과학 첫 단원만 잘 해도
8. 연구 능력이 길러진다
앞에서는 과학수업을 통하여 탐구능력을 기르는 방법을 설명하였다. 이번엔 고차원적인 탐구능력인 통합탐구기능을 다룬다. 사실 통합탐구기능은 연구할 때 적용하는 체계적인 방법을 매우 유사하게 활용한다.
3) 통합탐구기능을 숙달한다
통합탐구기능은 초등학교 5~6학년 과학교과서의 첫 단원에서 집중하여 다룬다. 이전 학년에서 배운 기초탐구기능을 바탕으로 다음과 같은 일곱 가지의 통합탐구기능을 기른다. 통합탐구기능은 앞에서 설명한 '과학적 방법'과 매우 비슷하다는 사실을 알 수 있다.
위 그림은 통합탐구기능의 요소를 보여준다. 6개의 단계가 있고 모든 단계는 물음으로 시작됨을 알 수 있다. 모든 단계는 질문으로 시작한다는 사실을 마음에 담아주자. AI 시대에는 질문이 중요하다고 하지 않던가. 학생들이 가능하면 문제(본질)의 답을 찾는데 도움이 되는 질문을 하도록 교육해야 한다. 단계별로 간략히 살펴보자.
(1) 문제 인식, 문제 인식은 자연 현상을 관찰하는 단계에서부터 시작된다. 이는 자연 현상에 대한 호기심을 가지고 자세히 관찰하다 보면 문제를 발견할 수 있기 때문이다. 세 가지 질문으로 시작할 수 있다.
- 왜 그럴까?
- 이것은 무엇일까?
- ~하면 어떻게 될까?
(2) 가설 설정, 가설 설정은 인식한 탐구 문제에 대한 검증 가능한 가설을 세우는 것이다. 가설은 어떤 현상을 관찰하고 그 원인이나 까닭을 설명하기 위해 고안해 낸 잠정적인 설명이다. 가설을 세울 때는 아래에서 보는 바와 같은 내용을 생각해야 한다. 이러한 탐구단계가 '연구'로 발전하기 위하여는 믿을만한 근거 또는 자료에 기반하여 가설을 세워야 한다. 믿을 만한 근거는 대체로 기존 연구사례이다.
(3) 변인 통제, 변인 통제란 실험 및 조사에 영향을 주는 여러 조건들을 확인하고 이를 일정하게 통제하거나 조작하는 활동을 말한다.
(4) 자료 변환, 자료 변환이란 관찰, 분류, 측정, 실험으로 얻은 결과를 기록하고, 결과 자료를 쉽게 해석할 수 있도록 표나 그래프 등으로 변환하거나, 자료의 내용에 따라 모형을 사용하여 알맞게 변형하는 활동을 말한다.
(5) 자료 해석, 자료 해석은 관찰이나 실험으로 얻은 자료를 분석하고, 예상이나 추리를 통해 가설과 연관시켜 의미 있는 관계나 경향을 찾아내는 과정이다.
(6) 결론 도출, 결론 도출이란 해석된 자료를 바탕으로 문제에 대한 해답을 얻거나 가설에 대한 판단을 내리는 과정이며, 증거로 수집된 자료의 타당성과 신뢰성을 검토하는 활동을 포함한다.
(7) 일반화, 일반화란 구체적인 사례나 검증된 사실들로부터 일종의 외삽이나 귀납을 사용하여 좀 더 포괄적인 의미를 이끌어 내는 과정으로, 특수한 환경 즉 몇 개의 상황에서만 적용되는 것이 아니라 대부분의 상황에 적용되는 것을 말한다.
모든 탐구가 마치면 청중들 앞에서 발표하는 기회를 갖는다. 위 그림은 학자들이 학회에서 발표한 후에 질의응답을 하는 장면이다. 학생들은 반 친구들이나 선생님 앞에서 발표하고, 발표의 마지막에는 질문하고 답하는 시간을 가질 수 있다. 이러한 탐구과정이 연구로 발전하기 위하여는 학자들이 하는 것처럼, 내용에 대하여 잘 아는 전문가를 발표장에 초청하면 된다.
우리나라 초등학교와 중학교 과학교과서는 탐구역량을 기르는데 적합하게 만들었다. 그대로 실천하면 된다. 초등학교는 물론이고 중학교 과학교과서도 수록된 모든 실험을 충분히 수행할 수 있도록 편찬되었다. 학교에는 실험 실습 장비가 충분하게 확보되어 있다. 학생들이 과학 실험을 모두 체험할 수 있는 환경이 조성되기를 바란다. 혹시 학교에서 어떠한 사정으로라도 과학수업의 충실도가 낮아진다면 가정에서 이를 보완하여 미래 세대가 연구 역량을 키우는데 기여하기를 기대한다.
*기초탐구기능과 통합탐구기능에 대한 용어정의는, 비상교육에서 출판한 초등학교 과학교과 교사용지도서의 글을 그대로 옮겨 적었다.
