과학적 탐구

과학이 자연에서 일어나는 제반 현상에 관한 이해를 추구하는 학문이라 면, 과학적 탐구는 그런 목적을 달성하기 위한 일반적인 과정이다. 또한 과 학이 객관적 지식체계를 형성, 검증하거나 자연의 현상을 설명하는 학문의

한 분야라면, 과학적 탐구는 외부로부터 주어진 정보보다 훨씬 더 내재적인 의미를 가지는 개인적 과학지식 체계를 구성하거나 주어진 문제를 해결하 는 방법과 절차이다(조희형·박승재, 1999).

또한, 탐구는 문제를 유발하는 자극에 관하여 그 변인과 속성을 탐색하고 발견해 나가기 위해 수행되는 광범위한 활동이다(Wilson, 1974). 흔히 과학 자들과 과학교육자에 의해 인식되는 것으로, 좁은 의미의 탐구는 다시 과학 적 탐구, 과학적 지식과 기술을 응용한 문제의 해결, 신념에 따른 의사결정, 가치의 명료화 등으로 구분된다(조희형·박승재, 1994).

특히 과학적 탐구는 자연에서 일어나는 사건과 현상, 사물들 사이의 관계 를 밝히기 위한 기술․설명을 목적으로 수행되는 체계적 조사와 활동이다.

즉, 현상에 대한 탐구의 과정 및 과학의 본성에 대한 이해를 의미한다. 김 창식 등(1991)은 과학적 탐구란 어떤 문제에 직면했을 때, 이를 해결해 나 가는 과정을 의미한다고 하였다. 탐구 자체가 다양성을 내포함으로써 문제 에 대한 접근, 해결해 가는 과정, 또는 문제 해결 전략으로 받아들여지기도 한다. 일반적으로 탐구는 지식을 얻기 위한 과정, 방법, 활동을 의미한다.

그리고 과학탐구 과정은 다양한 방법에 의하여 이루어지기 때문에 탐구 과정을 간단하게 정의하기는 곤란하다. 과학적 탐구를 다른 분야의 활동과 구분 짓는 한 가지 중요한 핵심은 실증성이다. 관찰 실험은 과학적 탐구 활 동의 중요한 것으로 자연을 대상으로 할 때마다 감각 활동과 기구를 이용 하는 신체적 활동이지만 지적 활동과 신체적 기능이 의미 있게 어울리는데 어려움이 있다고 하겠다(박승재, 1991).

일반적으로 탐구 과정은 문제 발상, 가설설정, 실험설계 자료의 수집과 정리, 자료의 해석 및 분석, 결과의 종합, 새로운 개념, 이론 및 법칙의 창 출 단계의 순환하는 과정을 거친다. 이때 각각의 단계를 수행하는데 필요한 탐구 요소들을 탐구과정 요소라고 부른다. 이에 대해 권재술(1991)은 탐구 활동을 사고력을 많이 사용하는 내적인 측면과 겉으로 나타나는 행동적인 측면으로 나누어 전자를 탐구 사고력, 후자를 탐구의 기능이라 하였는데, 이 두 가지 요소는 각기 독립적으로 존재하는 것이 아니라 서로 상보적인 관계에 있다.

따라서 탐구학습은 탐구과정을 통해서 사고기능과 과학적 기능․기술을 길러 능동적으로 문제를 해결할 수 있는 학습 활동을 말한다. 과학적 탐구 학습의 목적은 스스로 자연 현상에 호기심과 의문을 가지고 그 답을 찾는 지적 기능의 발달을 돕고, 탐구과정의 기능을 습득하여 현장에서 자유롭게 탐구하고 학습할 수 있는 능력을 기르며, 학생들이 독립적이고 자율적인 학 습자로서 스스로 탐구하는데 자신감을 기르는 데 있다.

1990년대에 들어오면서 개방적 탐구가 과학교육의 중요한 논점이 되고 있다. 이것은 영국의 국가교육과정에서 ‘과학적 탐구’를 성취 목표로 규정한 것이 한 예시가 되었다고 할 수 있다(Woolnough, 1994).

이에 대해 박승재(1997)는 과학 탐구학습에서 수렴적 과학탐구(과학 탐구 수행 후 그 해와 풀이가 하나의 정답이나 해설 또는 설명으로 귀결하는 과 학 탐구) 및 발산적 과학탐구(문제 제시자나 해결자 모두 정답을 모르거나, 여러 가지 해와 풀이가 가능한 과학탐구) 양면의 상보적 접근을 가능하게 하기 위해 현재의 내용을 정선하여 줄이고 개방적 탐구과제를 제시할 수 있도록 수업 시간의 여유를 마련할 것을 제안하였다. 즉, 어느 정도의 공동 적 기본 학습 후에 개별 혹은 조별로 탐구과제를 선택하여 마음껏 할 수 있는 데까지 집중적으로 몰두할 수 있는 과제와 기회를 교육과정에서 명시 적으로 제시하여야 한다고 주장하였다.

윤혜경(1999)은 선행 연구와 교육과정에 대한 고찰을 통해 확장적 과학탐 구(과학 탐구 요소 위주의 단편적 활동이나 지시적인 확인 실험과 대비되 는 종합적이고 포괄적인 문제 해결 활동으로 학생들이 정규 과학 과정을 통하여 이미 학습한 과학 개념과 과정 기능을 실제적 문제 해결에 능동적 으로 적용하는 것)가 필요한 이유를 다음과 같이 정리하였다.

첫째, 확장적 과학탐구는 과학탐구 요소의 습득을 위한 단편적 활동 혹은 과학 지식의 확인을 위한 지시적인 실험에서 학습될 수 없는 종합적 탐구 능력의 향상의 기회를 제공할 수 있다.

둘째, 확장적 과학탐구는 과학 개념과 과정 기능에 대한 이해를 점검하는 기회인 동시에 재구성하는 기회가 될 수 있다. 또한 수용적 학습을 통해 습 득한 지식과 과정 기능을 유용하고 자신의 생활과 연관되어 의미 있는 것

으로 인식하게 하는 기회가 될 수 있다.

셋째, 일련의 과학 탐구과제가 개방적인 형태로 제시되고, 여러 개의 탐 구과제가 그 수준이 점증되는 형태로 제시되어 학생들은 자신의 지식과 경 험을 바탕으로 각자의 수준에서 가능한 방법으로, 가능한 수준까지 탐구를 수행할 것이며 이러한 다양한 수준의 성취는 적절히 격려될 수 있다.

넷째, 확장적 과학 탐구활동은 학생들에게 문제 해결의 즐거움을 맛볼 수 있게 하여 문제해결 활동으로서 과학탐구를 지향하는 탐구 동기를 증진시 킬 수 있다.

따라서 학생들이 탐구학습을 통해 얻게 되는 교육적 결과는 첫째, 과학이 과정을 익히는 것이고, 둘째, 이러한 과정을 통하여 실제로 과학적 지식을 습득하는 것이다.