Ⅰ. 서론
지식정보화사회로의 진입이 이루어지고 지식과 정보의 양이 폭발 적으로 늘어남에 따라, 사회는 선별적으로 필요한 정보를 선택하고 활용할 수 있는 능력의 중요성을 이야기하고 있다. 즉, 실제 삶에서 접하게 될 문제들을 해결할 수 있도록 학생들을 교육하는 것이 필요 함을 강조한다. 과학교육의 목표 중 하나도 일상생활에서 과학 지식 과 방법을 활용하여 문제들을 해결할 수 있는 능력을 신장할 수 있도 록 학생들을 교육하는 것이다(Ministry of Education, 2011, p. 3). 이 러한 기반 아래 전통적 교육 방법에 근거한 지식의 습득을 넘어, 구체 적 맥락에서 문제를 해결하는 유형의 교수학습모형인 문제기반학습 (Problem-Based Learning: PBL)이 개발되고 연구되어 왔다(Barrows, 1996; Collins, Brown, & Newman, 1989). 이와 같은 연구들은 학생들 이 문제를 해결하는 것이 지식의 이해와 적용을 가능하게 하는 방안 임을 기술하고(Kolodner et al., 2003; Krajcik et al., 1998), 각종 이슈
들에 대해 과학적 관점에서 바라보며 과학적 기준을 활용하여 평가할 수 있는 과학적 소양인 양성의 방법 중 하나임을 강조한다(Hodson, 2009; Roth & Barton, 2004).
하지만, 문제기반학습의 실현 가능성에 대해 많은 비판 요소가 있 는 것이 사실이다. 학생들이 해결해야 하는 탐구 문제들은 이미 오랜 기간 동안 활용되어 익숙해진 문제들이다. 또한 일상생활과 관련이 적어보이는 과학적 상황으로 표현되는 문제들이 다수이다(Ryu &
Park, 2006). 특히 문제와 관련된 과학 지식과 방법들은 이미 오랫동 안 정당화가 완료된 것들이기 때문에(Sutton, 1992), 학생들은 ‘정답’
에 해당하는 것을 발견하는 것에만 집중한다. 즉, 학생들에게 문제 해결의 경험은 주어진 방법을 이용하여 뻔히 예상되는 답을 찾아가는 과정으로 점철될 가능성이 크다. 일종의 문제기반학습으로 구분할 수 있는 탐구가 쉽사리 목표를 달성할 수 없다는 비판(Crawford, Kelly, & Brown, 2000)들은 문제기반학습의 한계와 맥을 같이 한다.
한편, 과학을 모방하고 단순하게 경험하는 것은 과학에 대한 이해 를 보장하지 못한다는 비판들도 유심히 살펴보아야 한다(Schwartz,
대학생들의 융합형 문제 해결 활동에서 문제발견 및 과학기술 분야 활용 양상 분석
백종호* 서울대학교
An Analysis on the Characteristics of Problem-Finding and the Aspects of Using Science and Technology of Undergraduate Students’ Convergence Problem Solving Activity
Jongho Baek* Seoul National University A R T I C L E I N F O A B S T R A C T
Article history:
Received 23 November 2016 Received in revised form 3 December 2016
Accepted 14 December 2016
In accordance with the changing of society, remarkable increase in knowledge and information, the competencies to choose and use proper information in various domains are considered as an important skill. As one of the methods in developing these competencies, it is emphasized that a problem-based learning can make student understand and use knowledge by solving the contextualized problem. However, it is skeptical of learner’s development of competencies to use knowledge by solving well-defined given problem. Therefore it is required that students be allowed to develop the competency to find problem through experiences to determine and evaluate the purpose of the problem and method. The purpose of this study is to understand how undergraduate students use science or technology in finding a problem.
In this line, this study articulated four cases conducted by participants who engaged in convergence teaching-learning program. And this study investigated the participants’ process of problem-finding, method and reason to apply science or technology. The results were drawn by analyzing interviews and written data, including their proposal, a poster, and final reports. Participants changed the form of problem from initial ill-structured one into a concrete one, where the participant could derive a detailed solution.
Science or technology applied as the detailed example to convert problem into a concrete form, or as the analyzing tool or theoretical background of problem to make a link with other domain. Their reason of applying science or technology could be summarized in ‘personal interest based on prior experience’
and ‘alternatives to resolve a dissatisfaction.’ Based on the result, this study suggests holistic approach that is included in both intuitive thinking and logical thinking and metacognitive regulation to stimulate problem-finding in problem-based learning program.
Keywords:
problem finding, problem-based learning, ill-structured problem, convergence teaching-learning program
* 교신저자 : 백종호 (hll14@snu.ac.kr)
** 이 논문은 2016년 대한민국 교육부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2016S1A5A8018700) http://dx.doi.org/10.14697/jkase.2016.36.6.0867
Journal of the Korean Association for Science Education
Journal homepage: www.koreascience.org
Lederman, & Crawford., 2004; Sadler et al., 2010). 관찰과 실험이 세계에 대하여 정확한 이해를 도울 수 있다는 순진한 기대와, 학습자 들이 이론과 자료를 스스로 연결하고 중요한 개념을 발견한다는 믿음 이 비판의 지점이다. 이러한 교실의 환경은 학생들로 하여금 매우 혼란스러운 상황에서 정답만을 찾고자 하는 태도를 갖게 하고, 최종 적으로 문제해결을 통한 학습을 방해한다는 것이다(Hug & McNeill, 2008; Klahr & Nigam, 2004; Kirschner et al., 2006). 특히, Kirschner 와 동료들은(2006) 최소한의 안내로만 이루어지는 탐구 활동이 왜 실재적인 학습으로 연결되지 못하는가에 대해 기술하면서, 정형화된 문제에만 익숙한 학습자들이 열린 문제에 익숙할 수 있도록 안내가 선행되어야 함을 강조한다.
문제기반학습이 목적하는 바와 같이 문제해결능력을 함양하고, 학 습의 결과를 일상생활의 문제 해결로 전이하기 위해서는 구조화된 형태의 문제들의 해결에만 몰두해서는 부족하다. 오늘날의 우리 주변 은 복잡하고 역동적으로 변화하기 때문에, 주변의 맥락에 따라 복합 적인 원인들이 작용하고 문제 해결의 접근 방법이 다양하게 적용될 수 있다. 학생들이 과학자들과 같은 맥락에서 활동을 진행하지는 못 하지만(Brewer, 2008), 자신의 문제를 제기하고 과학적으로 사고하여 자신의 해결방안과 답안을 제시할 수 있는 기회를 제공하는 것이 필 요하다. 이는, 학생들이 상황을 분석하여 문제를 형성하고, 일종의 해결 방안을 제시하여 타당성을 검증하는 과정이 학생들에 의해 이루 어질 수 있어야 함을 의미한다. 교사는 학생들이 구체적인 문제 해결 방법과 목표가 제시되지 않는 비구조화된 문제(Jonassen, 1997)를 해 결해볼 수 있도록 안내해야 하며(Kang & Kim, 2012; Lee, 2005; Ryu
& Park, 2007), 어떻게 문제를 발견하여 형성하고 해결하는지 총체적 관점에서 살펴보아야 한다. 특히 학생들이 문제를 인식하는 초기 단 계에서는 구체적인 해결 방안이나 예상하는 결과가 명확하지 않기 때문에, 문제발견과 비구조화된 문제는 별개로 고려하기 어렵다.
문제발견은 “새로운 질문을 던지고, 새로운 가능성을 제기하고, 새로운 관점에서 과거 문제를 고려하는 것”(Einstein & Infeld, 1938:
Kim, Seo, & Park, 2013에서 재인용)으로, 문제해결의 첫 단계로 중요 한 역할을 맡는다. 이를 다시 기술하면 구체적으로 현상을 살펴 좁혀 야 하는 갈등 혹은 간극을 드러내기 위해 문제를 형성하는 행동, 태도, 사고 과정을 의미한다고 볼 수 있다(Runco, 1994). 최근의 연구에 의하면, 과학 학습을 위해 스스로 구성한 문제를 해결하는 경험이 더 큰 성취를 끌어낼 수 있음이 보고되고 있으며(Hwang & Park, 2015), 문제 해결을 시작하는 단계뿐 아니라 진행 과정에서도 증거와 의 비교를 통해 새로운 문제를 발견하는 것이 문제기반학습의 질적 향상에 영향을 끼침을 기술하고 있다(Hung et al., 2011; Jeong &
Kim, 2013; Yoon & Park, 2000).
과학 분야에 한정하여 문제발견의 과정을 탐색한 연구들에 의하면, 학습자들이 어떤 과정을 거쳐 해결 가능한 형태의 문제로 변환해 가 는지 확인할 수 있다. Cho & Han(2015)은 R&E 프로그램에 참여한 과학고등학교 학생들을 대상으로 한 연구에서, 준비단계를 거쳐 불완 전한 문제가 발전과 퇴행의 과정을 거치며 문제로 형성됨을 밝혔다. 대학생들을 대상으로 한 Kang & Kim(2012)의 연구는 잠정적 해결책 과 단서를 탐색하여 필요 정보를 검색, 선별하는 과정으로 문제발견 이 진행됨을 확인하였다. 한편, 탐색, 직관적 사고, 기존 지식과 경험 의 표현, 기억의 모니터링, 적절성 논의, 잠정적 문제 결정 등의 과정
이 순환적으로 일어나며, 필요에 의해 변화가 생길 수 있다는 보고도 있다(Jeong & Kim, 2013; Ryu & Park, 2009; Seo et al., 2012). 다만, 이러한 연구들은 과학적 문제해결에 익숙한 학습자들이 과학적 맥락 안에서 문제를 발견하는 양상에 초점을 두었기 때문에, 과학기술 분 야를 활용하는 동기와 원동력을 검토하기는 어렵다는 한계가 있다.
이러한 배경에서 학생들이 문제를 발견하여 해결하는 과정을 살펴 보고, 과학기술 분야의 활용 방식을 구체적으로 이해할 필요성이 있 다. 본 연구는 과학적 상황이 아닌 영역 일반적(domain-general)인 상황에서 학생들이 과학기술의 다양한 요소들을 문제 해결에 도입하 고 이용하는 양상을 살펴보았다. 영역 일반적 상황을 이용하는 것은 타 영역의 지식과 방법을 활용할 수 있음에도 불구하고, 학생들이 과학기술적 접근이 필요하다고 여긴 것으로 볼 수 있기 때문이다. 이와 같은 접근은 문제기반학습의 목표가 일상생활에서의 문제 해결 이라는 측면에서, 문제 해결 시 실제 과학의 활용 양상을 확인 가능하 게 할 것이다. 구체적으로 본 연구는 어떤 과정으로 문제를 발견하여 해결하는지 살펴 아래 연구 문제의 답을 구하고자 하였다.
첫째, 학생 중심 융합 활동에 참여한 대학생들의 문제발견 과정에 서 과학기술 분야는 어떻게 활용되는가?
둘째, 학생 중심 융합 활동에 참여한 대학생들이 자신의 문제에 과학기술 분야를 활용한 이유는 무엇인가?
Ⅱ. 연구 맥락
본 연구는 학생주도형 융합 교수학습 프로그램에 참여했던 대학생 들의 과학기술 분야의 활용방식에 대해 사례연구 방식을 활용하여 살펴보았다. 초점을 두는 사례는 ‘융합형 문제 기반 학습 프로그램에 참여한 대학생들의 문제발견 및 해결 과정’으로, 하나의 현상에 집중 하고, 그 안의 내포된 의미를 분석하는 것에 집중하였다(Merriam, 1998). 이를 위해 대학 내의 강좌를 자유롭게 활용할 수 있는 융합 프로그램에 초점을 두고 연구자가 근접하여 바라보았다. 해당 프로그 램의 참여 학생들 중 과학과 연관되는 강좌를 활용하거나, 과학과 관련이 있는 소재를 융합 활동의 주제로 사용한 4명의 학생들을 연구 참여자로 설정하였다. 구체적인 연구 내용과 연구 방법은 아래와 같 은 형식으로 진행하였다.
1. 프로그램
본 연구는 영역 일반적인 문제기반학습 활동에서 과학기술 분야를 활용하는 방식을 탐색하고자 한다. 하지만 대부분의 교수학습프로그 램은 하나의 영역이나 교과목을 기반으로 실행된다. 따라서 본 연구 에서는 학생들이 다양한 학문 혹은 교과 영역을 자유롭게 활용할 수 있는 융합형 교수학습 프로그램에서의 학습 과정과 결과를 연구의 사례로 선정하였다. 이와 같은 목적에서 대학에서 이루어지는 교과 외의 문제해결활동은 다양한 분야를 활용한 문제발견과 해결이 가능 하다는 측면에서 적합할 것으로 판단하였다. 즉, 과학기술 분야의 다 양한 측면과 방식을 활용한 사례들을 살펴볼 수 있을 것으로 기대하 였다.
본 연구에서 관찰한 프로그램은 경기도 소재 대학에서 운영하고 있는 학생 주도형 융합 프로그램이다. 해당 프로그램은 특정 강의에
기반을 두고 진행하는 프로그램이 아니라 모든 강의를 활용할 수 있 는 것이 특징으로, Figure 1과 같이 대학 내에 개설되는 강의들을 두 개 이상 그룹으로 지정하여, 보고서나 산출물을 제작하는 문제해 결 활동이다. 즉, 둘 혹은 그 이상의 강의를 하나의 그룹으로 형성하고, 두 강의에서 학습한 지식, 기술, 방법 등을 활용하여 하나의 문제 혹은 과제를 제안, 해결하여 발표하고, 보고서를 제출하는 과정으로 진행 된다.
Figure 1. Student-centered convergence program focused on problem finding
두 강의에서 활용하는 지식이나 방법을 활용하여 문제를 제안하는 과정을 문제발견으로 해석할 수 있다. 해당 프로그램에서 학생들이 활용 가능한 강의는 대학 내에서 개설되는 모든 강의로 설정했으며, 과거에 이수했던 강의와 연구 참여 기간 중 이수한 강의를 모두 포함 하였다. 또한 해당 강의, 학생들의 개인적 경험 등이 모두 문제를 구성 할 수 있도록 돕는 배경에 해당한다. 따라서 학생들이 문제를 스스로 제기해야 하는 환경에서 연구를 진행하였으며, 연구 참여자들은 과학 기술 분야를 활용해야 하는 내적인 동기, 이유가 있을 것으로 판단하 였다.
2. 연구 참여자
2015년 1, 2학기에 프로그램에 참여한 62명의 학생들 중, 과학기술 분야의 내용 혹은 방법을 활용한 학생들을 연구 참여자로 모집하였다. 본인이 과학 혹은 기술을 활용하였다는 관점을 가지고 있는가의 여부 를 연구 참여자 모집에서 중요하게 고려하였다. 즉, 과학기술 분야를 자신의 문제를 발견하고 해결함에 있어 활용하고자 하였다는 인식이 참여자들의 공통점이라고 할 수 있다. 참여자들이 인식한 과학기술 분야의 영역은 과학 지식 및 방법, 과학 철학 측면, 일부 기술공학의 영역에 해당했다. 따라서 해당 활동에 참여한 학생들 중 과학기술 분야로 간주할 수 있는 사례들을 모두 배열하고, 그 중에서 연구 참여 의사를 밝힌 네 학생들을 대상으로 연구를 진행하였다. 다만, 연구 참여자들의 모집 방식이 위와 같았기에, 사례연구의 특징을 부각하기 위한 다양한 배경이나 경험들을 지닌 참여자들을 대상으로 할 수 없 었던 점은 본 연구의 한계이며, 추후 연구를 통해 확장해야 함을 명시 하고자 한다. 연구 참여자들의 기본 정보는 Table 1에 제시하였다.
한편, 네 참여자 중, 셋은 문제기반학습 프로그램의 참여 경험이 있었 으며, 참여자 B는 유사한 경험이 없었다고 응답하였다. 참여자 A는 학위 논문 작성을 위한 연구실 참여, 참여자 C는 외부 공모전 지원, 참여자 D는 특성화 고등학교에서 프로젝트 수행 경력이 있었다.
참여자 단과대학 전공 학년
A 공과대학 기계공학과 4
B 경영대학 금융공학과 2
C 공과대학 화학공학과 2
D 정보통신대학 소셜미디어 전공 1
Table 1. Information of participants
참여자 4인 중, 3인은 공학계열의 재학생이며, 다른 1인은 경영대 학 재학생이었다. 즉 3인은 평소 과학기술 분야와 일정한 관련이 있거 나, 지속적으로 학습해 온 반면, 경영대학 재학생인 B의 경우에는 상대적으로 과학기술 분야와 관련된 내용이나 활동을 접한 경험이 적은 경우에 해당했다. 참여자 A의 경우에는 공과대학에 재학 중인 4학년 학생으로, 공룡이라는 과학적 소재와 공룡에 대한 연구를 진행 하는 과정에서의 과학적 방법을 이용하였다. 참여자 B는 경영대학의 학생으로, 반증주의, 패러다임 이론과 같은 과학 철학의 관점들을 활 용하여 자신의 전공과 연계하는 활동을 수행했다. 참여자 C는 공과대 학의 학생으로 일반 화학에서 학습한 과학 개념을 토대로 과학 철학 적 이론을 비판하는 활동을 진행했다. 마지막 참여자 D는 정보통신대 학의 재학생으로 예술 창작을 인지과학에서 학습한 인공지능 관련 기술공학 개념을 바탕으로 연계한 활동을 수행했다.
3. 자료 수집 및 분석
연구 참여자들의 문제발견 및 해결 과정에 대한 심층적 이해를 얻기 위하여 수집한 자료는 크게 문헌자료와 면담자료로 구분할 수 있다. 문헌자료는 문제 해결의 과정과 결과를 드러내어 무엇을 수행 했는지 확인하는 용도로 활용하였으며, 수집한 문헌자료로는 계획서, 포스터 발표 자료, 최종보고서가 있다. 이 중 계획서는 참여자들의 초기 문제 인식을 확인하는 용도로 활용하였다. 초기의 문제 인식은 참여자들이 해결할 가치가 있다고 판단하는 내용으로, 문제 상황을 제안하거나 비구조화된 형태의 문제로 형성한 것으로서 고려하였다.
비구조화된 문제는 Cho & Han (2015)의 연구에서 주장한 불완전한 문제로 고려할 수 있어 추후 변동 가능성을 내포하고 있다고 볼 수 있었다. 포스터 자료는 참여자들이 최종보고서를 작성하기 이전에 타 참여자들과 문제 해결과정을 공유하고 평가하는 기회를 갖기 위해 제작했다. 즉, 초기의 문제 상황 혹은 비구조화된 문제가 구체화되어 가면서 해결되는 과정을 드러내는 자료이다. 최종보고서는 참여자들 의 최종적인 문제와 해결 과정이 명확하게 드러나는 자료이다. 초기 에 결정한 문제 혹은 과제도 진행 과정에서 변경될 가능성이 있기 때문에, 최종보고서에 기술한 문제 혹은 과제를 최종적으로 구조화를 완료한 것으로 고려하였다. 이와 함께 연구자가 중간 자료인 포스터 의 발표 현장을 관찰하여 주요 사항을 기록하여 활용하였다.
면담은 역동적으로 변화하는 문제의 발견과 해결의 특징과 과학기 술 분야의 선정 이유에 대해 구체적으로 파악하기 위하여 실시하였다. 각 면담은 참여자들이 포스터 발표회에 참여한 이후 이루어졌다. 참 여자마다 공모전과 면담 일정의 간격이 차이는 있으나, 자신의 주제 와 경험에 대해 충분히 설명할 수 있는 시기에 면담을 실시하였다. 면담은 반구조화된 형태로 진행하였으며, 연구자가 사전에 준비한 면담 질문지를 기반으로, 참여자들의 응답에 따라 추가적인 질문을
자유롭게 제시하였다. 사전에 준비한 면담 질문은 참여자가 발견한 문제의 설명과 기반이 된 배경, 문제의 구조화 과정에 영향을 끼친 요인 등을 묻는 질문이었다. 각 면담은 참여자들과 연구자의 개별 면담으로 진행하였으며, 면담 시간은 약 45분 이내에 완료되었다. 참 여자들이 편안한 분위기에서 면담에 참여할 수 있도록 해당 대학의 세미나실이나 교실이 아니라 외부에서 진행하였다. 면담 내용은 모두 참여자들의 동의를 거쳐 녹음하여 저장하였으며, 면담 직후 전사하였다.
수집한 자료들은 연구자 1인이 선입관을 갖지 않고 자유롭게 읽었 으며, 개별 참여자의 문제발견과 해결과정을 하나의 이야기로 만드는 것에 집중하여 분석하였다. 이야기를 구성하는 과정에서 중점적으로 고려한 것은 참여자들이 특정 상황에서 내린 의사결정을 뒷받침할 수 있는 자료를 토대로 철저한 설명과 이해를 추구하고자 한 점이다 (Yin, 2003). 이를 위해 우선 각 참여자들의 문헌자료를 반복적으로 읽으면서 문제의 구조화가 일어나는 과정을 통해 문제발견 양상을 추적하였다. 본 연구에서는 두 집단의 명확하게 해결 방안이 구성되지 않은 초기 문제 혹은 과제의 배경인 상황을 제시한 경우 비구조화된 문제로 분석하였다. 그리고 구체적 해결 방안을 제시한 문제와 상황을 구체화 하여 배경 영역이 제시된 과제를 구조화된 문제로 분석하였다 (Jonassen, 1997). 이후 문제의 발견에 영향을 끼친 요인을 면담자료를 통해 파악하였다. 각 사례의 특징적 측면들을 부각하기 위하여 별도의 코딩을 진행하지는 않았으며, 문제를 발견해서 해결에 도달하는 과정 을 참여자 별 개념도로 작성하였다. 해당 자료는 과학교육 전문가 2인, 과학교육 박사과정 1인과의 세미나를 통해 검토하여 보완하였다.
Ⅲ. 연구 결과
융합에는 다양한 방식이 존재할 수 있지만, 서로 연관이 적을 것으 로 예상하는 두 분야를 연계한다는 측면은 동일하다. 본 연구에서 확인한 네 참여자의 사례에서 본인에게 익숙한 분야와 익숙하지 않은 분야를 연계하고자 한 것을 확인할 수 있었다. 특히 참여자들이 제시 한 융합 문제는 하나의 사례와 이를 해석하기 위한 분석 도구 및 배경 이론으로 구분되었다. 한편 두 분야를 연계하는 과정에서 참여자들 중 2명은 질문 형태의 문제를 제시하였고, 2명은 자신의 의견을 설명 하는 일종의 프로젝트 주제 형태로 과제를 형성하였다.
1. 융합 프로그램에서 문제발견 과정 및 과학기술 분야의 활용 양상 참여자들의 문제발견 과정은 초기에 문제로 형성할 수 있을 것으로
인식한 간극이나 상황을 구조화 하는 과정으로 유사하게 나타났다. 모든 참여자는 자신의 사전경험이나 이해에서 불만족이 발생한 사례, 해결의 가치가 있다고 여겨지는 사례에 초점을 두고, 이를 잠정적인 해결책을 포함하는 초기 문제로 형성하였다. 이후 초기 문제를 구체 적 결론의 제시가 가능한 형태로 변환하는 구조화 과정을 거쳐 문제 발견을 완성하는 일련의 과정을 확인할 수 있었다. 이 과정에서 참여 자들은 공룡의 멸종과 같은 과학적 사실, 이상기체 상태 방정식과 같은 과학 이론, 패러다임과 같은 과학철학, 인공지능과 같은 기술 분야를 소재로 선정하였다. 참여자들이 제시한 융합 과제의 제목과 구조화된 문제는 Table 2와 같다.
가. 예시 사례로 활용
참여자 A는 공룡의 사례를 구체적으로 설명하면서 창의적 사고와 논리적 사고의 측면에서 바라본 유추의 개념을 종합하는 문제를 해결 하였다. 창의적 사고와 논리적 사고를 다룬 각각의 강의에서 유추라 는 개념을 같이 도입한 것에 착안하여 아래 발췌문과 같이 창의적 문제 해결에 유추가 필요하다는 잠정적인 문제를 제안하였다. 이는 공통의 관심사인 유추를 융합 문제의 소재로 제안하면 쉽게 접근할 수 있을 것 같다는 A의 예상에 의한 것이었다. 하지만 A는 해결의 방법과 영역이 모호하다는 판단을 내리고, 전문가인 해당 강좌의 교 수와 몇 차례의 논의를 거쳐 구체적인 예시가 필요함을 인지하였다.
따라서 공룡을 사례로서 활용하였는데, 그 중에서도 특히 “공룡의 변온성 및 공룡 멸종의 원인 분석”을 설명하는 방식으로 구체적 문제 를 형성하였다. 이 과정은 전문가가 예시 사례를 활용하는 것을 추천 하며 유사 사례를 설명한 이후에, 참여자가 긴 시간의 고민을 거쳐 제시 한 공룡이라는 소재를 전문가가 지지하면서 완료된 후 해결되었다.
참여자 A: 창의력(발산적 사고)과 논리력(수렴적 사고)이 상반되는 기존 의 개념보다는 창의력을 잠재적으로 사용 가능한 논리력으로 보는 것이 더 낫다고 생각합니다. (초기의 비구조화된 문제, 신청서 중 발췌)
참여자 C는 과학이론을 예시로 활용하였는데, 기체 관련 이론의 당위성에 대해 과학철학적 질문을 던지는 문제를 제시하였다. 문제의 목적은 과학철학의 영역인 귀납주의, 반증주의, 패러다임 이론의 비 판으로, 예시로서 이상기체 상태방정식을 활용하는 것을 확인할 수 있었다. C는 “이상적 상황을 가정한 공식의 신뢰도와 귀납적 접근을
참여자 제목 구조화된 문제 활용 과학기술 분야
A 공룡을 상상하는 과정에서 볼
수 있는 유추의 유용성
공룡 관련 사례를 토대로 창의적 사고와 논리적 사고의 측면에서 유추의 유용성을 설명하겠다.
공룡의 변온성 및 멸종 원인
B 과학철학적 관점을 통한
경제학 분석 및 예측 귀납주의, 반증주의, 쿤의 이론을 이용하여 주류 경제학의 흐름을 정리하겠다. 귀납주의, 반증주의,
패러다임 이론
C 이상기체를 통한 과학적 설명
이론의 비판
1) 보일⋅샤를의 법칙은 귀납적으로 정당화되는가?
2) 실험을 통한 경험적 반증이 제기되었는데, 보일⋅샤를의 법칙을 이용하는 이유는 무엇인가?
3) 기체에 대한 패러다임이 변했는데, 이상기체 상태방정식이 부정되지 않는 이유는 무엇인가?
이상기체 상태방정식, 귀납주의, 반증주의,
패러다임 이론
D 인공지능과 예술 인공지능이 그린 그림이나 쓴 글을 예술로 평가할 수 있는가? 인공신경망(딥러닝) 기술
Table 2. Title, structured problem and used science or technology of participants
통한 보정 공식의 당위성에 대한 의심”에 대한 답을 찾고자 하는 초기 의 문제에서 시작하여 “논리적 해석도구로 간주한 반증주의와 패러다 임 이론을 이용하여 이상기체 상태방정식의 유도 과정을 재구성하고 도구를 비판”하는 문제로 구조화하였다. 특히 자신의 문제를 Table 2에서 확인한 바와 같이 세부 문제로 분할하였는데, 잠재적인 해결 결과가 구체적인 것이 좋겠다는 본인의 판단에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 이는 직접적인 해결 결과를 제시해야 한다는 인식 하에 Kang & Kim(2012)의 연구 결과와 같이 해결 방안을 염두에 두고 문제를 발견함을 의미한다. 따라서 자신이 잘 이해하는 과학 분야를 활용하는 것이 용이하다고 인식하였고, 이상기체 상태방정식은 자신 의 의견을 정당화하기 위해 구체적 문제를 최종적으로 작성하는 단계 에서 도입되었다.
참여자 A와 C가 과학을 사례로 도입한 동기는 다르지만, 이들이 자신의 문제를 더 구체적으로 드러내고자 하는 의도로 예시 사례를 이용하였음을 확인할 수 있었다. 따라서 상대적으로 사람들에게 익숙 한 소재를 활용하였다. 아래 참여자 A의 면담 자료에서 참여자들의 이러한 시각을 확인할 수 있으며, 관련 소재는 자신의 경험에 해당하 는 전공 학습 내용이나 일상의 취미에서 발견하였음을 확인할 수 있 다(Kang & Kim, 2012).
참여자 A: 그 전에는 저는 조금 학문적인 내용, 그런거로 이런 것(유추에 대한 설명) 같다고 했는데, 그런 것은 너무 추상적이니까...
(중략) 유추에 관련된 책을 소개시켜 주셨어요. 거기서 사례 가 있었어요. “이런 식으로 설명하면 더 와 닿는다.”.(후략) (면담 중 발췌)
나. 분석 도구 및 배경 이론으로 활용
과학철학을 소재로 융합 문제를 제안한 참여자 B와 C는 반증주의, 패러다임 등의 개념을 이용하여 타 소재를 분석하는 문제를 제시하고 해결하였다. 두 참여자의 문제발견 과정은 매우 유사한 양상을 보인 다. 이들은 자신에게 관심이 있는 소재인 각 학문 분야의 역사적 흐름 을 배열하고, 흐름의 변화에 대한 특징을 포착하기 위하여 과학철학 을 도입하였는데, 반증주의나 패러다임의 내용을 분석의 도구로서 활용하였다. 이 과정은 사전 경험이나 자신의 이해를 점검하는 과정 에서 생긴 불만족을 해결하기 위해 잠정적인 해결책 혹은 잠정적 문 제를 제안하고, 분석도구로서 과학철학 분야를 이해한 이후에 구체적 인 문제로 구조화한 것으로 정리할 수 있다.
참여자 B가 발견하여 해결한 문제는 자신의 전공인 경제학에서 학습한 결과를 과학의 발달, 변화를 다룬 철학적 관점을 적용하는 것이다. 우선 자신이 학습했던 주류 경제학을 시대별로 나열하고, 하 나의 흐름으로 변화와 그 이유를 설명해야 한다는 것을 잠정적 문제 로 삼았다. 잠정적 문제를 구체적으로 해결할 문제로 변환하는 과정 은 크게 두 계기를 통해 이루어지는데, 첫 단계는 과학철학이 타 영역 에도 전이 가능한 접근 방법이라는 잠정적 해결책의 발견이다. 아래 면담 자료에서 살펴볼 수 있듯이, B는 초기에 과학에 대한 설명 방식 은 타 학문에 적용 불가능하다는 인식을 가지고 있었다. 하지만 과학 철학 관련 강의 중, 과학이 단순히 경험에 의해서만 구성되는 학문은 아니라는 설명을 통해 해결책이 될 수 있다는 판단을 하게 된다. 이 판단은 향후의 문제발견을 결정하는 주요 사건으로 작용하였다.
연구자: 반증주의나 패러다임이나 이런 것 배울 때 이걸로 연결하면 되겠다는 생각이 들었었나요?
참여자 B: (고민) 그게 귀납주의 들을 때에는 이게 정말 과학이구나.
과학에만 적용될 수밖에 없겠구나. 경험을 통해서 하는 그런 생각이 들었었는데. 반증주의를 듣는 순간, 그게 순서대로 들었거든요. 패러다임 마지막에 듣고. 반증주의 듣는 순간에 이건 과학적 이론에만 적용될 수 있는게 아니고, 전체적인 이론에 적용될 수 있었고, 경제적인 측면에도 적용될 수 있지 않을까 생각이 들었어요. (면담 중 발췌)
두 번째 계기는 귀납주의, 반증주의, 패러다임을 활용한 자신의 접근에 대한 타당성의 검증이었다. B가 문제의 적절성에 대해 고민한 지점은 크게 둘인데, 하나는 각 과학철학자들의 설명과 주장에 대한 자신의 이해가 적절한지의 여부와 서로 상이한 두 영역인 경제학과 과학철학을 연계하여 설명하는 것의 타당성이었다. 이에 대한 전문가 의 지원과 동의를 얻고 나서야 자신의 문제를 “귀납주의, 반증주의, 패러다임으로 주류 경제학의 흐름을 정리하겠다.”로 확정하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 전문가 지원은 Cho & Han (2015)의 연구와 마찬가지로 문제발견의 중요한 과정으로 작용함을 확인할 수 있다. 이는 앞선 참여자 A의 사례에서도 확인할 수 있었다.
참여자 B: XXX교수님이 이런 이런 식으로 하면 어떨까 그리고 제가 아이디어를 냈을 때, 좋게 좋게 받아주셔가지고 좀 자신감 가지고 갈 수 있었고 (면담 중 발췌)
이상기체 상태방정식을 소재로 활용한 참여자 C의 경우에도 과학 철학적 접근을 통해 분석하는 대상은 B와 차이가 있었으나, 과정은 거의 유사하였다. C의 경우에도 잠정적 문제를 형성하는 과정에서 과학 분야를 도입하고, 해결책을 찾는 과정에서 과학철학을 적용하였 으며, 적합한 방식이라는 전문가 지원을 통해 구체적 문제로 확정하 였다. 다만 앞선 B와 다르게, 단순한 분석도구로서 활용하기보다, 반 증주의나 패러다임 이론을 이용해 이상기체 상태방정식의 변화를 설 명하는 과정을 보여줌으로써 분석 도구인 과학철학적 접근의 한계를 비판하고자 했다는 측면에서 차이가 있었다. 이와 같은 측면은 최종 적인 문제 해결 결과를 보여준 최종보고서의 결론에서 드러났다.
참여자 C: 반증주의, 패러다임에 부합하지 않는 이상기체 상태방정식은
과학적이지 않은 것처럼 보일 수 있으나 실제 기체의 거동을 이해하는데 매우 중요하며 특정 조건 하에서 근사값을 제공 하기도 한다. 따라서 과학적 설명에 부합하지 않더라도 가치 가 있으며, 과학적 설명에 부합하지 않는 이론이라 하더라도 단순히 수정 또는 폐기만 할 것이 아니라 그 가치를 다시 한 번 고려해 봐야 할 것이다. (최종보고서 ‘결론’ 항목에서 발췌)
참여자 D는 타 참여자와 다르게 연구자들과 유사한 방식으로 과학 기술 분야를 활용하였다. D는 기술 분야의 하나인 인공지능의 배경 이론들을 학습하여 “인공지능이 그린 그림과 쓴 글을 예술로 평가할 수 있을까?”에 답하는 활동을 수행하였으며, 문제발견과 해결의 전 과정에서 자신이 희망하는 주제인 인공지능을 철저하게 중심으로 고 려하였다. 따라서 인공지능에 대한 학습을 이어나가는 형태로 모든
문제발견과 해결을 진행했다. 또한, D는 직전학기 타 강좌에서 이미 자유 주제 보고서로 사람의 뇌를 프로그래밍으로 구현하는 것이 가능 한가에 대한 결과물을 제출한 경험이 있다. 따라서 이 프로그램에서 제시하고 해결한 문제는 앞선 과제의 연장선에서 고려해야 한다. 이 는 과학자들이 문제를 발견하는 패턴 중 하나인 타 과제에서 촉발된 문제를 해결하는 것(Kim, Seo, & Park, 2013)과 매우 유사하다고 평 가할 수 있다.
타 과제에서 촉발된 문제이기 때문에 갖는 특성은 초기의 비구조화 된 문제부터 상당히 구체적이었으며, 활용할 과학기술 분야가 사전에 배경 이론으로 결정되어 있었다는 점이다. 구체적 문제를 형성하는 과정은 가시적인 결과물을 보여줄 수 있는 형태로 조정하는 수준에서 만 이루어졌다. 신경망 이론이라는 기술공학적 접근을 통해 컴퓨터가 인간의 뇌를 모사할 수 있음을 보인 앞선 활동에서 촉발된 “인공지능 은 더 발전할 수 있을 것인가?”가 잠정적인 초기 문제이다. 그리고 긍정적인 대답을 내리고 이를 증명하기 위한 방안으로 대표적 창의적 활동인 예술을 자신의 문제에 도입함과 동시에, 이를 구현하기 위해
‘딥러닝’이라는 새로운 기술적 접근을 이론적 배경으로 삼는다. 이와 함께 ‘정보 입출력 시스템’이라는 기술도 이론적 배경으로 도입하지 만, 최종적인 문제 해결 결과 딥러닝 기술로 해결 가능하다는 결론에 도달하였다.
2. 문제발견 과정에서 과학기술 분야의 활용 이유
학생이 주도적으로 융합 프로그램에서 문제를 제안한다는 것은 자신이 활용할 수 있다고 인식하는 많은 분야 중에서, 특정 목적이나 이유가 있는 분야를 선정한 것으로 해석할 수 있다. 본 연구의 참여자 들은 문제를 발견하여 형성하는 과정에서 지속적으로 자신의 지식과 경험을 되돌아보며, 자신이 관심이 있는 분야와 내용이 무엇인지 탐 색하여 이용하였다. 그 중에서 해결의 가치가 있다고 생각한 대상을 선정하여 구조화 과정을 거쳤다. 앞서 기술한 참여자들의 문제발견 과정에서 과학기술 분야가 도입되는 시점은 차이가 있지만, 해결이나 활용의 가치가 있다고 인식하는 이유의 측면에서는 유사성을 보였다. 과학기술 분야의 도입 이유는 개인적 관심에 의한 활용, 기존 방식에 대한 불만족의 대안 탐색임을 확인할 수 있었다.
가. 개인적 관심의 대상인 과학기술 분야
본 연구의 초점이 된 교수학습프로그램은 대학의 강의들을 활용하 는 형태이기 때문에, 각 참여자들에게 강의의 영향이 클 것으로 예상 하였다. 하지만 각 강의의 내용을 소재로 직접 활용하기보다, 자신에 게 친숙하거나, 기존에 관심이 있었던 개인적인 맥락의 소재들을 활 용하는 사례를 살펴볼 수 있었다. 참여자 A는 자신이 종종 접하는 과학관련 매체로부터 영향을 받았으며, 참여자 D는 문제를 자신의 장래희망으로부터 발전시켰다. 참여자 C의 경우에도 자신에게 익숙 한 전공 교과목 내용을 활용하였기에 큰 범주에서 보았을 때, 개인적 관심에 의해 소재를 결정하였다고 해석할 수 있었다.
개인적 관심에 의해 공룡을 소재로 활용한 참여자 A가 문제를 발 견하여 구조화하는 과정은 과학 분야인 공룡을 예시로서 활용한 것이 며, 타 참여자들과 달리 어떤 분야의 불만족에 의한 문제발견은 아니
었다. 평소 자신의 지식이나 생각을 ‘실생활에 적용하는 것’에 흥미를 가지고 있었다는 A는 특정 주제에 대한 불만족이나 동기가 있었던 것이 아니기에 강의의 내용으로부터 주제를 발견해야 했다고 밝혔다. 융합 문제를 제안한 배경이 된 두 강의의 공통 주제인 유추를 설명함 에 있어, 구체적 사례가 필요하다는 전문가와의 논의를 통해 유추적 사고를 설명할 소재를 탐색하기로 결정하고, 구조화하였다. Figure 2에서 볼 수 있듯이, 공룡 소재가 포함된 것은 구체적 문제를 형성하 는 시점에 거의 근접해 있었다.
Figure 2. Problem finding process of participant A
참여자 A는 융합 소재를 선정하기 위해 구체적인 대상을 모색하던 중, 평소 청취하던 인터넷 라디오 방송에서 공룡에 대한 이야기를 듣고, 대상으로 가장 적합하다고 판단하였다. 참여자 A가 라디오로부 터 융합 소재를 발견한 것은 우연에 의한 것이 아니다. 공과대학에 재학 중인 이 참여자는 평소에 과학에 대한 담론이나 일화들에 많은 관심이 있었으며, 평소에 라디오를 자주 듣는 편이었다. 논리적 사고 와 창의적 사고의 중요성과 활용성에 대해서는 교수자 및 강의의 직 접적인 영향이 있었으나, 그 대상이 과학적 담론에서 자주 등장하는 공룡인 것은 온전히 개인의 관심에 근거한 것이었다. A가 융합 프로 그램에 참여하고 다른 강의를 이수하면서 관심사가 확장되어 과학이 아닌 다른 영역의 소재도 적합할 것이라고 생각한다고 언급한 것을 고려하면, 우연한 발견인 것처럼 보이는 사례들도 모두 개인의 경험 과 관심에 근거함(Oh et al., 2012)을 다시 확인할 수 있다.
연구자: 네 그거요. 그 소재를 어떻게 떠올리게 되었는지 궁금해요. 제 개인적으로도 어떻게 떠올리게 되었는지 그게 궁금해요.
참여자 A: 네 저는 그게 조금 그거 경험을... (멈춤) 외부에서 활동하는 그런 경험이 아니라 좀 책이나 아니면 팟캐스트 이런 거 듣는 거 있는데, 라디오 같은 거 있잖아요. 공룡 얘기도 즐겨 듣는 과학 팟캐스트 이런 게 있어요. (중략) 거기서 맨 처음 나오는 게 그 얘기였거든요. 공룡 얘기가. 그런거 들으면서 계속 주 제에 대해 생각하고 있었잖아요. (면담 중 발췌)
참여자 D의 경우에는 앞선 다른 학생들과는 차별화된 참여 동기가 있었다. 이 학생의 참여 동기는 Figure 3에서 확인할 수 있듯이 자신의 진로 및 계획과 밀접한 관계를 갖고 있었는데, 그 분야는 인공지능으 로 향후 해당 분야의 전문가가 되기를 희망하였다. 특히, 특성화 고등 학교에서 학습했던 내용과 과정들이 깊은 배경으로 자리하고 있음을
확인하였다. 평소에 게임 프로그래밍을 하면서 일종의 인공지능에 대한 현재 한계를 넘어서고 싶었던 개인적 목표가 이 때 형성되었다 는 언급으로부터 이를 뒷받침 할 수 있었다.
연구자: 그 인공지능에 이렇게 관심을 갖게 된 이유를 설명해주실 수
있나요? 주제가 자연스럽게 나온 거 같아서.
참여자 D: 맞습니다. 어 일단은 제가 고등학교 때 주로 게임개발이나
그런걸 많이 했는데, 그 때는 바둑 인공지능 이런 거나, 보통 RPG게임 같은 거 보면, 몬스터가 자유롭게 돌아다니거나 유저를 공격한다거나 그런 게 있잖아요. 그런 거만 만들다가, 그런데 그런 거는 프로그래머가 시키는대로 동작하는거고, 인공지능이라고 부를 수 있는게 아닌 거 같아서. 더 그거보다 더 나은 인공지능을 만들기 위해서 저 스스로 공부를 하다가 관심을 갖게 되었습니다. (면담 중 발췌)
Figure 3. Problem finding process of participant D
즉, 참여자 D가 “더 나은 인공지능”을 만들고 싶어 그 방향의 하나 로 “예술품을 만들 수 있는 인공지능”을 제안한 것은, 뇌를 얼마나 모사할 수 있는지 가능성을 보이고 싶은 참여자 자신의 동기 부여에 의한 것이다. 그 때문에 강의 내용에 맞춰 융합의 소재를 정하기보다,
“신경망을 이용한 인공지능의 가능성 탐색”이라는 융합 문제를 자연 스럽게 선정했다. 이는 자신의 장래 목표에 도움이 될 것 같아 강의를 선택하여 이수했다는 참여자의 응답이나 자신이 희망하는 주제의 보 고서 작성이 자신에게 긍정적이었다는 참여자의 말에서 뒷받침된다.
참여자 D: 기말 보고서를 제가 원하는 수업을 그러니까 제가 ‘예술이란 무엇인가’ 수업을 원해서 들은건데, 거기에다가 다른걸 붙여 서 제가 원하는 주제로 기말 보고서를 대체할 수 있다는 게 좋아서 (참여하였습니다). (면담 중 발췌)
나. 기존 학문의 대안인 과학기술 분야
세 명의 참여자들은 융합 문제를 제안하기 위해 주제를 탐색하는 중, 자신의 전공분야에 대한 이해와 해석에 대해 불만족을 느끼고 이를 해소하는 목적에서 과학기술 분야를 이용하였다. 참여자B와 C 의 경우가 이와 같은 사례로, 자신의 불만족에 대한 새로운 대안으로 과학철학 분야를 이용하여 문제를 제안하였다. 특히, 이 두 참여자의
경우 대학의 전공에 대한 불만족이 원인이었기 때문에, 기존 학문의 대안으로서 과학기술 분야의 활용으로 설명 가능하다.
참여자 C의 경우, 전공에서 학습한 내용에 대한 의구심이 문제를 제기하고 구조화하는 과정의 핵심으로 작용하였다. 화학공학을 전공 하고 있는 참여자 C는 더 높은 학년의 전공 강의를 이수할수록, “기존 에 배웠던 교과 지식들은 쓸모가 없는 것인가”라는 의구심을 평소 갖게 되었다고 하였다. 이러한 의구심을 갖고 과학철학에서 과학 지 식의 발달 과정에 대해 설명을 듣던 중, 과학적 접근이 아닌 과학철학 적 접근을 취하면 흥미 있는 주제가 될 것이라는 관점을 갖게 되었다 고 한다(Figure 4). 따라서 본인이 학습했던 전공의 기초 강의 내용 중 하나인 기체 관련 이론을 주요 분석의 대상으로 삼고 과거의 이론 적 해석의 효용성을 탐색하였다. 이를 점점 구체적으로 기술하는 과 정에서 과학철학적 접근 방법에 대하여 비판하는 활동을 수행한 것을 확인할 수 있다.
참여자 C: 처음에는 제가...(고민) 전공 과목을 점점 더 배우다 보면서 다양한 수식들을 쓰는데, 배우는 식이 복잡해지면 복잡해 질 수록, 직접적으로 측정한 값들이 변수로 들어가는 식들이 많 아지면서. 그러면 그렇게 따지면 지금까지 배웠던 이상적인 식들에 대해서는 과연 그 식들이 가지고 있는 의미가 없는건 가 하는 생각이 들면서, 이상적인 식들은 의미가 없을까 하는 의문점부터 시작해서 이걸 가지고 교수님이랑 상담을 하면서 그럼 과학적 논리적 해석도구를 비판해야겠다까지 오게 되었 습니다. (면담 중 발췌)
Figure 4. Problem finding process of participant C
참여자 B는 경제학을 전공으로 하는 학생으로, 평소의 본인의 학습 습관과 전공 분야의 학습 내용과 방법들에 대한 불만족이 주요 동기 로 작용하였다. 경제학에 대한 개론 강의를 저학년에 이수할 당시 각 경제학자들에 대한 학습이 분절된 형태로 진행되는 것에 불만이 있었다고 언급하였다(Figure 5). 평소 본인이 학습 내용들을 일련의 스토리를 구성하여 이해하는 것이 효과적이었다고 생각한 것이 불만 족의 배경으로 작용하였으며, 과학 철학 강의에서 본 연구에서 집중 한 프로그램을 “본인의 불만족을 해소하는 기회로 삼으라는 교수의 말”이 참여하게 되는 계기가 되었다. 따라서 불만족의 원인이 되었던
경제학 전공 강의를 활용한 것을 확인할 수 있었다. 한편, 일련의 스토 리를 구성하는 것이 주요 목적이었기 때문에, 과학철학에서 학습한 내용들이 적용 가능 여부를 판단하고 활용하기보다 우선 적용해보고 적합하지 않은 접근이 있는지 살펴보는 형태로 문제발견을 진행하는 것을 확인할 수 있었다.
참여자 B: 저는 제가 공부하는 스타일이 이런 연결고리가 없다거나 연관
성이 없으면 잘 안 외워지거든요. 그래서 1학년때도 외우면서 힘들었는데, 그냥 아담 스미스에 대한 내용은 따로 칼 막스에 대한 내용은 따로. 그리고 아담 스미스에 반하는 이론들. 그런 식으로만 배워 가지고 좀 힘들었거든요. 이 사람들 간의 연관 성은 없을까? 전체 경제에 대한 흐름은 없을까 생각을 해가지 고. 그리고 뭐 2년동안 그런걸 잊고 살았다 하더라도, 그게 제가 궁금하던 거였고, 궁금한 걸 해소하고 싶다는 욕구가 강했어요. (면담 중 발췌)
Figure 5. Problem finding process of participant B
참여자 D의 경우, 문제를 구조화한 이후 해결하는 과정에서도 대 안으로 새로운 과학기술 분야를 활용한 것을 확인할 수 있었다. 문제 해결의 최종 결과를 이끌어내는 실마리는 ‘딥러닝’이라는 새로운 기 술 분야이다. 하지만, 문제발견 및 잠정적 해결책을 제안하는 초기 단계에서 참여자 D는 ‘정보 입출력 시스템’을 이용하여 설명하려 하 였으나, 이 방식이 적절하지 않음을 잠정적 결론으로 제시하였다. 이 어 새로운 대안으로 ‘딥러닝’을 스스로 학습하고 제안하였는데, 이와 같은 사례는 기존 학문의 대안으로서 활용한 것이라고 할 수 있다.
Ⅳ. 결론 및 제언
본 연구에서는 융합형 문제기반 학습프로그램에서 과학기술 분야 를 활용하여 문제를 형성한 대학생들을 대상으로, 과학기술 분야를 문제발견 과정에서 어떻게 활용하고 왜 활용하였는지 분석하였다.
참여자들이 초기의 문제 인식으로부터 점점 구조화 과정을 거쳐 해결 가능한 문제의 형태를 형성하는 과정 중에 벌어진 일들을 중심으로 기술하여 결과를 확인하였다. 참여자들의 문제 기술 방식은 차이가 있었으나, 자신의 이전 경험이나 학습한 결과를 탐색하여 해결이 필 요한 상황을 제시하고 구체적인 해결 방안을 포함한 형태로 구조화하 였다. 융합 문제를 형성한다는 것은 참여자들에게도 상이한 두 영역 을 하나로 연계하는 과정이기 때문에, 한 학문 분야에서 도입한 사례 를 다른 분야의 이론이나 도구를 통해 접근하려는 양상을 띄었다.
이 과정에서 과학기술 분야는 예시 사례로서 활용되거나, 분석 도구
혹은 배경 이론으로 활용되는 것을 확인하였다. 다양한 분야 중에서 과학기술을 활용하게 된 참여자들의 동기는 평소 해당 분야에 관심이 많았거나, 기존 학문의 접근 방식에서는 한계를 느끼고 보다 합리적이라 고 생각하는 새로운 대안을 찾기 원했기 때문인 것으로 확인하였다.
참여자들은 이 프로그램에 참여함으로써 자신만의 문제를 형성해 야 한다고 인지했다. 이러한 이유 때문에 프로그램의 내용을 구성하 는 순간 이외에도 자신의 관심, 이해, 불만족 등을 반성적으로 바라보 며 해결할만한 대상을 탐색했으며, 교수의 강의 도중, 라디오를 듣는 순간, 자신의 이전 학습 결과를 평가하는 과정에서 과학기술이 적합 하게 활용될 수 있음을 판단하였다. 즉, 직관적 사고를 통해 문제를 구성할 소재를 발견하였음을 확인하였다. 이와 함께, 직관적으로 판 단한 대상이 문제로서 적절한가, 해결 방안으로 활용 가능한가의 여 부를 확인하기 위해 전문가의 지원을 받거나, 해당 영역을 구체적으 로 학습하여 논리적 타당성을 확보하고자 함을 확인하였다. 이와 같 은 연구 결과는 문제발견을 일종의 창의적 활동으로 간주한다면, 문 제발견을 완료하기 위해 직관적 사고와 논리적 사고의 통합적 관점이 요구됨(Lee, Yoon, & Kang, 2014)을 뒷받침한다.
본 연구에서 초점을 둔 학생들의 결과를 보면, 직관적인 판단에 의해 문제를 발견한 학생들은 단순히 순간적인 영감에만 의존한 것은 아니다. 참여자들이 지속적으로 문제를 형성해야 한다는 생각에 푹 빠져 자신의 경험을 되돌아보거나, 자신이 알고 있는 소재들을 다각 적으로 검토하는 과정을 통해 발견을 경험한 것에 집중할 필요가 있 다. “과학철학이 경제학에 적용가능하다”라는 생각을 떠올린 것은 참여자 B가 본인의 오랜시간 불만족이 무엇인지 돌아보는 과정에서 나온 결과이다. 그리고 참여자 A가 “운동 중에 라디오에서 공룡 이야 기가 나오는 순간 활용 가능하겠다”라는 생각을 한 것은 자신이 형성 한 문제에 대해 심사숙고하며, 자신의 평소 경험을 꾸준히 탐색하였 기에 가능한 것이었다. 마찬가지로 다른 참여자들의 경우에도 유사한 과정이 있었음을 확인할 수 있었다. 이처럼 문제발견을 촉발하기 위 해서는 자신의 경험 및 이해를 되돌아보는 메타인지를 자극할 필요가 있다. 특히 자신이 이전에 경험했던 것을 반성하고, 과제를 계획하고, 과정을 점검할 수 있는 메타인지적 조절(Hmelo-Silver, 2004)을 문제 발견에서 특히 강조할 필요가 있다.
본 연구의 참여자들이 왜 자발적으로 메타인지적 조절을 경험했는 지 탐색함으로써 추후 문제기반학습 연구에 대한 시사점을 얻을 수 있다. 문제발견 과정에서 메타인지적 조절을 할 수 있도록 학생들을 안내하는 것이 필요하다는 본 연구의 제언은 기존에 문제기반학습에 서 강조하던 바와 크게 다르지 않다. 그러나 본 연구의 참여자들이 자신의 경험과 이해를 반추한 이유는 해결 대상인 문제가 구체적이어 야 한다는 인식에서 비롯된 것이었다. 따라서 학습자들은 자신이 상 상할 수 있는 구체적인 대상을 문제로 선정하는 과정에서 자신의 경 험과 이해를 샅샅이 살펴야만 했다. 위와 같은 학습자들의 인식으로 부터 구체적인 맥락의 문제, 특히 자신의 경험으로부터 형성한 문제 를 해결해 볼 수 있는 기회가 학습자들에게 필요함을 확인할 수 있다.
다시 말하면, 탈맥락적인 문제에 학습자들을 계속 적응하게 할 것이 아니라, 맥락적인 문제 상황에 학습자들이 참여하여 해결 방법과 배 경 영역의 타당성을 검토하고 선택할 수 있어야 할 것이다.
문제기반학습에 대한 제언과 문제발견에 대한 향후 연구를 초⋅중 등교육으로 확장할 필요가 있다. 최근 STEAM을 중심으로 진행되는
