The Meaning of Scientific Observation and an Analysis of Students' Observational Activity

과학적 관찰의 의미와 탐구과정에서 학생들의 관찰 행동 분석

Observation is one of the important aspects in science and science education. However. observation has so many varieties that the purpose and the meaning of scientific observations used in science education are different in persons, contexts, and subjects. In this study, we tried to understand the natures of scientific observation and investigated students' observational activities using four observation tasks: candle, double pendulum, iron filings around bar magnet, two electric bulbs connected in series. We required the subjects to observe the given tasks and described what did they observe. Based on students' observational descriptions, students' observational activities could be classified in four categories: primitive, interpretive, operational, and interfered observation. Also, we could find that some of the descriptions were non-observational activities such as predicting and questioning and so on. Finally, implications for the teaching of observation in science education are suggested.

관찰은 과학자는 물론 과학교육자에게 매우 중요한 것으로 취급되어왔고 탐구수업에서도 중요하게 취급되어왔다. 그러나 이와 같은 중요성에도 불구하고 지금까지 그 의미가 미분화된 상태로 사용되어왔다. 본 연구에서는 이론적 연구와 학생들의 관찰진술문을 토대로 관찰의 본성을 파악하고, 학생의 관찰 행동을 범주화하고 분류할 수 있는 분류 틀을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 촛불관찰 과제, 자석 주위의 철가루 관찰 과제, 이중진자 관찰 과제, 직렬로 연결된 2개의 꼬마전구의 밝기 관찰 과제에 적용하여 중학교 고등학교 그리고 대학생들을 대상으로 학생의 관찰 행동을 분류해 보았다. 연구 결과, 초보적 관찰을 좌표의 원점으로 하고, 해석적 관찰, 간섭적 관찰, 조작적 관찰이 각각의 축 위에 놓이는 3차원 틀을 설정할 수 있었다. 이와 같은 분류 틀에 따라 학생들의 응답을 분류한 결과 첫째, 관찰로 볼 수 없는 사례들을 포함하여 학생들의 거의 모든 응답을 본 기준에 따라 분류할 수 있어 본 분류 틀이 학생들의 관찰 진술문을 분석하는데 유용함을 볼 수 있었다. 둘째, 학생들의 응답유형은 각 과제별로 다르게 나타났다. 예를 들면, 가장 많은 초보적 관찰을 보인 과제는 이중 진자이었고 가장 적은 경우는 꼬마전구의 밝기 관찰과제이었다. 셋째, 학년에 따라서도 관찰유형이 상당히 다르게 나타남을 볼 수 있었다. 예를 들면, 중학생과 고등학생의 경우 이중진자와 자석 주위의 철가루 관찰 과제에서는 조작적 관찰을 전혀 보이지 않은 반면, 꼬마전구의 밝기 관찰과제에서는 상당한 비율의 조작적 관찰을 보였다. 또한 관찰로는 볼 수 없는 상당수의 사례가 있었다. 과학교육에서 관찰은 매우 중요하게 취급되어왔고 많은 평가준거에 관찰이 포함되어 있다. 그러나 현행의 관찰의 의미는 너무 포괄적으로 보인다. 따라서 본 연구결과 같이 관찰의 유형을 좀 더 세분하여 나타낸다면, 과학학습은 물론 평가에서도 좀 더 상세한 지도와 평가가 이루어 질 것으로 기대된다. 또한 계속연구로 좀 더 다양한 대상과 과제에 대하여 연구함으로서 관찰의 분류 틀을 수정 보완할 필요성이 있다.