본 연구의 목적은 과학 교과교육학 지식의 본질과 역할이 무엇이며 어떻게 발달하는가를 알아보는데 있다. 구체적인 연구 문제는 첫째, 과학 교과교육학 지식의 본질과 구성 요소는 무엇인가? 둘째, 과학 교과교육학 지식의 가치와 교사의 과학 교과교육학 지식은 어떻게 발달하는가? 이다. 이를 해결하기 위해서 본 연구는 실증적이고 경험적인 데이터에 의한 문제해결보다는 문헌 연구를 통한 접근을 하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 과학 교과교육학 지식의 본질은 첫째, 교사 개인이 특정한 과학 수업 상황 속에서 과학 교과를 가르치는데 사용하는 과학의 내용 지식과 과학 교수방법 지식의 합성체를 의미하는 것이다. 둘째, 교사 자신이 가지고 있는 교수를 위한 독특한 지식체로서 과학 교사 전문성의 요체가 되며, 자질 있는 과학 교사가 갖추어야 할 가장 핵심적이고 필수적인 사항이다. 셋째, 어떤 특수한 상황에서 특수한 내용을 어떻게 가르치느냐에 관한 지식으로서 이것은 각 교사마다 독특하게 구성된 지식 체계에 따라 달라진다. 과학 교과교육학 지식의 구성 요소는 과학 교수에 대한 지향, 과학 교육과정에 대한 지식과 신념, 특수한 과학 주제에 대한 학생들의 이해에 관한 지식과 신념, 과학에서 평가에 관한 지식과 신념, 과학 교수를 위한 수업전략에 관한지식과 신념이다. 과학 교과교육학 지식의 발달은 교과 내용에 대한 개념적 지식이 충분히 형성되어야 하며, 이 내용 지식을 실제적인 교수 경험을 통하여 반복적으로 사용함으로써 발달한다.
기술지식으로서의 특허가 과학지식으로서의 과학논문을 많이 인용하면 할수록 과학지식과 기술지식의 상호작용이 많다고 해석할 수 있고, 또한 인용까지의 평균시차가 짧으면 짧을수록 과학지식과 기술지식의 확산속도가 그만큼 빠른 것으로 해석할 수 있다. 과학논문과 특허를 대상으로 과학집약도가 높은 기술분야, 여러 학문분야를 가장 많이 인용하고 있는 기술분야, 그리고 여러 기술분야에서 가장 많이 인용되는 학문분야를 발견할 수 있다. 또한 하나의 특허가 다른 특허에 인용되는 관계를 통해 피인용특허의 기술분야와 인용특허의 산업분야에 대한 연계 매트릭스를 구성함으로써 기술지식이 파급 연계되는 산업분야를 확인할 수 있다. 여기에서는 이러한 과학기술 지식의 연계관계를 규명함으로써 어떤 유형의 지식이 기술혁신에 있어 가장 기초가 되는지, 어떤 기술 분야가 과학적 지식을 가장 역동적으로 활용하는지, 그리고 산업계의 요구와 가장 긴밀한 관계를 맺고 있는 학문분야는 어떤 분야인지를 분석하고자 한다.
본 연구는 예비유아교사의 과학교수지식과 과학적 태도 및 과학교수 효능감의 정도를 알아보고 이들 간의 관계를 알아보고자 하는데 있었다. 이를 위하여 3년제와 4년제 대학 유아교육과에 재학 중인 예비유아교사 294명을 대상으로 설문지를 배부 회수한 후 분석하였다. 본 연구의 결과, 예비유아교사들의 과학교수지식이 보통정도이며 과학적 태도도 보통 정도인 것으로 나타났다. 예비유아교사들의 과학교수지식과 과학적 태도는 3년제 대학의 3학년과 4년제 대학의 3 4학년 집단이 2학년 집단보다 높은 것으로 나타났다. 2학년 집단은 1학년 집단보다 과학교수지식과 과학적 태도가 낮게 나타났다. 예비유아교사들의 과학교수 효능감은 4년제 대학의 경우, 과학교수지식과 과학적 태도와 유사하게 2학년 집단이 가장 낮은 반응을 나타냈고 3년제 대학의 경우 학년이 높아질수록 과학교수 개인효능감이 높아졌다. 예비유아교사들의 과학교수지식과 과학적 태도 및 과학교수 효능감 간에는 정적인 상관을 나타냈으며 이는 과학교수지식이 높을수록 과학적 태도와 과학교수 효능감이 높아진다는 것을 의미한다. 이 중에서 과학적 태도가 과학교수 효능감보다 과학교수지식과 더 높은 상관을 나타냈다. 앞으로 예비유아교사 교육에서 과학교수지식과 과학적 태도 및 과학교수 효능감을 높일 수 있는 다양한 교수방법에 대한 방안이 모색되어야 할 것이다.
본 연구는 선행 연구에서 도출한 CSILE에서의 협력적 지식구축에 영향을 주는 변인들간의 관련성을 규명하기 위한 후속연구이다. CSILE는 학습자들의 지식구축을 지원하는 환경으로 학습공동체의 탐구과정을 지원하기 위해 활용된다. 본 연구는 CSILE 기반의 초등학교 과학과 탐구학습을 대상으로 선행연구를 통해 밝힌 변인, '지식의 이해', '과학적 소양', '학습 의도'간의 관련성을 살폈고, 각각의 변인이 탐구력을 예측할 수 있는지 분석하였다. 실험 결과, 과학과 탐구에 대한 학술적인 의도가 지식의 이해와 과학적 소양과 관련이 있음을 알 수 있었다. 또한, 탐구력을 예측할 수 있는 변인으로서 과학적 소양의 해석력을 검증하고, CSILE 기반의 탐구학습에서 과학적 소양의 증진을 위해 고려해야 할 사항을 제시하였다.
이 연구는 과학적 가설 지식의 생성 과정을 귀납적으로 기술하구 분석하여 하나의 바탕이론을 제시하고자 하였다. 이것을 위해 과학적 현상의 원인을 설명하는 과제를 피험자들에게 제시하고, 피험자들이 과제를 해결하는 과정에서 표상한 지식과 사고 유형을 발성 사고법과 심층면접을 통해 프로토콜로 생성하게 한 후, 이것에서 규칙성을 찾아 귀납적으로 기술하는 연구 방법을 이용하였다. 이 연구의 결과는 가설 지식 생성 과정에서 의문상황, 가설적 설명자, 경험상황, 원인적 설명자, 최종가설지식 등 5가지의 중간적 지식들이 생성됨을 보여주었다. 또, 지식 탐색, 의문상황과 경험상황 비교, 설명자 차용, 설명자 조합, 설명자 선택, 설명자 확인 등 6가지 유형의 사고가 가설 지식 생성에 관여한다는 것도 보여주었다. 또한 과학적 가설 지식은 '의문상황${\righallow}$경험상황${\righallow}$원인적 설명자${\righallow}$가설적 설명자${\righallow}$가설' 순으로 중간적 지식들의 표상되는 과정을 통해 생성되며, 이러한 과정은 귀추적 추론 뿐만 아니라 귀납과 연역 추론도 함께 관여하는 복잡한 사고 과정임을 보여주었다.
이 논문에서는 과학과 기술의 관계에 대해 기술은 응용 과학이라는 계층적 모델을 비판하고, 그 둘은 서로 독자적 영역을 가지면서 상호작용 한다는 상호작용 모델을 옹호한다. 상호작용은 모델에 의하면, 기술은 비록 과학으로부터 많은 지식을 빌려오지만 과학으로부터 오지않은 자신의 지식영역이 있다. 기술을 구성하는 여러 성분 중에서 특히 공학과학으로서의 기술에 중점을 두었고, 공학과학의 핵심을 설계에 있다는 것을 이야기 하고 공학설계의 특성에 관해 논의했다. 기술적 지식이 과학적 지식과 다른 것 중 하나는 기술적 지식의 변화 모델이 과학적 지식의 변화 모델과는 다르다는 것이다. 기술적 지식의 두 가지 중요한 모델인 쿤 방식의 모델과 변이-선택 모델을 논의하면서 두 모델의 약점을 이야기 했다. 과학과 기술의 상호과학적 지식의 작용은 '매개된 상호작용'이라는 모델을 제시했고 그 모델의 가능성에 대해 간단히 이야기 했다. 산업계의 연구는 과학과 기술 사이의 상호작용의 한 형태이다. 이 산업계의 연구를 통해서 과학-기술은 점점 구조화되고 자율성을 띈다. 과학자와 공학자는 인격적 주체자이기 보다는 단순히 산업연구 구조의 한 부분이 되어 버린다.
이 연구는 과학적 모델의 사회적 구성 과정을 목적으로 설계된 수업을 실행한 두 과학 교사의 과학 수업에서 형성되었던 실천적 지식의 내용을 Elbaz가 제시한 실천적 지식의 5가지 내용 범주를 준거로 조사하였다. 이를 위해 두 과학 교사의 과학 수업에 대한 참여 관찰 및 수업 촬영 비디오 자료를 바탕으로 행위 동안의 반성 과정 및 수업 후 면담에 반영된 교사들의 내러티브를 통한 행위에 대한 반성 과정을 질적으로 분석하였다. 연구 결과, 1) 두 과학 교사의 수업 실행 과정에서 학생들이 과학적인 모델을 구성할 수 있도록 지원하는 비계를 제공할 때 교과내용 지식에 대한 실천적 지식이 발현되는 것을 볼 수 있었다. 2) 교육 과정에 대한 교사의 지식이 어려운 과학 개념의 이해와 전달에서 주어진 학습 목표에 적절한 모델 형성으로 수업의 목표를 변화하는데 중요함을 알 수 있었다. 3) 참여 교사의 교수법 지식의 실행은 과학적 모델의 사회적 구성 수업의 의도에 맞추어 학생들의 모둠 활동과 모델 생성 활동을 지원하는 방향으로 변화하였다. 4) 교사의 자아에 대한 실천적 지식은 학생들이 모둠 활동을 통해 과학적 모델을 구성하는 것을 지원할 수 있으려면, 교사는 조력자, 안내자, 그리고 격려자로서 자신의 역할을 인식하고 변화된 역할을 적절하게 수행하는 것이 중요함을 보여주었다. 5) 두 참여 교사의 학습 환경에 대한 실천적 지식은 수업을 진행하는 동안 각 모둠과 교사가 형성한 상호작용의 양상을 통해 발현되었으며, 두 교사는 함께 뛰는 운동 선수 또는 그라운드 옆의 코치와 같은 양상을 보였다. 이상의 결과를 바탕으로 과학적 모델 구성에 대한 영역 특이적 실천적 지식의 특성에 대해 논의하였다.
이 연구는 과학 학습을 증진시키는데 필요한 교사 지식에 대한 학생들의 인식을 분석함으로써 과학 교사 효과성 요인을 조사하였다. 선행 연구를 통해 규명된 기초적인 교사 지식의 요소들은 탐색적 요인 분석(EFA)에 의해 확인되었으며, EFA 결과를 토대로 구조방정식 모델을 활용하여 확인적 요인 분석(CFA)을 실시하였다. 또한, 규명된 교사 효과성 요인에 대한 학생들의 인식을 성별 및 학업 성취 수준별로 차이를 분석하였다. 탐색적 요인 분석 결과, 과학 교사 효과성 요인으로 5개 요인(실체론적 지식, 구문론적 지식, 교육과정 지식, 학생 이해지식, 교수 전략 지식, 학생 평가 지식)을 확인하였으며, 5개 요인들을 다시 두 개의 교사 지식 범주(SMK와 PCK)로 분류하였다. 확인적 요인 분석 결과 실체론적 지식과 구문론적 지식, 학생이해 지식과 교수전략 지식 간에 각각 높은 상관을 나타내었다. 과학 교사 효과성 요인 중 학생들은 실체론적 지식을 가장 중요한 요인으로 인식하였으며, 학생평가 지식을 가장 덜 중요한 요인으로 인식하고 있었다. 또한 과학교사 효과성 요인에 대해 성별 및 성취수준에 따라 상당한 인식의 차이를 나타내었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로, 효과적인 과학 수업실행을 위해서 SMK와 PCK가 정합적으로 통합될 필요가 있음을 제안하였다. 이 연구는 과학 교사 전문성 계발과 예비 과학 교사 양성 프로그램 개선을 위한 시사점을 제공한다.
본 연구의 목적은 폴라니의 개인적 지식을 중심으로 과학지식의 객관성을 고찰하고, 이의 과학교육적 함의를 논의하는 것이다. 따라서 이론적 연구이며, 주로 문헌자료에 의존하였다. 현대 인식론은 지식의 객관성과 상대성에 대한 견해가 혼재해 있으며, 특히 과학교육의 문제를 해결하기 위해서는 지식의 객관성에 대한 재해석이 필요하다. 이에 과학지식의 객관성에 대한 과학철학자들의 견해를 살펴보고, 객관성을 주관성과 관련시켜 지식의 성격을 이해한 칸트, 왕양명, 키에르케고르의 사상을 교육과 관련지어 간단히 고찰하였다. 나아가 폴라니의 인식론을 중심으로 과학지식에의 개인적 관여 및 공동체적 성격을 살펴보았다. 그리고 개인적 지식에서 시사하는 과학교육적 함의를 논의하면서, 과학교육에 인간의 목소리가 회복되며, 지적 열정이 살아있도록, 과학자의 삶을 재연하는 과학교사의 필요성을 논의하였다.
21세기에는 모든 인간활동과 경제,사회 발전이 '지식'을 바탕으로 이루어지게 된다. 이러한 지식의 바탕은 대체로 IT, BT, NT, ET, MT등 T자로 끝나는 과학기술이 될 것이다. 그럼에도 불구하고 우리나라 이공계열의 인기가 급격히 떨어져 우려되고 있다. 우리 사회가 지식기반사회로 진입하는데는 과학기술과 지식을 실질적으로 인정하고 우대하는 사회체제를 구축하는 것이 시급하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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