[과학] 과학과 교수 학습 이론(STS모형)
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- 목차
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1. 과학과 교수 학습 이론 및 수업모형
가. 피아제의 인지 발달 이론
나. 과학-기술-사회(STS)와 과학교육
☉ 학습 지도 형태
(1) 討議法(토의법)
- 본문내용
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1. 과학과 교수 학습 이론 및 수업모형
가. 피아제의 인지 발달 이론
학생의 인지 발달 수준은 과학과 교수학습의 내용과 방법을 결정할 때, 반드시 고려해야 할 중요한 측면의 하나이다. 이러한 관점에서 특정한 연령을 지닌 학생의 인지적 특성을 고려하는 것은 매우 중요한 일이라고 할 수 있다.
어떤 사람이 특수한 상황에서 사고 하거나 행동하는 양식은 그 사람의 인지 구조에 의하여 결정 된다 피아제는 개인의 인지 구조가 유아에서 성인에 이르기 까지 매우 느리게 변하며, 일정한 기간 동안에 나타나는 사람의 사고 양식에는 일관성이 있다고 하였다.
피아제는 인간의 행동 내면에는 반드시 심리학적인 기본 단위와 관련되어 있다고 하였는데, 이 기본 단위를 도식(schema), 과정을 동화(assimilation), 그리고 조절 (accommodation) , 이라고 불렀다. 새로운 정보에 접하여 그것을 기존에 존재하는 인지 구조에 맞추는 것을 동화 라고 하며 새로운 정보가 기존의 인지 구조에 적합하지 않거나 존재하지 않을 경우에 인지구조를 변화 또는 발전시켜 새로운 정보를 수용하는 것을 조절 이라고 한다. EH한 인지 구조와 환경사이에 조절과 동화가 무리 없이 수행 될때 이를 인지적 평행 상태 라고 한다.
인지적 성장이 미완성 상태라고 할 수 있는 중학교 학생의 경우, 새로운 경험과 정보가 기존의 인지구조 내에서 모두 무난하게 평형을 이루어지기는 어려울 것이다. 그러므로 인지구조를 변화 시켜 새로운 정보를 자신의 인지 구조 내에 포섭 하는 과정, 즉 평형화가 잘 일어나도록 해야 하며, 과학 학습은 이러한 평형화 과정이 잘 일어나도록 여러 측면에서 고려해야 할 것이다.
피아제는 평형화 과정의 결과로 인지 구조가 발전되고 분화 된다고 보고 있으며, 이러한 평형화 과정에 영향을 주는 요인으로는 성숙(maturation), 경험(physical experience), 사회적 상호 작용(social interaction)등을 들고 있다.
피아제는 인간의 인지 발달이 감각 운동기, 전조작기, 구체적 조작기, 형식적 조작기의 네 단계를 거쳐 이루어 진다고 하였다. 사람에 따라 각 단계에 도달하는 나이는 다를 수 있지
만, 발달의 순서와 발달 단계에서 보여지는 특성은 일정하다고 주장하였다.
◎각 인지 발달 단계별 특성
① 감각 운동기 : 이 시기는 0~2 세 정도의 연령에 해당되며, 이 시기의 아동들은 감각과 근육 운동을 통한 지각과 적응을 수행하게 된다. 그러므로 이단계에 있는 아동에게는 다양한 신체적 활동을 통하여 환경에 반응하는 기회를 많이 제공하는 것이 중요하다.
② 전조작기 : 이 시기는 2~7세 정도의 연령에 해당되며, 이 시기의 아동들의 중요한 특징은 상징과 언어의 사용이 시작되며, 점차적으로 증가된 다는 것이다. 하지만 자기중심적이고, 직관적인 관찰에 의한 사고에 의존하기 때문에 논리적인 사고는 많이 제한된다고 할 수 있다.
③ 구체적 조작기 : 7~11세 정도의 학생들에게 해당되는 발달 단계이며, 보고, 듣고, 느끼고, 만지고, 냄새 맡고, 맛을 보는 등 구체적인 조작과 경험에 의하여 사고 할 수 있는 특징을 지닌다. 전조작기에 불가능한 가역적 사고가 이 시기에는 가능하게 되며, 질량이나 부피 등의 보존개념도 이 시기에 완성된다. 또한 기본적인 확률, 비율, 변화 등을 이해하는 능력이 있으며, 계산도 가능하나 주어진 상황이 구체적인 자료에 근거한 상황이어야 하며, 구체물이 없는 추상적 상황에서는 이러한 논리 조작이 어렵다.
④ 형식적 조작기 : 11세 이후의 학생에 해당되며, 인지 발달의 마지막 단계이다. 이 시기에 이르면 학생들은 구체적 자료가 없어도 추상적으로 추론하고 사고할 수 있는 능력을 지니게 된다. 이 단계에 도달한 학생들은 비례 논리, 변인 추출 빛 동제 논리, 확률 논리, 상관 논리, 조합 논리 등의 형식적 사고를 할 수 있게 된다.
중학교 학생의 경우 형식적 조작기에 도달할 수 있는 연령에 해당되지만 실제적인 연구 결과에 의하면, 대부분의 중학교 학생은 형식적 조작 능력을 보유하고 있지 않다고 한다. 이는 다양한 경험과 상호 작용에 의하여 학생들의 사고 능력을 향상시켜야 한다는 필요성이 강조되어야 함을 뜻하며, 특히 과학 수업이 이러한 면에서 많은 도움을 줄 수 있어야 한다는 것을 시사하고 있다.
구체적 조작기에 있는 학생이 형식적 조작기로 인지단계를 높이려면 다양한 경험과 상호 작용이 필요하다. 지나치게 추상적인 개념의 나열은 구체적 수준에 머물러 있는 학생들을 좌절시킬 가능성이 있으며, 보다 구체적인 경험을 가능하게 하는 다양한 탐구활동이 학생들의 인지 수준에 잘 부합된다는 사실을 알 수 있다. 이와 더불어, 학생들의 인지 수준을 자극할 수 있고, 학생들이 도전할 만 하다고 생각하는 논리적 사고를 경험하게 하는 다양한 활동을 제시한다면 학생들의 인지 발달이 더욱 가속되어 더욱 많은 학생들이 형식적 사고수준에 도달할 수 있을 것이다.
나. 과학-기술-사회(STS)와 과학교육
• STS 교육은 과학, 기술, 사회의 상호 관련성을 강조한다.
• STS 교육은 인간의 경험적 상황에 근거한 과학 학습을 중요시 한다.
• STS 교육은 과학적 소양의 함양을 중요시 한다.
• STS 교육은 의사 결정과 문제 해결력을 중요시 한다.
• STS 교육은 소수의 과학자나 과학 관련자 뿐만 아니라 모든 사람을 위한 과학 학습을 추구한다.
(1) STS의 도입 배경과 특징
과학-기술-사화(STS) 교육이 과학 교육계에 접목되는 데에는 다음과 같은 요인들이 영향을 끼친 것으로 분석되고 있다.
첫째, 학문 중심주의에 대한 반성 또는 반발이다. 학문 중심 교육 사조는 1960년대 이후 과학 교육에 혁신적 변화를 가져왔으나, 과학의 학문적 속성을 지나치게 강조하고 있어 과학 관련 직업을 선택하지 않은 학생들에 대한 교육 과정으로 타당한가에 대한 의문이 제기 되었다.
둘째, 많은 나라에서 과학 과목에 대한 학생들의 성취도가 학년이 올라갈수록 떨어지고, 흥미도 역시 낮아지는 현상이 나타났다는 점이다. 1970년대에 실시된 학문 중심 교육 사주에 대한 평가 작업의 결과, 학문 중심 교육 사조는 과학과 관련된 학생의 지적, 정의적 능력을 기대한 만큼 향상시키지 못했다는 증거가 나타났다. 따라서 이에 대처할 수 있는 혁신적 방안이 필요하게 되었다.
셋째, 현대 사회에 있어서 과학과 기술의 역할이 날로 늘어감에 따라 과학과 기술의 부정적 측면이 현저해졌다는 점이다. 과학적 원리 위주로 구성되어 있는 기존 과학 교육의 체제에 이러한 사회 문제에 관련된 내용을 포함시켜야 한다는 필요성이 대두 되었다.
STS 수업은 전통적 수업 방식과 비교하여 몇가지 측면에서 특징적인 면을 지니고 있다. 예거에 따르면 전통적 수업의 특징은 학생들의 입장에서 볼 때, 교사와 교과서에 의해 제공된 과학 정보에 초점을 둔 수동적 학습을 하게 되고, 교사들은 교과서에 기초하여 과학 현상을 주로 설명함으로써 학생들의 이해에 중점을 두지만, 교실이나 실험실 상황과 관련 없는 정보의 이용에는 거의 관심을 두지 않는다. 따라서 전통적 수업에서는 주로 강의 , 시범수업, 질문법, 실험실 활동에 위주로 수업이 진행되게 된다.
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