(초등임용) 과학과 교수‧학습 모형

과학과 모형은 각론과 연계해서 나옴.
모형 단계에서 활동 내용을 쓸 줄 아는 것이 매우 중요!
모형은 과학 기본이론에서 중요한 부분.

모형 출제

경험학습모형(1), 발견학습모형(4), 탐구학습모형(3),
순환학습모형(6), 5E 모형(2), POE 모형(2),
개념변화학습모형(5), 과학기술사회학습모형(-)


★ 블로그에 올리는 내용은 매우 축약본이기 때문에
수정한 단권화 자료 혹은 원문으로 공부할 것

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1. 경험학습모형

(ㄱ) 특징
- 기초 탐구 기능 중심으로 학생들의 구체적이고 조작적인
감각 경험을 강조하는 수업 모형
(ㄴ) 단계

① 자료 탐색	오감을 활용해서 주어진 자료 자유 탐색
② 탐색 결과 발표	자유롭게 탐색한 결과 발표
③ 교사의 안내에 따른 탐색 (교사의 인도)	교사가 새로운 방향이나 관찰 관점 제시 → 탐색
④ 탐색 결과 정리	스스로 탐색한 내용과 교사의 인도에 따라 탐색한 결과 정리

(ㄷ) 유의점
- 단계③에서 교사가 다양한 유형의 질문을 함으로써
학생들이 미처 생각하지 못한 점을 깨닫게 함

2. 발견학습모형

(ㄱ) 특징
- 귀납적인 과학 활동을 토대로, 구체적인 사례에서
일반적인 과학 개념과 규칙을 이끌어내는 학생 중심의 모형
(ㄴ) 단계

① 탐색 및 문제 파악	탐색 활동, 자료 관찰, 문제 인식
② 자료 제시 및 관찰 탐색	자료를 통해 관찰, 분류, 측정 등 자유로운 탐색 활동
③ 추가 자료 제시 및 관찰 탐색	학생들이 규칙성을 발견하여 과학 개념을 귀납적으로 형성하도록 교사는 구체적이거나 상충되는 자료 제시
④ 규칙성 발견 및 개념 정리	관찰된 사실로부터 얻은 패턴이나 경향성 정리, 교사는 질문이나 토의로 제시하여 생각을 정리해줌
⑤ 적용 및 응용	생활 속의 예를 찾는 등 규칙성이나 개념을 확장, 응용

(ㄷ) 유의점
- 교사는 직접 지식을 제시 X
학생 스스로 학습 목표에 도달하도록 학습 환경 조성

3. 탐구학습모형

(ㄱ) 특징
- 과학자들의 실제 연구 과정을 수업으로 모형화한 것으로
가설 검증 학습 모형이라고도 함.
- 통합과학탐구기능과 단계가 유사
(ㄴ) 단계

① 탐색 및 문제 파악	자유롭게 문제 파악, 탐구 문제 도출
② 가설 설정	문제에 대한 잠재적 설명 제시(가설 설정) 교사가 문제 제시 가능
③ 실험 설계	ㄱ. 변인 확인 및 구별(변인 동정) ㄴ. 통제변인의 통제 방법 고려 ㄷ. 실험 기구의 적절성과 실험 절차의 논리성 토의
④ 실험	변인을 통제하여 실제로 실험
⑤ 가설 검증	자료 변환, 자료 해석, 가설 검증 가설이 틀릴 경우 실험 설계 단계부터 다시
⑥ 적응 및 새로운 문제 발견	예상하거나 적용, 응용

(ㄷ) 유의점
- 학생들이 실험 설계 과정에 적극적으로 참여하도록 해야 함

4. 순환학습모형

(ㄱ) 특징
- 인지발달이론과 과학 활동의 본질을 토대로 개발된 학습 모형
(ㄴ) 단계

① 탐색	실험을 통해 경험하여 발견한 것을 자신의 언어로 기술 (교사) 학생의 사전 개념 진단
② 개념 도입	새로운 과학적 용어&개념 도입 (교사) 인지적 갈등, 비평형 상태에서 벗어날 수 있도록 지도
③ 개념 적용	도입된 개념으로 새로운 상황이나 현상을 이해하고 설명 (교사) 일반화할 수 있는 기회 제공

(ㄷ) 특징
- 탐색 단계에서는 인지적 갈등을 효과적으로 일으킬 수 있는
간단한 실험
- 학습자료는 너무 익숙하거나 지나치게 생소X
- 토론 활동으로도 인지적 갈등 유발 가능

5. 참여-탐색-설명-정교화-평가[5E] 모형

(ㄱ) 특징
- 구성주의 학습 이론에 따라 탐색 단계를 참여와 탐색으로 나눔
- 개념 적용 단계를 정교화 단계로 보완
- 마지막에 평가 단계 추가

① 참여	선행 지식으로 잘 설명되지 않는 현상 제시 → 인지적 갈등
② 탐색	학습자 중심의 탐구 실험 진행 (교사) 내용 설명, 토의 이끌기 X
③ 설명	문제를 실험 결과인 해답, 가설 검증 등의 증거로 설명 (교사) 관련된 이론, 개념, 법칙 등의 정의하거나 설명
④ 정교화	유사하거나 새로운 상황에 적용
⑤ 평가	학습한 기능과 지식 평가

6. 예상-관찰-설명[POE] 모형

(ㄱ) 특징
- 예상과 관찰 사이의 불일치를 해결하는 설명 단계가 있으므로
순환 학습의 변형이라고 할 수 있음
- 학생의 예상에 관한 설명을 강조(개념의 정교화)
(ㄴ) 단계

① 예상 단계	자신의 예상을 정당화할 수 있는 까닭 제시, 글로 쓰면 사고가 더 정교해지기 때문에 글로 표현
② 관찰 단계	관찰 결과를 그때그때 바로 기록 (자신의 기존 생각과 모순되는 현상을 접할 경우 무시하거나 왜곡하거나 관찰을 변화시킬 수 있기 때문에 결과를 각자 적음)
③ 설명 단계	관찰한 것과 예상한 것 사이의 모순, 즉 인지적 갈등 해소

7. 개념 변화 학습 모형

(ㄱ) 특징
- 학생들은 백지상태X. 과학 수업 전후에 오개념 구성.
오개념을 과학적 개념으로 바꾼다. (인지적 갈등)
(ㄴ) 개념 변화 조건
① 자신의 생각이나 개념이 불충분함을 인식해야 한다.
② 새로운 과학 개념은 학생이 이해할 만한 것이어야 한다.
③ 학생에게 새로운 개념이 타당해 보여야 한다.
④ 새로운 개념이 활용 가능성이 많아야 한다.
(ㄷ) 단계

① 개념 표현	자신의 오개념 표현
② 개념 재구성	ㄱ. 명료화 교환 : 발표를 통해 가지고 있는 개념의 명료화 ㄴ. 갈등 상황 경험 : 오개념으로 설명하기 어려운 상황으로 기존 개념이 부적절하다는 것을 인식 [불충분 조건] ㄷ. 새로운 개념 구성 : 스스로 부적절한 개념을 대체할 수 있는 새로운 개념 구성. 혹은 교사가 제시 [이해할만한 조건] ㄹ. 새로운 개념 평가 : 교사가 학생 평가X, 학생이 새로운 개념의 타당성 평가 [타당성 조건]
③ 개념 응용	새로운 개념이 얼마나 유용한지 인식 [활용 가능성 조건]
④ 개념 변화 검토	선개념이 얼마나 변화됐는지 검토

(ㄹ) 유의점
- 교사가 학생을 평가하는 것이 아니라 학생이 개념 평가
- 가능한 학생 스스로 새로운 과학적 개념을 생각하도록 유도
(ㅁ) 과학적 개념의 타당성 평가
① 새로운 개념이 갈등상황을 설명하거나 유사한 상황을 설명
② 오개념으로 설명할 수 있었던 상황을 새로운 개념으로 설명
(ㄹ) 오개념의 유형
① 현상 중심적 사고 : 직접 관찰 가능한 현상을 근거로
② 제한적 사고 : 두드러진 현상이나 떠오르는 생각으로 사고
③ 변화 중심적 사고 : 평형 상태보다는 변화 상태에만 중점
④ 단순 인과적 사고 : 하나의 결과에는 하나의 원인만 있다고
⑤ 미분화된 개념 : 과학적 개념이 아닌 일상생활의 포괄적 개념
⑥ 상황 의존적 사고 : 개념이 여러 상황에 적용됨을 인지 못함

7. 과학-기술-사회[STS] 모형

(ㄱ) 특징
- 배운 과학‧기술적 지식이 실생활과 어떻게 연관되고,
사회 문제를 어떻게 해결할 것인가를 탐구
(ㄴ) 목적
과학-기술-사회의 관계에 관한 교육으로서,
학생들이 살아가는 과정에서 흔히 만날 수 있는 실제적 문제와
이러한 문제를 해결할 수 있는 능력을 함양하는 것
(ㄷ) 모형

① 문제 소개	과학, 기술과 관련된 사회 문제를 제기하고 문제 심각성 인식
② 탐색	관련 과학 이론이나 개념을 조사하여 해결방안 모색
③ 설명 및 해결 방안 제시	과학적인 측면에서 자연 현상 설명 기술적으로 문제 해결 동료와 토의를 통해 가장 알맞은 대안, 최선의 해결책 도출
④ 실행	직접 실천에 옮기거나 영향력 행사

(ㄹ) 유의점
- 학생들에게 결정하는 기회 제공
- 정보를 관리하고 비판적으로 분석 처리하는 방법까지 획득

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