포용적 과학 교육에서 과학적 소양 함양을 위한 자기 주도 학습 매뉴얼: 예비 교사 및 현직 교사 지원

Centrala begrepp

모든 학생을 위한 과학적 소양 함양이라는 목표를 달성하기 위해 과학 교육과 포용적 교육학의 관점을 통합한 NinU 프레임워크를 활용하여 예비 교사와 현직 교사가 포용적 과학 수업을 계획하고 성찰하도록 지원한다.

Sammanfattning

본 매뉴얼은 2023년 시카고에서 열린 NARST 컨퍼런스 워크숍 자료를 자기 주도 학습용으로 수정 보완한 것으로, 독일 과학 교육 연구자와 실무자들의 협력 네트워크인 NinU(포용적 과학 교육 네트워크)에서 개발한 NinU 프레임워크를 소개한다. NinU 프레임워크는 모든 학생이 과학적 소양을 갖추도록 지원하는 것을 목표로 하며, 과학 교육과 포용적 교육학의 관점을 체계적으로 결합한 프레임워크 기반 접근 방식을 제공한다.

NinU 프레임워크의 구성

NinU 프레임워크는 과학 교육의 네 가지 주요 학습 목표(관련 과학적 문제에 대한 추론, 과학적 내용 학습, 과학 활동 수행, 과학에 대한 학습)와 포용적 교육학의 세 가지 차원(다양성 인정, 장벽 인식, 참여 활성화)을 체계적으로 결합한다.

과학 교육의 네 가지 주요 학습 목표

1. 관련 과학적 문제에 대한 추론
2. 과학적 내용 학습
3. 과학 활동 수행
4. 과학에 대한 학습

포용적 교육학의 세 가지 차원

1. 다양성 인정
2. 장벽 인식
3. 참여 활성화

각 학습 목표는 포용적 교육학의 세 가지 차원과 밀접하게 연결되어 있으며, 각 범주에는 교사가 포용적 과학 교육 수업을 계획하고 성찰하는 데 도움이 되는 여러 가지 지침 질문이 포함되어 있다.

NinU 프레임워크 활용 방법

NinU 프레임워크를 적용할 때 포용적 교육학의 세 가지 차원은 구조적으로 서로 겹쳐서 구축된다. 참여 활성화는 기존 장벽을 인식한 후에만 의미가 있으며, 장벽 인식은 다양성 인정을 기반으로 한다. 따라서 NinU 프레임워크를 사용할 때 주어진 순서대로 세 단계(다양성 인정, 장벽 인식, 참여 활성화)를 따르는 것이 중요하다.

1단계: 관련 과학적 문제에 대한 추론

학습자에게 특별하거나 시사적인 과학적 문제는 상황적 흥미를 유발하고, 가르치는 과학 내용에 장기적이고 의미 있는 영향을 미칠 수 있으므로 먼저 수업의 맥락을 생각하는 것이 중요하다. 따라서 '관련 과학적 문제에 대한 추론' 열을 다루는 것을 수업 계획 및 성찰의 기초로 삼아야 한다.

2단계: 과학적 내용 학습, 과학 활동 수행, 과학에 대한 학습

계획 및 성찰할 수업의 초점과 목표에 따라 NinU 프레임워크 내에서 다른 열('과학적 내용 학습', '과학 활동 수행', '과학에 대한 학습')을 선택하여 모든 지침 질문을 위에서 아래로 해결할 수 있다. 나머지 열도 필요에 따라 동일한 방식으로 처리할 수 있지만, 모든 수업에서 NinU 프레임워크의 모든 열을 다룰 필요는 없다.

예시: 헤어 스트레이트너를 이용한 팝콘 만들기

본 매뉴얼에서는 틱톡 비디오에 시연된 헤어 스트레이트너를 이용한 팝콘 만들기 과정을 예시로 제시한다. 이 주제는 생물학, 화학, 물리학을 포함한 과학 교육의 다양한 분야와 관련되어 있으며, 학제 간 방식으로 접근할 수 있다는 점에서 선정되었다.

과학적 측면

• 물리학: 압력, 온도, 열전달
• 화학: 전분의 분자 구조 및 변성
• 생물학: 옥수수 낱알의 구조

교육적 측면

• 다양한 감각을 통해 경험 가능
• 일상 생활과의 관련성으로 흥미와 동기 부여 제공

본 매뉴얼에서는 NinU 프레임워크를 적용하여 '헤어 스트레이트너를 이용한 팝콘 만들기'라는 맥락으로 수업을 계획하고 성찰하는 방법에 대한 예시 답변을 제공한다.

Statistik

Citat

Viktiga insikter från

Towards Scientific Literacy in Inclusive Science Education

by Stefanie Len... på arxiv.org 11-06-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.03020.pdf

Djupare frågor

NinU 프레임워크를 다른 교육 과정 또는 학년 수준에 어떻게 적용할 수 있을까?

NinU 프레임워크는 그 유연성 덕분에 다양한 교육 과정 및 학년 수준에 걸쳐 과학 교육을 계획하고 반영하는 데 효과적으로 적용될 수 있습니다. 다음은 몇 가지 적용 방법입니다.
1. 교육 과정 내용 조정:

초등학교 저학년: 과학적 현상에 대한 호기심을 자극하고 기본적인 과학적 개념을 탐구하는 데 초점을 맞춥니다. 예를 들어, "식물은 무엇을 필요로 할까요?"와 같은 질문을 던지고, 학생들이 직접 씨앗을 심고 물과 햇빛을 조절하며 관찰하는 활동을 통해 과학적 탐구 과정을 경험하도록 합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 학생들의 다양한 배경지식과 경험을 수업에 활용하고, 참여를 독려하며, 협력적인 학습 환경을 조성할 수 있습니다.
초등학교 고학년: 일상생활과 관련된 과학적 현상을 탐구하고, 과학적 사고력과 문제 해결 능력을 향상하는 데 중점을 둡니다. 예를 들어, "우리 주변의 다양한 재료는 무엇으로 만들어졌을까요?"와 같은 질문을 던지고, 학생들이 직접 재료를 분류하고 특징을 조사하며, NinU 프레임워크를 활용하여 학생들의 다양한 학습 스타일과 요구를 충족하는 방식으로 수업을 계획할 수 있습니다.
중학교: 추상적인 과학 개념을 도입하고, 과학적 실험을 설계하고 수행하는 능력을 개발하는 데 중점을 둡니다. 예를 들어, "물의 순환은 어떻게 일어날까요?"와 같은 질문을 던지고, NinU 프레임워크를 활용하여 학생들의 다양한 학습 요구를 충족하는 방식으로 실험을 설계하고, 데이터를 분석하고 해석하며, 결론을 도출하는 과정을 안내할 수 있습니다.
고등학교: 심화된 과학 개념을 학습하고, 과학적 논쟁에 참여하며, 과학적 연구를 수행하는 능력을 개발하는 데 중점을 둡니다. 예를 들어, "기후 변화의 원인과 영향은 무엇일까요?"와 같은 질문을 던지고, NinU 프레임워크를 활용하여 학생들이 과학적 증거를 분석하고, 다양한 관점을 비판적으로 평가하며, 과학적 사고를 바탕으로 자신의 주장을 뒷받침하도록 지도할 수 있습니다.
2. 다양한 학습 활동 적용:

토론: 과학적 주제에 대한 토론을 통해 학생들의 비판적 사고 능력과 의사소통 능력을 향상합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 모든 학생들이 토론에 참여할 수 있도록 촉진하고, 다양한 관점을 존중하며 경청하는 태도를 함양하도록 지도합니다.
프로젝트 기반 학습: 학생들이 스스로 주도하여 과학적 질문에 대한 답을 찾는 프로젝트를 수행하도록 합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 학생들의 다양한 관심사와 재능을 고려하여 프로젝트 주제를 선정하고, 협력적인 방식으로 프로젝트를 수행하도록 지도합니다.
실험: 과학적 개념을 탐구하고 검증하기 위해 실험을 설계하고 수행합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 모든 학생들이 실험에 참여할 수 있도록 다양한 역할과 책임을 부여하고, 안전한 실험 환경을 조성합니다.
3. 평가 방법 다양화:

포트폴리오: 학생들의 과학적 학습 과정을 보여주는 다양한 산출물을 수집합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 학생들의 개별적인 성장과 발전을 평가하고, 피드백을 제공합니다.
발표: 학생들이 자신의 연구 결과나 아이디어를 발표할 기회를 제공합니다. NinU 프레임워크를 활용하여 모든 학생들이 발표에 참여할 수 있도록 격려하고, 다양한 발표 방식을 허용합니다.
토론 및 질의응답: 학생들의 과학적 사고력과 문제 해결 능력을 평가하기 위해 토론 및 질의응답 시간을 갖습니다. NinU 프레임워크를 활용하여 모든 학생들이 질문하고 답변할 수 있도록 촉진하고, 서로의 생각을 존중하며 경청하는 태도를 함양하도록 지도합니다.
핵심은 NinU 프레임워크의 유연성을 활용하여 특정 교육 과정과 학년 수준의 특정 요구 사항과 학습 목표에 맞게 조정하는 것입니다.

과학적 소양을 갖춘다는 것은 무엇이며, 이는 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는가?

과학적 소양(Scientific Literacy)은 단순히 과학 지식을 암기하는 것이 아니라, 과학적 지식과 탐구 과정을 이해하고, 이를 바탕으로 합리적인 사고와 비판적 판단을 내리고, 사회적 문제에 참여할 수 있는 능력을 의미합니다. 즉, 과학적 소양을 갖춘다는 것은 다음과 같은 능력을 갖추는 것을 의미합니다.

과학 지식: 과학적 개념, 원리, 법칙 등을 이해하고 설명할 수 있습니다.
과학적 탐구: 과학적 질문을 제기하고, 가설을 설정하고, 실험을 설계하고 수행하며, 데이터를 분석하고 해석하여 결론을 도출할 수 있습니다.
비판적 사고: 과학적 증거를 평가하고, 주장과 증거를 구분하며, 논리적 오류를 파악하고, 다양한 관점을 비판적으로 분석할 수 있습니다.
의사소통: 과학적 아이디어, 생각, 정보를 다양한 방식으로 효과적으로 전달하고, 다른 사람의 의견을 경청하고 이해하며, 건설적인 토론에 참여할 수 있습니다.
과학과 사회: 과학이 사회에 미치는 영향을 인식하고, 과학 관련 사회적 쟁점에 대해 책임감을 가지고 참여하며, 윤리적 판단을 내릴 수 있습니다.

시간이 지남에 따라 과학적 소양의 개념은 다음과 같이 변화해 왔습니다.

과거: 과학 지식 암기 중심에서 과학적 탐구 과정 이해 중심으로 변화했습니다.
현재: 과학적 사고력, 문제 해결 능력, 비판적 사고 능력, 의사소통 능력 등 21세기 사회에 필요한 역량을 강조합니다.
미래: 급변하는 과학 기술 발전에 발맞춰 새로운 과학 지식을 습득하고 적용하며, 과학 관련 윤리적 딜레마를 해결하고, 과학적 사고를 바탕으로 사회적 문제에 적극적으로 참여하는 능력이 더욱 중요해질 것입니다.

NinU 프레임워크를 사용하여 학생들이 과학적 사고방식을 개발하고 과학적 경력을 쌓도록 어떻게 영감을 줄 수 있을까?

NinU 프레임워크는 학생들에게 단순히 과학 지식을 전달하는 것을 넘어, 학생들이 스스로 과학적 사고방식을 개발하고 과학에 대한 흥미와 열정을 키워 과학적 경력을 꿈꿀 수 있도록 영감을 줄 수 있는 강력한 도구입니다.
1. 다양성을 존중하는 과학 탐구:

다양한 배경과 경험: NinU 프레임워크는 학생들의 다양한 배경과 경험을 과학 수업에 적극적으로 활용하도록 안내합니다. 예를 들어, "팝콘"을 주제로 수업할 때, 학생들이 각자 집에서 팝콘을 만들어 먹는 방법을 공유하고 비교하면서 자연스럽게 과학적 탐구가 시작되도록 합니다. 이러한 과정은 학생들에게 자신과 다른 배경을 가진 친구들의 경험을 통해 과학적 사고방식을 넓힐 수 있는 기회를 제공합니다.
다양한 학습 방식: NinU 프레임워크는 다양한 학습 방식을 존중하며 모든 학생들이 과학 탐구 과정에 참여할 수 있도록 돕습니다. 예를 들어, 어떤 학생들은 직접 실험을 설계하고 수행하는 것을 선호하는 반면, 어떤 학생들은 과학적 모델을 분석하거나 시뮬레이션을 통해 학습하는 것을 선호할 수 있습니다. NinU 프레임워크를 활용하여 교사는 학생들에게 다양한 활동 선택지를 제공하고, 학생들은 자신의 강점과 관심사에 맞는 활동을 선택하여 참여함으로써 과학에 대한 흥미와 자신감을 높일 수 있습니다.
2. 실제 과학적 경험 제공:

실험 설계 및 수행: NinU 프레임워크는 학생들이 스스로 질문을 제기하고, 가설을 설정하고, 실험을 설계하고 수행하며, 데이터를 분석하고 해석하는 과정을 경험하도록 안내합니다. 예를 들어, "어떤 종류의 팝콘이 가장 잘 터질까?"라는 질문에 대해 학생들은 NinU 프레임워크를 활용하여 다양한 변인을 통제하고 실험을 설계하고, 직접 팝콘을 튀겨보면서 데이터를 수집하고 분석할 수 있습니다. 이러한 경험은 학생들에게 과학적 탐구 과정에 대한 깊이 있는 이해를 제공하고, 과학적 사고방식을 개발하는 데 도움을 줍니다.
과학적 모델 활용: NinU 프레임워크는 학생들이 과학적 모델을 활용하여 복잡한 현상을 시각화하고 설명하는 연습을 하도록 돕습니다. 예를 들어, 팝콘이 터지는 과정을 설명하기 위해 물 분자의 운동을 나타내는 모형을 사용하거나, 팝콘의 부피 변화를 그래프로 나타내는 활동을 할 수 있습니다. 이러한 활동은 학생들이 추상적인 과학 개념을 구체적으로 이해하고, 과학적 모델의 중요성을 인식하도록 돕습니다.
3. 과학과 사회의 연결성 강조:

실생활 문제 해결: NinU 프레임워크는 과학적 지식과 탐구 과정이 실생활 문제 해결에 어떻게 적용될 수 있는지 보여주는 데 중점을 둡니다. 예를 들어, "팝콘 생산량을 늘리려면 어떻게 해야 할까?"라는 질문을 던져 학생들이 과학적 지식을 바탕으로 실제 농업 현장에서 발생하는 문제에 대한 해결 방안을 고민하도록 유도할 수 있습니다.
과학 윤리 교육: NinU 프레임워크는 과학 연구의 윤리적 측면을 다루고, 학생들이 책임감 있는 과학 시민으로 성장하도록 돕습니다. 예를 들어, 유전자 조작 옥수수를 사용하여 팝콘을 만들 때 발생할 수 있는 윤리적 문제점에 대해 토론하거나, 팝콘 생산 과정에서 발생하는 환경 문제와 해결 방안에 대해 조사하는 활동을 할 수 있습니다.
4. 과학적 경력 탐색 기회 제공:

과학자와의 만남: NinU 프레임워크를 활용하여 과학자 초청 강연, 과학관 견학, 과학 축제 참여 등 학생들이 실제 과학자들을 만나고 과학 분야의 다양한 경력을 접할 수 있는 기회를 제공합니다.
멘토링 프로그램: 과학 분야에 관심 있는 학생들을 위해 대학교 연구실 탐방, 과학 동아리 활동 지원, 과학자 멘토링 프로그램 등을 운영하여 학생들이 과학적 경력을 구체적으로 계획하고 준비할 수 있도록 지원합니다.
NinU 프레임워크를 통해 교사는 학생들이 과학을 단순히 암기해야 할 과목이 아닌, 세상을 이해하고 변화시키는 데 사용할 수 있는 강력한 도구라는 것을 인식하도록 도울 수 있습니다. 이는 학생들이 과학적 사고방식을 개발하고 과학적 경력을 쌓도록 영감을 주는 데 중요한 역할을 할 것입니다.