본 연구의 목적은 디지털 교과서를 활용한 과학수업이 실제로 어떻게 이루어지고 있으며 그것이 과학 교육 측면에서 어떤 함의를 제공하는지 탐색하는 것이었다. 이를 위하여 디지털 과학 교과서를 활용한 초등학교 4학년 지구와 달 단원의 수업을 질적으로 기술하고 수업 현상의 구조를 분석한 후 그 의미를 비평적인 관점에서 해석하였다. 그 결과 디지털 교과서의 도입이 이미 확립되어 있는 초등 과학 수업의 구조나 교실 상호작용 양상을 변화시키는 데 기여하지 못하고 있음을 알 수 있었다. 이에 따라 디지털 교과서의 활용이 초등 과학 수업 방식에 변화를 주어 새로운 교실 상호작용을 가능하게 하기 위한 방안을 논의하였다. 이때는 디지털 과학 교과서의 본질과 개발 방향에 대한 합의가 있어야 하고 과학 수업에서 교사의 고유한 교수법적 역할의 변화가 있어야 함을 주장하였다.
이 연구는 초등과학 교과용도서의 발행체제가 국정제에서 검정제로 변환됨에 따라 최초 출현한 초등과학 검정교과서의 내외적 체제를 비교 분석하는데 그 목적이 있다. 다양하고 창의적인 교과서 개발과 교육과정의 다양성을 지원하기 위한 검정제의 취지를 2015개정 과학과 교육과정의 '자석의 이용' 단원을 바탕으로 개발된 7종의 검정교과서와 이전 국정교과서의 체제를 비교하여 확인하고자 하였다. 이 연구에서는 초등과학 교과서 자석 관련 단원을 대상으로 교과서의 체제를 크게 외적 체제와 내적 체제로 구분하고 세부 분류 항목에 따라 양적 분석과 질적 분석을 병행하여 실시하였다. 연구 결과에 따르면, 교과서 단원의 외적 체제에서는 모든 교과서가 단원 도입, 과학 탐구, 창의 융합, 단원 정리, 과학 읽기자료로 구분되는 동일한 구조를 가지고 있었다. 7종의 검정교과서의 '자석의 이용' 단원 체제의 경우에는 교과서 개발진의 교육과정에 대한 해석에 따른 일부의 차이점과 국정교과서에서의 체제를 그대로 유지한 다수의 공통점이 발견되었다. 또한 단원 도입 활동과 과학 읽기 자료와 같은 교육과정 문서에 명시되지 않은 영역에서 각 교과서별 특성이 분명하게 드러났으며, 기존의 국정교과서에서의 탐구활동의 획일적 운영에 대응하여 탐구활동의 수준을 구분하여 제시한 의미 있는 변화도 발견되었다.
21세기에는 과학의 본성에 대한 이해가 과학 교육의 중요한 목표로 강조되고 있다. 본 연구에서는 초등학교 3, 4, 5, 6학년 과학 교과서의 지구과학 영역이 과학의 본성의 다양한 주제를 얼마나 포함하고 있으며, 학년별로 과학의 본성의 각 주제가 어떤 비율로 나타나 있는지 분석하였다. Chiappetta et al.(1991)의 분석틀과 Lee(2012)의 교과서 분석 방법을 수정하여 적용하였으며, 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 현행 교과서는 과학의 본성에 대한 4가지 주제를 모두 포함하여 진술하고는 있으나, 각 주제별 하위 항목에 대해서는 제한적으로 과학의 본성에 대해 소개하고 있는 것으로 분석되었다. 둘째, 현행 교과서는 과학의 본성의 각 주제에 대해 학년 간 균형을 이루지 못하여 진술하고 있는 것으로 분석되었다. 과학의 본성에 대한 연구를 진행하는 궁극적인 목적은 학생들이 과학의 본성에 대해 올바른 이해를 갖게 하는 것이다. 따라서 우리나라 초등학교 과학 교과서에 과학의 본성의 다양한 주제를 명시적으로 포함시키는 노력이 필요한 것으로 나타났다.
2014년부터 초등학교 3-4학년 학생들이 사회, 과학, 영어 과목에서 디지털 교과서를 사용할 예정이고, 그 다음 해에 5-6학년 학생들도 같은 과목에서 디지털 교과서를 사용하게 된다. 이에 본 연구에서는 디지털 교과서를 아직 접하지 못한 초등학교 교사들이 디지털교과서에 대해 어떤 인식을 갖고 있고, 정보기술수용모델에 근거하여 초등학교 교사들이 디지털 교과서를 어느 정도 수용하는지 알아보았다. 연구 결과에 따르면, 응답한 많은 초등학교 교사들이 디지털 교과서를 사용할 준비가 되어 있지 않았고, 디지털 교과서 사용에 대해 우려하는 것으로 나타났다. 하지만, 디지털 교과서를 사용할 경우 유용성과 유희성이 디지털 교과서를 수용하는 데 있어 중요한 변인으로 나타났다.
이 연구에서는 2009 개정 과학교육과정에 따른 초등학교와 중학교 과학 교과서의 화학 영역 및 화학 I, II 교과서의 읽기자료를 분석하였다. 읽기자료는 주제, 목적, 제시 형식, 학생 활동 유형 측면에서 분석하였다. 읽기자료에 사용된 시각자료도 유형, 역할, 캡션과 인덱스, 텍스트와의 근접성 등의 측면에서 분석하였다. 연구 결과, 초등학교 과학 교과서가 중학교 과학과 화학 I, II 교과서보다 읽기자료 비율이 높았다. 초등학교 과학 교과서에는 실생활 응용 유형의 읽기자료가 많았으나, 중학교 과학과 화학 I, II 교과서에는 과학 지식 유형이 상대적으로 많았다. 초등학교 과학 교과서에는 개념 심화 유형의 읽기자료가 상대적으로 많았고 중학교 과학과 화학 I, II 교과서에는 개념 보충 유형의 읽기자료가 상대적으로 많았다. 읽기자료에 사용된 시각자료는 대부분 사진이나 삽화였고, 본문 보조나 본문 부연 역할의 시각자료가 많았고, 캡션이나 인덱스를 사용하지 않은 시각자료가 많았으며, 시각자료와 텍스트 사이의 근접성에도 문제점이 나타났다.
이 연구에서는 2015 개정 과학교육과정의 3학년 1학기와 6학년 2학기 과학 교과서 텍스트에서 명제들 사이의 연결 유형과 명제의 연결에 사용된 표지 유형을 분석하여, 국어 교과서 및 사회 교과서와 비교하였다. 명제의 연결은 강조, 상술, 예시, 나열, 추가, 차례, 대응, 인과, 조건, 목적 유형 등으로 분류하였고, 명제의 연결에 사용된 명제 관계 표지의 유형은 지시어나 접속어를 사용한 경우, 쉼표를 사용한 경우, 특정 언어 요소를 사용한 경우, 표지가 없는 경우 등으로 분류하였다. 6학년 과학 교과서는 텍스트에 사용된 명제의 연결 관계가 국어나 사회 교과서에 비해 적었지만, 3학년 과학 교과서는 텍스트에 사용된 명제의 연결 관계 빈도가 사회 교과서보다는 낮았고 국어 교과서보다는 높았다. 명제의 연결 유형에서는 차례, 나열, 조건, 인과 유형이 대부분을 차지하였고, 이러한 경향은 국어나 사회 교과서에서도 유사하게 나타났다. 3학년과 6학년 교과서 모두 명제를 연결할 때 특별한 표지가 없는 비율이 40% 이상이었고, 특히 차례와 인과 유형에서는 표지가 없는 비율이 상대적으로 높았다.
본 연구에서는 2009 교육과정 초등 과학 교과서에 제시된 발문과 2015 개정 교육과정 초등 과학 교과서에 제시된 발문을 비교 분석하여 교수 학습 활동에 적절하게 활용될 수 있도록 기초 자료를 제공하고, 향후 교육과정의 교과서 개발에 도움이 될 시사점을 제시하고자 한다. 따라서 2009와 2015 개정 교육과정의 초등 과학과 교과서 발문 유형을 비교 분석하였고, 결론은 다음과 같다. 첫째, 현행 교육과정에서는 창의 융합형 인재 양성을 목적으로 하고 있는 만큼 적용적 발문의 비율을 높일 필요가 있으며, 둘째, 학습자가 자유롭게 사고할 수 있는 기회를 제공하는 개방적 발문의 비율이 늘어난 점은 바람직한 변화라고 할 수 있으며, 마지막으로 배운 내용을 적용할 수 있고, 확산적, 평가적으로 사고할 수 있는 발문의 비중을 높일 필요가 있다.
본 연구는 2015 개정 초등과학 교과서의 이독성을 분석하여 어휘 및 문장의 수준을 확인하고, 추후 교과서를 집필하는 과정에서 학년별로 적절한 수준의 이독성을 갖는 어휘와 문장을 사용할 수 있는 계기를 마련하는 데 목적이 있다. 이를 위해 2015 개정 초등과학 교과서의 이독성을 측정하고, 과학 용어를 정의하는 문장 및 이해를 돕는 문장의 이독성을 어휘와 문장 수준에서 분석한 후, 학년별 수준 분석과 함께 이전 교과서의 이독성과 비교하였다. 연구 대상의 선정은 연구자를 포함한 교직 경력 10년 이상의 교사 3인의 협의를 거쳐 실시하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 어휘의 등급 평균은 1.5~2.1 수준으로 초등학생 수준에 적합한 어휘가 사용되고 있었으나 4학년의 경우 4~5등급 어휘가 비교적 높은 비율로 분포되어 있었다. 2015 개정 과학 교과서 3, 6학년 용어 정의 부분의 이독성은 이전 교육과정 과학 교과서의 어휘 이독성보다 낮았지만, 타 교과와는 비슷하거나 낮은 수준을 유지하고 있었다. 둘째, 3, 5학년의 문장 수준은 4, 6학년과 달리 문장 길이가 비교적 길고 단문의 비율이 낮아 문장 수준 이독성이 낮았다. 특히 2015 개정 교육과정 3학년 교과서의 용어 정의 부분의 평균 어휘 수와 단문 비율은 매우 낮은 문장 수준 이독성을 보이고 있어 개선이 필요하다. 셋째, 타 교육과정 교과서의 이독성과 비교할 때, 어휘 수준의 이독성은 적절하지만 3학년 과학 교과서의 경우 문장 당 어휘 수와 복문의 비율이 높아 이독성이 낮았다. 또한 쉬운 어휘의 사용과 함께 문장의 길이를 짧게 하여 이독성을 높이기 위한 노력은 계속되어야 할 것이다.
본 연구는 '기체가 공간을 차지하고 있음을 알아볼 수 있는 실험'이 2015 국정 과학 교과서와 검정 교과서에 제시된 특성을 비교하고, 실험의 타당도 검사 및 문제점을 파악하여 이를 개선하고, 그 효과성을 검증해보고자 하였다. 이를 위해 첫째, 국정 교과서와 검정 교과서 7종의 주요 준비물, 실험 방법, 제시된 사례를 분석한 결과 5개 교과서(71.4%)의 실험이 국정 교과서의 실험과 같거나 거의 유사하게 구성된 것으로 나타났다. 따라서 과학교과서의 다양성과 창의성을 확보하기 위해 다양한 종류의 교과서가 개발되었지만 대부분 기존에 제시되어 있던 실험을 그대로 제시하고 있었다. 둘째, 현행 실험의 경우 학생에게 다소 어려운 추론 능력을 요구하고 있고, 구체적이며 직관적인 관찰이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한 초등학교 교사는 현행 실험의 타당도가 매우 낮다고 응답하였다. 셋째, 개선된 실험은 타당도가 높은 것으로 나타났으며, 실험 집단의 경우 비교 집단과 비교하여 사후 검사에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 개선된 실험이 학생들의 탐구능력 함양에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 개선된 실험은 컵 속의 물과 공기를 시각적으로 구분할 수 있고, 감각을 통해 현상을 직접 관찰할 수 있으며, 학생 수준에 적합한 활동으로 구성된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구는 '기체가 공간을 차지하고 있음을 알아볼 수 있는 실험'을 직접 지도한 경험이 있는 초등학교 3학년 교사를 대상으로 의견수렴과 협의 과정을 통해 현행 실험의 문제점을 찾고, 개선된 실험을 개발하며, 그 효과를 검증하여 현재 개발되고 있는 2022 검정 과학과 교과서에 시사점을 주고자 하였다.
제7차 교육과정의 초등학교 ‘과학’ ‘실험관찰’ 교과서와 서로 다른 출판사의 중·고등학교 과학과 지구과학 I, II교과서, 각각 4권씩을 대상으로 교과서에 수록된 화석사진을 분석하여 화석의 종류, 산출지역과 척도의 표기에 대한 분석결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 초등학교의 ‘과학’, ‘실험관찰’ 교과서에 수록된 화석사진의 종류는 32개였으며, 중학교 과학교과서 4권에는 50개, 그리고 고등학교 8권의 교과서에서는 109개였다. 그러나 화석사진에서 표현되는 과학적 정보는 부족하였다. 초등학교의 과학교과서와 실험관찰에서는 수록된 화석사진의 $68\%$에 산출지가 표기되어 있었으며, 척도가 표기된 화석사진은 전체의 $6\%$였다. 중학교와 고등학교 교과서의 경우, 전체 화석의 $40\%$와 $16\%$에 산출지가 표시되어 있으며, 척도는 14%와 18%만이 표기되어 있었다. 보다 효과적인 과학교육의 목표를 달성하기 위해 과학교과서에 수록된 화석사진에 산출지와 척도를 표기할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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