구성주의 학습이론
강훈식 (kanghs@cnue.ac.kr)
정신력과 개인기
전통적 인식론 과학 지식은
• 객관적 절차를 통해 발견되고
• 절대적인 가치를 지니며
• 과학지식은 누적적, 점진적으로 발달한다.
각 단어의 진짜 색을 말해보자
전통적 인식론의 문제점
• 객관적 절차?
– 관찰의 이론 의존성: 이론의 변화에 따라 관찰의 본질이 변화
– 실험, 이론 등에 따라 다양한 방법 등
전통적 인식론의 문제점
• 절대적?
– 모든 과학 분야에서 중심 이론이 바뀜
(예) 열소설→연소설, 천동설→지동설
전통적 인식론의 문제점
• 누적적, 점진적?
– 열소설 → 연소설의 과정에서 나타난 것처럼 지식이 단순히 더해져 가는 것이 아니라
이론(설명 방식)에 대한 논쟁 과정을 거치면서 변화
주관적
상대적
불확실성
객관적
절대적
누적적, 점진적
전통적 인식론 구성주의 인식론
전통적 인식론과 구성주의 인식론
구성주의란?
• 지식은 발견되는 것이 아니라 가장 합리적이 고 경험을 많이 포괄할 수 있는 설명을 찾으 면서 만들어지는 것이다.
• 지식은 잠정성, 상대성, 불확실성 등의 성격을
지닌다.
구성주의란?
구성주의의 기원
• 피아제의 발달 심리학
• 오슈벨의 인지론
• 독일의 형태 심리학
• 비고츠키의 사회 역사 심리학
• 듀이의 진보주의
구성주의의 구성 요소
피아제 쿤 비고츠키
대상 개인 과학자 문화
관점 도식과
인지구조 패러다임 규준과 가치 의미구성
요인 비평형화 변칙 사례 대화
구성결과 대체적 틀 과학적 이론 세계관
급진적(개인적) 구성주의
사회적 구성주의
구성주의의 발달
• 급진적 구성주의
– 지식의 구성에 관한 개인의 심리학적, 인식론적 신념 강조
• 사회적 구성주의
– 지식의 사회적 구성과 교수-학습의 사회적 과정
강조
급진적 구성주의 (개인적 구성주의)
• 인간이 자연과의 상호작용을 통하여 자신의 생각을 형성해 간다는 주장에 기초
• 기존 개념은 세계에 대한 개인의 독특한 관점이며, 학습 과정은 학습자 스스로가 의미를 구성해 나가는 능동적 과정
• 절대적 지식/진리의 존재를 부정하고 구성한 지식은
상대적이며, 개인이 예측과 조절을 위해 경험을 이해
하는 과정에서의 안정성에 좌우됨
사회적 구성주의
• 새로운 구성주의라기보다는 급진적 구성주의의 수정
• 지식 구성 과정에서 각 개인이 속해 있는 집단의 사회적, 문화적, 역사적 상황에 따른 언어와 문화 적 사고 방법을 상대적으로 강조
• 사회적 상호작용 속에서 개개인이 지식을 구성하
므로 보다 높은 차원의 지식 구성이 가능
사회적 구성주의
• 객관성이 아닌 상호주관성을 강조(주관적 지 식의 공유성)
• 등한시 된 언어(기호)를 통한 인간 사이의 상 호작용을 강조
• 개인을 사회적 맥락에서 이해
사회적 구성주의
구성주의적 관점의 과학교육의 목적
• 과학적 소양의 함양
– 과학 및 기술의 본성, 실험실 경험과 도구사용 학습, 과학 및 기술의 이용, 과학의 역사, 과학 내용, 태도와 습관, 사 회가 과학 및 기술에 미치는 영향, 과학의 사고와 추리 기 능 등을 기름
• 의사 결정(decision making) 능력 함양
– 의사 결정 과정에는 민주적인 합의의 과정을 원만히 수행 할 수 있는 능력이 필요하다. 구성주의 과학학습에서의 솔 직한 의사소통, 비판적인 사고, 활발한 토론 등을 통해 이 런 능력을 획득할 수 있음
구성주의적 관점에서의 학습자
• 학습자는 학습할 과학 내용과 관련된 개념틀을 이미 나름대로 보유
• 그 개념틀을 적극적으로 이용하여 새로운 상황을 해석하고 이해하며 그 결과를 바탕으로 새로운 과학 지식을 구성
• 학습자가 자신의 사고와 개념 발달에 능동적으로
참여하여 새로운 의미를 구성
구성주의 교수-학습 모형의 특징
• 학습자의 사전 지식 중시
– 교사는 학생들이 이미 알고 있는 것을 파악하여 가르칠 내용과 연결지어야 함
• 사고 기술과 내용 지식의 통합
– 사고 기술은 내용 지식과 통합되어야 발달함
– 관찰, 질문, 실험, 가정하는 일련의 활동은 과학적 개념을 발달시키는 것만큼 중요함
• 동기 부여의 본질적인 속성
– 학생들에게 동기를 부여하는 수단으로 내용과 교수법의 본질적인 속성에 초점을 둠
구성주의 교수-학습 모형의 특징
• 협동 학습 그룹의 역할 강조
– 사회적 환경의 중요성
– 사회적 학습 커뮤니티: 개방적인 사회적 상호작용
이 일어날 수 있도록 소규모의 복합적인 능력(상,
중, 하위 능력)이 고루 갖춰진 협동 학습 그룹을
의미함
과학지식의 변형 (Zylbersztajn, 1983)
S ch S sc
S st S cr
교육 과정
계획 S t
계획 수업
교실 활동
과학자의 과학 교육과정의 과학
교사의 과학
아동의 과학
학생의 과학
과학지식의 변형 (Zylbersztajn, 1983)
• 과학자의 과학(S
sc)
– 의미가 과학자 사회의 합의에 의한 것
• 교육과정의 과학(S
cr)
– 과학자의 과학(S
sc)을 교육과정 입안자가 교수 요목이나 교과서에 수록할 목적으 로 선택한 것
S sc
S cr
과학지식의 변형 (Zylbersztajn, 1983)
S ch 아동의 과학(S • 학교 수업 전부터 개인이 지니고 있던
ch) 의미는 아동 과학의 한 영역을 형성
• 각각의 학생들은 특정 용어에 대해 어
느 정도 범위를 갖고 이해하고 있으며
이들을 모두 모았을 때 아동의 과학
(S
ch)이라는 큰 영역
과학지식의 변형 (Zylbersztajn, 1983)
• 교사의 과학(S
t)
– 교육과정의 과학(S
cr)을 바탕으로 교사 가 선택한 부분
• 학생의 과학(S
st)
– 교실에서 아동의 과학(S
ch)과 교사의 과학(S
t)이 서로 상호작용하여 만들어짐
S t
S st
활동지 작성(10분)
1. 객관주의 과학교육 vs 구성주의 과학교육
2. 인지적 구성주의
vs 사회적 구성주의
객관주의 vs 구성주의
인지적 구성주의 vs 사회적 구성주의
학생의 개념
오개념을 부르는 여러 이름들
• 선개념(preconceptions, 오수벨)
• 오개념(misconceptions, 과학 개념 입장)
• 오해, 오인(misunderstandings, 과학 개념 입장)
• 대안적 틀(alternative framework, 학습자 입장)
• 아동 사고(child's ideas, 학습자 입장)
• 아동 과학(children's sciences, 학습자 입장)
오개념 vs 대안적 틀
• 오개념: 과학 사회에서 보편적으로 받아들여지는 것과는 의미가 다른 개념적 아이디어
• 대안적 틀: 학습자가 자연과의 상호 작용에서 현상을 바 라보는 또 다른 모형
→ 구성주의에서는 오개념보다는 대안적 틀이 더 적절하
나, 주관식 지필 검사로 조사한 학생의 다른 개념은 ‘오
개념’이라는 용어가 더 적절
[물리 문항 예시]
아래와 같이 마찰이 없는 수레 위에 있는 어린이와 어른이 끈 으로 연결되어 있다. 어린이가 끈을 잡아 당겼다면 어떤 일이 일어나겠는가?
① 어린이는 정지해 있고, 어른이 어린이 쪽으로 끌려간다.
② 모두 움직이지 않는다.
③ 모두 같은 쪽으로 움직인다.
④ 어른은 정지해 있고, 어린이는 어른 쪽으로 끌려간다.
⑤ 어른은 어린이 쪽으로, 어린이는 어른 쪽으로 끌려간다.
학생들의 응답
• 질량이 작은 쪽이 끌려간다.
– 두 사람의 질량이 다른 상황에서 한 사람이 힘을 작용하는 경우 그 힘을 두 사람의 사이의 상호작용으로 이해하기보 다는 힘을 받는 대상의 질량이 다르기 때문에 작용하는 힘 의 크기도 다르다고 생각하는데 기인한 오개념
• 당기는 쪽으로 끌려간다.
– 힘을 쓰는 쪽으로 끌려온다고 생각하는 경우이다. 즉, 당기 는 원인 행위가 작용과 반작용에 대한 학생들의 오개념 형 성에 영향을 미치고 있는 것임
활동지 작성(10분)
학생 개념의 특징
생각해보기
학생 개념의 특징(Driver, 1985)
• 개별성
– 개인이 동일한 외부 정보 또는 자극에 대하여 최소한 부분적으 로라도 자신만의 방식으로 관찰, 해석, 내면화하여 자신만의 의 미를 구성함
• 정합성
– 개념은 관련된 지적 환경과 물리적 환경과의 상호작용의 결과 로 학습자의 지식, 인지 구조, 경험에 적절한 것으로 구성됨
• 안정성
– 학습자들이 일상적인 혹은 전통적인 학습을 통해서는 개념이 잘 변화하지 않음
– 학습자들은 분명한 논리적 모순 혹은 부정합성이 있는 것에 대 해 두 가지 설명체계로 각각의 상황에 따라 다른 설명체계를 동 원하기도 함
학생 개념의 특징(최병순, 1993)
• 유사성
– 경험에 기초하여 자신만의 의미를 만들어가지만 동시에 일반적으로 나타나는 공통성이 존재함
• 상황의존성
– 동일한 현상을 통합할 수 있는 과학적 모형을 갖고 있지 못하므로, 동일한 성격이나 내용에 관련된 현상에 대해서 도 상황이 다를 경우에는 서로 다르게 설명
• 안정성(변화에 대한 저항성)
– 학생 개념은 경험에 기초하여 형성되었으므로, 학생의 생 각과 대립되는 실험적 증거를 접해도 자신의 생각을 쉽게 바꾸지 않으며, 설사 바꾼다 해도 시간이 지나면 원래 자 신의 생각으로 되돌아오는 경우가 많음
아동 사고의 일반적인 특성(김찬종 등, 1999)
• 현상 중심적 사고 (감각 중심적 사고)
• 제한적 사고 (제한된 초점)
• 변화 중심적 사고
• 단순 인과적 사고
• 미분화된 개념
• 상황 의존적 사고
현상 중심적 사고
• 직접 관찰이 가능한 피상적인 측면에 근거하여 감각적으로 생각
• 직접 관찰할 수 없는 실체를 지적 모형 으로 구성하는 데 어려움을 겪음
[예]
– 설탕의 용해: 설탕이 사라짐
– 물의 증발: 물이 사라지거나, 공기로 됨
– 지구는 둥글다: 평평한 원반 위에 사람이 있고 그 위 에 별이 있음
다른 사례는?
제한적 사고
• 두드러진 현상이나 떠오르는 생각을 바탕으로 사고
• 주변과의 관계를 인식하지 못함
• 닫힌 계 내의 내용물 간의 상호작용으로 설명하지 못함
[예]
– 주사기나 빨대를 이용하여 물을 빨아들이는 것
→ 압력의 차이보다는 빨아들이는 힘으로 생각 – 호흡은 폐에서만 일어남
– 식물은 밤에만 호흡함
– 얼음을 녹지 않게 보관하려면 쇠로 만든 상자가 천으로 만든 상 자보다 적합하다. 왜냐하면 철을 만졌을 때 차가웠던 느낌을 떠 올리기 때문임
다른 사례는?
변화 중심적 사고
• 정적(평형) 상태보다 변화 상태에만 중점을 두고 생각
[예]
– 정지 상태에서는 힘을 인식하지 못하다가 움직이면 힘이 작용한다고 생각
– 화학평형 상태에서 현상 설명의 필요성을 느끼지 못함 – 신경세포의 휴지 전위 상태에서 이온 이동이 없다고 생각
다른 사례는?
단순한 인과적 사고
• 가역적인 사고를 하지 못하고, 하나의 결과에는 하나의 원인 만이 작용한다고 생각
• 변화 상황을 자신이 좋아하는 방향으로만 설명하려는 경향에 서 비롯됨
[예]
– 비눗방울이 터지는 까닭을 물의 증발, 중력 등의 요인을 고려하 지 못하고 단순히 시간이 지났기 때문이라고 생각
– 타이어를 한 쪽에서 잡아당기면 타이어에 작용하는 힘은 잡아 당기는 방향으로만 작용한다고 생각
– 고체가 열을 흡수하여 액체, 기체가 되는 현상은 이해하지만, 기 체가 열을 방출하며 액체, 고체가 되는 현상은 이해하지 못함
다른 사례는?
미분화된 개념
• 과학자의 개념과 다른 일상 생활의 개념을 흔히 사용하 거나 포괄적인 개념을 사용
[예]
– 밀도, 무게, 부피 개념을 정확한 개념 없이 한꺼번에 사용 – 물리에서 전기, 전류, 전압과 화학에서 전자의 이동을 정확
한 개념 없이 한꺼번에 사용
– 세포호흡, 가스교환, 숨쉬기를 모두 호흡으로 표현
다른 사례는?
상황 의존적 사고
• 동일한 여러 현상을 통합할 수 있 는 과학적 모형을 갖고 있지 못하 므로, 동일한 성격이나 내용에 관 련된 현상에 대해서도 상황이 다른 경우에는 서로 다르게 설명
[예]
– 압력이 낮아지면 끓는점이 낮아지는 것을 과학 실험실에서의 증류 실험에서 는 이해하나, 산에서 끓는점이 낮아지는 것은 바람이나 주위 온도가 낮은 것 으로 설명
– 기린의 예에 대해서는 다윈의 자연선택설로 설명하지만, 고단백식품이 쥐의 진화에 미치는 영향에 대해서는 라마르크의 용불론설로 설명
– 물을 가열하면 수증기가 되는데 이때의 수증기는 열이라고 설명하고, 이슬이 증발하면 수증기가 도는데 이때의 수증기는 공기라고 설명
다른 사례는?
다음은 아동 사고의 특성 중 어떤 내용을 설명한 것인가?
① 단순 인과적 사고 ② 상황 의존적 사고
③ 현상 중심적 사고 ④ 미분화된 개념
컵에 있던 물이 증발하다가 더 이상 수위가 낮아지지 않으면 증발은 더 이상 일어나지 않는다고 생각한다.
증발과 응결이 동시에 일어나는 동적 평형 상태의 미시적 상황을 생각하지 못하고, 단지 수위가 낮아지지 않는 관찰된 특징에만 비추어 감각적으로 사고하므로 현상 중심적 사고임
형성 평가
개념 변화의 조건과 인지 갈등
Posner, Piaget, Hashweh, 권재술의 견해
Posner가 제시하는 개념 변화의 조건
• 현재의 개념에 불만족스러워야 함(unsatisfactory)
– 학생들의 기존 개념과 일치하지 않는 많은 모순된 상황을 제시해 주어야 함
• 새 개념이 지적으로 이해할 수 있어야 함(intelligible)
– 기계적 암기로는 개념 변화가 일어날 수 없으며, 학습 과 제가 논리적이고 학습자의 언어로 이해할 수 있어야 함
• 새 개념이 그럴 듯해야 함(plausible)
– 자신이 가진 믿음, 경험, 생각과 연관된 것일수록 좋음
• 새 개념이 유용해야 함(preferable)
– 더 많은 사례를 설명하고, 예측할 있어야 함(fruitful)
인지구조1 환경1
동화
평형 조절
평형
비평형 인지구조1 환경2
(변칙사례)
동화 조절
인지구조2 환경2
동화 조절
피아제의 인지발달 과정
• 학생들의 선개념이 ‘틀린 것이 아니고, 제한된 것임’
을 보여줌
• 인지구조 내에서 개념간의 갈등도 강조
Hashweh의 개념변화 모형
선개념(C1) 과학적개념(C2)
R1(C1) R2 R3
갈등(1)
갈등(2)
Hashweh의 개념변화 모형
• 선개념 C1은 자연 세계의 특정 영역 R1과 성공적으 로 상호작용함
[예] (같은 넓이의 용기에 대한 경험에서) 그릇 안의 물의 양 은 물의 높이에 의한 것(R1)이라는 선개념(C1)을 갖고 있음
선개념(C1) 과학적개념(C2)
R1(C1) R2 R3
갈등(1)
갈등(2)
• C1은 다른 영역 R2를 이해하는 데에는 적절하지 못 함을 발견 → Piaget가 말한 인지적 갈등(1)이 생김
[예] 용기 바닥이 넓으면 높이가 낮아도 물의 양이 많음(R2)
선개념(C1) 과학적개념(C2)
R1(C1) R2 R3 갈등(1)
갈등(2)
Hashweh의 개념변화 모형
Hashweh의 개념변화 모형
• C2를 받아들이는 일 이 갈등(1)을 해결해 주지 못함. 즉, 왜 그런 갈등(1)이 존재하는지 를 설명해 주지 못함
선개념(C1) 과학적개념(C2)
R1(C1) R2 R3 갈등(1)
갈등(2)
• C1을 갖고 있는 학습자가 C2를 갖게 되어도, 또 다 른 갈등(2)를 겪게 될 것이기 때문에 C2를 받아들 이지 않을 수도 있음
→ 인지적 갈등(2)이 생김
Hashweh의 개념변화 모형
• 인지적 재구성으로 갈등 해결
– 구별 과정을 밝히고, 각 개념들이 설명해 주는 영 역을 보여 줌
– 각 개념들이 성공적으로 사영시킬 수 있는 자연 세계의 부분을 지적해주고, C1과 C2 사이의 관계 를 결정하도록 함
(예) C1이 C2의 특별한 경우임을 보여 줌
[예]
- 물의 양인 부피는 높이 x 면적임. 똑같은 그릇인 경우나 서로 다른 그릇인 경우 모두에 적용됨
- C2를 제시하고 R1과 R2에 모두 사영됨을 보여줌
→ 인지 갈등(2) 해소
선개념(C1) 과학적개념(C2)
R1(C1) R2 R3
갈등(1)
갈등(2)
