정배현(2003)은 7차 교육과정 고등학교 1학년 과학의 ‘Ⅰ. 탐구’ 단원과 ‘Ⅳ.
생명’ 단원에서 과학사의 적용 가능 단원을 선정하여 17차시의 수업 프로그램을 개발 하였다. 고등학교 1학년 학생 70명을 대상으로 수업처치에 대한 과학의 본성 견해 변 화를 VOSTS(Views On Science-Technology-Society, Aikenhead, G. S. & Ryan, A.
G.,1992) 중 9문항을 추출하여 검사한 결과 통계적으로 유의미한 향상을 보였다.
김영희(2004)는 중학교 3학년 138명(처치 집단 68명, 통제 집단 70명)을 대상으로 과학사와 소집단 토론을 이용한 수업이 학생들의 과학의 본성에 대한 견해에 미치는 영향을 조사하였다. 5차시 분량의 소집단 토론 수업을 통해 변화한 학생들의 과학의 본성에 대한 견해를 Aikenhead et al.(1989)와 Solomon et al.(1996)을 바탕으로 노태 희 등(2002)이 사용한 검사 도구를 활용하여 과학 이론의 정의, 모델의 성질, 과학 이 론의 잠정성, 과학 이론의 성질에 대해 측정한 후 2개월뒤 다시 파지검사를 실시하였 다. 검사결과 과학 이론의 성질에 대한 문항 중 ‘과학이론은 창조된다’라는 관점과
‘창의력’에서 통제 집단과 처치 집단에서 현대론적 관점과 거리가 먼 답변이 나왔으 며 파지검사 결과 ‘과학 이론의 정의’문항에서만 처치 집단이 유의미한 차이를 유지 할 뿐 다른 문항에서는 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 못하였다.
유미현, 여상인, 홍훈기(2007)은 중학교 3학년 2학급 78명(처치 집단 39명, 통제 집단 39명)을 대상으로 기원론적 접근법을 통해 개발된 49쪽 분량의 교재를 통한 24차 시의 수업처치 후 VOSTS(Views On Science-Technology-Society, Aikenhead, G. S. &
Ryan, A. G.,1992) 중 8문항을 추출하여 과학의 의미, 과학자의 특성, 과학 지식의 사 회적 구성 및 과학에서의 합의도출, 관찰의 속성, 가학적 모형의 속성, 과학 지식의
잠정성에 대한 학생들의 인식 변화를 연구하였다. 연구 결과 두 집단 간 통계적으로 유의미한 차이가 발견되지 못하였는데 이는 전통적 수업에서 교과서를 통해 기본적인 수업으로 과학의 본성을 배웠고, 기존 교과서에도 과학사적인 내용이 어느 정도 포함 되었으며 소집단 토론이 전체 24차시의 수업 중 2차시에 불과하여 유의미한 차이가 없 었다고 분석하였다.
최준환(2008)은 4개 중학교 3학년생 708명을 대상으로 과학사를 과학수업에 적용하 여 과학의 본성에 대한 이해 발달을 측정하였다. 과학사를 활용한 10차시 수업을 개발 하여 적용하였으며 조별 활동간 교사의 의도적인 과학의 본성제시에 대해 학생들이 스 스로 숙고 해보도록 하는 활동과 학생 스스로 토의와 반성적 활동을 통해 개념을 구성 하도록 하였다. 검사도구로는 이은아(2001)의 ‘과학의 본성에 대한 학생들의 이해 발 달 평가 문항’중 20개를 선정하였고 Lederman et al.(2001)이 개발한 VNOS-C와 VNOS-B문항을 번안 후 정하여 사용하였다. 연구 결과 과학적 지식의 가변성, 과학적 방법을 통한 비판적 검증, 창의성 항목에서 학생들의 전통적 관점이 현대적 관점으로 개선되었으나 과학에는 실험이라는 실증적 과정이 필요하다는 견해에서는 유의미한 변 화가 나타나지 않았다.
도송희, 왕요한, 박종석(2009)은 중학교 3학년 4개학급 152명을 대상으로 통제 집 단과 처치 집단으로 구분한 후 5주간 ‘물질 변화에서의 규칙성’단원에 10차시의 수 업을 적용하여 과학의 본성에 대한 학생들의 인식 변화를 연구하였다. 박종원과 김두 현(2008)의 과학적 탐구의 본성에 대한 진술문의 내용을 재구성한 검사도구는 과학적 탐구 기능 3문항, 과학적 탐구 과정 방법 4문항, 과학적 탐구의 사회성 3문항의 총 10 문항으로 구성되었다. 처치 집단에서 하나의 문항을 제외한 모든 문항에서 과학의 본 성의 이해에 대해 통계적으로 유의미한 향상이 보였으나 탐구 과정과 방법에 대해서는 학생들의 견해가 수업 처치 후 오히려 하락하였다. 연구자들은 반성을 강조한 수업을 하다 보니 과학탐구과정에 대한 이해에 학생들이 집중하지 못한 것을 그 이유로 분석 하였다.
진혜진(2011)은 고등학교 1학년 150명을 대상으로 원자 모형의 발전사에 대한 과학 사에 암시적·명시적 교수법을 적용한 교수학습지도안을 개발하여 수업 처치 후 설문 조사를 통해 학생들의 과학의 본성에 대한 인식 변화를 연구하였다. 안유라(2011)에 의해 만들어진 검사지를 기반으로 제작한 리커트척도 12문항의 설문지는 과학 지식의 잠정성, 과학 지식의 주관성, 과학적 방법에 대한 믿음, 이론과 법칙 사이의 관계, 관 찰과 추리 사이의 관계, 과학자의 창의력, 사회적이고 문화적인 요인에 대한 학생들의
인식을 검사하였다. 연구 결과 전체적으로 학생들의 과학의 본성에 대한 견해가 긍정 적으로 변화하긴 하였으나 설문지 문항 중 과학지식의 잠정성에 대해 묻는 1번 문항에 서는 유의미한 차이가 보이지 않았다. 과학 지식의 잠정성을 묻는 2번 문항에서는 유 의미한 변화가 있는 것을 통해 학생들이 ‘잠정성’이라는 단어에 생소하였고 학교 교 육과정에서 ‘잠정성’에 대한 교육, 토론, 논의할 기회가 부족한 것을 원인으로 분석 하였다.
김희정(2011)은 예술 전공 고등학교 1학년 207명을 대상으로 명시적 수업을 통해 과학의 본성에 대한 인식변화를 연구하였다. 이 연구에서 과학의 본성을 하나의 개념 으로 보고 개념생태를 도입하여 학생들의 과학의 본성 개념 변화과정을 분석하는 틀로 사용하였다. 미술전공의 110명은 실험 탐구를 이용하였고 음악 전공 97명은 과학사를 이용한 각각 8차시의 수업을 진행한 후 과학의 본성 요소별 변화가 뚜렷한 10명의 학 생을 선정하여 2회의 추가 심층 면담을 실시하였다. 선다형 검사지로 VOSTS, 개방형 검사지로 VNOS-C를 수정하여 관찰의 이론 의존성, 과학지식의 잠정성, 과학적 의사결 정, 과학 이론의 사회적 구성, 과학적 추론의 검증, 이론의 가정(가설), 과학적 예상, 과학적 방법, 과학지식의 인식론적 지위 총 9개 과학의 본성 요소에 대한 학생의 인식 변화를 사전·사후 검사를 통해 연구하였다. 검사 결과 과학지식의 잠정성과 관찰의 이론의존성은 연관되어 있음을 알 수 있었다. 8차시의 실험 탐구 수업을 처치한 집단 에서 ‘과학 지식의 잠정성’을 명시적으로 수업하지 않았음에도 불구하고 검사 결과 통계적으로 유의미한 변화를 보였는데 이는 관찰의 이론 의존성과 추론의 특징의 학습 을 통해 자연스럽게 학습되어진 것으로 판단하였다. ‘과학의 사회문화적 내재성’,
‘과학지식의 잠정성’, ‘과학적 방법의 다양성’은 현대적 관점으로 변화한 것처럼 보였으나 심층 면담 결과 중도적 혹은 부분적 변화이거나 단순한 사례의 확장의 개념 으로 이해하는 경향을 보였다. 또한 ‘이론과 법칙’은 수업 처치 후에도 오개념이 고 쳐지기 힘들며 인식변화가 어려웠음을 알 수 있었다. ‘창의적 상상력의 특징’은 학 생들이 창의성에 대한 개념정의를 정확히 해주어야 탐구의 모든 단계에서 사용됨을 이 해시킬 수 있다는 결과를 얻었다.
박기수(2013)은 Renzulli의 심화학습 3단계 모형과 Monk & Osborne(1997)을 기초로 하여 김경순 등(2008)이 구성한 명시적·반성적 수업 모형의 병합을 통해 ‘과학사 탐 구 프로그램’을 개발하였다. 이 프로그램은 17명의 고등학교 1학년 영재학생을 대상 으로 6주간 22차시의 수업으로 진행되었으며 Aikenhead & Ryan(1992)이 개발한 114개 의 선다형 문항인 VOSTS(View On Science-Technology-Society) 중 8문항을 추출한 유
미현(2008)의 검사도구를 이용하여 학생들의 과학의 본성에 대한 인식 변화를 조사하 였다. 검사도구는 과학의 정의, 과학자의 특성, 과학자의 정직성, 과학지식에 미치는 개인의 영향, 과학에서 합의 도출, 관찰의 이론의존성, 과학적 모형의 속성, 과학지식 의 잠정성에 대해 검사를 하였으며 검사결과 과학적 모형의 속성 요소에서만 통계적으 로 유의미한 차이가 나타났다. 나머지 요소에서 통계적으로 유의미한 변화가 없는 이 유를 학생들이 실증주의적 견해와 과학사를 단순히 과거의 잘못된 지식이라 인식하는 문제점으로 인하여 과학의 본성에 대한 인식 변화가 일어나지 못하였다고 분석하였으 며 과학지식의 잠정성 영역은 사전검사에서 이미 대다수의 학생들이 현대적 관점을 갖 고 있어 통계적으로 유의미한 변화를 보이지 못한 것으로 분석되었다.
변혁재(2013)는 과학사를 활용하여 초등 과학영재학생의 과학의 본성에 대한 인식 변화를 연구하였다. 초등 과학 영재 4,5,6학년 66명(처치 집단 33명, 통제 집단 33명) 을 대상으로 10개의 과학사 프로그램을 적용한 연구는 과학의 본성에 대한 초등학생들 의 견해(노태희 등, 2002) 연구에서 사용된 과학의 본성 검사지를 통해 과학의 목적, 과학 이론의 정의, 모델의 성질(상상력), 과학 이론의 잠정성, 과학 이론의 성질(창의 성)에 대한 각각 1문항씩 총 5문항으로 구성된 선다형 검사지를 사용하였다. 연구 결 과 처치 집단에서 통제 집단에 비해 과학의 본성에 대한 견해가 통계적으로 유의미한 향상을 보였다.
김도욱(2015)은 주제에 따른 과학사-역할놀이를 예비초등교사 215을 대상으로 적용 하여 과학의 본성에 대한 이해를 측정하였다. 멘델레예프의 주기율표 변천과정을 역할 놀이 프로그램에 적용하여 VOSTS(Views On Science-Technology-Society, Aikenhead, G. S. & Ryan, A. G.,1992)를 학생들의 수준에 맞게 고안(김도욱 등, 1995)한 문항을 사용하여 관찰의 이론 의존성, 과학지식의 잠정성에 대한 요소를 측정하여 처치 집단 에서 통제 집단에 비해 통계적으로 유의미한 향상이 있음을 확인하였다. 특히 관련 지 식의 수준과 흥미가 낮고 역할놀이 활동이 어렵다고 느낀 그룹이 오히려 그렇지 않은 다른 그룹에 비해 과학의 본성에 대한 인식 수준이 더 높게 나타났다는 연구 결과는 과학사의 제시에 있어 관련 지식에 대한 흥미, 난이도의 고려뿐만 아니라 시계열적 배 열역시 중요함을 시사한 연구였다.
Solomon et al.(1992)은 영국의 11세부터 14세 중학생 5개 학급을 대상으로 18개월 에 걸친 과학사 프로그램을 통해 학생들의 과학의 본성에 대한 견해를 조사하였다. 학 생들을 대상으로 한 과학에 있어서 실험, 가설 설정과 예측, 과학적 이론과 법칙, 과 학의 본성적 지식에서 이론의존성 등을 면담과 설문조사를 통해 조사하였다. 연구 결
과 학생들은 과학적 탐구에 있어 자연 현상의 분석이라는 목적을 갖는다는 올바른 견 해를 갖고 있었지만 과학적 이론에 대해 미래에 일어날 현상에 대한 추측 혹은 예측이 라는 견해를 드러내었으며 과학적 모형이란 과학적 탐구와 실험을 통해 증명된 것이라 는 인식이 발견되었다. 또한 과학적 지식의 가변성에 있어 자연현상을 설명하는 방식 의 변화가 아닌 증거의 축적으로 인한 변화라는 견해를 갖고 있음을 보고하였다.
Abd-El-Khalick & Lederman(2000a)은 대학생 166명과 예비교사 15명을 대상으로 과 학사 강의가 과학의 본성에 대한 견해에 미치는 영향을 조사하였다. 면담을 통해 과학 의 본성적 지식의 가변성, 과학의 본성적 지식에서 경험적 측면, 과학적 방법, 과학에 서 관찰, 추론, 그리고 이론적 실재, 과학적 이론과 법칙, 과학의 본성적 지식에서 창 의성과 상상력, 과학의 본성적 지식에서 이론의존성에 대한 변화를 알아본 결과 과학 사 강의 후에도 일부 예비 교사를 제외한 나머지 학생들은 과학의 본성에 대한 부적절 한 견해가 크게 변화하지 않았다. 과학의 본성에 대한 견해가 변화된 일부 예비교사들 과 같은 경우는 이미 과학의 본성에 대해 알고 있었으며 이런 조건에서 과학사 강의가 과학의 본성에 대한 견해를 올바르게 변화시키는데 효과적이라 제안하였다.
Irwin(2000)은 중학교 3학년 42명을 대상으로 원자와 주기율표에 대한 8차시의 과 학사 수업 프로그램 적용을 통해 학생들의 과학의 본성에 대한 견해를 조사하였다. 설 문조사 결과 과학사 수업을 받은 집단에 그렇지 않은 집단에 비해 통계적으로 유의미 한 과학의 본성에 대한 이해를 보였다.
김선영(2007)은 고등학생 32명을 대상으로 유전과 관련된 과학사를 활용한 수업 프 로그램의 적용을 통해 학생들의 과학의 본성에 대한 견해를 조사하였다. VNOS-C를 사 용하여 과학의 목적, 과학적 법칙의 본성, 실험의 본성, 과학적 이론의 본성, 과학 공 동체의 본성, 과학에 있어서 사회적 영향의 이해에 대한 6가지 요소에 대한 조사 결과 과학사를 활용한 수업을 진행한 집단이 통제집단에 비해 통계적으로 유의미한 과학의 본성에 대한 이해도 증가를 보였다.
이와 같이 국내 혹은 해외 학생들을 대상으로 과학사를 활용한 과학의 본성 함양에 대한 연구에 따르면 과학의 본성 함양에 있어 과학사의 활용이 긍정적인 역할을 하고 있음을 알 수 있다. 하지만 다수의 연구에서 보여지는 것과 같이 과학사의 활용이 측 정 대상이 된 모든 과학의 본성 요소의 함양을 이끌어내는 경우도 있었지만 일부 요소 에서만 유의미한 향상을 이끌어 낸 경우도 많았다.