Vol. 70, No. 11, November 2020, pp. 985∼991 http://dx.doi.org/10.3938/NPSM.70.985
Three-dimensional Analysis on Science History Materials Presented in
‘Physics I ·II’ Textbooks According to the 2015 Revised Curriculum
Kyunghee, Kang
∗Department of Science Education, Jeju National University, Jeju 63243, Korea (Received 22 September 2020 : accepted 12 October 2020)
The purpose of this study was to analyze the science history materials presented in the 2015 revised curriculum 『Physics I』and 『Physics II』textbooks in a three dimensional framework according to context, role and presentation type. An analysis of the five『Physics I』textbooks showed that the average number of science history materials was 22.4. In addition, the average number of science history material was 24.6 in『Physics II』textbooks. In the『Physics I』textbooks, the number of science history materials presented in the ‘matters and electromagnetic fields’ was smaller than it was in the other units, and the number of ‘electromagnetic fields’ was the smallest in the『Physics II』textbooks. These results showed a difference in the number of science history materials presented for each unit. Also, 『Physics I』and『Physics II』textbooks were included only 21 of the 48 types for three-dimensional framework. In particular, both textbooks had the most conceptual-fundamental-discovery/device (C-F-D) types. These results indicate the need for efforts to diversify the types of science history materials in『Physics I』and『Physics II』textbooks.
Keywords: PhysicsI, PhysicsII, Textbook, History of science, Three-dimensional analysis
2015 개정 교육과정 물리학I ·II교과서에 제시된 과학사 자료 삼차원 분석
강경희
∗제주대학교 사범대학 과학교육학부, 제주 63243 (2020년 9월 22일 받음, 2020년 10월 12일 게재 확정)
이 연구는 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료를 수업 맥락, 역할, 제시 유형의 삼차원으로 분석하는 것이다. 5종의『물리학I』교과서를 분석한 결과 과학사 자료의 수는 평균 22.4개로 나타났다. 또한『물리학II』의 경우 5종 교과서 평균 24.6개였다.『물리학II』교과서에서 ‘물질과 전자기장’에 제시된 과학사 자료의 수가 다른 단원에 비해 적었고,『물리학II』교과서에서도 ‘전자기장’
단원이 가장 적은 것으로 나타나 각 단원에 따라 제시된 과학사 자료 수에 큰 차이를 보였다. 각 교과서에 제시된 과학사 자료들을 삼차원 분석틀에 따라 살펴본 결과 전체 48가지 유형 중『물리학I』와『물리학 II』교과서에서는 21개 유형만 포함하고 있는 것으로 나타났다. 특히 두 교과목의 교과서 모두 개념적- 기본적-발견/고안 (C-F-D) 유형이 가장 많았다. 수업 맥락 차원에서는 개념적 맥락에 치중되어있는 것으로 나타났고, 역할 차원에서는 기본적 유형이 가장 많았다. 제시 유형 차원에서는 발견/고안이 두드러 지게 높게 나타났다. 이 결과는 교과서 과학자 자료의 유형을 다양화하려는 노력이 필요함을 나타내고 있다.
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Keywords: 물리학I, 물리학II, 교과서, 과학사, 삼차원 분석
I. 서 론
정보통신 기술 분야 등에서의 급속한 발달은 학습자 역량 함양을 강조하는 방향으로 교육 패러다임의 전환을 촉발시 켰다 [1]. 우리나라에서는 2015 개정 교육과정을 통해 역량 중심 교육과정을 명시함으로써 학습자의 역량을 강화하고, 더 나아가 국가 경쟁력을 제고하고자 하는 지향점을 밝히고 있다 [2]. 2015 개정 교육과정에서는 핵심 역량으로 자기 관리 역량, 지식정보처리 역량, 창의적 사고 역량, 심미적 감성 역량, 의사소통 역량, 공동체 역량을 제시하였고, 과학 과 교육과정에서는 교과 역량으로 과학적 사고력, 과학적 탐구능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통능력, 과학 적 참여와 평생학습능력을 핵심역량으로 설정하였다 [3].
역량 중심 교육과정은 전통적으로 강조되어 왔던 지식과 탐구 중심의 교육에서 벗어나 미래 사회에 대비할 수 있는 학습자의 역량을 강화하는 데에 목표를 두고 있는 것이다.
과학적 사고력을 토대로 실생활의 다양한 문제를 창의적으 로 해결해 나가고, 공동체 구성원들과의 의사소통을 통해 의사결정할 수 있는 역량 강화를 지향점으로 설정하고 있다.
그러므로 역량 중심 교육과정에서의 강조점은 과학교육의 목표 중 하나인 과학적 소양의 함양과 밀접하게 연관되어 있다.
학교 과학교육에 과학사를 도입하는 것은 과학적 소양의 함양이라는 목표를 달성하는 데 중요한 의미를 지닌다 [4,5].
특히 과학적 소양의 함양에 있어서 기초가 되는 것은 과학의 본성을 이해하는 것이므로 과학사를 통한 교육의 중요성에 주목하고 있다 [6]. 실제 2007 개정 교육과정 이후 과학사 자료들을 활용해 과학에 대한 학습자의 흥미를 높이도록 하는 교수 학습 방법에 권장되고 있다 [7].
우리나라 과학교육 분야에서 과학사 도입에 대한 논의가 처음 시작된 것은 1970년대이다 [8]. 이후 물리학 개념 학습 에 과학사를 도입한 교수법에 대한 연구를 비롯해 [9], 과학 개념 학습에 과학사를 활용하는 것이 효과적이라는 주장들 이 지속적으로 제시되고 있다 [10,11]. 특히 과학사 활용이 과학의 본성에 대한 이해를 높이는 데 효과적이라는 연구 들이 활발하게 보고되고 있다 [12–15]. 이 외에도 과학학습 흥미도 향상에 효과적이라는 연구 [16–18], STS(Science- Technology-Society)에 대한 이해를 높인다는 연구 [19] 등 이 꾸준히 이루어지고 있다.
∗E-mail: [email protected]
과학교육 현장에서 과학사를 활용한 과학교육이 강조되 면서 과학 교과서에 제시된 과학사 자료들에 대한 분석도 지속적으로 이루어졌다. 교과서는 과학 교수-학습의 가장 기본적인 내용 출처일 뿐만아니라 교육과정의 목표를 달 성하기 위한 기초 학습 자료로서의 의미를 지닌다 [20]. 즉 교과서에 나타난 과학사 자료들을 분석함으로써 과학 수업 에서 과학사 자료를 어떻게 활용할 것인가에 대한 시사점을 도출할 수 있다 [21]. 교과서에 제시된 과학사 자료들은 과 학사 활용 수업과 밀접한 관련이 있기 때문에 교과서 과학사 자료에 대한 연구들이 각 교육과정 시기마다 이루어져 왔다
[22,23]. 교과서 과학사 자료들을 분석한 선행 연구들은
대부분 이차원 분석틀 [24] 또는 체크리스트 형식의 분석틀 [25]을 활용한 경우가 대부분이었다. 이 분석틀들은 주로 과학사 자료의 표현 수준 또는 자료의 유형을 분석 기준으 로 제시하고 있다. 특히 교과서에 제시된 과학사 자료들 대부분이 읽기자료 등의 형태로 제시되어 있다는 지적은 실제 과학수업에서 과학사 자료 활용의 폭을 제한한다는 점 에서 주목할만하다 [26]. 즉 교과서 과학사 자료를 분석함에 있어서 자료의 유형에만 집중하기 보다는 실제 어떤 수업 맥락에서 과학사 자료가 어떤 역할로 활용될 수 있는지에 대한 다각적인 분석이 필요하다. 특히 교육과정 시기별 생 물학, 지구과학 영역 등에 대한 교과서 과학사 자료 분석이 활발하게 이루어진 데 비해 물리학 교과서를 대상으로 한 과학사 자료 분석 연구는 매우 제한적이다. 그러므로 이 연구에서는 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』
교과서에 제시된 과학사 자료들의 특성을 수업 맥락, 역할, 제시 유형의 삼차원으로 분석하고, 이를 토대로『물리학I』
과『물리학II』수업에서 과학사 활용에 대한 시사점을 도출 하고자 한다.
II. 연구방법 및 절차
1. 분석 대상
이 연구에서는 2015 개정 교육과정『물리학I』교과서와
『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료들의 특성을 알 아보기 위해 총 10종의 교과서를 분석하였다. 『물리학I』
교과서 5종과『물리학II』교과서 5종을 대상으로 삼차원 분석틀에 근거해 과학사 자료들을 살펴보았다. 각 분석 대상 교과서에 대한 상세한 내용은 Table 1에 제시하였고, 교과서 별로 기호를 표시하였다.
Table 1. Subject of analysis.
Symbol Publisher Authors
A1, A2 Kyohaksa Kim Youngmin et al.
B1, B2 MiraeN Kim Sungjin et al.
C1, C2 Visang Son Jungwoo et al.
D1, D2 Jihaksa Kim Sungwon et al.
E1, E2 Chunjae Education Kanh Namwha et al.
2. 분석 방법
이 연구는 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』
교과서에 제시된 과학사 자료들을 분석하기 위한 것이다.
이를 위해 각 교과서의 평가 문항을 제외한 전 영역을 살 펴보고 과학사 자료에 해당하는 내용을 추출하였다. 이를 토대로 각 교과서 출판사 별 과학사 자료 제시 빈도를 알아 보았다. 추출된 과학사 자료들을 대상으로 삼차원 분석틀을 기초로 하여 분석하였다. 삼차원 분석에는 선행 연구 [9]에 서 도입한 분석틀을 활용하였다. 이 분석틀은 과학사 자료 분석에서 역할과 제시 유형을 분석 기준으로 한 연구 [10]와 수업 맥락 측면을 살펴본 연구 [11]을 기초로 개발된 것으로, 교과서에 제시된 과학사 자료를 수업 맥락, 역할, 제시 유형 의 차원으로 분석하는 것이다. 이 연구에서 활용한 삼차원 분석틀에 대한 구체적인 설명은 Table 2에 제시하였다.
교과서에 제시된 과학사 자료를 추출하고 분석하는 과정 은 과학교육학 박사 1인과 과학교육학 박사과정생 1인이 실시하였다. 일차적으로 평가문항 부분을 제외한 교과서 전 영역을 살펴보면서 과학사 자료들을 추출하였다. 본 분석에 앞서 예비분석으로 1종의 교과서를 대상으로 분석한 후 2 인의 분석 결과를 비교해 분석 기준을 명확하게 설정하였다.
이 예비 분석을 통해 분석틀 적용에 대한 이해도를 높이고, 이후 본 분석을 실시하였다. 분석 결과 중 연구자 간 의견이 일치하지 않는 자료에 대해서는 상호 논의를 통해 일치된 결과를 도출하였다.
III. 연구 결과 및 논의
1. 『물리학I』 과 『물리학II』 교과서 과학사 자료 빈도 분석 결과
『물리학I』과『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료의 빈도를 분석한 결과『물리학I』은 5종 교과서 전체 112개로 각 교과서 평균 22.4개로 나타났다. 또한『물리학II』의 경 우 5종 교과서 전체 123개로 각 교과서 평균 24.6개로『물 리학I』교과서와 유사한 빈도를 보였다. 빈도 분석에 대한 구체적인 내용은 Table 3과 Table 4에 제시하였다.
2. 『물리학I』 과 『물리학II』 교과서 과학사 자료 삼차원 분석 결과
2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』교과서에 제 시된 과학사 자료들을 삼차원 분석틀을 토대로 살펴보았다.
삼차원 분석에 따른 결과는 Table 5에 제시하였다. 분석 결 과『물리학I』과『물리학II』교과서에는 삼차원 분석틀에 따 른 48개의 과학사 자료 유형 중 21개 유형이 제시된 것으로 나타났다. 이는『물리학I』과『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료들의 유형이 다양하지 않음을 보여주는 것이다.
이 결과에서 나타난 바와 같이 삼차원 분석 유형 중 21개 유형만 제시되었다는 점은 선행 연구 [27]와 매우 유사한 경향을 보이는 것이다. 특히 이와 같은 결과는『물리학I』과
『물리학II』교과서에 활용할 수 있는 다양한 유형의 과학사 자료를 개발하려는 노력이 필요함을 보여주고 있다.
구체적인 유형을 살펴보면『물리학I』과『물리학II』교 과서 모두 개념적-기본적-발견/고안 (C-F-D) 유형이 가장 많았다. C-F-D 유형은『물리학I』의 경우 41개로 전체의 36.7%를 나타냈고,『물리학II』는 62개로 전체의 50.4%를 차지했다. 다음으로는 두 교과목 모두 개념적-기본적-역사 적 실험 (C-F-H) 유형으로 나타났다. 『물리학I』교과서는 흥미-보충적-발견/고안 (I-C-D) 유형이 세 번째로 많이 나 타난 데 비해,『물리학II』교과서에서는 인식론적-보충적- 선형적인 발견 (E-C-L) 유형과 개념적-보충적-선형적인 발 견 (C-F-H) 유형이 동일하게 8개로 나타났다.
『물리학I』과『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료를 삼차원 분석틀 중 수업 맥락 차원에서 세부적으로 분석하였 다.『물리학I』교과서의 경우 개념적 맥락이 전체의 54.5%
로 가장 많았고, 다음으로는 흥미 맥락이 17.0%, 사회-문화 적 맥락이 15.2%, 인식론적 맥락이 13.4% 순으로 나타났 다.『물리학II』교과서에서는 개념적 맥락이 69.1%로 매우 높게 나타났고, 다음으로 인식론적 맥락 14.6%, 사회 문화 적 맥락 9.8% 순이었다. 교과서 과학사 자료들이 개념적 맥락에 치중되어 제시되고 있다는 것은 이전 교육과정 교과 서들을 대상으로 한 연구들 [22,27]과 2015 개정 교육과정 교과서를 대상으로 한 연구 [29]에서 공통적으로 지적되고 있는 문제점이다. 과학사를 활용한 수업이 과학 개념학습 에 효과적이라는 주장들이 [9–11] 제기되고 있지만, 과학사 자료를 개념학습에 국한해 제시하는 것은 오히려 과학사 활용의 기대 효과를 제한한다는 점에서 타당하지 않다고 판단된다. 2015 개정 교육과정『물리학I』의 목표는 ‘�, 물 리학의 핵심 개념에 대한 이해와 탐구 능력의 함양을 통하 여 개인과 사회의 문제를 과학적이고 창의적으로 해결하기 위한 과학적 소양을 기른다’라고 명시되어 있다 [3]. 또한
『물리학II』의 성격을 보면 ‘... 과학, 기술, 사회의 유기적
Table 2. The three dimension framework for history of science analysis.
Dimension Subdomain Contents
Instruction context
Interest (I)
-To use simple stories about a scientist’s life or historical events to induce motivation to learn
-Not related to scientific concepts or the nature of science
Social-cultural (S)
-Materials that reveals that science interacts with society, culture, etc -Indicating that science is a social and historical product
Epistemological (E)
-Materials to understand one aspect of the nature of science
-To indicate the process of constructing scientific knowledge based on various perspectives of past scientists Conceptual (C)
-Focusing on scientific concepts or knowledge in learning topics and using them for learning
Role
Fundamental (F) -To use for topics that must be learned in science curriculum
Complementary (C)
-Not related to the learning content presented in the science curriculum -To use it to supplement learning
Inquisitive (I) -To use in all inquiry activities conducted by student
Type
Episode/Anecdotes (E)
-To present fragmentary stories or historical events about the lives of past scientists
Discovery/Device (D)
-To utilize scientific concepts, laws, theories, or devices discovered by scientists
Linear evolution (L)
-Continuous presentation of the development process of scientific
knowledge on the basis of temporal order and direction
Historical experiment (H)
-To present experiments or designed experiments performed by scientists in the past
Table 3. The frequencies of science history materials according to units in『PhysicsI』textbooks.
Unit
Textbook
A1 B1 C1 D1 E1 Sum Mechanics and energy 10 8 7 10 5 40 Matters and eletriomagnetic field 8 3 7 9 4 31 Waves and info-communication 9 6 8 14 4 41
Sum 27 17 22 33 13 112
관계를 다루어 물리학의 개념과 탐구 방법이 첨단 과학기 술의 탐구와 발전에 기여함을 알게 한다’고 제시되어 있다.
이는 이 교과목들이 개념학습을 토대로 과학-기술-사회의 상호작용을 이해하고 과학의 본성에 대해 인식하도록 함을 목표로 하고 있다는 것을 나타내고 있다. 그러므로 과학사 활용 수업을 통해 과학의 본성에 인식이 향상되었음을 보
Table 4. The frequencies of science history materials according to units in『Physics II』textbooks.
Unit
Textbook
A1 B1 C1 D1 E1 Sum Mechanical interaction 7 5 5 13 6 36
Eletriomagnetic field 4 3 4 5 3 19 Waves and propertiy of matter 12 10 18 16 12 68
Sum 23 18 27 34 21 123
여주는 연구들에 비추어 볼 때 [12,17,30], 개념적 맥락만이 아닌 인식론적 맥락 등을 확대할 필요가 있다고 판단된다.
과학사 자료에는 과학 지식의 변화 과정과 과학자에 의한 지식 생성 과정 등이 드러나기 때문에 과학의 본성과 인식론 에 대한 학습자의 이해를 이끌어내는 데 효과적일 수 있다.
그러므로 교과서 과학사 자료를 개발하는 과정에서 다양한
Table 5. The results of analysis using 3D framework in『PhysicsI』and『Physics II』textbooks.
Physic I
Physics II
Physic I
Physics context role presen II
-tation context role presen
-tation
I F E ‐ ‐ E F E ‐ ‐
I F D ‐ ‐ E F D 1 ‐
I F L ‐ ‐ E F L 6 1
I F H ‐ ‐ E F H 2 1
I C E 5 ‐ E C E ‐ 1
I C D 10 4 E C D 3 6
I C L ‐ 1 E C L 1 8
I C H 1 1 E C H ‐ 1
I I E ‐ ‐ E I E ‐ ‐
I I D ‐ ‐ E I D ‐ ‐
I I L 3 ‐ E I L 2 ‐
I I H ‐ ‐ E I H ‐ ‐
S F E - - C F E -
S F D 4 1 C F D 41 62
S F L ‐ 2 C F L 4 4
S F H ‐ ‐ C F H 12 8
S C E 1 ‐ C C E ‐ ‐
S C D 5 4 C C D ‐ 1
S C L 5 4 C C L ‐ ‐
S C H 1 1 C C H ‐ 1
S I E 1 ‐ C I E ‐ ‐
S I D ‐ ‐ C I D 1 3
S I L ‐ ‐ C I L ‐ ‐
S I H ‐ ‐ C I H 3 6
수업 맥락에 활용될 수 있도록 고찰하는 노력이 필요하다고 본다.
『물리학I』과『물리학II』교과서에 제시된 과학사 자료를 삼차원 분석틀에 근거해 역할 차원에서 분석하였다. 분석 결과『물리학I』과『물리학II』교과서 모두 기본적 유형이 가 장 많은 것으로 나타났다.『물리학I』교과서의 경우 기본적 유형은 전체의 62.5%를 차지하였고,『물리학II』교과서는 64.2%로 나타났다. 두 교과서 모두에서 탐구적 유형이 각각 8.9%, 7.3%로 가장 적은 비중을 차지하였다. 삼차원 분석 틀에서 기본적 유형은 과학 교육과정에서 반드시 학습해야 할 주제에 활용되는 것을 의미하므로,『물리학I』과『물리학 II』교과서에서 기본적 유형이 많이 제시되는 것은 타당한 측면이 있다. 그러나 과학사 자료들이 탐구적 유형으로 제시되는 비율이 너무 낮게 나타나는 것은 개선이 필요한 부분이라고 판단된다. 탐구적 유형은 학생들이 수행하는 탐구 활동에 활용되는 과학사 자료를 의미한다. 과학사에 나타나는 과학자들의 연구를 교과서 탐구 활동과 연계해 제 시함으로써 학습자들은 과학 탐구방법에 대한 이해를 높일 수 있을 뿐만 아니라 과학자에 대한 긍정적 인식을 형성하는 데에도 도움을 제공할 수 있다 [27]. 그러므로 과학사 자료 를 탐구적 유형으로 활용할 있도록 구성하여 실제 교과서 탐구 활동과 연계하려는 시도가 필요할 것이다.
제시 유형 차원에서는『물리학I』과『물리학II』교과서 모 두 발견/고안 유형이 가장 많았다.『물리학I』교과서에서는 발견/고안 유형이 58.9%로 나타났고,『물리학II』교과서의 경우 65.9%로 더 높게 나타났다. 다음으로 많이 제시되고 있는 유형은 선형적 발견 유형으로『물리학I』은 18.8%,『물 리학II』는 16.3%였다. 이에 비해 에피소드/일화 유형에 해당하는 과학사 자료는 가장 적은 것으로 나타났다. 발견/
고안 유형은 과학자들이 발견한 과학적 개념, 법칙, 이론, 장치 등을 활용하는 과학사 자료 유형을 의미한다. 그러므 로 물리 개념에 대한 이해를 토대로 하고 있는『물리학I』과
『물리학II』의 경우 발견/고안 유형의 과학사 자료가 많은 비중을 나타내는 것은 타당한 측면이 있다. 특히 교과서에서 개념을 제시할 때 과학자의 구체적인 업적을 중심으로 기술 되고 있기 때문에 발견/고안 유형이 많이 나타나는 것으로 볼 수 있다 [31]. 특히 발견/고안 유형이 가장 많은 것은 역 할 차원과 비교해 볼 때 기본적 유형이 가장 많이 제시되어 있는 것과 관련지어 해석할 수 있을 것이다. 기본적 유형은 과학사 자료가 학습 내용으로 활용되기 때문에 과학적 개념, 법칙, 이론 등의 발견과 밀접하게 관련될 가능성이 높다. 그 러므로 발견/고안 유형의 과학사 자료들은 기본적 유형의 역할을 나타내는 경우가 많은 것으로 해석된다. 제시 유형 차원에서 볼 때 발견/고안 유형이 차지하는 비율이 매우
높게 나타난 것은 재고할 필요가 있다고 판단된다. 선형적 발견 유형은 과학 지식의 발전 과정을 연속적으로 제시하는 것이므로 과학 지식의 가변성과 잠정성 등 과학의 본성을 이해하는 데 효과적인 형태이다. 그러므로『물리학I』과
『물리학II』교과서에서 선형적 발견 유형의 과학사 자료를 확대함으로써 과학의 본성에 대한 이해를 유도할 필요가 있다.
IV. 결론 및 제언
이 연구의 목적은 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물 리학II』교과서에 제시된 과학사 자료를 수업 맥락, 역할, 제시 유형의 삼차원으로 분석하는 것이다. 5종의『물리학 I』교과서를 분석한 결과 과학사 자료의 수는 평균 22.4개로 나타났다. 또한『물리학II』의 경우 5종 교과서 평균 24.6 개로『물리학I』교과서 보다 다소 많았다.『물리학II』교과 서 중 ‘물질과 전자기장’에 제시된 과학사 자료의 수가 다른 단원에 비해 적었고,『물리학II』교과서에서도 ‘전자기장’
단원이 가장 적은 것으로 나타나 각 단원에 따라 제시된 과학사 자료 수에 편차를 보였다. 각 교과서에 제시된 과 학사 자료들을 삼차원 분석틀에 따라 살펴본 결과 전체 48 가지 유형 중『물리학I』과『물리학II』교과서에서는 21개 유형만 포함하고 있는 것으로 나타났다. 특히 두 교과목의 교과서 모두 개념적-기본적-발견/고안 (C-F-D) 유형이 가 장 많았다. 이와 같은 결과는 교과서 과학자 자료의 유형을 다양화하려는 노력이 필요함을 나타내고 있다. 수업 맥락 차원에서는 개념적 맥락에 치중되어있는 것으로 나타났고, 역할 차원에서는 기본적 유형이 가장 많았다. 제시 유형 차 원에서는 발견/고안이 두드러지게 높게 나타났다. 이 연구 결과들을 토대로 도출한 결론은 다음과 같다.
첫째, 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』교과 서에 제시된 과학사 자료들의 빈도를 분석한 결과 단원에 따라 큰 차이를 나타냈다. 두 교과목의 교과서에서 모두 전기와 자기 관련 단원의 과학사 자료가 가장 적었다. 단원 내용과 내용의 수준에 따라 활용할 수 있는 과학사 자료는 다르다는 점을 감안하더라도 전기와 자기 분야에 활용할 수 있는 새로운 과학사 자료를 개발하기 위한 시도가 필요하다 고 판단된다. 교과서에 제시된 과학사 자료가 단원에 따라 편중되는 현상을 보인다는 지적은 여러 선행 연구들에서 이미 제기된 바 있다 [27,28]. 이러한 문제점이 2015 개정 교육과정『물리학I』과『물리학II』교과서에서도 여전히 나 타나고 있는 것이라고 볼 수 있다. 이는 기존에 활용되고 있는 과학사 자료 외에 새로운 자료 개발의 필요성을 시사 하고 있다.
둘째, 과학사 자료들을 수업 차원, 역할 차원, 제시 유형 차원에 따른 삼차원 분석한 결과 실제 교과서에서 제시되고 있는 유형은 제한적인 것으로 나타났다. 특히 수업 맥락 차원에서는 개념적 맥락이 가장 많이 제시된 것으로 나타나 탐구 활동 등과 연계한 학습 활동에 활용하기에 어려움이 있을 것으로 파악된다. 또한 역할 차원에서는 기본적 유형 이 가장 많았고, 제시 유형 차원에서는 발견/고안 유형이 가장 높게 나타나『물리학I』과『물리학II』교과서의 과학사 자료가 일부 유형에 집중되더 있음을 알 수 있었다. 교과서 과학사 자료들이 탐구 활동 등과 잘 연계되지 않는다는 지 적은 선행 연구들에서 이미 지적되어 왔다 [22,31]. 과학사 자료가 일부 유형으로만 제시되는 것은『물리학I』과『물 리학II』의 다양한 학습 활동과 과학사를 연계하여 활용할 수 있는 가능성을 제한한다는 점에서 개선이 필요하다고 판단된다.
셋째,『물리학I』과『물리학II』교과서 내용과 관련해 우 리나라의 과학사에 대한 자료 개발이 필요한 것으로 판단 된다. 과학 교과서에 한국 과학사에 대한 부분이 극히 제한 적이라는 것은 선행 연구들에서 이미 지적한 바 있 [29,32].
물리학 학습 주제와 연계한 한국 과학사 자료를 개발하여 제시함으로써 개념 학습의 효과를 높일 뿐만아니라 전통 과학지식에 대한 이해를 높이는 데에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.
앞서 제시한 결론을 바탕으로『물리학I』과『물리학II』
교과서 과학사 자료 제시와 개발 등에 관한 제언은 다음과 같다.
첫째, 교육과정 개정에 따라 이뤄지는『물리학I』과『물리 학II』교과서 개발 과정에서 과학사 자료 개발과 그 활용에 대한 심층적인 논의가 필요하다. 이 연구에서 살펴본 바와 같이 교과서 단원에 따라 제시되는 과학사 자료의 편차가 크 고, 수업 맥락이나 역할 차원에서 특정 영역에 편중 현상이 두드러지게 나타나고 있다. 이러한 현상은 과학사 자료가 교육 현장에서 효과적으로 활용되는 데 장애 요인으로 작 용할 수 있다. 그러므로 교과서 개발 단계에서부터 다양한 과학사 자료를 개발하고 효과적으로 활용할 수 있는 제시 유형 등에 대한 검토가 이루어져야 할 것이다.
둘째, 교과서 과학사 자료를 개발할 때 수업 맥락, 역할, 제시 유형의 삼차원 유형들에 대한 고려가 요구된다. 과 학사 자료가 특정 유형에만 치우쳐져 제시되는 것은 실제 수업에서 과학사 활용의 폭을 개념학습 등에 한정시키는 결과를 초래할 수 있다. 과학사 자료들에는 과학 지식 요소 뿐만아니라 탐구 과정과 과학기술과 사회의 상호 관련성 등이 포함되어 있으므로『물리학I』과『물리학II』의 성취 기준과 학습목표를 고려하여 각 과학사 자료의 구체적인 유형을 다양하게 제시하는 것이 바람직하다고 판단된다.
셋째, 교과서에 제시된 과학사 자료들을 대상으로 한 삼 차원 분석을 확대하여 각 학교급별 과학교과서에 대한 분 석이 필요하다고 판단된다. 초중학교 과학 교과서를 비롯 해 통합과학 등에 대한 삼차원 분석 연구가 수행된다면 각 학습주제들과 관련한 과학자 자료들이 학교급별로 어떻게 제시되고 있는지에 대한 총체적인 체계를 구축할 수 있을 것이다.
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