본 연구는 융합형 과학 교육과정 및 교과서 분석 결과 과학의 본성이 반영된 과학 사의 부재 파악과 교육과정에 나타난 과학의 본성에 대한 교수 활동의 필요성의 인식 으로 인한 실제 수업에 적용 가능한 프로그램 개발이 목적이다. 따라서 과학의 본성에 대해 제시할 수 있는 생물학 관련 과학사의 탐색과 수업에 적용 가능한 과학사 분석으 로 과학의 본성 함양 프로그램을 개발하고자 한다. 연구결과에서 이와 같은 문제인식 및 필요성에 따른 과학의 본성 함양을 위한 수업프로그램 개발에 대해 논의하고자 한 다. 첫째, 실제 수업에 적용 가능한 수업 프로그램 개발을 위해 융합형 과학의 교육과 정 및 교과서 에 반영된 과학사의 분석을 선행하였다. 둘째, 문헌 조사를 진행하여 과 학의 본성과 관련된 과학사를 시대별, 인물별 탐색하고 과학사에 반영된 과학의 본성 요소를 11가지로 분석 하였다. 셋째, 융합형 과학의 교육과정과의 연계성 분석을 통해 과학사를 활용하여 10차시 분량의 수업 프로그램을 개발하였다.
1. 2009 개정 과학과 교육과정 융합형 과학 교과서에 반영된 과학사 분석
2009 개정 과학과 교육과정 고등학교 ‘과학’에 반영된 과학사의 실태 조사를 실 시하였다. 분석 대상으로 선정된 교과서는 검정제를 통과한 7종의 교과서이며 제 1부 우주와 생명영역의 생명의 진화를 위주로 실시하였고 그 내용은 [표 Ⅳ-1], [표 Ⅳ -2],[표 Ⅳ-3], [표 Ⅳ-4]와 같이 요약하였다.
[표 Ⅳ-1] 교과서에 반영된 과학사의 분류 기준
분류 내용
A 단순한 사실 확인 혹은 개념 제시를 위한 과학사 B 시대적 배경 및 과학자의 탐구 활동이 제시된 과학사
C 시대적 배경 및 과학자의 탐구 활동과 함께 명시적 과학의 본성적 질문이 같이 제시된 과학사
[표 Ⅳ-2] 본문에 서술된 형태로 제시된 과학사의 영역별 분류 교과서
영역
교학사 금성
출판사 미래엔 상상
아카데미
와이비엠 텍스트
천재교육 (오필석)
천재교육 (조현수)
생명의 탄생
자연발생설과 생물속생설의
논쟁(A)
자연발생설과 생물속생설의
논쟁(A) 오파린의 가설(A) 미셰르의 핵산 발견(A)
뷜러의 유기물 인공합성(B)
없음
헬몬트의 실험(B) 뷜러의 유기물
인공합성(A) 오파린의 가설(A) 오파린의 가설(B)
오파린과
홀데인의 가설(A) 밀러의 실험(A) 밀러의 실험(A) 밀러의 실험(A) 오파린의 가설(A) 밀러의 실험(A) 밀러의 실험(A)
생명의 진화
다윈의 진화론(A)
마굴리스의 세포내 공생가설(A)
더프리스의 돌연변이설(A)
마굴리스의 세포내
공생가설(A) 없음 다윈의
진화론(A)
마굴리스의 세포내 공생가설(A) 다윈의
진화론(A)
다윈의 진화론(B)
다윈의 진화론(A)
다윈의 진화론(A)
생명의 연속성
DNA 구조 규명(A) DNA 구조 규명(A) DNA 구조 규명(A)
멘델의 법칙(A) 없음
DNA 구조 규명(A) DNA 구조 규명(B) 훅의 세포관찰(A)
삼중자 코돈(A)
삼중자 코돈(B)
삼중자 코돈(A)
모건의 초파리 실험(A) 염색체의 어원(A)
멘델의 법칙(A)
서턴의 염색체설(A) 멘델의 법칙(A)
그리피스, 에이버리의
실험(A)
[표 Ⅳ-3] 탐구활동 혹은 읽기 자료의 형태로 제시된 과학사의 영역별 분류 교과서
영역
교학사 금성
출판사 미래엔 상상
아카데미
와이비엠 텍스트
천재교육 (오필석)
천재교육 (조현수)
생명의 탄생
밀러의 실험(A)
자연발생설과 생물속생설의
논쟁(C)
자연발생설과 생물속생설의
논쟁(B)
밀러와 유리의 이야기(C)
자연발생설과 생물속생설의
논쟁에서 오파린 가설까지(B)
밀러의
실험(A) 없음
오파린 가설(B)
프리스틀리의 광합성 실험(C) 밀러의
실험(A)
뷜러의 유기물
인공합성(A) 밀러의 실험(A)
밀러의 실험(B) 밀러의
실험(A) 생명의
진화
다윈의 진화론(B)
다윈의 진화론(C)
다윈의
진화론 1(C) 다윈의 진화론(C)
다윈의 진화론(C)
다윈의
진화론 1(C) 다윈의 진화론(C) 다윈의
진화론 2(B)
현대의 진화론(B)
다윈의 진화론 2(B)
생명의
연속성 없음
유전 암호의 발견과 삼중자
코돈(A)
DNA 구조
규명(A) 없음 왓슨과 크릭의
DNA 발견(B) 없음
그리피스, 에이버리의
실험(A) 멘델의 유전법칙(A)
교과서 영역 내용
교학사
생명의
탄생 없음
생명의
진화 없음
생명의
연속성 없음
금성출판사
생명의 탄생
자연발생설과 생물속생설의 논쟁(C)
•“파스퇴르의 실험으로 생명의 기원에 대한 의문은 완전히 해결되었다고 볼 수 있는지 자신의 생각을 말해 보자.”
생명의 진화
다윈의 진화론(C)
•“다윈의 진화론이 사회 전반에 미친 영향을 조사하 여 토의해 보자.”
생명의
연속성 없음
미래엔
생명의
탄생 없음
생명의 진화
다윈의 진화론1(C)
•“현대 진화론에 대해 조사하고, 다윈의 진화론 중 현대 진화론에 수용된 부분과 오류로 판정된 부분을 발표해 보자.”
•“다윈의 진화론이 학문과 사회에 끼친 영향을 조사 하고, 과학과 사회의 상호 작용 및 과학자의 책임에 대해 토론해 보자.”
생명의
연속성 없음
상상아카데미 생명의 탄생
밀러와 유리의 이야기(C)
•“밀러의 실험에 관해 자세히 조사해 보고, 밀러의 실험이 안고 있었던 문제점과 오늘날 다시 가설로서 힘을 얻게 된 배경에 대해 설명해 보자.”
•“생명의 기원에 관한 최초의 실험으로 알려진 밀러 의 실험이 가능할 수 있었던 이유를 밀러의 독창성 과 관련지어 이야기해 보자.”
•“밀러와 유리의 관계를 통해 배울 수 있는 점은 무 엇인지 발표해 보자.”
프리스틀리의 광합성 실험(C)
•“프리스틀리가 산소와 이산화탄소를 처음으로 발견 할 수 있었던 것은 프리스틀리의 어떤 자세에서 비 롯된 것인지 이야기해 보자.”
생명의 진화
다윈의 진화론(C)
•“다윈과 월러스의 경우처럼 두 명의 과학자가 비슷 한 시기에 각각 같은 이론을 발표한다면 어떤 일이 생길지 이야기해 보자.”
•“다윈이 ‘종의 기원’을 발표할 당시 영국은 국교 회가 지배하던 시대였다. 당시 영국 사회의 분위기 를 조사해 보고, 과학자로서의 다윈의 고민은 무엇 이었을지 이야기해 보자.”
•“다윈의 진화론이 과학과 사회에 준 영향에 대해 조 사하여 발표해 보자.”
•“새로운 이론의 탄생과 그것의 영향으로 생기는 다 른 학문과 사회 발달에, 과학자의 창의성이 어떤 역 할을 하는지 토론해 보자.”
생명의
연속성 없음
와이비엠텍스트
생명의
탄생 없음
생명의 진화
다윈의 진화론(C)
•“좋은 이론이 가져야 할 조건에는 무엇이 있는지 이 야기해 보자.”
•“다윈의 이론에는 몇 가지 오류가 발견된다. 그럼에 도 불구하고 진화를 설명하는 가장 대표적인 학설로 자연 선택을 든다. 왜 그런지 생각해 보고, 이를 통 해 과학의 본성에 대하여 토론해 보자.”
생명의
연속성 없음
천재교육(오필석)
생명의
탄생 없음
생명의 진화
다윈의 진화론1(C)
•“다윈의 진화론이 자본주의 해석에 어떻게 이용되었 는지 설명해 보자.”
[표 Ⅳ-4] 과학의 본성에 대한 질문의 영역별 분류
교학사 교과서에서 본문에 서술된 형태의 과학사 도입은 생명의 탄생 단원의 첫 도 입에 생물은 생물로부터 태어난다는 내용과 함께 자연발생설과 생물속생설의 대립이 있었다는 내용을 간략히 소개한 후 생물속생설이 확립되었음을 밝혔으며 오파린과 홀 데인의 화학적 진화와 뷜러의 유기물 인공합성에 대해 짧게 서술하고 밀러의 실험을 짧게 서술 하였다. 그리고 다윈이 갈라파고스 군도에서 다양한 종류의 핀치새를 관찰 했음을 간략히 서술하였다. 생명의 연속성 단원에서 로버트 훅이 코르크를 현미경으로 관찰하였다는 간략한 설명, 과학자들이 핵 안의 염색체를 명명할 때 염색이 잘 된다는
•“진화론이 끼친 영향 중에서 긍정적인 것과 부정적 인 것을 찾아서 적어 보자.”
•“다윈의 진화론이 정치, 경제, 사회, 문화, 철학 등 다른 학문 분야에 영향을 끼친 구체적인 사례를 찾 아 조사하고 토론해 보자.”
•“다윈은 진화론이 사회에 미칠 파문을 생각하여 이 를 발표하기까지 많은 고민을 하였다. 다윈의 진화 론은 사회에 광범위한 영향을 미치며 일부 사회 사 상가에 의해 인종차별과 성차별을 합리화하는 과학 적 근거로 이용되기도 하였다. 이러한 결과를 통해 과학자가 갖추어야할 도덕적 관점에 관하여 자신의 의견을 이야기해 보자.”
생명의
연속성 없음
천재교육(조현수)
생명의
탄생 없음
생명의 진화
다윈의 진화론(C)
•“이 글에서 나타난 진화론이 사회에 미친 영향은 무 엇인가?”
•“진화론이 생물학과 다른 과학 분야에 미친 영향에 대해여 토의해 보자.”
•“진화론이 사회 전반에 미친 영향에 대하여 토의해 보자.”
생명의
연속성 없음
의미로 염색체라는 이름을 붙여주었다는 설명, 그 당시 염색체의 역할이 무엇인지 알 려지지 않았지만 20세기에 들어 과학자들에 의해 유전물질임이 밝혀졌다는 설명이 있 다. 또한 에이버리 등의 과학자들이 DNA가 유전물질임을 밝혔고 그 구조를 왓슨과 크 릭이 규명했다는 짧은 설명과 멘델이 유전법칙을 밝혔다는 짧은 설명이 있었다. 전체 적으로 본문에 서술된 내용은 5줄 이내의 짧은 사실관계의 서술이 대부분 이였다.
탐구활동의 형대로 제시된 과학사로는 생명의 탄생 단원에서 밀러의 실험에 대한 내용을 간략히 설명하였지만 이 실험이 갖는 개념적 질문만을 했을 뿐이며 창의 인성 키우기 형태로 제시된 과학사는 진화론에 대한 설명에 있어 다윈 이전의 라마르크에 대한 주장과 함께 다윈의 연구가 귀납적 연구임을 명시하였고 다윈이 생물학뿐만 아니 라 다른 과학 영역과 사회 전반에 영향을 끼쳤다고 제시하지만 이에 대한 자세한 설명 은 없었다. 그리고 다윈의 진화론이 사회 이론에서 부정적인 방법으로 사용된 사례를 묻고 이러한 사례가 다윈의 원래 주장이 제대로 반영된 것인지 토론해보자는 질문을 하였다.
금성 출판사의 교과서 본문에 서술된 형태의 과학사로는 오파린의 가설을 설명하고 밀러가 이를 검증하기 위해 어떤 실험을 수행했다는 내용이 간략히 서술 되어 있으며 그 후 밀러의 실험으로 오파린의 가설이 설득력을 얻게 되었음을 제시하였다. 그리고 오파린이 주장한 코아세르베이트의 형성과정에 대한 그림과 설명이 함께 제시되어 있 었으며 마굴리스가 세포내 공생가설을 제시하였단 짧은 내용이 제시되었다. 생명의 연 속성 단원에서는 크릭이 DNA의 구조와 삼중자 코돈을 밝혔음을 짧게 서술하면서 니런 버그가 64개의 염기 조합이 어떤 아미노산을 암호화 하고 있는지 밝혔다는 서술이 있 었다. 그리고 다윈이 진화가 일어나기 위한 조건으로 자연선택을 제안하였다는 서술이 있었다. 전체적으로 본문에 서술된 형태의 과학사는 단순 사실 확인 수준에 그치고 있 었다.
탐구활동의 내용은 과학과 역사에 대한 내용으로 생명의 탄생과 진화단원의 도입에 서 자연발생설과 생물속생설의 논쟁에 대한 파스퇴르가 수행한 실험을 제시하여 실험 방식을 안내하고 이로서 내릴 수 있는 결론과 파스퇴르의 실험이 생명의 기원에 대한 의문을 완전히 해결 할 수 있다고 보는지 자신의 생각을 말해보자는 질문을 하였다.
하지만 다음 페이지에 파스퇴르의 실험으로 생물은 자연발생적으로 생기지 않는다는 답을 제시하는 내용이 서술되어 있었다. 그리고 밀러의 실험을 제시하고 이 실험이 갖 는 의의를 설명하면서 실험의 제한점과 반대의견을 같이 보여줌으로서 아직 논쟁 중인 사실임을 밝히고 있다. 그리고 생명의 기원에 대한 학설들로 자연발생설, 화학적 진화