과학과 수업모형 2 : 가설검증학습
~라면 ~가될 것이다. 생각하고 검증하는 과학수업
지난주에는 과학과 수업 모형 중에서 가장 보편적으로 활용되는 발견학습 모형에 대하여 알아보았는데 오늘은 그 두 번째로 가설검증수업모형에 대하여 알아보자.
◈ 과학과 학습모형 2 : 가설검증수업모형
가설 검증 모형이란, 자연 현상에서 학생들이 과학적인 문제라고 인식하고 이러한 문제를 해결하기 위하여 가설을 설정하고, 세워진 가설을 검증하기 위해 실험을 계획 및 실행하며 실험 결과 수집된 데이터를 해석하여 가설을 검증하는 과학적인 탐구과정의 한 형태라고 볼 수 있다. 즉 문제인식의 차원에서부터 가설 검증에 이르기까지 학생들이 직접 가설을 세우고, 변인을 통제하는 과학적인 탐구 과정을 직접 체험할 수 있는 모형이다. 따라서 이러한 가설 검증 수업 모형은 구체적 조작기에서 형식적 조작기의 학생들에게 적합한 것으로 저학년의 경우 구체적 조작기에, 고학년의 경우 형식적 조작기에 포함되며 구체적 조작기의 학생들의 경우 교사의 안내가 수반될 경우 가설 검증 수업 모형의 형태를 수업에 적용할 수 있다. 실제 초등 과학교육 현장에서 가설 검증 수업 모형을 적용하려면 학습 주제가 가설을 설정할 수 있는 것이라야 한다. 즉, 원인과 결과 구도가 나타나는, ‘~라면 ~가 될 것이다’와 같은 주제에서 적용할 수 있다. 또한 실험을 계획하고 수행하는 데 있어서 시간이 넉넉히 필요한 모형이므로 학습 활동 시간과 학습 내용 분량이 융통성이 있을 때 효과적으로 적용할 수 있다.
◆가설검증 수업모형의 특징
1. 탐구 과학수업
① 학생이 문제를 갖고(질문하고) 학생 스스로 문제를 해결하는 것이 요구됨.
② 지식은 탐구를 통해서 얻어지고, 지식은 자체 내에 모순을 가져 변할 수 있으므로 신성 불가침한 것이 아님을 강조.
③ 과학의 탐구방법을 강조.
④ 과학을 우리 주위의 세계를 보는 방법으로 제시.
⑤ 한편으로는 지식을 얻으려고 노력하지만, 다른 한편으로는 지식에 대해 의문을 갖는다.
2. 탐구과정에 필요한 기본적 행동
기초적 과정
통합적 과정
① 관찰
② 공간/시간 관계의 사용
③ 수의 사용
④ 측정
⑤ 분류
⑥ 표현방법
⑦ 예상
⑧ 추리
① 조작적 정의
② 변인 통제
③ 데이터 해석
④ 가설 설정
⑤ 실험
SAPA초등과학프로그램에서 제시한 탐구과정
◆가설검증 수업모형의 단계
1. 가설검증 수업모형의 종류와 단계
① 가설검증(Ⅰ)의 가설 검증모형
탐색 및 문제 파악단계 → 가설 설정 단계 → 실험설계단계 → 실험단계 → 가설검증단계 → 적용 및 새로운 문제 발견 단계
② 탐구 수업(Ⅱ-1)
문제 제기 → 가설 설정 → 자료 수집 → 가설 검증
③ 탐구 수업(Ⅱ-2)
문제 인식 → 가설적 추리 → 실험 설계 및 실시 → 자료의 해석 재투입 및 점검
④ 탐구 수업(Ⅱ-3)
과제 제시 → 해결 방안 탐색 → 과제 해결 → 결과 음미 → 정리 발전
⑤ 집단 탐구 수업 모형
상황의 제시 및 탐구 문제 설정 → 탐구의 계획 → 탐구의 실시 → 발견 결과 발표 → 탐구에 대한 평가
2. 탐구 수업의 유형
① 어떠한 탐구 능력의 배양을 강조하는가에 따라
· 강의 및 토론을 통한 탐구 학습 모형(가설 설정 학습모형, 실험 설계 학습모형, 자료 해석 학습모형, 결과 종합 학습모형)
·실험을 통한 탐구 학습모형(조작 기능 학습모형, 관찰 학습모형, 분류 학습모형, 가설 검증 학습모형)
② 탐구 자유도에 따라
·개방적 탐구학습 - 모든 탐구 과정을 학습자에게 맡김.
·지도적 탐구학습 - 교사가 학습자에게 제공.
·폐쇄적 탐구학습 - 요리책 같은 실험.
③ 탐구 과정 요소에 따라
·SAPA의 13가지 탐구학습 과정모형
④ 지적 발달 단계에 따라
·관찰 경험 수업 과정모형(초 저학년)
·발견 수업 과정모형(초 중학년)
·가설 검증 수업 과정모형(초 고학년)
⑤ 실험 수행자에 따라
·교사 시범 실험 학습
·학생 직접 실험 학습
⑥ 실험 유무에 따라
·탐구 실험 학습
·개념적 탐구 학습
⑦ 기타
자료 분석을 통한 탐구학습, 야외 실습을 통한 탐구학습, 과제물을 통한 탐구학습.
최적의 수업 방법은 제반 상황에 따라 달라질 수 있다.
◆가설검증 수업모형 적용상의 문제점
1. 시간이 많이 소요됨.
2. 단순 개념을 많이 전달하는 데는 비효율적.
3. 교사에게 많은 부담.
4. 타당도와 신뢰도 높은 탐구능력 평가 방법의 개발이 어려움.
5. 지식 중심 과목일 경우 탐구 중심 학습이 어려움.
6. 과밀학급으로 인해 탐구학습의 효율적인 지도가 어려움.
7. 실험실, 실험기구 등이 충분히 구입되지 않은 학교는 실시가 어려움.
※참고자료
한복수(1999), 창의성 신장 과학과 수준별 학습방법, 서울 : 교육과학사
권성기·임청환 역(2002), 구성주의적 과학학습 심리학, 시그마프레스
한복수(1999), 창의성 신장 과학과 수준별 학습방법, 서울 : 교육과학사
