라고 한다.

⑦ 모험을 하는 자만이 행운을 차지할 수 있다.

-반증가능성의 수준

=> 반증 가능성이 높은 이론이 좋은 이론

예) ㈀ 지구는 태양을 중심으로 궤도 운동을 한다.

㈁ 지구는 태양을 중심으로 타원 궤도 운동을 한다.

㈂ 모든 행성은 태양을 중심으로 궤도 운동을 한다.

㈃ 모든 행성은 태양을 중심으로 타원 궤도 운동을 한다.

-> 어느 것이 가장 반증 가능성이 높을까?

=> 좋은 이론이란?

->잠재적 반증 가능자(potential falsifier)가 많으면서 아직까지

반증 되지 않은 이론

=> 반증 가능성이 높은 것은?

① 이론이 포괄적일수록 반증 가능성이 높다.

② 이론이 명확할수록 반증 가능성이 높다.

• Popper의 반증주의와 과학 이론의 발달 3단계

① 과학의 발전은 어떤 문제의 인식에서 출발

② 문제의 잠정적인 해법(일종의 이론)의 형성; 이론을 내세움

③ 내세운 이론으로 남의 이론이나 학설을 논파(falsification)하기

위해 예언하고, 예언 결과를 실험적으로 엄격한 과정을 거침.

=> 반증 가능성이 낮은 이론에서 높은 이론으로 발전 through	falsification

=> 반증 가능한 가설 제의→반증→반증 잘 견디어 내면

→ 이론

• 반증주의의 과학적 이론; 문제를 해결하기 위해 구성된 잠정적 가설.

• 과학적 방법의 측면에서 볼 때 반증주의와 실증주의는 같다.

-귀납주의와 반증주의 차이

-반증주의의 난점

=>귀납주의나 반증주의의 대전제: 사실은 믿을 만한 것.

-> 과연 그런가?

① 사실의 이론 의존성

→ 문제 인식의 바탕은 사실이다.

→ 반증은 사실에 의해서 가능하다.

② 반증의 충분성: 반증은 1회로 충분하다 ???

→ 역사적으로 반증 사례가 나와도 그 이론이 즉시 버려지지 않는

경우도 많다.

*정리: 반증주의는 과학의 이론이 옳다는 것을 완벽하게 증명할 수는           없지만 그것이 옳지 않다는 것은 완벽하게 증명할 수 있다.

⇒ 귀납주의나 반증주의는 과학 이론이 기존 이론의 점진적인

수정을 거쳐 발전한다고 보았다.

2.2. 현대의 과학철학 (New philosophy of science)

*실증/반증주의 이후의 과학 철학을 일컬음; 또는 후실증주의

*현대 과학철학자; 쿤, 라카토스, 파이어아벤트, 툴민, 라우든 등

2.2.1. T. Kuhn의 paradigm과 과학혁명(1996)

-Paradigm의 교체에 의한 과학의 발달 과정을 설명

=>기존의 이론을 부정하고 근본적으로 새로운 이데아로부터 발전!

-Kuhn은 경험주의와 실증주의를 부정

-현대 과학사회학 및 과학철학 사상가

-과학은 독립적 존재라기보다는 총체적 조직체

=> 그 총체적 조직체를 ‘paradigm’으로 부름

->Paradigm: 특정 영역, 시대의 지배적인 과학적 대상 파악의 방법

즉, 연구와 관련이 있는 이론, 가정, 방법 등의 체계이며 당시 과학

사회가 받아들이는 실체론적, 방법론적, 개념적 체계

-Paradigm은 과학의 구조적, 기능적 총체서 과학적 연구의 지침이 된다.

=>즉, 연구의 전통을 이루며, 과학적 사고와 활동의 방법과 방향을 제시

(사례) 지동설, 운동법칙, 원자개념, 진화론 등

-Kuhn의 이론: 과학은 민주적 절차에 따른 토론과 합의과정을 통해 수행.

=>과학은........

기존의 패러다임을 적용 발전-->

-->그 패러다임의 한계-->

-->토론을 통해 새로운 패러다임을 설정하여 발달

->즉, 과학은 격변적 변화를 거쳐 발달하는 사회적 특성

* 반론: 과학사는 이러한 주장과 상반되는 경우도 많았다.

->분류학과 암석학 같은 분야는 체계변화로 발달

* 비판: Paradigm의 의미는 모호하고 다양 (Hung, 1997)

->Kuhn도 명확한 정의보다 나열식으로 패러다임을 기술

->상식과 과학사적 사실과 많은 괴리가 있음

-이러한 비판에도 불구하고 과학, 사회학, 교육학, 정치학 등에 영향을

미치고 있다.

가. 과학의 발달 단계

-Kuhn은 과학의 본성을 분석하는데 논리 대신 과학사를 인용

-과학은 사회 구성원들 사이의 토론과 합의과정을 통해 변화하고 발달

하는 사회적 특성을 지닌다.

-과학의 발달; 끝이 열린 과정에 따라 계속 발달

전과학(pre-science)-->>정상과학(normal science)-->

-->>과학의 위기-->>과학혁명-->>새로운 정상과학-->>

-->>새로운 과학의 위기.......??

[그림 2-2, Kuhn이 설명하는 과학의 발달 과정]----------p56

(사례); 다윈의 진화론이 나오기 전의 시대 상황

=>창조론과 다양한 진화론이 혼재한 후 다윈의 이론으로 통합되기

전까지의 ‘전과학’ (pre-science)이 존재

->전과학 시기의 경쟁 ‘paradigm’이 통합되어 ‘정상과학’                      (normal science) 단계 도달

->정상과학은 원칙과 규정에 따라 과학적 연구를 수행하므로

정상과학의 paradigm을 정교화

*정상과학 단계의 유형; 4가지

① 사실적 조사

② 패러다임의 지지

③ 패러다임의 정교화; 수수께끼 풀기

->사실의 확인, 사실과 이론의 짝짓기, 이론의 명료화

④ 이론적 문제의 해결

->반증하는 변칙적 사례의 반복/증가는 과학의 위기

->과학의 혁명으로 새로운 패러다임의 설정

->새로운 정상과학의 단계로 진입

나. 과학 혁명의 조건-----------------------------p58

다. Paradigm의 교체와 과학의 비합리성

-패러다임의 교체는 종교적 개종, 정치적, 사회적 혁명과 같은 사상적

대전환을 가져온다.

=>이를 과학에서는 ‘과학혁명’(Scientific revolutions)이라 부른다.

-과학혁명의 의미: 과학사회 전체가 기존의 패러다임을 버리고 경쟁

패러다임 가운데 하나를 새로운 패러다임으로 수용함으로써 발생

=>이를 수용하는 사회 구성원의 증가로 새로운 정상과학 단계로의 진입

(과학사적 사례); 천동설/지동설, 창조론/진화론,

2.2.2. I. Lakatos의 연구프로그램

• K. Popper (‘과학 발견의 논리’ 저자)의 이론의 문제점을 Kuhn의 이론에     통합하기 위해 개발

• 연구 programme 모형의 제안

=>‘과학적 연구 프로그램의 방법론과 반증법’에서 주장

가. Lakatos 이론의 형성과 발달

-배경; Popper의 실험적 반증론을 부정하고,

Kuhn의 패러다임론과 다른 견해로

‘Research programme’을 제안.

-이론; ‘이론의 견고한 핵을 새로운 것으로 교체 또는

이론 그 자체를 반증할 수 없다‘고 주장.

-특징; 이론의 확증 또는 입증 방법에 관심을 보이며,

Popper와 Lakatos의 검증 원리에는 동의.

Kuhn의 상대주의에 따른 사회학적 입장과 달리

과학에서의 ‘합리주의’를 강조.

->과학은 ‘진화적 변화과정’을 거쳐 발달.

->Kuhn의 ‘격변적 발달’과 배치

-합리주의자로 분류

1) 이론의 반증에 관한 견해

-Popper의 과학적 이론의 반증 가능성 대신, Lakatos는 이론의 확증이나      입증 방법에 관심

2) 인식론적 견해

-Kuhn의 상대주의에 기반한 사회학적 입장

=>격변적 단계로 구성된 모형을 제시

-Lakatos는 합리적 견해를 나타냄

=>진화적 변화 과정으로 이루어진 발달 모형을 제시

나. 연구프로그램의 특성

- 연구 프로그램의 구성; 개념적 구조와 방법론적 규칙으로 구성

① 개념적 구조; 견고한 핵(hardcore)와 보호도(protective belt)

② 방법론적 규칙으로 구성; 긍정적(positive), 부정적(negative) 발견법

[그림 2.3]----------------------------------->p60

=>연구 프로그램은 실제 쿤의 패러다임과 유사한 의미와 특징을 가짐

1) 핵

* 연구 프로그램의 구성; 인식론적-방법론적 체계

- 개념적 구조: 견고한 핵 + 보호대

- 방법론적 규칙: 긍정적 발견법, 부정적 발견법, 이론

(이론은 포괄적 이론이나 개념적 체계)

* 핵; 기본적 가정들로 이루어진 개념 체계

=>거부되거나 수정될 수 없는 정의적 성질; 기본 원리의 역할

2) 보호대

-견고한 핵을 보충하는 보조 가설과,

-이론의 특성을 구체화하는 초기 조건 및

-관찰 자료에 대한 가정들로 구성

*관찰의 결과에 따라 수정-보완됨으로써 견고한 핵의 반증 가능성을

줄이거나 반증되지 않게 보호

3) 발견법(heuristic)

* 연구 프로그램은 발견법의 수단; 검증 과정

=>연구 프로그램의 방법론적 규칙; 긍정적, 부정적 발견법--[그림 2.4]

① 부정적 발견법; 연구 과정에서 반드시 피해야할 사항을 규정

-견고한 핵은 수정할 수 없다.

-견고한 핵의 수정은 새로운 연구 프로그램이다.

② 긍정적 발견법

-보조가설을 구성하는 방법,

-연구 지침,

-견고한 핵이 자연 현상을 설명하고 예측할 수 있도록 수정-보완하는        방법 등을 제시

-보호대를 변화시키고, 수정하는 방법에 대한 제안과 암시로 구성

4) 발전과 퇴행

* 연구 프로그램은 발전과 퇴행을 거듭함.

-발전이 퇴행을 압도------>프로그램의 계속적 발전

-새로운 발견이 보호대를 타파------>프로그램은 퇴행

* 프로그램의 유형 2가지;

① 전진적 (Progressive); 성공적인 사실을 예상하는 경우

->여러 유익한 이론으로 구성되며, 기존의 이론 보다 포괄적이며,

새로운 사실을 예측하며, 내용이 대부분 확증적

② 퇴행적 (degenerative); 실패의 가능성이 높은 경우

* 연구 프로그램들의 경쟁과 선택; [그림 2.5]----------p62

5) 연구 프로그램들 간의 경쟁

* 과학의 발전; 경쟁관계에 있는 둘 이상의 연구 프로그램들 간의 경쟁을       통하여 발전한다고 라카토스는 주장

=>연구 프로그램 중 동일한 새로운 사실을 설명하는데 어느 것이

더 효과적이냐 덜 효과적이냐가 발전과 퇴행을 결정

* 반증주의와 다른 점; 결론이 소수의 관찰 사실에 의해 단정되니 않음

* 과학혁명 이론과 다른 점; 급격한 변화도 없음

다. 연구 프로그램에 대한 비판

① 연구 프로그램 = 반증법 + 패러다임 교체법의 통합형

-과학의 진보를 설명하기에는 몇 가지 문제를 내포

② 연구프로그램의 전진적, 퇴행적 행로를 결정하기 어려움

-과학사에서는 퇴행적 이론이 전진적 이론으로 회귀한 사례가 많다.

->지동설-->천동설-->지동설

->창조론-->진화론-->창조적 진화론-->??

③ 연구 프로그램의 구성요소들 적용 시 문제점들

-의미가 불분명한 견고한 핵

->Lakatos는 기본적 가정들로 이루어진 개념체계를 견고한 핵으로

규정하였으나, 가정들의 선정 방법을 구체적으로 제시하지 못함.

-긍정적 발견법의 모호성

-경쟁가설의 선택을 깊게 고려하지 않은 점.

2.2.3. L. Laudan의 연구전통(1996)

-다양한 철학 사상에 바탕을 둔 절충주의적 과학적 방법론 개발

-과학은 점진적으로 발달한다.

(1) 라우든 이론의 형성과 특성

<특성>

① 관찰의 이론 의존성, 상대주의 인식론, 과학사 등에

근거

=>과학의 점진적 변화와 사회적 특성을 강조

② Kuhn과 Lakatos의 장점을 바탕으로 ‘연구전통 (research traditions)'	이론을 확립

③ 골격은 이론의 객관적 선택과 과학의 진보 및 이들의

상호관계

<연구전통에서의 과학의 변화에 관한 견해들>; 6가지

① 이론의 전환은 누적적 과정이 아니다.

② 과학적 이론의 즉각적 수용/기각은 시간이 요구 된다.

③ 과학적 이론의 논쟁은 개념에 관한 것이다.

④ 과학적 이론의 평가 기준은 과학의 발달과 함께 변화.

⑤ 과학자는 이론의 수용 또는 기각과 함께 인지적 자세를 취한다.

⑥ 과학적 진보는 진리를 향해 진화하거나 근접하는

과정이 아니다.

=>라우든의 과학적 목적은...

‘잘 검증되고’,

‘새로운 사실을 정확히 예측하고’,

‘포괄적으로 응용할 수 있는 이론의 형성에 있다’고 주장

=>또한 과학의 발달은 문제 해결력의 반복에 따라 발달.

(2) 연구전통의 기능

-연구전통은 이론과 형이상학적, 방법론적 속성이 핵심

-쉽게 반증되지 않음.

<기능>

① 모든 과학자에게 공통적인 배경지식을 지적한다.

=>다윈의 진화설

② 어렵고 수정, 보완해야 할 이론의 부분을 확인하는데 이용

③ 자료를 수집하거나 이론을 검증하는 기준을 제시.

④ 연구전통의 실체론적, 인식론적 신조와 어긋나는 이론의 개념적

문제를 제기.

(3) 연구전통에 대한 비판

-과학의 본성과 발달을 설명할 때에는 문제와 한계

=>과학의 목적, 합리성, 비양립성 등 관련

① 라우든의 ‘과학의 목적이 문제해결에 있다’는 주장

=>실제 인류에게 당면한 모든 문제 해결의 도구는 아님

② 절대주의와 상대주의 양면을 수용하는 문제

=>합리성의 한계

③ 과학 이론의 비양립성 주장은 현실 과학과 멀다.

=>진화론과 창조론은 현대에도 양립

=>빛의 파동설과 입자성은 양립

=>우주의 빅뱅설과 수축설의 양립

2.2.4. P. Feyerabend와 반과학적 방법

-과학사에서 과학 발달의 과정을 설명하는데 기존의

과학철학자들이 제시한 이론의 한계

=>그 설명체계로 파이어아벤트는 과학은 일정한 원칙이 아니라 ‘무제한의	원리’에 따라 발달한다.

(1) 파이어아벤트 이론의 형성과 발달

-반과학적 방법의 제시

-실증주의적 과학적 방법을 부정

-과학의 합리성과 과학지식의 우월성 또한 강하게 부정

-연구프로그램의 적절성도 부정

-과학은 보편적 원리에 따라/고정된 절차를 통해서 수행

되지 않는다.

(2) 무제한 원리의 특성

-객관적이고 보편적인 과학적 방법의 존재를 부정

-과학은 합리적 규칙을 벗어나야 진보한다고 주장

-과학의 진보: ‘무제한(anything goes)의 원리’ 외 없다.

-과학은 임시변통적 가설, 선전 선동, 우월감, 권위의식,

착오, 실수 등의 비합리적 요소 등의 영향으로 변질

(3) 파이어아벤트 이론의 비판

-지나친 비합리주의적 과학을 강조; 사회학적 측면 강요

-과학을 이념적 시각에서 바라본 문제점

=>이념의 객관적 기준의 모호성

-방종에 가까운 자유적 과학탐구 관점의 문제점

=>과학자의 발언은 한정적이며, 과학을 행하는 장소 또한 제한적이다.

->과학자가 이론, 방법, 실험 도구 등을 선택할 자유는 있지만

마음대로 원하는 데에 적용하거나 타인에게 강요할 수는 없다.

2.2.5. 툴민의 개념 생태학

2.2.6. 현대 과학철학이 과학 수업에 주는 시사점

*주장; 관찰의 이론 의존성을 근거로 과학 개념의 절대성과 보편적 방법을          부정

=>과학 지식을 개별적이라기보다는 포괄적인 구조로 봄

*시사점 3가지;--------------------------------------p65

제3장 학습이론과 오개념

3.1. 학습이론의 역사적 배경

3.1.1. 행동주의 (behaviorism)

* 행동주의의 기원과 그 배경

․ 관찰이 가능한 학습과정과 그 mechanism(기구)에 관한 연구

=>이러한 심리철학 또는 학습모형을 ‘행동주의’로 부름

․ 전통적 학습이론; 학습의 기계적 과정을 구체화

=>과학교육에 가장 큰 영향을 미친 심리철학

․ 의식의 심리적 상태에 대해서는 특별한 관심을 갖지 않음.

․ 관찰이 가능한 객관적 행동에만 그 연구의 영역을 제한하는 심리학상의

한 분파

․ 다양성과 복잡성을 내포하지만 이론들은 행동의 변화와 치료에 관한

매우 실용적이고 강력한 전략을 시사

* 관찰 가능한 행동에 연구의 초점을 두고 있으며, 행동에 대한 기능적

분석의 틀을 명확히 제시

=>비교적 쉽게 이해하고, 측정 기록하고, 조작할 수 있게 한다.

->부정적 행동을 수정할 수 있는 치료기법을 함께 제시함

->교육현장에서 응용성이 대단히 높다.

* Pavlov의 조건 반사설, Thorndike의 시행착오 학습설에 바탕

* 고전적 조건화; 행동주의가 추구하는 가장 이상적인 방법

=>정신적인 상태를 철저히 배제; 행동으로 나타나는 반응을 조절하기

위한 수단으로 이용

-> 3가지 가정

ㄱ. 연구의 초점; 관찰이 가능한 행동에 둠.

ㄴ. 행동의 연구; 단순한 구성 요소로 나누어 연구되어야함.

ㄷ. 학습이란; 행동의 변화임.

가. 행동주의의 특성

-자극과 반응의 관계로부터 발견되는 행동이 연구의 주된 대상임.

-연구의 방법; 실험적, 물리주의적, 조작적 접근법으로 구성

=>과학적 방법을 중시

-연구의 목적; 설명이나 이해보다도 ‘통제와 예상’을 강조

나. 과학교육에서 행동주의

-학습을 행동의 변화로 정의

=>그 행동의 예로 조건과 자극에 대한 반사적 ․ 감정적 ․ 신체적 ․

언어적 반응, 신체적 운동, 정신적 조작 등을 제시.

->탐구의 목적을 행동의 예상과 통제에 두고,

->행동을 자극과 반응의 관계로 해석.

-학습의 조건과 그 결과에만 관심을 두고, 그 과정은 무시.

-과학적 탐구 과정을 그와 관련된 지식과 관계없이 따로 교수-학습.

-언어적 지식의 교수-학습에는 효과가 없음

-현재 행동주의 심리학의 영향은 급감

-각급 학교의 과학 교육 현장에서도 효과가 미미; 실용화에 실패

3.1.2. 환원주의

3.1.3. 인지론 (cognitivism)

*인지 과정; 지식, 신념, 사고, 지능 등이 형성되는 과정

*인지론; 인지 과정을 설명하는 이론과 그에 관한 연구

*인지심리학; 인지 과정을 연구의 대상으로 하는 분야

*유형; 형태심리학, 발달심리학, 목적행동주의, 정보처리설

*기원; 행동주의의 문제와 한계를 극복할 수 있는 대안으로 출현

=>가시적 행동 대신 ‘인지적 과정’에 관심을 둔다.

(1) 인지주의의 대두 배경

-․관념주의 인식론과 상대주의 실체론에 이론적 배경을 둔 심리철학의         한 학파이며 심리학적 이론

-연구의 중심; 감각 ․ 지각 ․ 기억 ․ 사고 등의 과정을 중심에 둠.

=>주로 목적 ․ 알기 ․ 이해 ․ 추리 등을 설명하는 심리학적 이론.

->구조주의의 전체론적 ․ 목적론적 관점에 바탕

->행동의 정신적 ․ 심리적 특성을 중시

-연구의 방법; 가설-연역적 방법을 적용

-행동의 원인; 사고․ 신념․ 태도․ 감정․ 의지․ 목적 등을 제시

-학습의 효과; 학습자의 사고 방법과 환경에 대한 지각 사이의 상호	작용에 달려있다고 주장.

-인간을 바라보는 관점;

=>행동주의가 인간을 기계로 비유한 것과 달리

‘인간을 사고하는 존재’로 인식

->가시적인 행동보다 의도적인 정신적 사고의 과정과 인지                구조를 중시

->행동이나 사고의 결과보다는 그 과정에 관심

->정보, 지식, 사실의 발견이나 기계적인 암기/기억보다는

그에 관한 의미의 구성을 강조

① 인식(인지)

=>직관적 인식, 포괄적 인식, 추상적 인식, 본질적 인식으로 구분

=>오늘날 인식=인지

->인지심리학의 주요한 취급 대상이 되고 있음.

․ 직관적 인식: 추리나 관찰에 의하지 않은 직접적인 인식.

․ 포괄적 인식: 대상 전체를 종합적으로 파악할 수 있는 앎.

․ 추상적 인식: 어떤 대상을 다른 사물을 통해서 알거나 대상의

특징이 주어지지 않아도 추리를 통하여 깨닫게 되는 통찰.

․ 본질적 인식: 대상의 본질적이고 고유한 특성을 꿰뚫는 인식을 뜻함

② 인지심리학의 시작

․ 톨만(E. C. Tolman, 1886~1959)의 ‘기호학습 이론’으로부터 시작

․ 1960년대부터 미국에서 세력이 확대된 심리학의 한 분파.

=>인간의 행동을 자극과 반응의 기계적 연결에 의하여 설명하는 S-R 이론      및 결합론에 반대하고 그 대신 학습의 인지적 특성을 중요시.

․ 톨맨은 행동주의자이였으나

=>행동에 의한 원자론적·기계론적 사고에 회의.

->행동은 목적의 추구 및 인지와 같은 정신적 기능을 개입시켜야만

적절하게 설명할 수 있다고 주장

->또한 기호학습을 뒷받침하기 위한 증거로 보상예기 실험, 장소

학습 실험, 잠재적 학습 실험 등 세 가지 실험의 결과를 제시

③ 오늘날의 인지심리학

․ 인간이 어떻게 지각하고 인식하는지 또는 어떻게 지식을 획득하고 이용

하는지에 주된 관심.

=>인간이 보이는 갖가지 행동의 정신적이고 심리적인 특성을 강조.

․ 이에 따라 정신, 지각, 학습, 사고의 능력 및 성취를 이해하기 위한

정신적이고 인지적인 설명체계의 하나로 ‘인지적 학습이론’을 설정

=>이를 통해 정신적 활동 및 주의, 기억, 사고 등과 이와 관련된              제반 학습현상을 연구하고 설명.

․ 대부분 학습이론의 이론적 배경

=>행동주의의 환원주의적 ․ 기계론적 관점 대신에 구조주의의 전체론적․        목적론적 관점에 바탕.

․ 인지심리학에 따른 행동

=>가시적 요소로 구체화할 수 있는 속성이 아니라 내적인 정신적 표상화       ․ 신념․ 의도 등에 의한 설명이 필요한 것.

․ 학습을 인지구조의 변화로 정의하고, 학습의 인지적 본성을 설명하기

위해 학습이 일어나는 과정에 영향을 미치는 매개변인의 규명에 관심.

․ 구성한 이론과 인지구조의 특성에 관한 견해에 따라서

=> 형태심리학, 발달심리학 및 구성주의 심리학으로 구별.

④ 인지주의 바탕을 둔 학습이론의 발달

-Piaget의 지능발달 이론

-Ausubel의 유의미학습 이론

-Vygotsky의 문화 ․ 역사적 이론

-Bruner의 수업이론

(2) 인지주의의 특성과 그에 따른 교수-학습 방법

․ 인식의 기능적 조직에 관심;

=>인식, 기억, 추리, 운동조절 등; 이들 각 기능을 정보처리과정으로 설명

․ 행동의 원인을...사고, 신념, 태도, 감정, 의지, 목적 등으로 제시

=>학습의 효과는...학습자의 사고 방법과 학습 환경에 대한 지각 사이의        상호적용에 달려 있다고 주장

․ 인지주의에 따른 행동이란;

=>가시적 요소로 구체화할 수 있는 속성이 아니라

=>정신적 표상화․ 신념․ 의도 등에 의한 설명이 필요한 것.

->이를 기반으로 학습을.... '인지구조의 변화'로 정의

=>학습의 인지적 본성을 설명하기 위해 학습이 일어나는 과정에

영향을 미치는 매개변인의 규명에 관심.

=>특히 Tolman은 인지적 학습의 과정을 강조하여,

=>학습자는 환경에 관한 ‘인지도(cognitive map)'을 학습한다고               주장; 학습의 과정을 정보처리의 과정으로 설명(정보 처리설)

․ 교수-학습의 목적은....인지구조의 재구성(변화와 발달)에 있다.

=>인지구조의 재구성;

-학습자가 새로운 의미를 구성할 때,

-새로운 정보와 개념이 획득될 때,

-기존의 인지구조의 일부가 새로운 정보나 개념으로 대체될 때

=>이러한 목적을 달성하기 위한 교수-학습에는....

-질문법과 토론법이 효과적이다; 내용은 학습자의 인지구조의

상태와 수준에 따라 결정.

가. 형태심리학

나. 발달심리학

다. 목적 행동주의

라. 정보처리설

3.1.4. 기능주의

3.1.5. 구성주의(構成主義, constructivism)

*구성주의; 학생은 과학의 개념을 교실에서 배우기 이전에 이미           경험을 통하여 자연현상에 대한 자기 자신의 생각을 가지고          있다. 이와 같은 ‘선개념’이나 ‘직관적 개념‘의 형성과 같이	인간은 자연과의 상호작용을 통하여 자신의 개념을 형성해	간다는 주장

가. 구성주의의 형성

․유래; 과학지식이 구성되는 과정에서 사회의 본질적 역할을 부정     하고 그 대안을 모색하는 과정에서 비롯됨

=>발달심리학과 행동주의의 대안으로 제시된 심리철학/심리학이론

->누구나 실체에 대한 개인적(private) 구성만을 이해한다.

->발달심리학/행동주의와 다르게 새로운 상황에 적극적으로             이용하는 ‘개념적 틀의 존재’ (conceptual schemes)를 주장.

․과학교육에서 급진적 구성주의는...

=>오개념의 특성을 기술하기 위한 이론으로 제시

->삐아제의 인지론에서 설명되지 않는 개념적 내용을 보완

->오슈벨의 선행지식 형성과 교체과정의 명료화를 보완

․전통적 과학 철학에 대한 불만이 근본적인 원인

=>과학적 문제가 사회적 상황에서 사회적 과정을 통해 해결

->과학 지식이 사회적 합의의 산물임을 강조

․과학 지식을 인식의 주체에 의한 능동적 구성으로 봄

=>인식을 적응 기능과 경험 세계의 조직화로 본다.

․구성주의 시각에서의 과학 지식;

=>자연에서 발견할 수 있는 것이 아니라 구성한 것으로 보는

견해

․심리학의 실험적 접근법을 거부하고 사회적 인식론을 지지

․관념주의와 상대주의가 그 이론적 배경

[구성주의의 유래]

① 과학철학으로서의 구성주의는; 사회적 구성주의

-칸트(I. Kant, 1724~1804)의 관념론,

-Kuhn, Toulmin, Lakatos 등의 후실증주의,

-머튼(R.K.Merton)의 과학사회학,

-만하임(K.Mannheim, 1893~1947)의 지식사회학 등에서 발생

-비고츠키(L.S.Vygotsky, 1896~1934); 문화(사회)-역사학의 영향

=>과학지식이 사회적 과정을 통해서 형성 ․ 검증된다고 주장.

->‘과학지식이 구성되는 방법’을 설명하는 이론

② Piaget, Aushubel, Bruner 등 인지론 유래 심리학으로서의

구성주의; 급진적 구성주의

=>학습의 과정을 사회적 원리로 설명

->‘과학지식을 학습하는 과정’에 관한 이론

③ 급진적 구성주의의 특성과 종류

․행동주의와 같이 나이를 학습에 영향을 미치는 요인으로 불인정

=>행동주의와는 달리...학습에 결정적 영향을 미치는 요인을...

->수업의 경험과 학습자가 가지고 있는 개념적 틀의 수준을 가정

․구성주의는 기원에 따라 그 특성과 구성요소가 다름;

=>위  세 가지 구성주의의 구성요소와 그 차이; 아래의 표

<표3-2> 학자들에 따른 구성주의의 구성요소

	Piaget	Kuhn	Vygotsky
대상 관점 의미구성 요인 구성 결과	개인 도식 또는 인지구조 비평형화 대체적 틀	과학자 패러다임 변칙적 사례 과학적 이론	문화 규준과 가치 대화 세계관

․ 사회학과 문화-역사학에 근거를 둔 구성주의; 사회적 구성주의

=>구성 과정의 사회, 공공, 공개, 인식론, 객관 및 기계적 특성을        강조

․ 인지론에 바탕을 둔 구성주의; 급진적 구성주의

=>개인적, 개별적, 사적, 인지적, 주관적, 정신적 특성을 강조

․ 위 두 구성주의는 과학지식의 형성 및 교수-학습에 참여하는

개인과 집단 가운데 어느 것을 더 강조 하느냐에 따라서도 구분;

-사회적; 과학지식의 사회적 구성과 교수-학습의 사회적 과정을        -급진적; 지식의 구성에 관한 개인의 심리학적․인식론적 신념을

․ 구성주의는 이외에 전통적 경험주의, 정보처리설, 사소한               구성주의, 사회-문화적 인식론, 사회적 구조주의 등으로 분류.

․ 심리학에서 보는 구성주의;

-내생적(endogenous); Piaget의 지능 발달이론에 기반

->학습자 개인의 특성과 자발적 탐색을 중시

-외생적(exogenous); 사회적 이론에 기반

->학습에 영향을 미치는 외적인 요인을 강조

-변증적(dialectical); Vygotsky의 문화-사회적 이론에 기반

->개인 사이의 관계와 상호(reciprocal) 교수-학습을 중시

나. 구성주의에서의 지식

*구성주의의 지식; 학습자에 의해 구성되는 것

=>개인은 소속된 사회의 사회-문화-역사적 배경에 영향을 받음.

->개인은 사회적 경험-배경을 바탕으로 개인적 인지적 작용

->주어진 사회현상의 이해를 지속적으로 구성해 나감

-> 그 결과로 생성된 것이 ‘지식’

*구성주의의 최종 목표; 객관주의에서의 절대적 진리나 지식이 아님.

=>개인에게 의미 있고 적합하고 타당한 것이 곧 ‘진리’이며 ‘지식’

->이러한 지식과 진리를 구성해 나가는 것과 그 과정이 최종목표

*구성주의는 ‘지식은 발견되는 것이 아니라 구성되는 것’

=>지식과 가치; 특수한 시공적 맥락에 비추어 해석하고 구성해 낸 것.

다. 구성주의의 기능; 3가지 기능과 특성----------------p76

첫째; 전통적인 인식론적-방법론적 견해를 부정

둘째; 상대주의의 인식론적 입장을 취함

셋째; 자연과학 지식을 사회적 과정의 결과로 이해

라. 학습에 대한 구성주의 관점

*학습 전 교사의 자세;

-가르칠 내용과 관련된 학생들의 선개념을 파악하는 것이 가장 중요.

=>듣는 것에서 보는 것으로, 보는 것에서 직접 해보면 이해할 수

있다.

*과학교육에서 선개념(오개념)은 다른 개념의 학습에 방해 요소

-수업과정에서 이를 어떻게 과학개념으로 변화시킬 수 있느냐가 중요

-학습모형의 유형; 개념변화 모형, 순환학습 모형

=>학습자의 능동적 참여와 그 결과에 대한 책임을 강조

->협동학습, 토의, 역할놀이 등을 제시

마. 과학철학 및 심리학으로서의 구성주의

․ 과학철학으로서의 구성주의(Radder, 1996)

=>누가적, 진화적, 격변적 3가지 과학지식의 발달모형을 암시.

․ 급진적 구성주의(심리학)는 위 3가지 모형에 대응하여...

=>개념형성 ․ 개념분화 ․ 개념교환의 학습모형을 제시.

-학습자; 능동적 주체

-학습; 인지구조의 변화와 의미의 구성으로 정의

․ 과학의 오개념에 관한 연구의 이론적 배경이 됨.

․ 과학의 교수-학습에는 다음의 절차 및 전략이 효과적(Trowbridge)

①사물 ․ 사건 ․ 현상에 관한 학생의 개념을 인식한다.

②학생의 개념적 이해를 약간 초월하는 상황이나 문제를 제시한다.

③도전적이지만 해결하거나 도달할 수 있는 상황이나 문제를 선정한다.

④설명 또는 개념을 다른 학생 및 교사에게 발표하게 한다.

⑤적절하지 않은 설명이나 개념을 제시할 때 다음과 같이 도와준다.

-설명을 그대로 받아들인다.

-다른 설명을 제안하여 새로운 통찰력을 갖게 한다.

-다시 설명하도록 시간을 준다.

=>개념변화 모형, 순환학습 모형 등 다양한 교수-학습 모형을

개발하여 적용.

->개념변화 모형은 개념형성 ․ 개념분화 ․ 개념교환의 세 가지

교수-학습 모형을 총칭.

바. 구성주의의 종류

-급진적 구성주의; 심리학적 이론, 인식론적 이론

-사회적 구성주의

사. 문제점

․ 과학/수학교육학의 교수-학습과 연구에 핵심적인 개념적 틀로 이용;    =>비판의 대상이 됨; 합리주의로 부터의 강한 비판

->급진적 구성주의가 비판을 받은 것은...

-학습의 개인적 과정을 강조하며,

-절대적으로 객관적인 실체의 존재를 부정한 부분.

․ 현대의 과학철학에서는 다음을 비판 ;

-구성주의가 물리적 세계의 존재를 부정하고,

-개인에게 과도하게 초점을 맞춤

=> 교수-학습과 연구에 있어서 사회적 문제를 경시한다는 점.

․ 이런 비판에도 불구하고 구성주의는...

- 학습을 의미의 구성으로 정의하고,

- 1980~90년대의 과학 교수-학습 과정안의 기본적 틀로 활용

- 과학의 오인에 관한 연구의 이론적 배경이 됨.

[구성주의를 정리하면]

․ 구성주의 심리학자; 학습을 인지구조의 변화로 정의

․ 구성주의 심리학; 관념주의와 상대주의의 인식론을 바탕

->과학의 본질에 관한 견해를 확립하고,

->그에 따라서 학습의 본질과 특성을 서술.

․ 구성주의에 의하면....

-학습은 학습자가 이미 알고 있는 개념적 인지구조가 분화 ․             발달하거나 새로운 개념에 의해 대치됨으로써 일어난다고 주장.

-Piaget의 이론과 달리 '학습이란 지식체계의 변화'라고 본다.

․ 구성주의; 과학이 가설-연역적 속성을 지님

-인식론적 가정에 이론적 배경을 둠

-과학적 법칙과 이론;

->감각적 자료로부터 귀납적 방법을 통해 직접 일반화된 것은

아니며, 또한 관찰 자료가 과학적 법칙과 이론으로부터 기계적으로       연역 되지도 않는다.

․ 구성주의의 과학지식;

-과학지식은 정신적인 창조의 과정을 통해서 이루어지는 구성물

->과학자가 자연과 상호작용하는 과정 중 관련 지식을 통해              자연현상을 이해․ 설명하거나 관찰과 경험을 통해서 검증하고           평가하는 과정을 통해서 구성된다고 본다.

․ 구성주의는 과학지식을 수용하거나 기각하는 과정과 기준에

관해서는 서로 다른 견해를 제시;

=>포퍼, 라카토스, 툴민의 인식론을 추종하는 구성주의자;

->과학적 이론을 선택하는 데 적용되는 객관적이고 절대적인

준거를 제시함으로서 과학의 합리성을 주장

=>쿤과 페이어아벤트의 인식론을 추종하는 구성주의자;

->심성변화와 사회적 합의를 제시함으로써 비합리적 특성을 강조

․ 구성주의의 학습이론은 결국 행동의 변화 대신에 인지구조 또는        개념의 변화를 학습으로 정의한다.

3.2. 학습이론과 과학교육학적 의미

*Piaget의 지능 발달 이론

*Ausubel의 유의미 학습 이론

*Virgotzky의 사회-문화적 학습이론

*Driver의 대체적 개념틀

3.2.1. Piaget의 지능 발달 이론

• Jean Piaget(1896~1980); 인식론자, 발달심리학자

-칸트의 인식론을 바탕; ‘발생론적 인식론’을 주창

*유아와 청소년들을 대상으로....

-수, 도덕, 분류, 보존, 속도, 시간과 공간 등의 다양한 개념들이         어떻게 형성되고 발전되는지를 연구

=>그 과정을 논리 수학적인 모형으로 나타내려는 노력

->발생적 인식론 학문영역을 발전시킴

-지능이 4단계를 거치면서 발달; '지능발달 이론'을 제시

(1) 지능발달 이론의 개념과 한계

• 지능발달 이론의 주요한 용어;

①지능 ②인지구조 ③도식 ④인지기능 ⑤조직화 ⑥적응 ⑦동화 ⑧조절      ⑨평형화 ⑩인지내용 ⑪조작

=>피아제 이론의 구성요소들 사이의 관계; [그림 3-1]----p79

① 지능(Intelligence)

-인간이 환경에 적응하여 이루어진 결과; 생존에 적절한 지적 행동

-환경과의 상호작용을 통해 성장・발달하는 논리적 사고                 과정(인지구조를 이룸)

-인간과 주변 환경 사이에 나타나는 평형화의 한 형태

-양적으로 측정할 수 있고, 부단히 변하는 역동적 과정

-특정한 시점에서 특정 환경과 상호 작용하는 기구

② 인지구조(cognitive structure)

-지능발달단계의 조작과 인지적 사고 과정을 통제하는 것으로           추정되는 추상적 구조; 논리적이며 수학적 특성

-아동들의 자연관이나 세계관의 역할

-저학년; 목적론적/주관적인 자연관을 바탕으로 피상적인                        현상만 표현

-고학년; 기계론적이고 객관적인 자연관에 기초한 이론적

지식을 이용하여 추상적 속성을 표현

③ 도식(schemata)

-인지구조의 발달상 초보적 형태; 인지구조의 기본적 단위

-특정 방법으로 행동할 수 있는 잠재력

=>환경에 적응하는 과정과 관련된 지식 및 기술이 포함

-인지구조의 한 구성요소

=>동일한 행동을 반복적으로 수행하게 하는 기능

-아동 자신의 경험적 활동에 의하여 조직화된 행동 양식

예) 유아가 장난감을 잡고 입에 가져가는 등의 행동을 ‘잡기’

④ 인지 내용(cognitive content)

-특정 단계의 아동;

=>이들이 인지구조에 따라 자연 현상을 설명하기 위해 수행하는 활동         ->말하는 것과 그 양식, 적용하는 지식

-사고 활동의 표현;

=>개인의 생각과 흥미를 개념(용어)을 사용하여 진술하는 언어적 행동

=>문제 해결과정에 드러나는 ‘감각적-개념적 사고활동’

-시각적 및 청각적 영상, 수학적 개념, 추상적 부호 등 구체적 속성

-직접 관찰할 수 있고 측정할 수 있는 개념은 ‘인지내용’

=>Piaget는 이 ‘인지내용’ 근거로 ‘지능발달이론’을 확립

⑤ 인지기능(cognitive function)

-추상적 특성

=>아동의 지능발달 과정에서 항상성의 특징을 나타내는 기능적

불변체

-인식의 체계적인 변화------->‘인지기능’으로 부름

=>인지기능은 ‘조직화’와 ‘적응’으로 나눔

->타고난 정신적 경향성으로 지능의 발달에 직접 영향

⑥ 조직화(organization)와 적응; 둘은 상보적 관계

•조직화; 지능 발달 전과정을 통해 부단히 진행

=>조직화에 따라 인지발달의 계속성 유지

->인지구조------------>조직적 체계로 구성

=>사물과 자연현상에 대한 아동의 설명체계는...

->점차적으로 복잡한 수준의 구조로 계속 발달

->그 원인은 조직화의 기능에서 비롯

•인지발달; 조직화에 따른 계속성 + ‘적응’에 의한 불연속성

⑦ 적응(adaptation); 외부세계의 현상과 사건을 내적 인지구조와 통합	=>조직화된 평형 상태를 형성하는 과정 또는 그 원리

->‘동화(assimilation)와 조절(accommodation)’ 2가지 상보적             과정으로 대별

->이것은 신체적 경험 또는 논리/수학적 경험으로 지능 발달의            원동력, 학습의 과정, 필요한 자료의 출처

⑧ 동화(assimilation); 인지구조의 통제에 따라 환경에 반응하는 과정

=>인지구조와 물리적 환경 사이의 조화

->즉, 새로운 정보를 기존의 인지구조에 통합하는 과정

[그림 3-2] 동화와 조절의 관계 및 평형화-------------p81

(예) 표로 제시된 자료-----> 그래프로 나타내기,

표나 그래프----->보여주는 경향성을 말하기,

문장-----> 담겨진 의미 자신의 말로 표현하기

->자료변환, 자료해석

⑨ 조절(accommodation);

-정보를 통합하기 위해 그 정보에 맞추어 기존의 인지 구조를           구조적으로 변화시키는 과정

=>주어진 정보를 수용할 수 있도록 그 정보가 요구하는 인지적           수준과 범위에 맞게 인지구조가 변하는 과정을 조절이라 함.

(예) 직관적 사고나 경험을 통해 획득된 오개념이 과학적 개념으로           바뀌는 과정----------------------------p81

<개념 정리>

.적응; 동화와 조절이라는 상보적인 과정에 의해서 이루어짐

.동화; 외부로부터의 정보나 자극을 자신의 인지구조에 맞춰

소화시키는 과정을 의미

.조절; 외부의 요구에 응하여 자신의 인지구조를 변형시키는 과정

⑩ 평형화(equilibration); 역동적이며 지능은 평형화 과정을 거쳐 발달

-동화와 조절을 통제하는 과정; 둘 사이의 지속적 재조정 과정

=>인지구조의 항상성과 안정성을 유지하면서 그것을 계속

변화・발달・성장시키는 원동력

->주변과 조화를 이루려는 내적욕구

=>인지적 갈등을 해소하려는 타고난 성향

->지능 발달 단계, 지적 발달과정, 학습과정 등을 통해 일어남

-평형화는 자기 통제적 과정; 다음의 4단계를 거쳐 이루어짐.

.지능이 발달한 수준과 그 수준을 통제하는 인지구조가 설정된다.

.인지구조의 수준과 범위를 벗어나 통제할 수 없는 지적 행동을	요구하는 새로운 정보를 접한다.

.새로운 정보에 직면하여 인지적 갈등을 겪게 되고, 그에 따라           인지구조에 비평형 상태가 유발된다.

.인지구조가 동화・조절된다.

⑪ 조작(Operation); 내적으로 표상화 된 활동

-사고를 통한 환경에 대한 적응이 ‘조작’

=>인지적・논리적 규칙을 따르며 논리적 사고의 기본단위

=>논리적 추리를 통제하는 인지적 활동

-가장 고차원적인 조작;

=>가설을 설정하여 검증할 수 있는 형식적 조작

[조작의 4가지 특징]

ㄱ. 부호적 표상화이다.

=>부호로 내면화된 마음에서 일어나는 정신적 능력이다.

ㄴ. 최초의 조작은 신체적 활동에서 생겨난다.

(아동들이 수의 본질적 속성에 대해서 가지는 기수 개념은 사물을        세어보는 활동을 통해서 획득한다)

ㄷ. 논리적 규칙에 순응한다.

=>조작이 가능한 단계에 있는 아동들은 전도・교환・보상 등과           같은 가역적 추론을 할 수 있다.

ㄹ. 몇 가지의 하위적 조작이 모여서 통합적 체계를 이룬다.

=>전도・교환・보상 등의 논리에 의해서 그보다 더 포괄적인             가역논리 체계가 구성된다.

[피아제의 지능발달 이론의 문제와 한계]

① 지능발달단계와 실제 상태가 잘 일치하지 않는 사례가 흔하다.

② 구체적 개념의 교수・학습 과정을 잘 설명하지 못한다.

③ 과학 교육과정 및 교수・학습에 직접 적용할 수 없다.

=>내용과 무관한 추상적 개념을 강조; 오개념의 특성 설명 부재

나. 지능발달단계

* 인지구조;

-질적으로 다른 4단계로 구성된 보편적 과정에 따라 발달.

[표3.3] 피아제의 인지발달단계-------------------------p83

-각 단계는 질적으로 다른 인지구조로 구성.

-아동은 누구나 문화・사회・국가를 초월하여 반드시

①감각적 동작기

②전 조작 단계,

③구체적 조작단계,

④형식적 조작  단계와 그 순서에 따라 발달

-상위단계의 인지구조는 하위단계의 인지구조를 바탕으로 형성

-특정 발달단계를 이루는 여러 개의 도식과 다양한 인지구조가

하나의 전체적 총화를 구성

단 계	특 징
감 각 동 작 단 계 (0~2세)	비언어, 반사행동(울음, 빨기, 쥐기, 놀이, 모방, 물체 영속성
전 조 작 단 계 (2~7세)	언어발달, 자기중심, 비가역성, 중심화
구 체 적 조 작 단 계 (7~12세)	가역성, 계열화, 분류, 가․감․승․제, 보존성
형 식 적 조 작 단 계 (12세 이상)	조합논리, 비례논리, 변인통제, 가설-연역논리

[그림3.3] 인지구조의 발달단계-----------------------------p83

① 감각동작단계; 지능발달단계의 첫 번째 단계(0~2세의 유아기)

-이 단계는 전기호적(pre-symbolic)・전언어적(pre-verbal)             =>반사적 행동, 놀이, 흉내 내기, 사물의 영혼성 인식 등

->인지구조가 감각적 반응과 신체적 운동을 통해서 발달하며,            타고난 행동이 지적 활동으로 변화

-이 단계에서는 특히 도식의 통제에 따라 인지내용이 표출

=>지각적 운동도식이 종합적이고 융통성이 있는 인지도식으로 발달

② 전 조작단계;  2~7세 아동기

-언어를 획득, 기호적 사고를 수행, 문제를 해결을 시작

-아동은 대부분 신체적 활동이 정신적 표상화로 내면화

-이 단계 아동의 사고와 행동은, 특히 가역적 사고가 결핍

=>진정한 의미의 조작적 활동; 이들의 사고는 자기중심적

->전개념적 사고 단계와 직관적 사고 단계로 구분

.아동이 2~4세가 되면 전 개념적 사고단계에 이름

.4~7세가 되면 직관적 사고 단계에 도달

③ 구체적 조작단계; 초등학교 2~6학년

-아동의 지능이 조작적 특성을 나타내는 첫 번째 단계

-7~11세의 초등학생은 직관적 사고를 벗어나 논리적 사고

형태인 가역적 사고와 같은 조작적 지능을 보이기 시작

=>사물을 여러 가지 방법으로 분류하고, 현상과 현상 또는 현상과        개념을 일대일로 대응시킬 수 있으며,

-수학적 조작을 할 수 있는 등 논리적 추론 능력을 가짐

-이 단계 아동의 사고는 다음과 같은 특징을 지닌다.

・구체적 문제에 관한 한 논리적으로 추론할 수 있다.

・부분・전체의 관계를 이해하며, 그에 따라 분류할 수 있다.

・수의 본질적 속성을 이해한다.

・사건・사물・상황을 공간과 시간에 따라 조직할 수 있다.

・여러 가지 가역적 사고를 할 수 있다.

・서로 같지는 않으나 공통적인 속성에 따라 사물・사건・상황 등을       서열화 할 수 있다.

④ 형식적 조작단계; 대략 12~15세의 초・중등 학생

-아동은 자신의 사고 내용과 과정을 생각할 수 있음

-추상적인 사고와 논리적인 추리 능력도 갖춤

-사고에는 특별한 외적 자극이 필요하지 않음

=>내적 정신 상태만이 그 자극원이 된다.

-이 단계의 학생이 가지는 조작적 능력은 가설・연역적 사고,            명제적 사고, 비율과 비례에 관한 사고, 논리적 사고, 반성적            추상화, 조합적 사고 등으로 특징지어짐.

-내용과 관계없이 사고할 수 있고,

-가설적 상황을 대상으로 한 사고활동도 수행할 수 있으며,

-유추와 모형으로 이루어진 추상적인 과학적 이론 및 법칙과 논리적     규칙을 이용하여 철학자나 과학자들처럼 추리하고 예상할 수 있다.

다. 지능발달 요인

* 아동의 지능발달에 영향을 미치는 요인들;

-성숙,

-물리적 환경/경험

-사회적 전달,

-평형화

=>지능발달에 필수적이지만 충분조건은 아님

->이 요인들은 학습을 정의하거나 교수・학습 전략과 방법, 교수・       학습 자료, 교육과정 등을 개발할 때 적용하는 중요한 준거

① 성숙: 지능은 신체적 구조가 성숙되는 과정에 따라 발달

-반사 기구를 포함한 손・발・신경계 등 신체구조는 성장

=>성숙되지 않은 신체구조는 지능의 발달을 정지 또는 지연시킴

(예) 미숙한 아동의 뇌는 그의 인지기능을 그 수준에 한정시킨다.

② 경험: 아동과 물리적 환경사이의 경험이다.

-신체적 경험과 논리・수학적 경험으로 나뉨

.신체적 경험; 단순 추상화로서 사물을 직접 관찰하여 그 사물의

실체에 대한 지식을 얻는 활동

=>사물과 현상의 실체에 관한 지식의 획득

.논리/수학적 경험; 행동을 통제하는 내적 기구의 조정으로서

반성적 추상화로 일컬음

=>구인・서열・인과관계 등에 관한 지식의 획득

③ 사회적 전달; 사회적 경험 및 그 전달 과정

-사회적 전달 과정;

=>자기중심적 사고 구조를 객관적 사고로 변화시키는 과정에 특히        큰 영향을 미침

-사회적 전달과정의 사례;

.어떤 문제를 제시하고 설명하는 부모와 그 자식과의 대화

.아동이 책을 읽고 스스로 정보와 지식을 획득하는 행위

.학생이 다른 학생들과 토의하는 학습활동 등이 사회적 전달 활동     -사회적 과정인 학교교육;

.지능의 발달에는 결정적인 영향을 미치지 못함

=>다만 지능의 발달에는 큰 영향을 미침

④ 평형화; 위 세가지 요인들의 영양을 통합

-위 요인들을 통합함으로써 인지발달에 영향을 미친다.

.아동은 이 과정을 통해서 신체적으로 성장하고, 정신적으로 발달

=>계속 안정적인 상태를 유지

-평형화 형성; 지능 발달 단계, 지적 발달 과정, 구체적인 학습                       상황의 3가지 수준에서 일어남

-평형화는 행동을 통제하는 역동적 과정

=>고차원적/포괄적인 인지구조 형성

라. 지능발달 이론의 적용

* 지능발달이론은 과학의 학습, 교육과정, 교수・학습, 평가, 연구에 적용

* 행동주의 심리학; 학습에 있어서 환경의 역할을 강조

-특정 나이의 아동에게 교수・학습에 적절한 내용의 적용 기준을        제시하지 않음

* 지능발달 이론은 과학교육과정 내용을 선정・조직하는 준거 제시

-그 내용의 ‘계열성’을 분명하게 제시

=>계열성; 어떤 주제와 학습 과제를 어느 학년(나이)에 어떻게                    제시해야 할 것인지에 관한 문제로서 ‘학습준비도’의

한 요소

* 학습준비도는 교육과정 개발에 있어서 다음과 같이 4 가지의           처방적 기준을 제시

① 교수・학습 자료는 현재의 지능발달 수준을 넘지 않아야 한다.        -교수・학습 자료는 학습자의 인지구조와 관련된 내용으로 개발

② 어느 특정한 주제를 통해 인지구조의 변화를 촉진하기 위한            시도를 하지 말아야 한다.

-한 주제보다는 여러 상황을 동시에 이해할 수 있는 주제나 소재가      인지구조를 변화시키기에 더 바람직

③ 교육과정 내용의 주제와 개념이 인지발달 과정에 나타나는 주제와      개념의 순서에 일치해야 한다.

-인지발달 순서와 과정에 바탕을 두어 교육과정을 개발

=>‘인지발달에 기초한 교육과정’

④ 교육과정은 인지발달 과정을 진단하고, 그에 맞추어 수업이	진행되도록 구성해야 한다.

-이상적으로는 개별화 수업이 이루어지도록 유도

* 삐아제의 이론;

-학습이론이나 교육과정보다는 교수・학습모형과 그 방법에 관해서

더 엄격하고 분명한 준거를 제시한다.

* 삐아제의 이론이 제시하는 교수-학습 전략

㉮활동중심의 교수・학습방법,

㉯갈등유발 교수・학습전략,

㉰아동중심 교수・학습방법 및 자료,

㉱개별화 교수・학습전략,

㉲사회적 경험중심 교수・학습전략을 제시한다.

각 교수・학습 방법 전략의 가정과 방법
활동중심 교수・학습	아동의 지능은 적극적인 활동에서 발달한다는 가정을 전제로 하며, 학습자로 하여금 학습의 주체로서 학습의 경험을 능동적으로 조작하게 한다. 탐구중심 과학 교수・학습의 이론적 배경이기도 하다
갈등유발 교수・학습	지능은 동전의 양면관계로서 거의 동시에 일어나는 동화와 조절이 두 과정을 통해 발달한다는 가정을 전제로 하며, 인지적 갈등이나 모순을 유발하는 자료의 제시로 시작된다.
아동중심 교수・학습	같은 또래의 아동은 대부분 동일한 발달 수준에 있다는 가정을 전제로 하며, 그들의 발달 수준에 맞는 주제・소재・자료 등을 이용한다.
개별화 교수・학습	개인마다 사전경험이 서로 다르고 따라서 인지내용도 서로 다르다는 가정을 전제로 하며, 개인의 지능발달 수준 및 인지내용에 맞는 주제・소재・자료 등을 이용한다.
사회적 경험중심 교수・학습	인간중심적・자기중심적・물활론적 사고방식은 다른 사람들과의 의사소통을 통해서 객관적 사고로 발달한다는 가정을 전제로 하며, 토의중심으로 이루어진다.

* 삐아제의 이론은 순환학습모형을 제시;

-순환학습모형은 탐색・설명・확장・평가의 네 단계 구성--[표3.4]

* 삐아제가 개발하여 적용한 임상적 면담법의 과학교육에 적용;

-과학교육에 관한 연구에 활용

-과학의 교수・학습에 적용

-과학교육 평가--현장에서의 수행평가 방법

-오개념(선개념)에 관한 연구에 적용

3.2.2. Ausubel의 유의미 학습이론(Meaningful Learning)

* 오슈벨은 행동주의 심리학을 강하게 부정한 인지론자

-다른 한편으로는 피아제의 지능발달 이론에 도전

-유의미 학습이론을 확립

* 유의미 학습이론;

-학습과 인지적 구조가 발달하는 방법 및 과정의 본성에 관심

-새로 학습할 내용이 학습자의 인지구조 속에 존재하고 있는 기존의     개념과 어떤 연관을 지음으로써 학습에 의해 어떤 ‘의미’를 갖게

되는 것을 유의미 학습으로 정의하고, 이에 관한 학습 이론을 제시

(1) 학습의 종류

*오슈벨의 유의미 학습; ‘변화의 본질’ (인지구조의 변화)로 정의

*학습의 유형;

-지식의 획득 방식에 따른; ‘수용학습’ 대 ‘발견학습’

-지식이 인지구조에 통합되는 방식에 따른; ‘암기학습’ 대‘유의미학습’

=>학습 형태 사이의 관계를 명확히 정리

[4가지 상호 유기적인 관계의 학습형태 제시]-------[그림 3.4]

<그림 3-4> 학습 형태의 종류와 관계

1) 수용 학습

유의미 학습	-개념간의 관계 명료화	-시청각 기자재를 이용한 수업	-과학자들의 창의적 연구
	-강의 또는 교재를 통한 학습	-과학자들의 학교 실험수업	-괴하자들의 일상적 연구
기계적 학습	-구구단 외우기	-공식의 적용을 통한 문제해결	-시행착오적 수수께끼 풀이
	<-수용학습-----------	----------------------	---------발견학습->

*학습할 내용이 모두 제시; 학습 자료를 구체적으로 내면화

(1) 유의미 수용학습

-잠재적 유의미를 가진 학습 과제를 이해함

-교사가 제시한 학습 과제의 자료를 학습자가 자신의 인지구조에	의미 있게 연결 할 때

(2) 기계적 수용학습

-단순한 자의적 암기에 불과한 수용학습

2) 발견 학습

*학습자 스스로 학습할 내용을 발견함

-첫 단계; 학습자는 학습내용을 재정리하고 현재의 인지구조와 통합

-두 번째 단계; 새로운 관계와 결과를 발견할 수 있도록 인지구조를	새로이 조직하는 활동

(1) 유의미 발견학습; 과학자들의 독창적인 연구 활동에서 일어남

(2) 기계적 발견학습; 과학자들의 직관적 문제해결과 과학적 법칙을	발견할 때의 학습

3) 수용 학습과 발견 학습의 역할과 기능

(1) 상급학교 학생; 과학 지식을 수용 학습으로 획득

-일상의 문제는 발견 학습 과정을 통해 해결

(2) 수용 학습에서 얻은 지식을 일상의 문제 해결에 이용

-발견 학습은 수용 학습을 통해 얻은 지식을 적용하거나 통합하며	평가하기 위한 수업에 자주 이용

(3) 학교의 과학 실험실; 발견 학습의 교수법의 활용

-명제적 지식의 재발견

-과학적  방법에 관한 이해를 증진

(4) 인지적으로 성숙한 다음에야 지적 기능에 의한 수용학습이 가능

-고학년; 수용 학습을 통한 개념의 조절 및 동화

=>추상적인 과학 지식의 획득

-저학년; 귀납적으로 개념을 형성하는 발견 학습

=>비교적 구체적인 개념들을 습득

4) 유의미 학습과 기계적 학습의 구분

(1) 유의미 학습; 의미와 체계를 갖춘 학습과제에 대한 학습의 형태

=>포괄적이고 이론적인 지식 체계를 얻기 위한 학습에 효과적

(2) 기계적 학습; 기계적 암기 학습

=>단편적이고 사실적인 지식을 획득하기 위한 학습의 수단으로 유효

(3) 후속 학습에 영향

-기계적 학습은 단편적 지식으로 후속 학습에 영향이 적으나,

-유의미 학습 과정을 통하여 획득한 지식은 조직적이고 종합적 지식      체계를 형성-후속 학습의 내용을 유의미하게 연결(고정 개념 형성)

(4) 인지구조의 영향

-기계적 학습; 인지구조의 영향을 받지 않음

-유의미 학습; 인지구조에 자리 잡고 있는 고정 개념의 영향을 받아	파지되거나 기억됨

나. 유의미 학습의 의미와 조건

* 유의미 학습;

-학습내용이 학습자가 파지하고 있는 관련 인지구조에 의미 있게

연결됨으로써 일어나는 학습.

-학습할 내용과 학습자의 인지구조 사이의 상호작용으로 학습자의

기존 인지구조가 변화

=>그에 따라 새로운 의미가 구성됨으로써 일어나는 학습

-유의미 학습으로 획득한 지식

=>조직적이고 종합적인 지식체계를 형성하여 그와 관련이 있는 후속       학습의 내용을 의미 있게 연결하는 고정개념의 역할을 한다.

-유의미 학습의 결과

=>기계적 암기학습의 결과보다 더 오랫동안 파지됨

* 유의미 학습이 일어날 수 있는 조건과 그들 사이의 관계; [그림 3.5]

-유의미학습의 조건; 학습과제・인지구조・학습의향

1) 실사성; 非逐語的 특성, 어떻게 표현하더라도 의미와 본성이

변하지 않는 불변적/절대적 특성

=>개념, 법칙, 이론, 명제 등에 내재된 본질적인 속성

2) 구속성; 非任意性 특성, 학습자의 인지구조와 관련시킬 수 있는

가능성과 잠재력

3) 인지구조; 학습자가 학습내용과 연결시킬 수 있는 관련 지식 체계

4) 학습의향; 학습자의 성향 또는 그런 열의

다. 동화설과 파지

* Ausubel은 인지론적-심리학적 입장을 수용하여 ‘同化說’을 주창

* 동화;

-‘잠재적 유의미가’를 지닌 관념이 인지구조의 관련 관념에 연결되는      과정

-인지구조에 이미 고정된 개념에 새로운 의미가 저장되는 과정

-그것들이 소멸되거나 망각되는 과정을 모두 동화라 함

* 고정;

-유의미학습의 본성을 설명하는 과정에서 학습될 내용이 인지구조의      선행개념에 연결되는 과정을 고정(anchor)으로 정의

* 유의미 학습의 형태; 3가지

-하위적 학습 또는 포섭, 상위적 학습, 병위적 학습

* 동화설에 따른 유의미 학습의 각 형태별 내적 인지 과장 및 그 결과

[그림 3.6]-----------------------------------p91

1) 하위적 학습(포섭);

-새로운 정보가 그보다 더 포괄적인 인지구조의 선행개념에 결합하는

과정

=>선행개념의 준거속성이 변하는 정도와 그 여부에 따라 파생적

포섭과 상관적 포섭으로 나눔

(1) 파생적 포섭;

-학습과제가 인지구조에 있는 선행개념의 한 예가 되거나 그것을 예증할      뿐 그 정의와 준거속성이 변하지 않을 때의 포섭

예) 일상적으로 먹는 무, 파, 배추 등 뿌리, 줄기, 잎을 채소로 알고

있는 학생이 당근도 채소라는 것을 알 때

(2) 상관적 포섭;

-학습 자료가 그보다 더 포괄적인 인지구조에 통합되어 포섭자로 불리는      관련 선행개념의 정의와 준거속성이 확장되거나 수정되는 유의미학습

예) 일상적으로 먹는 뿌리・줄기・잎을 채소로 알고 있는 학생이 오이와         토마토도 채소라는 것을 알 때의 학습이 상관적 포섭의 한 예

이때 학생들은 채소의 준거속성 또는 그 정의인 뿌리・줄기・잎이          뿌리・줄기・잎・열매로 바뀐다.

-오슈벨은 포섭을 통한 선행개념의 변화과정을 전진적 분화로 부름

2) 상위적 학습

-상위적인 학습과제가 인지구조에 있는 더 하위적인 선행관념들과 연결      될 때

=>귀납적 추론 과정을 통해 일어난다.

예) 토끼・개・소・고양이 등을 잘 아는 학생들에게 포유동물이라는

새로운 개념을 제시할 경우 상위적 학습

3) 병위적 학습

-병렬적 학습으로 불리기도 하며, 학습내용이 일반성과 포괄성의 수준이      동일한 관련 배경지식과 연관을 맺음으로써 일어난다.

예) 전기의 저항・전류・전압 등을 동시에 제시하면 병위적 학습

4) 통합적 화합

-상위적 학습과 병위적 학습을 통해 일어나는 인지구조의 변화 및 재구성

=>학생들은 서로 의미가 연결되지 않거나 이해되지 않는 개념들에 직면       하면 인지적 부조화를 느끼게 되는데, 그 인지적 부조화는 그 두 개념       사이의 관계가 분명하게 밝혀지는 통합적 화합을 통해서 해소

라. 유의미 학습이론의 과학교육학적 의미와 지도

* 심리학 + 인식론 = 독특한 학습의 의미를 함축

* 학습자별 학습 이론의 유형; 4가지->상황별 실제적인 학습이론이 됨

-학습자가 학습할 내용과 유관한 선행지식이 없는 경우

-학습자가 학습할 내용보다 포괄적인 선행지식을 가지고 있는 경우

-학습자가 하위적인 선행 지식을 인식하고 있는 경우

-학습자가 병위적인 선행 지식을 파지하고 있는 경우

* 유의미 학습이론이 과학교육현장에 주는 시사점들; 8가지---p93

=>진단적.처방적 특성으로 인하여 다방면에서 실용적인 준거로 활용

->과학 학습지도에 효과적인 전략들을 제시; 3가지 학습지도 전략

.선행조직자

.개념도

.인식론적 V

->이들은 과학적 개념뿐만 아니라 명제의 교수・학습에도 효과적

1) 선행조직자(advance organizer)와 과학 학습지도

-유의미 학습의 촉진 수단; 교수-학습 방법과 전략의 일환

-선행조직자; 학습과제보다 더 추상적이고, 일반적이며, 포괄적인 소개                   및 안내 자료

=>교수・학습내용과 선행지식을 연결해 주는 기능

=>학습내용보다 먼저 제시해야 효과적

[선행조직자는 수업을 시작하기 전이나 후에 제시하는 교수・학습

내용의 대요(outline)나 요약(summary)과 다름]

-과학 교수・학습 도구로서의 선행조직자;

.산문체의 문장, 사진・그림・지도・도표・삽화・모형 등 시각적 자료       .개념도, 질문서, 실물, 시범실험 등 다양한 형식으로 제시가능

-선행조직자가 그에 뒤따르는 학습에 미치는 효과;

.학습과제가 논리적 ‘유의미가’를 가지고 있으며, 학습자가 그 과제와

관련이 있는 인지구조를 파지하고 있어야 나타남.

.선행조직자의 효과는 그 자체가 학습이 가능하고, 학생들에게 친숙

하고, 이해될 만한 용어와 언어로 진술될 때 가장 커짐.

* 과학교육 현장에서 선행조직자를 적용해야하는 이유; 3가지 기능

-유의미 학습

-동화설

-선행조직자의 효과

=>선행조직자: 학습과제<------가교------>관련 인지구조

[표 3.5 선행조직자의 종류・기능・적용의 원리]----------p94

선행조직자의 종류	주요 기능	적용 범위와 원리
비교 선행조직자	인지적 다리 또는 변별	비교적 친숙한 내용: 통합적 화합의 원리
설명 선행조직자	고정 개념 또는 포섭	비교적 생소한 내용: 전진적 분화의 원리

① 비교 선행조직자

-인지구조를 이루고 있는 하위개념들 사이의 변별도를 증가시켜 그것들      사이의 관계를 명료하게 한 다음 그 보다 상위적인 학습과제와             연결시키고, 그것들 사이의 관계를 명료화시킨 다음 다시 그 상위적        개념들을 연결시키는 '인지적 다리역할'--[그림 3.7.]----------p95

-이러한 기능 때문에, 비교선행조직자는 학생들에게 친숙한 학습과제에,      또는 상위적 학습의 통합적 화합의 원리를 응용할 때 가장 효과적임.

세포의 비교조직자

조직이나 기능개념	학교	세포
내・외부간의 경계	울타리	세포막
내 부 환 경	건물, 교실 등..	세포질
운영(통제)중심	교장	핵

② 설명 선행조직자

-학생들에게 생소한 학습 과제에 적용시

-관련 선행개념을 가지고 있지 않은 내용에 효과적

-더 자세하고 분화된 학습과제의 내용이 통합될 수 있는 관념적 부착지

-학습과제보다 먼저 제시된 설명 선행조직자는 포괄적・추상적・일반적인     포섭자가 되어 학생들이 그보다 더 하위적인 개념들로 선정・조직된

학습과제를 더욱 친숙하게 인식할 수 있는 근거를 제공

-인지구조의 포섭자로서 기존 인지구조와 결합하여 전진적으로 분화.발달

(예)----------------------------------------------p96

(2) 선행조직자와 학습지도에의 적용

*이처럼 선행조직자는 인지구조에 따라 하위적 학습 또는 병위적・상위적    유의미 학습을 촉진

=>즉 선행조직자는 그 종류에 관계없이 모두 선행 개념의 유무와 관계

없이도 유의미학습이 더욱 효과적으로 일어날 수 있게 하는 기능을 함

[선행조직자를 이용한 유의미학습 모형과 절차]

단계1 : 선행조직자 제시	단계2 : 학습과제 또는 자료제시	단계3 : 인지구조의 조직화
・교수・학습의 목표를 분명하게 밝힌다. ・선행조직자를 제시한다. ・선행조직자를 선행지식에 연결시킨다.	・학습자료의 체계를 명료화 한다. ・학습자료의 논리적 순서를 명료화 한다. ・학습자료를 제시하여 학생들이 학습하게 한다.	・새로운 학습내용을 선행조직자에 연결시킨다. ・능동적 수용학습을 촉진시킨다.

* 선행조직자;

-교수・학습 이후에는 교수・학습 내용과 연결되어 인지적 다리의 역할

-귀납적 교수・학습뿐만 아니라 연역적 교수・학습도 유발

-하위적 학습이나 상위적 학습에 관계없이 개념적 부착지 역할을 한다.

=>위 표는 첫 번째 단계(상위작 학습)는 귀납적 교수・학습 과정이며,

세 번째 단계(하위적 학습)는 연역적 과정

2) 개념도와 과학 학습지도

* 개념도(concept map); 개념들 사이의 위계와 관계를 보여주는 그림

-하위적 개념--------(포섭)-------->상위적 개념

=>효과적 학습 효과의 유발

-유의미 학습에 이론적 배경이 있음

-과학의 학습 지도에 매우 효과적안 수단이자 방법

=>교사 지도서에 개념도의 활용도가 매우 광범위

(1) 개념도의 이용

* 개념체계/지식의 구성요소를 관련성에 따라 위계적, 수평적으로 나타냄    * 가장 포괄적이거나 추상적인 구성요소를 맨 위에 두고, 하위적이고

구체적인 것일수록 아래에 두어 작성

* 교육과정, 교수・학습, 평가 등 과학교육의 여러 측면에서 이용됨

* 교과의 장 또는 단원의 내용 소개하거나 내용의 정리에 이용

* 인지도(cognitive map), 순서도 또는 흐름도, 모형도와 혼동되며 사용

=>교사 제작 개념도; 표준 개념도

=>학생 제작 개념도; 인지도(사고 과정을 그림으로 나타내는 형식)

=>흐름도; 일이나 작업의 진행 순서

=>인지도; 개념간의 관계를 나타냄

* 개념도(인지도)의 학습지도에서의 실용성

.과학 개념의 오개념에 대한 조사와 확인에 매우 효과적

.지식의 조직과 학습 및 회상에 유용한 도구

.개념도는 평가에 유용한 도구

.수업계획의 청사진으로 이용 가능

.상담하는 상황에서 인지적-정의적 관계의 확인에 유용

.목표, 목적 달성에 관한 합의 과정에서 유용하게 이용 가능

.창의 함양에 효과적

(2) 개념도의 구성----(예) 생태계 내 에너지 흐름의 개념도-------p97

* 주요한 개념들과 그것들 사이의 위계적인 관계에 따라 구성

* 가장 일반적이고 포괄적인 개념을 맨 위에 두고, 단편적이고 구체적인      개념일수록 하위에 두어 작성

(3) 개념도 그리는 법------------------------------------p97

(4) 개념도와 과학 학습지도에의 적용

* 과학지식 체계를 구성하는 개념들의 조직적 관계를 제시

* 개념들의 발달 분화 과정을 체계적으로 제시

=>과학 교육 현장에서 다방면으로 활용 가능

*개념도가 적용될 수 있는 대영역 3가지

① 교육과정 계획과 수업의 설계

-개념들의 수평적-수직적 관계의 제시

=>교육과정 내용의 논리적 구조와 서열<--->학생들이 작성한 인지도

->학습과정과 학생들의 심리적 구조를 파악하여 조직하는 준거

-포괄적이며 통합적인 개념; 교육과정 설계의 기초로 활용

-구체적이고 특정한 개념; 구체적 수업자료/학습활동을 선택하는 준거

② 과학 학습지도의 수단

-학습 이전에 학습자들에게 학습할 주요 개념과 명제를 제시한다.

=>개념도를 선행조직자로 제시

->학습자가 개념들을 통합적으로 이해할 수 있게 유도

-수업전 학습자들이 가지는 오개념(선개념)을 파악할 수 있음

=>학생들의 오개념을 수정하기 위한 학습 자료의 선정과 조직이 가능

③ 평가의 도구

-개념도는 학습의 다양한 단계에서 작성이 가능; 수업 전, 중 및 후

=>수업 전 개념도;

->오개념(선개념)을 파악할 수 있어 ‘진단평가’의 도구로 활용 가능

=>수업 중간 작성 개념도;

->학습자 스스로 자신이 이해하는 개념을 점검할 기회를 제공

=>수업 후 개념도;

->학습에 따른 개념의 분화도를 제시하여 이해의 정도를 평가하는	수단으로 활용이 가능

3) 인식론적 V와 과학 학습지도

* 개념도가 유의미 학습 이론을 과학교육 현장에 적용하기 위해 개발된

‘학습지도의 수단’ 이라 한다면...

* 인식론적 V(epistemological Vee)는....;

-인식론+유의미학습 이론을 적용하기 위해 구성한 ‘교수・학습 전략이자     그 방법’ (Gowin 인식론, Ausubel 유의미 학습)

-개념도와 함께 학습 전략의 일종으로서

=>‘유의미 학습 이론’과 ‘구성주의 철학’을 배경으로 한다.

-유의미하게 개념과 명제를 학습한다는 의미는?

=>알고 있는 선개념(명제)에 새로운 지식을 적절하게 연결시키는 과정

-V발견법(V heuristic) 또는 V도로 불리기도 함; Novak & Gowin, 1984

=>지식의 본성을 이해하기 위한 수단 + 과학 지식이 형성되는 절차와

그 과정으로 구성--------------[그림 3.9.]-----------p99

-인식론적 V; 방법론적 측면 + 이론적 측면으로 구성

.방법론적 측면; 활동 측면

->학습자들이 자연현상에 대한 자료를 수집하고 해석

->관련된 개인적 지식을 획득하는 단계; 구체적인 활동 절차

.이론적 측면; 사고 측면

->수집된 자료와 그 해석된 결과를 바탕으로 공공적인 의미의               과학 지식이 일반화되는 절차로 구성

->개념적 사고 단계에 따라 보다 세분화

=>과학활동이 사고와 활동 측면을 가지고 있음을 보여줌

->과학 지식이 두 가지 측면의 상호작용을 통해 형성됨을 암시

->[그림 3. 10]-----------(예)------------------p99

-학습자들의 성취도, 과학적 태도 및 탐구능력 면에서 효과적

* 인식론적 V의 효용성과 한계;

-학생들이 학습하는 과정과 과학자들이 자연을 연구하는 절차를 제시

=>과학사회에서 과학지식이 형성・변화・발달하는 과정도 예시

-그러나 과학학습의 평가에 적용할 때에는 채점기준 및 점수화와 관련된     몇 가지의 문제점이 제기되며 적용상의 한계도 드러냄

마. Ausubel 이론에 따른 학습지도 모형과 절차

* 교과의 형성•조직 방법<--평형 관계-->인간의 마음에 지식을 구성•조직

하는 방법

* 과학의 교육과정 구성

-포괄적이고 일반적인 것을 최상위에 배치; 먼저 학습 할 개념-원리-명제

* 과학 학습지도의 모형과 절차의 예시; [표 3.6.]------------p100

-3단계로 구성; 최소한의 개념을 이용한 새로운 학습지도 내용을 명료화	하고 그 안전성을 증진할 목적으로 수업을 진행하도록 구성

① 선행조직자 제시

.수업의 목표 제시; 학생들의 주의를 유도(집중)

.선행조직자를 제시

.교수-학습 과제/자료 관련 선행지식과 사전 경험을 생각하도록 유도

② 학습 과제/자료 제시

.학습 과제/자료를 강의, 토의, 시청각 자료, 실험, 읽기 등으로 제시

.학습지도 자료와 과제는 학생들이 학습해야 할,

-전반적인 방향을 지각하고,

-논리적인 구조와 순서를 인식하며,

-선행조직자와의 관련성을 이해하도록 그 구조를 분명하게 밝힌다.

③ 인지구조의 조직 강화

.학습지도 내용과 인지구조의 연결이 핵심

-교과에 대한 비판적 접근을 제시

-학생들의 생각을 더욱 명료화하게 하는 활동을 수행

3.2.3. Vygotsky의 사회-문화적 학습이론

* 비고츠키(L.. Vygotsky, 1896~1934)의 사회・문화적 학습이론

-발달심리학과 사회심리학이 통합된 간학문적 분야의 이론

-이 이론은 과학적 활동 및 과학 학습의 사회적 특성을 밝혀 관심을 끔

* 비고츠키의 사회-문화적 학습이론의 배경

-Kohler의 실험법을 수정;

.학생들에게 과제와 도구를 주고 스스로 해결하도록 하는 실험・생성적      방법을 고안

-Piaget와 같이 과학지식을 환경에서 발견된 것이 아니고,                   사고・행동・언어 사용 등의 결과인식

=>Piaget가 과학지식의 형성과정을 하습자의 내적 인지과정으로 설명

하는 것과 달리, 비고츠키는 교수・학습, 사회적 상호작용, 언어의          역할 등으로 설명

-이 이론은 사회・역사적 이론, 또는 문화・역사적 이론으로 불리기도함

.이에 따르면, 과학지식은 자연적・생물학적 요인과 사회적・문화적

요인의 영향을 받아 발달하며,

.자연적・생물학적 요인은 기억, 주의집중, 인식, 자극・반응 학습과 같은      기본적 정신 기능의 습득에 영향을 미침

.사회적・문화적 요인은 개념 발달, 논리적 추리, 판단 등과 같은

고차원적 정신 기능의 획득에 영향을 미침

가. 사회-문화적 이론의 특성

* 비고츠키의 사회・문화적 이론;

-Marx의 변증법적 철학사상을 심리학에 적용한 발달이론의 한 유형임

-피아제・오슈벨의 이론과 함께 사회적 구성주의 심리학의 한 근원이 됨.

-‘일상적 개념’과 ‘과학적 개념’이 발달하는 과정을 설명

=>‘일상적 개념’은 학습자 스스로의 일반적 경험을 통해서 구성됨

->대개 특정 사례와 관련되어 있음

=>‘과학적 개념’은 학교에서 위계적・일반적 이론의 일부로 가르침

->학생들의 일상적 경험과는 거리가 멀다.

* 이론의 특성(사회・문화적 이론의 핵심적 개념); 5가지----------p101

① 정신기능은 사회・문화적 맥락에서 발달한다.

② 정신기능은 자연이나 다름 사람들과의 상호작용을 통해 발달한다.

③ 근접발달대 안에 드는 과제는 정신기능의 발달을 촉진시킨다.

④ 정신기능은 기호나 부호, 특히 언어를 매개로 발달된다.

⑤ 학습은 정신기능의 발달을 유도한다.

=>이 이론의 특성은

.사회・문화적 맥락,

.도구와 언어,

.사회・문화적 구성주의,

.고등정신의 내면화와 근접발달대,

->근접발달대는 현재 도달된 수준과 목표 수준 사이의 차이

.학습과 발달의 상호작용의 다섯 가지 개념

나. 사회・문화적 이론의 시사점

* 이론은 평가와 학습 및 수업 과정에 적용

* 이론이 평가에서는 역동적 평가의 필요성과 그 방법을 제시

=>역동적 평가는 근접영역대 개념을 바탕으로 구성된 학습잠재력의 평가     ->학습의 과정에 주안점(중재된 평가 또는 상호작용 평가)

=>역동적 검사의 종류;

-사전검사・훈련・사후검사, 사전검사・학습・유지・전이, 사전검사・

집중적인 중재・사후검사 등의 절차에 따라 실시

* 학습지도상 사회・문화적 관점에서 정의

-아동의 정신적 발달에는 언어가 절대적인 영향을 미치며,

-학습자는 자연에서 과학적 사실을 발견하여 학습하는 것이 아니라

언어를 매개로 한 사고와 반성을 통해 지식을 구성하여 학습

=>개념도, 의미도, 마인드맵이 과학 교수・학습의 효과적인 전략

* 이론에 따르는 과학교수-학습 제안

-수업과정에서는 항상 사전경험・사전지식・일상생활 등의 과정에서

생긴 개인차를 고려하도록 제안

=>과학의 교수・학습에는 학생들의 현재 수준을 약간 상회하는, 그러나        교사나 다른 학생의 도움으로 해결할 수 있는 과제가 효과적

=>복잡한 과제일수록 개인차가 크기 때문에, 복잡한 과제는 반드시

학습자의 지식이나 인지적 발달 수준을 확인하고, 그에 적절한

것으로 제시해야 효과적

다. 사회-문화적 이론의 핵심 요약

3.2.4. Driver의 대체적 개념틀 (Alternative framework)

*대체적 개념틀; 아동이 물리적 세계에 대한 경험을 개념화하는 인지적	구조

*피아제의 인지발달 이론과 오슈벨의 유의미학습 이론과 다르게 접근

=>피아제와 오슈벨 이론의 문제점

.피아제: 인지구조가 개념적 특성이 아니라 논리적ㆍ수학적 특성을              지님

.오슈벨: 선행지식의 중요성은 강조하지만 그 선행지식이 오인 일	수 있는 경우는 고려하지 않음

*대체적 개념틀 이론의 특징

-대부분 과학자의 생각이나 교과서에 기술된 과학적 개념과는           어긋나지만, 그것을 갖고 있는 아동에게는 정합적이고 논리적

-생활 경험을 통해 형성된 직관적 관념으로서 교수-학습을 통해서       쉽게 바뀌지 않음

*현대적 의미의 대체적 개념틀 = 오인, 오개념, 아동과학, 순진한 과학,	선개념, 선행지식

가. 대체적 개념틀의 잠정적 특성

*대체적 개념틀; 가변적 특성을 지니며 ‘잠정적’----8가지--p103

[주장 1~~~~~~~~~~~~~ 주장 8]

주장 1; 오개념 형태의 다양한 배경->형식적(정규)인 과학교육을 지연

주장 2; 지연을 유발하는 오개념들->나이, 능력, 성 및 문화적                  한계들을 포함

주장 3; 학생들의 오개념->과학 교육 방법을 저해하는 완강한 저항자

주장 4; 과학적 오개념들->과거 과학자/철학자들이 제시한                     자연현상에 대한 설명 간에 명백한 유사점이 상존

주장 5; 오개념의 원인->교사, 교육기자재. 직접 관찰과 지각, 친숙한	문화와 언어를 포함한 개인적 경험 등 다양함

주장 6; 과학 교사->빈번히 학생들과 똑같은 오개념을 제시함

주장 7; 선행 지식->과학교육의 예상 진로를 왜곡

과학교사들의 무계획한 수업->본래 교육적인 의도와 불합치

주장 8; 잘 조직/구성된 과학교육적 접근->효과적인 교육 도구로               개념 변화를 유도

*Osborne & Wittrock의 대체적 개념틀의 잠정적 특성------p105

나. 학습지도 방법 및 교육과정과 관련된 특징

1) Driver의 오개념 특징

2) 대체적 개념틀이 시사점

다. Driver의 교육과정 개발 모형

(1) 과학교육과정의 정의 : 과학지식과 과학적 탐구의 기능을              획득하게 하는 활동을 위한 프로그램으로 정의

(2) 드라이버의 교육과정 개발 모형

(3) 모형의 구성 요소 : 교육과정 내용과 관한 정보, 선행개념에 관한	정보, 학습에 관한 관점, 학생ㆍ교실ㆍ학교에 관한 지식

(4) 투입물의 순서

첫 번째-학습경험의 출처

두 번째-교육과정 내용의 출처이자 그 선정 준거

세 번째-학습경험의 학습가능성을 판단하는 원리

네 번째-교수-학습의 효율성과 실용성을 확인하는 원리

제 2 부

오개념 극복을 위한 학습지도

제4장 오개념 진단 방법

4.1. 지필 검사

*종이에 쓰는 형태의 모든 검사

*가장 많이 이용되는 연구방법=가장 전통적인 진단 요법

*지필 검사가 가능한 유형;

-선택 후 설명식

-예측-관찰-설명법 (P.O.E. 검사법)

-사례제시 면담법 (I.A.I. 검사법)

-개념도

-V도

*장점;

-자료의 정량화가 가능

-통계 처리가 가능

-단 시간에 다수의 학생을 대상으로 자료의 획득이 가능

*단점;

-선택형의 맹점인 학습자의 생각보다는 오답을 찾는 방식의 문제점

=>보완의 방편으로 선택의 이유를 진술하는 형태로 구성(또는 면담)

4.1.1. 선택형

*두 가지 유형;

-택1형

-선다형

*방법;

-문항에 대하여 정답을 고르게 하지만 선택한 이유는 묻지 않음.

-전체 학생이 대상일 경우; 질문 후 거수법

-학생 개인별 집단일 경우; 유인물 활용

-진단 후 정답을 제시하지는 않음

=>수업의 종료 후 재진단하여 수업 효과의 극대화

*선택형 작성의 유의사항 8가지--------------------p113

*선택형의 예----------------------------------p113

가. 문항

나. 응답 결과--------------------------------p114

다. 오개념을 가지는 유형 및 원인-----------------p114

1) 호흡이 일어나는 이유

2) 호흡이 일어나는 장소

3) 호흡의 개념

4.1.2. 선택 후 설명식

*가장 많이 사용되는 학생들에 대한 개념 조사 방법

=>다수를 대상으로 단시간에 실시가 가능하여 자주 사용되는 방법

*방법;

-선택형에서 선택을 유도

-선택의 이유를 주관식으로 서술하도록 구성

*사전 검사의 필요성이 있음

-학생들의 응답 유형을 선택형에서 충분히 제시하기 위함

(예)----------------------------------------p115

4.2. 면담법

*Piaget가 시작한 방법

=>특정한 목적을 가진 전문가적 대화법

*의도된 목적으로 출발

=>면담자는 피험자에게서 특정 영역의 정보를 획득하려는 노력

->개인이 가진 지식의 본질과 정도를 규명

->정보는 semantic network(어의적 망 분석)

->개인에 대한 인지구조의 공간적인 표현으로 표방

*면담자<---연속적인 상호작용--->피험자

=>개방적 실험의 방법; 그림 4.1.

4.2.1. 진단 기술의 특징---------------------------p116

4.2.2. 장단점-

4.3. 사례제시 면담법 (I.A.I)

*발전된 형태의 면담법

-한 벌의 카드 사용; 특정 개념에 대한 ‘예시와 비예시’를 제시

-각 상황이 그려진 카드 틀을 면담

-‘예시와 비예시’를 범주화하게 유도; 범주화에 대한 이유를 질문

*특징;

-범주화의 이유를 제시하지 못하더라도 그 ‘이유’에 대한 토론이 가능

-‘예시 분류’ 결과룰 통하여 학생들의 사고범주를 탐색 가능

4.3.1. 장점-----------------------------------p117

4.3.2. 단점-

4.4. 예측 • 관찰 • 설명법(P.O.E. 검사법)

*방법;

-물리적 장치나 그 조작을 공개

-그 결과를 예측하도록 유도; prediction

-시범실험을 통하여 관찰하도록 허용; observation

-관찰된 사실을 설명하게 유도하거나 +

-예측한 것과 관찰한 것 사이에 갈등을 논의하여 설명; explanation

*특징;

-오개념의 견고성을 확인할 수 있음

-개념 변화의 형태를 이해할 수 있으며..

-개념 변화의 인지 심리학적 기작을 이해하는 유용

*단점;

-예측을 직관적이거나 감성적 접근 시

=>상황에 따라 다른 반응을 보이므로 개념 파악에 어려움이 있음

->문항 개발이나 문항 투입에 신중해야 함.

4.5. 종단적 연구

*같은 집단에 서로 다른 시점에서 자료를 수집하여 개인별 추적법

=>개인의 발달 정도나 그 형태에 관한 것일 때 유용

4.6. 계통도를 이용한 그물망 분석법

*계통도; 정성적 자료들의 개별적인 특성이 잘 반영될 수 있도록                 자료들을 엄격히 범주화하여 그들 간의 상호관계를 몇                 가지 간단한 기호를 사용하여 나타낸 범주 체계

=>그림 4.2.--------------------------------p118

*방법;

-정성적 자료의 ‘범주화’(category); 영역별, 내용별, 유형별

-범주 내 포함된 자료들의 세밀한 특성으로 ‘하위 범주화’

=>필요에 따라 ‘하위 범주화’ 과정을 계속적으로 추가

*장점;

-지필 검사의 선택 응답 자료의 분석보다 더욱 정밀하고 정확한         정보의 확보가 가능

-계통도라는 인공 언어로 정성적 자료 전체의 구조를 제시할 수 있음

*단점; 면담이나 서술적 형태의 정성적 자료에만 의존하게 됨.

4.7. 개념도 작성법

*개념도 작성법; 정성적인 평가 방법

=>교수 방법이나 평가의 수단으로 이용이 가능

*교사나 학생이 그릇된 연결을 확인하고 생각을 바꾸어주는 것을 보조

=>오개념을 확인하고 그 개념을 지도할 수 있는 가능성을 시사

*학생들의 개념도 작성을 위한 제안------------------p119

4.8. 고윈의 V도 분석법

*지식의 구조와 지식의 생성 과정을 이해시키기 위한 도구

*과학의 연구와 탐구; 사고 측면 + 활동 측면

=>두 가지의 상호 작용으로 형성

*V도의 평가 방법;

-각 초점 질문과 사건, 이론, 법칙, 개념, 기록, 지식 주장 등이          탐구한 내용을 충실히 반영하고 있는지 등에 중점을 두어 평가

*실험과 과학 이론과의 연관성을 보고자할 때 적합

-실험실 수업 또는 실험 평가 등에 적절한 평가 방법

=>실험 보고서 작성, 견학 후 탐방 보고서의 작성에 사용

->학생들의 탐방 내용이나 실험 내용에 대한 이해와 방법에 대한         이해 등 평가

4.9. Venn Diagrams에 의한 개념 평가

*John Venn, 영국 논리학자

*명제 논리의 도구; 집합들 사이의 관계를 그림으로 표현

*평가 방법;

-개념 사이의 관계를 알아볼 수 있는 강력한 도구

=>단시간에 다수를 평가하는데 유용

-반성적 사고를 진작 시킬 수 있음

-영상에 기초한 종합적인 상황을 기억하게 할 수 있음

=>교수-학습 전략에 유용

*예----[식물의 분류군별 특징]-----------------p121

4.10. 단어 연상 검사

*자극 단어를 30~60초간 제시 후 연상되는 단어들을 순서대로 씀

*평가 방법;

-반응 단어의 회수, 특징적인 종류의 반응 단어 등을 분석

제5장 오개념 극복을 위한 학습지도 전략

5.1. 학습지도 전략의 이론적 배경

5.2 학습지도 모형

*학습모형, 교수-학습 모형, 수업모형, 교수모형으로 불림

*교육 행위의 중심; 교수가 아닌 학습이 위치해야한다는 인식

=>학습지도를 위한 활동

5.2.1. 학습지도 모형의 정의와 종류

가. 학습지도 모형의 정의

*학습지도 모형이란?

-특정 상황--->복잡한 수업 현상--->체계화한 조직체

*교사의 입장에서 학습지도 모형;

-자신이 알게(배운)된 지식을 따라 전달(가르침)하는 행동

-교사의 요건; 학습지도 모형에 대한 충분한 이해와 관련 지식을                     전달 과정과 연관지울 수 있는 능력

*유형;

-가르칠 내용과 대상에 따라 다양한 형태가 존재

-특정 수업 시간의 상황에 따라서도 변형이 가능

*과학교육 학습의 특성; 4가지-----------------------p137

① 과학; 자연 현상의 규칙을 탐구하는 활동

② 과학; 과학 활동은 일상생활에서 늘 행해지고 있음

③ 과학; 관찰한 자료에 기초를 두고 있음

④ 과학; 정보 처리의 과정을 중요시

*과학교육이 강조해야 할 교육내용; 탐구과정 + 과학개념

=>2가지 유형; 탐구과정 중심의 수업 모형, 개념 중심의 수업 모형

->탐구과정과 지식은 절대 상호 보완의 관계

->한 쪽에 치우친 교육이나 학습지도 모형은 있을 수 없음

나. 과학과 학습지도 모형의 종류

*관점에 따라 다르게 구분;

-정완호 등(1997); 6가지

① 인지갈등 수업모형

② 발생학습 수업모형

③ 순환학습 수업모형

④ 가설검증 수업모형

⑤ 발견학습 수업모형

⑥ STS 수업모형

-김찬종 등(1999); 7가지

① 일반 교수-학습모형,

② 경험 학습모형,

③ 발견 학습모형,

④ 탐구 학습모형,

⑤ 순환 학습모형,

⑥ 개념 변화 학습모형,

⑦과학-기술-사회 교수 학습모형

-조희형과 박승재(1999); 3가지 범주

① 과학개념 수업모형;

.개념형성 모형,

.개념분화 모형,

.개념교환 모형

② 과학적 사고 수업모형;

.논리적 사고 수업모형,

.창의적 사고 수업모형,

.사고 실험 수업모형

③ 과학적 태도 수업모형;

*현재 과학 교육계의 대표적 학습지도 모형 6가지의 이론적 배경

=>[표 5.9.]------------------------------------p137

5.2.2. 개념변화 학습지도 모형

*1980년대 이후의 과학학습 성취도 조사 결과;

=>학습 후 오개념의 견고함이 확인됨

->전통적 교수 전략과 교수법의 문제점이 노출됨

*선(오)개념과 상충되는 ‘현상과 사실의 제시하고 이해시키는 교수법’

=>즉, 탐구적 학습과정을 통해서만 ‘유의미하게 학습’ 시킬 수 있다.

->그에 따라서 “개념변화 학습”의 수업 모형이 도입된 계기

*개념변화 학습의 성공요인;

-학생들 스스로가 자신의 오개념을 과학적 개념으로 바꾸어야 함

=>학생들은 자신의 생각을 쉽게 바구지 않으므로....

->학생들의 생각을 바꾸기 위한 특정 조건이 만족되어야함

->dissatisfaction, intelligent, plausible, fruitful

-개념변화를 촉진하기 위한 전략;

=>“인지갈등” 유발 전략;

->“인지갈등 학습지도 모형”의 도입

가. 개념변화의 인지갈등 모형

*방법;

=>학생들이 자신의 선입 개념으로 설명할 수 없는 현상에 직면할 때

->자신의 생각이 잘못된 것임을 명료하게 인식시켜주는 교수전략

->인지구조의 변화, 즉 ‘평형화’----Piaget--->

[그림 5.8] Piaget의 인지발달 모형-------------p138

[인지구조<--인지적 상호작용-->자연환경(학습내용)]

(조절과 동화)

|

|

인지적 평형 or 인지적 비평형(갈등)

->갈등상태가 Piaget 이론의 핵심 중에 하나임

->‘갈등’ 상태는 내적인 동기 유발에 필수적인 것이며 새로운

인지구조의 형성에 필수적으로 선행되어야할 과정임.

**Piaget 인지 발달 모형의 문제; 3가지--------------p139

나. Hashweh의 인지갈등 학습지도 모형

*Piaget의 인지구조 변화 모형을 수정-------------[그림 5.9]

-C1; 선개념

-C2; 과학적 개념

-R1; 선개념에 기반한 현상

-R2; C1으로 설명되지 않는 현상

(예1) ---------p140

*새로운 개념 C2가 수용될 수 있는 조건; 4가지

-갈등 관계의 존재

-명료성

-개연성

-효과성

(예2) ---------p140

다. 권재술의 인지갈등 학습지도 모형

*Hashweh의 개념변화 모형에 기반 변형된 모형을 제시-[그림 5.10]

*C2와 R1 사이에 하나의 ‘갈등’을 추가함

-C1; 학습자가 가지고 있는 ‘선개념(또는 오개념이나 하위 개념)’

-C2; 학습자가 새로이 학습해야 할 ‘개념’(학습자의 인지구조)

=>과학자와 교사가 파지하고 있는 ‘개념’

->그러나 교사의 인지구조가 아니고 ‘학습자의 인지구조’임

->즉, 자연, 교과서, 교사가 공유하는 과학적 개념

-R2; 교사가 가지는 인지구조

=>자연현상; ‘실제’이거나 ‘자연 현상의 인위적 표현’

->인위적 표현; 학습자가 배워야할 ‘교과서 내용’ 또는

‘교사가 강의하고 있는 내용’

*개념 변화의 유형에 따라 표출되는 갈등의 유형도 다르다고 판단

-개념 유형을 3가지로 나눔 [그림 5.11]

=>각각에 대한 갈등의 종류를 분류;

.갈등 상황; <------>

.갈등 해소; ------->

1) 확장형 개념 변화 [ C1<C2 ]

• 학습할 개념; 기존의 인지구조에 있는 개념에 비해 상위 수준

=> C2는 C1에 비하여 보다 일반화된 개념 또는 인지구조

-> C2만이 인지구조에 잔존

• C1 확인 ->

R1 유발 ->

C2 도입 ->

개념간의 관계 제시-> 개념의 적용

• [ A -> B -> C -> F -> I ]

2) 상호 전환형 개념 변화 [ C1<--->C2 ]

• C1=C2

=>C1과 C2가 같은 개념이지만 표현형태가 다름

->두 개념사이의 관련성을 규명하므로 일어나는 개념변화

.R1과 R2 모두 중요한 화두

.C1과 C2는 상호보완적 관계

• C1 확인->

R1 유발->

C2 도입->

R2, R3 유발->

개념간의 관계 제시-> 개념의 적용

• [ A->B->C->D->E->F->G-H ]

3) 혁명형 개념 변화 [ C1--->C2 ]

• C1과 C2는 배타적 개념

=>C1은 오개념으로 C2로 대체시 C1은 소멸되는 개념변화

->R1의 도입은 C2의 도입을 위해 필수적

->학습 초기 R3의 유발이 필연적

->C2가 인지구조 내 정착하면 C1과 R3는 자동 소멸

• C1 확인->

R1 유발->

C2 도입->

R2, R3 유발->

개념 특성 제시-> 개념의 적용

• [ A->B->C->D->E->F->I ]

라. Driver의 개념변화 학습지도 모형

• [그림 5.12]---Driver의 개념변화 학습지도 모형의 단계

-생각의 표현->생각의 재구성->생각의 응용->생각의 변화 검토

• 다수의 학생들이 오개념을 가지고 있을 때 적절한 적용 방법

• 오개념의 범주들; 세포, 바이러스, 물질대사, 유전, 세포분열.....

1) 생각의 표현; 학습할 내용과 관련된 학생들의 생각(오개념)의 표현

-교사; 학습 내용과 관련된 현상이나 사례를 제시

-학생; 이를 관찰하고 스스로 표현하도록 유도(생각을 정리+기록)

2) 생각의 재구성; 여러 하위 단계로 세분화

• 명료화와 교환;

-자신의 생각을 발표

->생각의 명료화

->장단점 비교

• 상충된 상황에 노출;

-학생들의 생각과 상충되는 현상이나 사건을 제시

->학생들의 생각이 부족함을 인식

->자신의 생각을 바꾸려는 동기의 유발

• 새로운 생각의 구성;

-부족한 생각을 대체하려는 새로운 생각을 구성

->교사는 학생들 스스로 구성하기 어려운 과학 개념을 제시

->교사는 쉽게 이해할 수 있는 계획의 수립하고 교수

• 새로운 생각의 평가;

-성취도 평가가 아니라 새로운 생각의 적절성을 평가

3) 생각의 응용

• 재구성한 생각의 적용; 새로운 생각의 활용 가능성을 인식

4) 생각의 변화 검토

• 학생들의 생각이 어떻게, 얼마나 변화되었는지 검토

마. 개념변화 학습지도 모형의 단계 비교--------------[표 5.10]

5.2.3. 순환학습지도 모형

[모형의 도입과 발전]

* Karplus(1977), SCIS; 초등 과학 프로그램의 교수-학습 모형 제시

* Renner(1982), SCIS;

=>중등학교 과학 지식의 교수-학습 모형으로 수정 제시

* Lawson(1995);

=>학생들의 오개념을 과학적 지식으로 바꾸기 위한 구성주의적

착안으로 도입하여 수정 및 발전을 유도

* 특징;

-학생들 스스로의 구체적 경험을 유도

->과학의 기본 개념 학습을 촉진시키고 사고 기능 개발을 촉진하기

위하여 도입된 ‘탐구 지향적 학습지도 모형’

* 구성;

• 초기; 탐색(exploration)->발명(invention)->발견(discovery)

• 개정; 탐색->개념 도입(concept introduction)->

개념 적용(c-application)

=>Piaget의 발달 심리학과 Ausubel의 유의미 학습 이론과 잘 부합.

--------------> 순환 학습 모식도 ----------[ 그림 5.13 ]

가. 순환학습의 조건

• 먼저 학생들의 선개념을 노출

=>선개념 검증할 수 있는 생각들을 자유롭게 토론하는 상황을 지향

• 학습 과정에서의 전제--------------12항목

1) 자연현상에 대하여 형성된 개인적 신념;

=>일부는 과학적 이론과 상충

2) 오개념;

=>학습을 통한 과학적 개념 형성에 방해

3) 오개념의 제거;

=>학생들 스스로 오인이 과학적 개념과 다름을 인식할 때 가능

4) 사고력의 발달;

=>지적 갈등을 경험하고 그 갈등을 해소하기 위해 노력할 때 가능

5) 논쟁을 통하여 특수한 사고의 내면화가 구성

6) 3단계 수업의 방식;

=>탐구->용어 도입-> 개념 도입->개념 응용

7) 학생들의 선개념, 개념적 오류의 표현 기회 제공;

=>지적 비평형을 경험

->새로운 타당한 개념의 형성과 사고 발달을 촉진하는 계기

8) 3가지 형태;

=>서술적, 경험-귀납적, 가설-연역적

->지적 갈등의 유발/사고력의 변화를 촉진시키는 효과가 다름

9) 3가지 형태의 차이;

=>서술적 자료 수집, 경험-귀납적 형태에서 대안 개념을 검증

10) 서술적 형태; 단지 서술적 사고 기능을 요구, 지적 갈등 없음

11) 경험-귀납; 자연 현상을 서술-설명케 유도->개념적 오류 표출

=>논쟁과 갈등 유발

->형식적 사고 유형의 발달을 자극

12) 가설-연역; 명료한 대한 개념 또는 가설을 제안

->가설 검증; 형식적 사고 유형을 요구

나. 순환 학습지도 모형의 특징

* 3단계는 순환적, 반복적

1) Piaget의 인지 발달 이론에 바탕;

=>탐구적 학습 활동

->인지 구조의 변화를 촉진 시킬 수 있도록 학습 내용을 조직

2) 기존의 개념을 확인/검증 실험의 전통적 학습 방법을 배제;

=>새로운 개념의 형성 또는 개념 변화를 목표

3) 구체적 경험을 제공;

=>구체적 조작기/과도기의 학생들에게 효과적 학습이 가능

다. 순환 학습지도 모형의 단계

* 모형; [그림 5.14 ]----------------------------p147

* 3단계 구성; 탐색(exploration),

개념도입(concept introduction),

개념적용(concept application)

=>3단계가 하나의 고리로 이루어짐; 고리는 다음 과정을 반복

1) 탐색 단계

-학생들에게 직접적이고 다양한 경험을 제공하는 단계

.교사; 최소한의 안내를 제공

.학생; 제시된 학습자료 탐색으로 자료와의 상호작용을 경험

->경험; 다음 단계 학습을 위한 중요 기반

-학생들에게 인지적 갈등을 유발하는 것이 매우 중요

.학생; 인지적 갈등--->인지적 비평형 상태로 몰입--->해소 노력

-학습자료; 너무 익숙한 것이나 생소한 것은 피할 것

.학생 활동; 탐색 활동-->의문-->문제해결-->경향성 발견 경험

=>학생들의 표현/서술--->교사가 제시하는 과학 개념과 연결

->탐색활동의 결과를 자신의 언어로 기술하고 표현하는 과정

-학생; 학습의 주체자 (대부분 스스로의 활동)

-교사; 학습의 안내자 역할

2) 개념도입 단계

-인지구조와 외부 자극 사이의 새로운 평형 상태 형성 단계

-학생; 경험을 설명하거나 기술하기 위해 과학적 개념을 도입

=>학생들의 언어나 명칭을 발표--->이것을 과학 개념과 연결

-교사; 과학 개념의 도입

=>학생의 인지적 갈등의 비평형 상태를 해소할 수 있도록 지도

3) 개념적용 단계

-도입된 개념의 사용--->새로운 상황/현상을 이해하고 설명가

-학생; 학습 개념이 잘 적용됨을 발견

=>잘 알지 못했던 현상을 설명하고 이해하는 단계

->개념의 유효성 인식하고 심화; 자율적 조절 기능이 요구

라. 순환 학습지도 모형의 형태; 3가지 형태(Lawson et al., 1989)

* 3가지 유형의 차이점; 단순 기술, 가설 제안, 가설 검증

(1) 서술적 순환학습

*특징; 교사/학생 모두 관찰 사실의 설명 과정을 생략

=> 단지 ‘서술’만 유지

*질문 방식; ‘무엇인가?’를 물을 뿐 ‘왜’라는 인과적 질문을 생략

*단점; 구체적 사고력만을 요구할 뿐 지적 갈등의 유발이 없음

=>선개념(선입관)이 왜 잘못되었는지 깨닫지 못함.

*학습 과정;

①탐색단계;

.학생; 특수한 상황의 관찰/탐구

=>경험적 규칙, 배열, 분류, 보존의 발견

②개념도입 단계;

.교사; 관찰한 규칙성을 과학적 용어로 개념 형성을 유도

③개념적용 단계;

.교사/학생; 다른 상황에서도 이 개념을 적용할 수 이도록 유도

=>개념을 일반화하여 정착시킴.

(2) 경험-귀납적 순환학습

*귀납; 개별적 특수한 사실/원리로 일반적/보편적 명제나 법칙의 유도

=>개연적인 확실성만 유지

->이전의 경험과의 유사성을 바탕으로 인과적 질문에 대한                가설을 제안하는 추론

*특징;

.현상을 기술/설명하게 유도->개념적 오류 노출->논증적 갈등 발생

->형식적 사고 유형의 발달을 자극

*학습 과정;

①탐색단계;

.학생;

-관찰을 통한 경험적 규칙성(현상)의 발견->

->현상의 원인에 대하여 귀납적 과정을 통하여 ‘가설’ 설정

->예측 결과와 실험 결과를 비교

->결론 도출

②개념(용어)도입 단계;

.교사; 과학적 용어의 소개로 올바른 개념 형성을 유도

③개념적용 단계;

.교사/학생; 새로운 상황에 적용시킴

=>개념을 일반화

(3) 가설-연역적 순환학습

*연역; 명제로부터 추론 규칙에 따라 결론을 유도해 내는 것

=>일반적 사실/원리로부터 개별적 사실이나 특수한 원리를               유도하는 추리

->경험이 필요하지 않으며 순수한 사유에 의해 형성

*특징; 가설을 제안->검증(실험)->결과 비교->대안적 가설의 검증

*학습 과정;

①탐색단계;

.교사/학생;

-현상을 설명하는 명료한 대안개념 또는 가설을 설정

-실험 결과를 토대로 가설의 기각과 수용 여부를 결정[그림 5.15]

②개념(용어)도입 단계;

.교사; 과학적 용어의 도입 및 설명

③개념적용 단계;

.교사/학생; 새로운 상황에 적용

=>개념을 일반화

마. 순환학습 지도모형의 적용 후 기대 효과

*순환학습 지도모형 적용 오개념 처치 연구 사례; 정완호(1997)

1) 과학에 대한 긍정적 태도 배양

2) 지적인 성취도 향상

3) 효과적인 오개념 해소와 과학적 개념 획득

4) 형식적 사고 발달

5) 탐구력 신장

바. 순환 학습지도 모형의 적용 상 유의점

1) 학생 중심 학습 지도;

=>과학적 사고력 신장, 과학적 태도 함양

2) 질문;

=>탐구 과정에는 최소화, 용어 도입 과정에는 다각화

3) 발문;

=>발문은 지적 호기심과 학습 동기 유발의 핵심임에 유념

4) 탐구 자료의 처리;

=>학생들이 스스로 논의하고 해석하도록 유도

5) 학습분위기 조성;

=>가설/이론에 대하여 의문을 가지고 비판을 충분히 허용

6) 시간;

=>생각과 토의를 충분히 허용

7) 참여;

=>자발적/적극적 공감대 형성으로 경험의 제공 및 공유

5.2.4. 발생 학습지도 모형

*인간의 인지 과정; 정보 처리적 접근에 근거

=>능동적으로 선경험과 지식을 토대로 ‘새로운 개념을 발생’시킴

->개념변화와 유사한 모형

가. 발생학습의 특징(Osborn and Wittock, 1985)

1) 학습자의 기억과 능동적 선택;

=>외부에서 투입되는 자극을 감각과의 상호 과정 전략으로 선취

2) 외부 투입 자극의 학습자 선택은 본래 무의미 한 것임

3) 학습자 투입 + 기억 = 저장

4) 학습자 저장 기억 정보 탐색 +외부 투입 자극의 감각기 수용 정보

=>능동적으로 의미를 구성

5) 학습자; 기억 + 감지된 경험 --> 구성된 의미의 시험

6) 학습자; 기억 속으로 구성을 포함시킴

=>새로운 생각은 저장된 기억에 쉽게 수용 --> ‘새로운 구성’

7) 학습자; 잠재적이지만 ‘새로운 구성’에 다소간 만족(자격의 부여)

나. 발생학습에 대한 가정

1) 능동성;

=>지식은 결코 수동적으로 습득되지 않음

2) 파생성;

=>비록 작은 경험이지만 발생되는 내용은 매우 다양함

3) 동기화;

=>새로운 생각의 발생은 작은 것 이라도 학습자의 의지에 따라서         발생된 생각에 기초

4) 결합성;

=>투입 +기억 = 결합

5) 의미의 구성;

=>학습자 저장 기억 + 감각기 수용 정보 = 능동적으로 구성된 의미

6) 개념의 생성;

=>유입 감각 중 자신에게 유용한 새 의미와 개념의 생성

다. 발생학습의 조건

1) 자유로운 토의의 학습 분위기

2) 능동적 참여의 고양

라. 발생학습 지도의 단계와 전략

*단계별 목적과 관련 요소---------[표 5.11]

*단계별 전략-------------------[표 5.12]

마. 발생학습 지도의 문제점

1) 적용상

2) 과정상

3) 학생들의 사고 변화에 대한 대안 전략

5.2.5. 기타 특정 전략에 따른 학습지도 모형

5.3. 과학과 학습지도안

*학습지도안=교수-학습 과정안

-한 시간 수업을 위한 절차와 내용을 구체적으로 설계한 자료

-일관성 있고 조직적인 학습지도에 필수적인 계획이자 수단

-다양한 방법과 절차를 따라 작성할 수 있음

5.3.1. 학습지도안의 의미와 기능

*학습지도안; 학생의 학습 활동을 구상한 교사의 계획/수업 계획안

-敎授; 교사/교수----지식이나 기예의 가르침--->학생

-學習; 모든 형태의 배워서 익히는 행위

-授業; 학업이나 기술의 가르침을 받는 것

=>수업지도안, 수업안, 교수-학습안, 교수-학습지도안, 교수안, 교안,

학습보도안, 학습과정안, 교수-학습자료 등으로 불림

*학습지도안의 기능; 5가지

① 교수-학습 목표의 설정

=>그것을 달성하기 위한 구체적인 절차.방법.수단

② 교재(교과서)

=>교수-학습 내용을 명료하게 조직하여 제시

③ 교수-학습의 효율성 제고

=>교육의 성과를 극대화

④ 계획적, 체계적 교수-학습

=>교수-학습의 용이성을 제공

⑤ 잘 구성된 교수-학습 과정안

=>학습 내용을 풍부하게, 학습을 용이하게함

5.3.2. 학습지도안의 작성 계획

*학습지도안의 내용과 작성방법; 합의된 견해는 없음

*일반적 작성 방법; 교과의 목표, 교수-학습 목표, 학생의 조직,          교수-학습 자료 및 매체, 교사의 선호 전략에 따라 다르게 작성

*전체 계획 수립 시 고려할 사항 5가지;

① 지도내용의 분석; 배울 개념, 기능, 능력을 분명히

② 학생의 능력과 흥미 고려; 학생에 대한 진단 검사

③ 일반 계획 수립; 학습 목표, 범위 및 계열 선정

④ 학습활동 계획 수립; 수업 방법/모형 선택, 절차적 원리 탐색

⑤ 수업활동의 수정 보완 및 계열화; 균형 고려, 진행 단계 명시

5.3.3. 학습지도안의 단계

가. 계획단계

-세밀하고 체계적인 준비 절차가 요구됨

-수업을 준비하고 계획하는 절차 단계

-유의미한 수업 활동은 없음

-수업 영향을 미치는 여러 변인들을 사전에 확인

.단원 목표의 선정과 진술,

.과제 분석,

.출발점 행동의 진단,

.본시 수업 목표의 설정,

.평가 문항의 개발,

.수업 전략의 개발,

.수업 자료의 개발,

.형성 평가의 설계 등에 관한 계획의 수립

나. 도입단계

-특정 수업의 첫 단계; 전체 수업의 10% 정도 비중

-교사; 수업 기술 중 가장 중요시하는 부분; 모든 수업 시작에 필수

-교수 내용/방법; 학습 활동의 형태에 따라 다양하게 구성

-학생들을 수업에 집중을 유도; 과제에 몰입, 학급경영의 문제 감소

-학생; 학습할 내용이 무엇인지 인지하는 단계

*도입 단계에서 다룰 내용;

.수업 목표; 설명-게시-판서 등으로 제시

->중요성과 가치를 강조

.학습자 실태의 면밀한 분석/이해; 학습자 흥미-요구-관심 등

->학습 활동을 가능한 학습자 실태와 관련시킴

.학습자의 생활 경험/실태 파악; 학습 활동과 연관 시킴

.교육적 중요성과 가치를 강조; 상급학교 입시 관련성 등

->본시 학습 과제의 중요성 인식

.발문/발표; 교사-학생간 교감

->전시 학습을 본시 학습 내용과 관련시켜 재생

.본시 학습 내용의 요약 및 전체를 개관

.선행조직자 제시

.학급 과제와 관련 강조;

->성공감-사명감 등 강조

.수업 내용에 적절한 학습 환경의 조성

.학습 과제의 특성에 맞게 창안된 독창적인 방법의 활용

->판서, 사진, 동영상, 표본 등의 활용

다. 전개단계

*수업 중 중심적이고 본론적 단계

*교사의 교수 활동과 학생의 학습 활동을 전개

*전체 수업의 80%

*교수 활동과 학습 활동 사이의 상호작용이 발생

*교수 활동; 교수-학습 방법이나 전략에 따라 다양하게 수행

-수업 과제의 제시

-설명

-판서

-질의응답

*설명의 기술

1) 효과적인 설명법

(1) 쉬운 설명

(2) 논리적 설명

(3) 적합한 설명

(4) 구체적 사실의 제시

(5) 상호 비교에 의한 설명

(6) 통계치 제시

(7) 시청각 매체 이용

(8) 질의응답 시간 허용

(9) 기타

2) 설명의 순서

3) 설명의 기법

*판서의 조건 및 유의 사항

4) 좋은 판서의 요건

5) 판서의 방법 및 유의 사항

라. 정리.발전.평가 단계

(1) 정리 단계

*전체 수업의 10%

-판서 내용의 중점 강조; 판서 내용 밑줄 긋기, 괘도, BP, OHP

=>학습 내용의 요점을 골라 정리

*학습 내용의 인격화-내면화로 기존의 지식체계에 통합시키는 것

-본시 학습에서 배운 내용을 일상적인 생활에서 겪은 경험이나          전시 학습 과정을 통해 습득한 내용에 결합시키는 활동이 주요

=>학습한 내용을 새로운 상황이나 사태에 적용하여 일반화 시키는         활동

(2) 발전 단계

*학습 목표에 도달 정도를 확인; 형성 평가를 활용

-기준에 도달한 학생; 심화학습 유도

-기준에 미치지 못한 학생; 재학습, 보충학습

(3) 평가 단계

*수업 후 결과를 종합적으로 평가하는 총합적 평가나 총괄적 평가

*총괄 평가; 학업 성취도 검사로 수업의 효과를 판정하고, 수업                     과정의 질적 관리에 필요한 자료를 얻을 목적으로 수행

5.3.4. 학습지도안의 실례

가. 인지갈등 학습 지도안

*7학년; ‘소화와 순환’- ‘심장의 구조와 기능’ 지도용 사례

1) 내용체계

-소화와 순환; ‘영양과 소화 + 순환’의 두 하위 단원으로 구성

=>[그림 5.16] 과학과 7학년 소화와 순환 단원의 내용

2) 교재연구

-순환; 혈액의 조성과 기능 + 심장의 구조와 기능 +혈액의 순환

.혈액의 조성과 기능; 모든 생물의 피는 붉다?

=>무척추동물은 녹색(Cu)

-본시학습; 심장의 구조와 기능

.도입; 모둠실험, 관찰-->심장 박동과 맥박을 확인-->흥미유발

->심장 모형의 제시, 심장 질환, 인공 심장, 유산소 운동, 식물인간

->혈액의 순환; 동맥, 정맥, 모세혈관의 관계

-본시학습의 전개 과정;

.전시학습 확인->선개념의 확인(R1제시, C1확인)->

->인지갈등유발(R2 제시)->시범실험(확인)->개념도입->개념적용

->차시예고

3) 인지갈등 학습지도안의 예

나. 순환 학습지도안

*구체적 경험 + 사회적 환경 = 평형화 과정의 경험을 위해 구성

=>학습내용의 조직화와 형식적 사고의 신장을 위한 학습지도안

*8학년; ‘식물의 구조와 기능’-‘잎의 기능’

=>실험실 학습을 중심으로 한 3차시 분량

->‘줄기의 구조와 기능’을 지도하기 위한 ‘서술적 순환학습지도안’

다. 발생 학습지도안

*자신의 경험을 발표->다른 관점에서 비판하는 다양한 의견을 접함

->새로운 개념의 습득

제3부 생명과학에서의 오개념

제6장 제7차 교육과정에서 생명분야의 지식체계

6.1. 생명 분야의 교육과정

6.1.1. 국민공통교육과정에서의 생명 분야의 지식체계

1) 전 학년의 지식체계----------------------------[표 6.1]

2) 각 학년의 지식체계----------------------[그림 6.1.- 6.8]

3) 각 영역의 지식체계----------------------[그림 6.9.- 6.12]

6.1.2. 선택과목에서의 ‘생명’ 분야의 지식체계

*생물 I, 생물 II에서의 지식체계--------------------[표 6.2]

6.2. 생명과학 분야의 지식체계

*국민공통교육과정--->생물I, II + 대학에서 다루는 생명과학 분야

=>[표 6.3.]

제7장 오개념 분석의 실제와 학습지도 방법

7.1. 생물의 특성

7.1.1. 삼투압

가. 검사문항