Analysis of the Appropriateness of Scientific Key Competencies Included in the Inquiry-Based Physics Activities of Middle School Science Textbooks

Vol. 69, No. 5, May 2019, pp. 473∼483 http://dx.doi.org/10.3938/NPSM.69.473

Analysis of the Appropriateness of Scientific Key Competencies Included in the Inquiry-Based Physics Activities of Middle School Science Textbooks

Based on the 2015 Revised National Curriculum

You Kim

Daejin Middle School, Daegu 42768, Korea

Munho Kwon

Dague Science High School, Daegu 42110, Korea

Ho-Meoyng Choi

Department of Physics Education, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea (Received 29 November 2018 : revised 27 February 2019 : accepted 15 March 2019)

The 2015 revised national curriculum offers five scientific key competencies (SKCs) and empha- sizes the acquisition of SKCs through the subject. This study performed comparative analyses of the SKCs included in the inquiry-based physics activities of five kinds of middle-school science text- books. To do this, we set up a key competency analysis framework and used the analysis framework to analyze the inquiry activities of all five middle-school science textbooks. According to results from the comparative analyse of SKCs, the ‘scientific participation and lifelong learning’ element among the five SKCs showed the lowest reflection rate in all the inquiry-based activities. Especially, it is never included in the required activities. We also discuss ways of improving teaching methods and teacher training to help students build the five SKCs evenly.

PACS numbers: 01.30.la, 01.30.mt

Keywords: Scientific Key Competencies, Curriculum

2015 개정 교육과정에 따른 중학교 과학 교과서 물리 영역 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량의 적절성 분석

김유

대진중학교, 대구 42768, 대한민국

권문호

대구과학고등학교, 대구 42110, 대한민국

최호명

경북대학교 물리교육과, 대구 41566, 대한민국

(2018년 11월 29일 받음, 2019년 2월 27일 수정본 받음, 2019년 3월 15일 게재 확정)

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2015 개정 교육과정은 다섯 가지의 과학과 핵심역량을 제시하고 있으며, 교과를 통한 핵심역량 습득을 강조하고 있다. 본 연구에서는 중학교 1학년 5종의 과학 교과서 물리 단원 탐구 활동에 포함된 과학과

핵심역량 요소를 비교·분석하였다. 이를 위해 핵심역량 분석틀을 설정하고, 분석틀에 맞춰 중학교 과학

교과서 5종 전체에 대해 탐구 활동을 분석하였다. 탐구 활동에 포함된 핵심역량 요소의 반영 비율을 분석한 결과, 5가지 핵심역량 중 ‘과학적 참여와 평생학습능력’이 공통적으로 가장 적게 포함되어 있었으며, 특히 교육과정의 성취기준과 함께 제시되는 필수 탐구 활동에는 전혀 포함되어 있지 않았다. 이에 학습자가 다섯 가지 핵심역량을 골고루 함양할 수 있도록 하기 위한 수업 방법과 교사교육의 개선 방향에 대해서도 논의하였다.

PACS numbers: 01.30.la, 01.30.mt Keywords: 과학과 핵심역량, 교육과정

I. 서 론

교육의 패러다임이 변화하고 있다. 엄청난 양의 정보가 쏟아질 뿐 아니라 지금보다 더 빠르게 변화하는 지식정보화 사회를 살아가야 할 학생들을 위해, 교사들은 학생들에게 수업을 통해 ‘무엇을 가르쳐야 할 것인가’라는 지식의 전달 에서 ‘학습자들의 역량을 어떻게 개발시켜 줄 것인가’로의 역량개발의 문제에 직면해 있다.

핵심역량 (key competency) 이란 “사회 공동체 구성원 으로서의 역할을 성공적으로 수행하기 위해 학습자에게 요구되는 지식, 기능, 태도의 총체를 말하는 것으로, 초· 중등교육을 통해 모든 학습자가 길러야 할 기본적이고, 필수적이며, 보편적인 능력”을 의미 한다 [1,2]. 따라서 핵심역량 교육이란 교과 지식을 단순히 전달하는 수준을 넘어 현대사회를 살아갈 학습자들에게 요구되는 역량을 길러주는 일련의 과정으로 교육의 목적과 내용, 방법 및 평가를 포괄하는 것을 의미한다. 최근 OECD, UNESCO, APEC 등의 국제기구나 Assessment and Teaching for 21st Century Skills(ATC21S) 및 Partnership for 21st Century Skills(P21) 와 같은 국제학술단체, 그리고 미국, 뉴질랜드, 캐나다와 같은 여러 나라에서도 핵심역량을 중심으로 교 육과정과 평가체제를 개편해야 한다는 요구가 높아지고 있 다 [3]. 이러한 시대적인 흐름과 요청에 맞춰 우리나라는 2015 개정 교육과정을 통해 지식의 습득이나 축적보다는 지식의 활용이 중시되는 미래 사회의 요구에 부응하기 위해 교과를 통한 핵심역량 함양과 획득한 지식의 실천 역량에 대해 강조하고 있다 [4,5]. 미래 사회가 요구하는 역량의 함양이 가능한 교과 교육과정이 개발됨에 따라 2015 개정 과학과 교육과정에서는 다양한 탐구 중심의 학습 (탐구 경 험) 을 통한 과학과 핵심역량, 즉 과학적 사고력 (Scientific thinking), 과학적 탐구 능력 (Scientific inquiry), 과학적 문제 해결력(Scientific problem solving), 과학적 의사소통

∗E-mail: [email protected]

능력(Scientific communication), 과학적 참여와 평생 학습 능력 (Scientific participation and lifelong learning) 등 5 가지 역량의 습득을 강조하고 있으며, 이와 관련하여 다양 한 연구들이 진행되어왔다. 송진웅 등 [1]은 2015 과학과 교육과정 개정의 주요 방향과 개정 교육과정에서 강조하는 변화인 과학과 핵심역량의 도입 등에 대한 연구를 진행하 였고, 이진숙 등 [6]은 2015 개정 과학과 공통 교육과정의 교과역량과 성취기준 간의 관계를 구조적으로 분석하여 성취기준 속에 교과역량을 얼마나 담아내고 있는지 반영 양상을 파악하였다. 그리고 김현경 등 [7]은 학교 현장에서 과학과 핵심역량이 제대로 구현되기 위해 과학 교과서 및 지도서의 개발 보급 등이 필요함을 논의하였다.

그러나 정작 교육과정과 교육과정 내의 성취기준을 바탕 으로 제작된 교과서가 과학과 핵심역량을 얼마나 담아내고 있는지를 분석한 연구는 아직까지 진행이 미흡하다. 고등 학교 통합과학 교과서의 탐구 활동에 나타난 과학과 핵심 역량을 분석한 연구 [4]가 있으나, 과학과 핵심역량에 대한 분석틀이 제대로 마련되지 않아 분석 결과에 대한 명확한 근 거가 제시되지 않은 한계가 있으며, 2015 개정 교육과정에 따른 중학교 1학년 과학 교과서의 ‘생물의 다양성 단원’의 내용 요소를 분석한 연구 [8]에서도 과학과 핵심역량 요소가 교과서에 어떤 양상으로 반영되었는가를 제시하였으나 실 제 과학과 핵심역량 요소를 명시적으로 구분하지는 못하였 다. 그리고 중학교 과학 교과서의 물리 단원에 대한 과학과 핵심역량 요소를 분석한 선행 연구는 찾아볼 수 없었다.

교과서는 ‘교육과정을 구체화시켜 학교 수업 현장에 제 공되는 교수·학습의 중심 자료이면서 교사와 학생의 상호 작용을 통해 완성되어가는 목표 중심의 교재’ [9]로 사회가 요구하는 교육목표를 실현하기 위해 개발된 교과서가 학교 현장에서 어떻게 활용되는지 분석하는 것은 매우 중요하다.

그리고 과학 교육에서 학생들이 자기 주도적 탐구 활동을 통해 자연현상에 대한 과학적 탐구능력과 과학 지식을 생성 할 수 있기 위해 교육과정과 과학 교과서 개발에 있어 탐구 활동은 매우 중요하게 다뤄진다. 이러한 점에서 과학과 핵

Table 1. Middle school science textbooks based on 2015 revised curriculum. [10–14]

Mark Publisher Author(Year of publication)

V Visang T. H. Im et al. (2018)

D Donga H. R. Kim et al (2018)

M Mirae-N S. J. Kim et al. (2018) C Chunjae T. H. Roh et al. (2018)

Y YBM S. G. Roh et al. (2018)

심역량 요소가 교과서의 탐구 활동 속에 어떻게 반영되고 있는지를 분석하여 현 교과서의 과학과 핵심역량 반영의 실 태를 확인하고, 교과서의 수정 및 보완할 점과 수업방법의 개선에 대해 연구하는 것은 중요하다 [4].

한편 교과서에 제시되는 탐구 활동은 크게 교육과정 성취 기준과 함께 제시되는 필수 탐구 활동과 그 이외의 탐구 활 동으로 나뉜다. 필수 탐구 활동은 모든 교과서에 포함되어 있지만 다뤄지는 내용이나 제시되는 방법에 있어 강조하는 핵심역량에는 차이가 있다. 또한 각 교과서에서는 필수 탐 구 활동 이외에도 학생들이 해당 단원의 성취기준에 도달 할 수 있도록 다양한 탐구 활동을 제시하고 있으나 동일한 단원임에도 교과서별로 차이가 있다.

이에 본 연구는 2015 개정 교육과정이 도입된 중학교 1 학년 과학 교과서 중 물리 단원 (Ⅱ. 여러 가지 힘, Ⅵ. 빛과 파동)의 모든 탐구활동에 포함된 핵심역량 요소와 ‘필수’ 탐 구활동에 포함된 핵심역량 요소를 나누어 비교·분석하였다.

또한 분석 결과를 토대로 핵심역량을 골고루 반영하기 위한 수업 방법과 교사교육의 개선 방향 등에 대해 알아보았다.

II. 연구 내용 및 방법

1. 연구 내용

2015 개정 과학과 교육과정은 정의적 영역과 평생학습능 력을 강조하는 목표의 도입, 핵심개념 중심의 내용체계표의 도입과 통합과학적 접근, 과학 교과역량 및 기능 포함 성취 기준의 도입을 강조한다 [1]. 따라서 본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정에 따른 중학교 1학년 과학 교과서 중 물리 영역의 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량을 비교

�분석하였다. 과학과 핵심역량 비교 분석을 위해 사용한 중학교 1학년 과학 교과서는 현재 5종 [10–14]으로 Table 1과 같고, 각 교과서는 출판사 영문 표기의 첫 알파벳으로 나타내었다.

Fig. 1. (Color online)<Try> Observe the motion of the waves [10].

2. 연구 방법

2015 개정 교육과정의 과학과 교육과정은 교육과정 성취 기준과 함께 탐구 활동 주제를 제시하고 있으며, 교육과정 을 기반으로 제작되는 5종의 교과서는 모두 제시된 주제를 바탕으로 하는 필수 탐구 활동을 포함하고 있다. 그러나 교과서 내의 발문 제시 방법이나 학생 활동 방법 등에서 차이로 인해 교과서별 필수 탐구 활동 속에 포함된 과학과 핵심역량 요소가 달라질 수 있다. 그리고 필수 탐구 활동 이외에도 학생들이 과학과 핵심역량을 함양하고 성취기 준에 도달할 수 있도록 5종의 교과서에서는 다양한 탐구 활동을 담고 있으나 교과서별로 탐구 활동 내용에 차이가 있다. 예를 들어 Ⅱ. 여러 가지 힘 단원에서 필수 탐구 활 동 주제인 ‘용수철을 이용한 무게 측정’ 이외에 V 교과서 [10]에서는 ‘일상생활에서 탄성을 이용하는 예 찾기’, ‘탄성 력을 이용하여 달리는 장난감 자동차 설계하기’ 등의 탐구 활동이 제시되고 있으나, D 교과서 [12]에서는 ‘탄성력의 크기 알아보기’, ‘저울 속에 용수철이? ’, ‘나만의 탄성 저울 만들기’ 등의 탐구 활동이 제시되고 있다. 따라서 교과서에 제시된 필수 탐구 활동 이외의 탐구 활동에 대한 핵심역량 분석도 요구된다.

따라서 5종의 교과서의 물리 단원 (Ⅱ. 여러 가지 힘, Ⅵ.

빛과 파동) 에 공통적으로 포함하고 있는 필수 탐구 활동과 그 이외 탐구 활동에서의 차이를 분석하여 5종의 교과서에 제시된 탐구 활동 속에 과학과 핵심역량이 얼마나 담겨있 는지 파악하고자 하였다.

이진숙 등 [6]은 2015 개정 과학과 공통 교육과정에서의 핵심역량과 교과역량, 그리고 교과역량과 성취기준과의 관 계 분석을 위해 대분류, 중분류, 소분류 등과 같은 분석 프 레임을 구축하고, 각 프레임에 해당하는 키워드로 코딩하는

Table 2. Rubric for coding of scientific key competency in achievement standard text.

Key competency Key word

calculate, decide, differentiate, expect, infer, relate

Scientific thinking(St) (analyze, classify, discuss, divide, evaluate, express, explain, find, know, make, make examples, solve, talk, think, utilize, understand, write)*

collect, divide, experiment, interpret, measure, observe, predict, seek, Scientific inquiry(Si) utilize(analyze, classify, compare, debate, evaluate, explain, express,

investigate, know, perform, understand)*

design, distinguish, explore, plan

Scientific problem solving(Ss) (analyze, collect, compare, evaluate, explain, execute, find, investigate, know, look for, make, perform, present, propose, solve, think, talk, understand)*

Scientific communication(Sc) communicate, debate, represent

(announce, discuss, explain, express, share, talk, utilize)*

consider, construct, discover, devise, engage, experience, feel Scientific participation and lifelong learning(Sp) (evaluate, explain, examples, investigate, make, make show, suggest,

understand, write)*

( )* : needed to interpret through context

과정을 거쳐 성취기준에 나타난 기능동사의 빈도를 분석하 여 핵심역량 반영 비율을 분석하였으나, “설명하다.”, “분 석하다.”와 같은 기능동사의 경우 과학과 핵심역량 중 어느 역량에 해당하는지 명확하게 구분할 수 있는 기준이 제시되 지 않았다. 2015 개정 교육과정의 과학과 핵심역량과 물리 교과 성취기준과의 관계성을 분석한 이상원 등 [15]은 물리 교과 성취기준을 구성하는 텍스트 중에서 과학과 핵심역량 준거틀을 바탕으로 관련 있는 의미를 추출하여 핵심역량 분석틀을 설정하였다.

본 연구에서는 이상원 등 [15]의 핵심역량 분석틀을 기반 으로 하고 이진숙 등 [6]의 연구를 보완하여 중학교 1학년 과학 교과서 5종에서 제시되는 핵심역량 준거틀과 관련된 동사 (단어) 를 추가로 추출하여 Table 2와 같이 핵심역량 분석틀을 설정하였다. Table 2에서 각 핵심역량에 따른 괄호 안의 핵심 용어들은 다른 핵심역량과 중복이 될 수 있는 기능동사들을 나타낸 것으로, 이 기능동사가 나타난 경우에는 문장 단위 전체를 분석하여 문장 속에서 해당 기능 동사가 과학과 핵심역량 5가지 중 어떤 요소에 해당하는지 분류하였다. 특히 핵심역량 분석 기준 및 해석의 타당성을 높이기 위해 중학교 과학과 교사 6인(교과 연구회원), 교과 내용학 교수 1인, 교과 교육학 교수 2인, 교육학 박사 1인 에게 지속적인 피드백을 받았다.

본 연구에서는 Table 2를 바탕으로 중학교 1학년 5종의 과학 교과서 [10–14] 중 물리 영역의 탐구 활동을 비교·분 석하였다. 탐구 활동은 교과서에 따라 조금씩 다른 이름의 탐구 활동 항목으로 주어져 있다. 본 연구에서는 탐구 활동 항목을 기본 단위로 하여 ‘탐구 활동의 수’를 세었다. 예를

들면, V 교과서 [10]에서의 탐구 활동은 <해보기>, <탐 구>, <창의 융합 활동>, <핵심역량 키우기> 등 4가지 탐 구 활동 항목으로 구성되어 있고, 한 단원에 2개의 해보기와 3개의 핵심역량 키우기 항목이 있으면 5개의 탐구 활동으로 간주하였다.

그리고 본 연구의 핵심 주제인 교과서 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소의 분석에 해당하는 문장을 선별하는 기준으로 탐구 활동에 진술된 문장에 Table 2의 핵심역량별 핵심 용어가 포함되어 있는지를 확인하는 방법을 사용하였 다. 특히, Table 2의 괄호 안의 핵심 용어들처럼 여러 핵심 역량에 중복이 되는 핵심 용어가 나타나는 경우 탐구 활동 문장의 문맥을 통해 핵심역량의 포함 여부를 결정하였다.

예를 들면, V 교과서 [10] 탐구 활동에 포함된 과학과 핵 심역량 요소를 분석한 결과는 다음과 같다.

Fig. 1의 탐구 활동 <해보기>는 ‘파동 실험 장치의 움직 임을 관찰한다.’라는 문장에서 “관찰한다 (observe).”라는 핵심 용어를 통해 과학적 탐구능력 (Si)을 포함하고 있다고 판단하였다. 이 탐구 활동에 진술된 나머지 다른 문장들은 핵심역량 요소를 포함하고 있지 않다고 판단하였다. 그 이 유는 크게 두 가지로, 첫 번째 이유는 “관찰한다(observe).”

를 제외한 다른 문장들에는 Table 2에 제시된 핵심 용어들을 포함하고 있지 않기 때문이다. 두 번째 이유는 ‘파동 실험 장치가 만드는 파동의 모습을 그려보자’라는 문장에서 ‘그 려보자’라는 용어 자체는 비록 Table 2에는 포함되어 있지 않지만, 연구자에 따라 특정 핵심역량에 포함될 수 있다고 볼 수도 있다. 그러나 본 연구에서는 이 문장 전체를 읽었을 때 파동 실험 장치가 만드는 파동의 모습을 단순히 옮겨

Fig. 2. (Color online)<Inquiry> Sound analysis [10].

그려보는 수동적 행위로 판단하여 과학적 핵심역량을 포함 하지 않은 것으로 판단하였다. Fig. 2는 V 교과서 [10]에 제시된 또 다른 탐구 활동 <탐구> 를 나타낸 것으로, 이 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소를 분석한 결과는 다음과 같다.

Fig. 2의 ‘여러 가지 소리의 진폭, 진동수, 파형을 관찰 하여 … 차이를 설명할 수 있다.’라는 문장에서 ‘관찰하여 (observe)’라는 핵심 용어를 통해 과학적 탐구능력 (Si), 관 찰한 사실을 토대로 ‘차이를 설명 (differentiate)’이라는 핵 심 용어를 통해 과학적 사고력 (St) 이 포함되어 있다고 판 단하였다. 그리고 ‘소리 분석 프로그램을 실행하여 … 토의 해보자.’라는 문장에서 ‘토의해보자 (discuss).’라는 용어를 통해 과학적 의사소통능력 (Sc) 이 포함되어 있다고 판단하 였다.

3. 연구의 제한점

본 연구는 2015 개정 교육과정의 중학교 1학년 과학 5 종의 교과서 중 물리 영역의 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소를 비교·분석하였으나, 다음과 같은 연구의 제한점을 갖는다.

첫째, 중학교 1학년 물리 영역을 중심으로 비교 분석한 것이므로 중학교 1학년 과학 교과서의 모든 단원에 확대해 서 해석할 수 없다.

둘째, 과학과 핵심역량 요소 분석을 위해 선행 연구 [8, 15,16]에서와 같이 2015 개정 교육과정에서 명시한 정의를 최대한 활용하여 과학과 핵심역량에 대한 서술 문장을 분석 하여 하위 요소를 설정하여 각각의 역량간의 변별을 높이고 자 하였으나, 과학적 사고력에서부터 과학적 참여와 평생 학습 능력에 이르는 5가지 핵심역량 요소의 실제 개념이 상당 부분 중복되기 때문에 이를 명시적으로 구분하는 데는 한계가 있다.

셋째, 실제 학교 현장에서는 수업에서의 시간적 한계로 인해 교사의 재량에 따라 교과서를 적절히 변형하여 활용할 수 있다. 교과서 탐구 활동에 없는 내용이라도 필요 시 교사 가 적절히 수업에서 사용할 수 있고, 교과서에 제시된 탐구 활동이라도 이를 제외하고 수업을 진행할 수도 있다. 따라 서 본 연구는 교과서 내의 탐구 활동만을 중심으로 분석한 것이므로, 실제 수업현장에서 교사의 교과서의 활용도에 따라 연구 결과가 달라질 수 있다 [17].

III. 연구 결과

1. 연구의 제한점

본 연구에서는 Table 2의 핵심역량 분석틀을 토대로 중 학교 1학년 과학 5종의 교과서에 포함된 물리 단원 (Ⅱ.

여러 가지 힘, Ⅵ. 빛과 파동) 별 과학과 핵심역량 요소를 비교�분석 하였다. Table 3은 단원별, 교과서별, “탐구 활동의 수 (Number of inquiry activities)”와 탐구 활동에 포함된 “과학과 핵심역량의 수 (Number of scientific key competencies)”를 비교한 것이다.

Table 3에서 단원별 탐구 활동의 수는 해당 단원에 포 함된 모든 탐구 활동 항목을 나타낸 것으로, V 교과서의 경우 Ⅱ. 여러 가지 힘 단원은 총 13개의 탐구 활동 (해보기 6, 탐구 3, 창의 융합 활동 2, 핵심역량 키우기 2) 으로 구 성되어 있고, Table 2를 토대로 분석한 결과 13개의 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량의 수는 30개로 분석되었다.

다른 교과서들도 이와 동일한 방법으로 탐구 활동의 수와 핵심역량의 수를 분석하였다.

Table 3. Analysis of scientific key competencies included in inquiry-based activities.

Unit Textbook Number of inquiry activities(Na) Number of scientific key competencies(Nc) ^N_N^c

a

V 13 30 2.3

C 16 34 2.1

Ⅱ. Various forces D 22 48 2.2

M 22 49 2.2

Y 15 29 1.9

V 16 31 1.9

C 18 41 2.3

Ⅵ. Light and wave D 21 44 2.1

M 16 39 2.4

Y 18 40 2.2

Table 3에서 볼 수 있듯이 서로 다른 교과서뿐만 아니라 동일한 교과서에서도 단원별 탐구 활동의 수와 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소 반영 비율에는 차이가 존재 한다. 두 물리 단원에서 탐구 활동 수만 비교해 볼 때, D 교과서 [11]가 가장 많은 탐구 활동을 포함하고 있으며, V 교과서는 가장 적은 탐구 활동을 포함하고 있음을 알았다.

하지만 물리 단원 (Ⅱ. 여러 가지 힘, Ⅵ. 빛과 파동) 탐구 활동 당 과학과 핵심역량 요소의 반영 비율은 평균적으로 2 개 내외로 5종 교과서가 큰 차이를 나타내지는 않았다.

Fig. 3과 Fig. 4는 각각 Ⅱ. 여러 가지 힘 단원과 Ⅵ. 빛 과 파동 단원에 대해 교과서별 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소의 반영 비율을 나타낸 것이다.

Fig. 3과 4에서 볼 수 있듯이 동일한 단원이라도 교과서 별 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소의 반영 비율 에 차이가 존재하며 교과서별로 강조하는 과학과 핵심역량 요소가 다르다. Ⅱ. 여러 가지 힘 단원에서 V 교과서는 과학적 의사소통능력(Sc)의 반영 비율이, C, D, M, Y 교과 서는 과학적 사고력(St)의 반영 비율이 가장 높게 나타났고 (Fig. 3) Ⅵ. 빛과 파동 단원에서 C, Y 교과서는 과학적 사고력(St)의 반영 비율이, V, D, M 교과서는 과학적 탐구 능력 (Si) 의 반영 비율이 가장 높게 나타났다 (Fig. 4).

비록 교과서별 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요 소의 반영 비율에는 조금씩 차이가 있지만 모든 교과서에서 공통적으로 과학적 사고력 (St), 과학적 탐구 능력 (Si), 과 학적 문제 해결력(Ss), 과학적 의사소통 능력(Sc) 등 4개의 역량은 최소 10% 이상 포함되어 있는 반면, 과학적 참여와 평생 학습 능력(Sp) 요소는 대부분의 교과서의 탐구 활동에 10%에 훨씬 미치지 못하는 비율로 포함되어 있음을 알 수 있었다. 이 결과는 고등학교 통합과학 교과서의 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량의 빈도 분석 결과 [4]와도 유사하 다. 과학적 참여 및 평생학습 능력이 반영된 경우는 소단원 및 대단원의 마지막 부분에 별도로 구성되어 프로젝트 학습

또는 창의 융합 활동으로 제시되는 경우가 대부분이고, 본 단원에서 학습한 내용을 바탕으로 실생활 문제를 해결하는 것이 주를 이루었다. 이처럼 모든 교과서에서 공통적으로 과학적 참여와 평생학습능력의 반영 비율이 다른 핵심역량 요소에 비해 현저히 낮은 이유는 과학적 참여 및 평생학습능 력을 달성하기 위한 학습 콘텐츠가 마련되더라도 모든 수업 시간에 적용하기는 제약이 있고, 이러한 핵심역량을 수업 내용 속에 반영하기 위해 관련 내용을 학습하는 과정에서 과학적 탐구능력, 과학적 사고력, 과학적 문제해결력, 과학 적 의사소통능력 등을 함양할 수 있는 수업 내용이 기반이 되어야하기 때문에 반영 비율이 낮을 수밖에 없는 구조적 한계가 존재하기 때문으로 판단된다.

이러한 구조적·시간적 한계의 극복을 위해서 교사는 상 황에 따라 교과서 탐구 활동에 제시된 내용을 재구성하여 학생들의 흥미를 유발할 수 있는 실제적�맥락적 상황을 제 시하거나 [18], 과학 기술의 사회 문제에 대한 토론, 과학 글쓰기, 프로젝트 활동 등의 구성요소를 추가하여 핵심역량 요소를 반영한 수업을 구상할 필요가 있다. 예를 들어, V 교과서 [10] Ⅵ단원의 탐구 활동 <해보기> “학교에 설치하 고 싶은 거울 제안하기”(Fig. 5)에서 교사가 ‘학교’를 ‘사회’

로 발전시켜 문제를 던진다면 학습자들은 문제 해결을 위해 우리 사회에 거울 또는 렌즈가 필요한 곳을 직접 선정하여 설치 계획서 등을 제작하고 학급 내 구성원과 공유할 수 있 을 것이다. 이 과정에서 학습자들은 구성원들과의 소통을 통해 부족한 점을 수정�보완하여 최종 계획서 또는 홍보 포스터를 제작하여 관공서 등에 제안할 수 있고, 이때 학습 자들은 사회적 문제에 대해 관심을 갖고 의사 결정 과정에 참여함과 동시에 스스로 세상을 변화시킬 수 있다는 경험이 가능하다. 따라서 교사는 교과서를 적절히 재구성함으로서 과학 교육 활동을 통해 과학적 참여 역량의 발달로 이어지게 할 수 있을 것이다.

Fig. 3. (Color online) Comparative analysis of scientific key competency reflection rate for unit Ⅱ. Various forces.

Fig. 4. (Color online) Comparative analysis of scientific key competency reflection rate for unit Ⅵ. Light and wave.

2. 교과서별·단원별 필수 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소 분석

과학과 교육과정 [19]에서는 성취기준의 제시와 함께 단 원의 학습을 위해 반드시 실시해야 할 필수 탐구 활동 주제 를 명시하고 있고 이는 Table 4와 같다.

Table 4의 Ⅱ. 여러 가지 힘 단원의 필수 탐구 활동 주제 는 용수철을 이용하여 물체의 무게 측정하기, 빗면의 기울 기를 이용하여 물체의 마찰력 비교하기, 액체 속에서 물체의 부력 측정하기 등 3개이고 필수 탐구 활동 수도 마찬가지 로 3개이다. 반면에 Ⅵ. 빛과 파동 단원의 필수 탐구 활동 주제는 빛의 합성 탐구하기, 거울과 렌즈에 의한 상의 특징 관찰하기, 소리의 진폭, 진동수, 파형 탐구하기 등 3개이나, 거울과 렌즈에 의한 상의 특징 관찰하기 주제의 경우 3가지 탐구 활동 (오목거울과 볼록거울, 평면거울, 오목렌즈와 볼 록렌즈) 으로 나뉘어 필수 탐구 활동 수는 5개이다. Table 3에서 보았던 것처럼 전체 탐구 활동의 수는 단원별, 교과

서별로 서로 다르나, 교육과정 해설서에서 제시하는 필수 탐구 활동의 수 (Ⅱ. 여러 가지 힘 단원 3개, Ⅵ. 빛과 파동 단원 5개) 는 모든 교과서에서 동일하다.

실제 학교 현장에서는 교과서에 제시된 탐구 활동을 모두 수행하기에는 시간적 한계가 존재하기 때문에, 교사는 수업 을 디자인하기에 앞서 교육과정을 숙지해야 하며, 교육과정 분석을 통해 학습자가 수업을 통해 성취기준에 도달할 수 있도록 수업을 구상해야 한다. 따라서 성취기준과 함께 제 시되는 필수 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량을 분석함 으로써 학습자가 필수 탐구 활동을 통해 과학과 핵심역량의 어떤 요소를 습득할 수 있는지 파악하는 것은 중요한 의미를 가진다. Table 5와 6은 각각 Ⅱ. 여러 가지 힘 단원과 Ⅵ.

빛과 파동 단원에 대한 교과서별 필수 탐구 활동 주제별로 핵심역량 요소를 비교·분석한 결과를 나타낸 것이다.

교과서별·단원별 필수 탐구 활동 주제 핵심역량 요소를 비교�분석한 결과 알 수 있는 사실은 다음과 같다.

첫째, 두 단원 모두 과학적 탐구능력 (Si), 과학적 사고력 (St) 순으로 높은 반영 비율을 나타냈으며, 이는 과학 교

Table 4. Required inquiry-based activities [19].

Unit Mandatory inquiry activity subject

· Measure the weight of objects using spring

Ⅱ. Various forces · Compare frictional forces of objects using the slope of the inclined plane

· Measure buoyancy of an object in a liquid

· Analyze synthesis of light

Ⅵ. Light and wave · Observe features of the image by mirror and lens

· Analyze sound amplitude, frequency, waveform

Table 5. Comparative analysis of required inquiry activities for Ⅱ. Various forces.

Key competencies Frequency

Mandatory inquiry activities subject by textbook of key competencies

V C D M Y St Si Ss Sc Sp

Measure the weight of objects using spring

St St St St

St

Si Si Si Si 5 5 1 4 0

Si

Sc Sc Ss Sc

St St

St St St

Compare frictional forces of Si Si

objects using the slope of the Si Si Si 5 5 4 3 0

inclined plan Ss Ss

Ss Ss Sc

Sc Sc

Measure buoyancy of an object in a liquid

St St St

Si St

Si Si Si 4 5 0 4 0

Sc Si

Sc Sc Sc

Sum 14 15 5 11 0

Rate(%) 31.1 33.3 11.1 24.4 0.0

과의 특성상 과학 지식의 습득 및 과학적 문제해결을 위해 관찰, 실험 등 과학탐구기능 (기초탐구기능, 통합탐구기능) 을 이용하고 이를 토대로 결론을 내리는 과학적 사고가 필 요함을 나타낸다.

둘째, 동일한 탐구 주제라도 반영되는 핵심역량의 요소에 편차가 존재하며, 이는 공통된 주제를 다루더라도 교과서별· 단원별로 강조하는 핵심역량 요소가 다르다는 것을 이야기 한다. 이는 송신철 등 [4]의 연구 결과와도 유사하다. 따라 서 탐구 활동의 주제를 교육과정에 명시할 때 필수적으로 포함해야 할 핵심역량을 함께 명시할 필요가 있고, 교사는 학교에서 선정한 교과서 이외에 다른 교과서를 참고하여 적절하게 수업 내용을 구상하거나, 탐구 활동 속에 포함되 지 않은 과학과 핵심역량 요소를 분절시키지 않고 골고루

발달시킬 수 있도록 교과서에 제시된 발문을 적절하게 수 정하여 사용할 필요가 있음을 시사한다.

셋째, 과학적 참여와 평생학습능력은 필수 탐구 활동에는 포함되지 않은 점이다. 과학적 참여와 평생학습능력 역량은 일반적으로 교과서별로 각 단원의 마지막 부분에 제시되는

‘프로젝트 학습’이나 ‘핵심역량 키우기’, ‘꿈과 역량 높이기’,

‘창의�융합 활동’에 포함되어 있으며, 실제 수업에서의 반영 비율은 높지 않다는 것을 알 수 있었다.

IV. 결론 및 제안

본 연구에서는 중학교 1학년 5종의 과학 교과서 물리 단원 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소를 비교·

Table 6. Comparative analysis of required inquiry activities for Ⅵ. Light and wave.

Key competencies Frequency

Mandatory inquiry activities subject by textbook of key competencies

V C D M Y St Si Ss Sc Sp

St St St

St

Si Si Si St

Synthesis of light Si 5 5 3 4 0

Ss Ss Ss Si

Sc

Sc Sc Sc

St St

Features of the image by Si Si Si

concave�convex mirror Si Si 2 5 4 1 0

Si Si Ss

Ss

Sc St

St St

Features of the image by plane Si

mirror Si Si Si Si 3 5 1 3 0

Ss

Sc Sc

Sc St St

Features of the image by Si Si Si

concave�convex lens Si Si 2 5 4 1 0

Ss Ss Ss

Ss

Sc

St St St St

Sound amplitude, frequency St

waveform Si Si Si Si 5 5 2 2 0

Si

Sc Ss Sc Ss

Sum 17 25 14 11 0

Rate(%) 25.4 37.3 20.9 16.4 0.0

분석하였다. 이를 위해 이상원 등 [15]의 핵심역량 분석틀 을 기반으로 하고 이진숙 등 [6]의 연구를 보완하여 중학교 1학년 과학 교과서 5종에서 제시되는 핵심역량 준거틀과 관련된 동사 (단어) 를 추가로 추출하여 핵심역량 분석틀을 설정하였다. 그리고 본 연구의 핵심 주제인 교과서 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량 요소의 분석에 해당하는 문장을 선별하는 기준으로 탐구 활동에 진술된 문장에 핵심 역량별 핵심 용어가 포함되어 있는지를 확인하는 방법을 사 용하였다. 특히, 여러 핵심역량에 중복이 되는 핵심 용어가

나타나는 경우 탐구 활동 문장의 문맥을 통해 핵심역량의 포함 여부를 결정하였다.

분석 결과 서로 다른 교과서에서 뿐만 아니라 동일한 교 과서에서라도 단원별 탐구 활동의 수와 탐구 활동에 포함된 과학과 핵심역량의 반영 비율에 차이가 있으며, 각 단원별 탐구 활동에서 강조하는 핵심역량의 요소가 다름을 알 수 있었다. 또한 동일한 단원이라도 교과서별 핵심역량 요소 반영 비율에 차이는 있으나 모든 교과서에서 공통적으로 과학적 참여와 평생학습능력 요소가 가장 낮은 비율로 반영

Fig. 5. (Color online)<Try> Suggest a mirror that you want to install at school [10].

됨을 알 수 있었다. 과학적 참여 및 평생학습능력이 반영된 경우는 소단원 및 대단원의 마지막 부분에 별도로 구성되어 프로젝트 학습 또는 창의 융합 활동으로 제시되는 경우가 대부분이고, 본 단원에서 학습한 내용을 바탕으로 실생활 문제를 해결하는 것이 주를 이루었다. 이처럼 모든 교과서 에서 공통적으로 과학적 참여와 평생학습능력의 반영 비 율이 다른 핵심역량 요소에 비해 현저히 낮은 이유는 먼저 교과서의 작성 기준이 되는 교육과정의 성취기준이 이상원 등 [15]의 연구에서 밝힌 것과 같이 과학적 참여와 평생학습 능력의 반영 비율이 가장 낮기 때문이다. 또 다른 이유로는 과학적 참여 및 평생학습능력을 달성하기 위한 학습 콘텐 츠가 마련되더라도 모든 수업 시간에 적용하기에는 제약이 있으며, 이러한 핵심역량을 수업 내용 속에 반영하기 위해 관련 내용을 학습하는 과정에서 과학적 탐구능력, 과학적 사고력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통능력 등을 함 양할 수 있는 수업 내용이 기반이 되어야 하기 때문에 반영 비율이 낮을 수밖에 없는 구조적 한계가 존재하기 때문으로 판단된다.

따라서 학습자로 하여금 교과서에 제시된 탐구 활동을 통해 다섯 가지 과학과 핵심역량을 골고루 신장시키기 위해 다음과 같이 제언하고자 한다.

첫째, 탐구 활동의 주제를 교육과정에 명시할 때 필수 적으로 포함해야 할 핵심역량을 함께 명시할 필요가 있고, 교사는 학교에서 선정한 교과서 이외에 다른 교과서를 참 고하여 적절하게 수업 내용을 구상하거나, 탐구 활동 속에 포함되지 않은 과학과 핵심역량 요소를 분절시키지 않고 골 고루 발달시킬 수 있도록 교과서에 제시된 발문을 적절하게 수정하여 사용할 필요가 있다.

둘째, 과학 교과서에서의 반영 비율이 낮은 과학과 핵심 역량의 경우, 교사는 이를 다른 교과에서 보완할 수 있게 타 교과 교사와의 충분한 협의를 통해 교육과정을 재구성할 필요가 있다. 따라서 과학 교과에서의 구조적, 시간적 한계 로 인해 과학 교과 내에서 진행이 어려운 부분은 타 교과와 연계한 교육과정 재구성을 통해 학습자로 하여금 과학과 핵심역량을 고루 신장시킬 수 있도록 해야 한다.

셋째, 학습자들의 핵심역량 개발을 촉진할 수 있는 수 업을 진행하기 위해서는 교사 스스로 역량을 갖춰야 한다.

역량을 갖춘 교사가 역량을 갖춘 학습자들을 길러낼 수 있 으므로 교사는 실제적, 협력적 문제 해결을 위한 수업 방법 개선 관련 연수를 통해 학습자들의 핵심역량 개발을 촉진할 수 있는 학습 콘텐츠를 제작할 수 있는 교사로 성장할 수 있도록 노력해야 한다. 또한 핵심역량을 반영한 교육과정- 수업-평가-기록을 일체화 방안 등과 같이 학생들의 역량 개 발을 위한 프로그램의 개발 및 자발적 참여가 필요할 것으로 보인다.

그러나 아직 학생들의 핵심역량의 성취를 평가할 수 있는 구체적 평가 도구 및 평가 기준, 방법에 대한 연구의 진행은 미흡하다. 따라서 학생들의 핵심역량의 증진에 대한 구체적 인 평가 도구와 평가 방법, 평가 기준에 대한 연구의 진행이 필요할 것으로 요구된다.

감사의 글

이 논문은 2017년 정부 (교육과학기술부) 재원으로 한국 연구재단의 지원 사업 (NRF-2017R1D1A1B03033129) 으 로 수행된 연구입니다.

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