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Study on the Unsuitable Case for the Hierarchy of the Curriculum through the Analysis of the Science Teaching-Learning Lesson Plan Focused on 'Three States of Matter' Unit of the 7th Grade
Study on the Unsuitable Case for the Hierarchy of the Curriculum through the Analysis of the Science Teaching-Learning Lesson Plan Focused on 'Three States of Matter' Unit of the 7th Grade
Journal of the Korean Chemical Society. 2009. Dec, 53(6): 784-792
Copyright © 2009, The Korean Chemical Society
  • Received : September 11, 2009
  • Accepted : December 01, 2009
  • Published : December 20, 2009
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민희 서
원호 최

Abstract
본 연구는 과학 교사들의 과학과 교수 · 학습 설계 시 도움이 되는 자료를 제공하기 위하여 각 시 ·도교수학습지원센터와 서울특별시과학전시관 홈페이지에 게재되어 있는 교수 · 학습 과정안에 나타나는 교육과정 위계 부적합 사례를 조사하였다. 교육과정 위계 부적합 사례는 7학년 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원에 한정하였으며, 분석에 사용한 내용 요소는 물질의 상태 변화, 분자, 분자 모형이었다. 그 결과 교육과정 위계 부적합 사례에 해당하는 내용 요소는 ‘물질의 상태 변화’에서는 플라즈마, 상평형, 눈이 생기는 현상, 물의 특이성, 결정성과 비결정성 고체의 분류, 열에너지, 물리 변화 등 7종류였으며, ‘분자 모형’에서는 분자 운동, 밀도가 발견되었다. 그리고 ‘분자’에서는 교육과정 위계 부적합 사례가 발견되지 않았다.
Keywords
서론
우리나라는 국가수준의 교육과정을 운영하고 있다. 교육과정은 학교 교육에서 학생들이 반드시 알아야 할 기본 내용을 배경학문에 근거하여 작성한 문서로 각 교과별로 만들어져 있다. 그 중 제 7차 과학과 교육과정은 초등학교 3학년부터 고등학교 1학년까지 국민공통기본교육과정의 체계 아래에 건전한 시민의 소양으로서 과학을 배울 수 있도록 내용이 개발되어 있다. 1
우리나라의 교육과정은 학생들의 발달 단계에 맞춰 개념의 수준과 범위를 달리하여 초, 중, 고등학교에 과학 개념들을 반복하여 제시하고 있다. 이 때 초, 중, 고등학교에 반복하여 제시되는 과학 개념들은 단순히 반복하여 제시되는 것이 아니라 내용의 수준과 범위가 점진적으로 심화되어 확대가 되기 때문에 교수 · 학습 및 평가를 설계하는 교사들은 자신이 목표하는 교육과정 상의 과학 개념이 같은 학년 내의 앞, 뒤 수준과의 관계, 학년 간의 상, 하 수준과의 관계가 어떠한지를 파악할 필요가 있다.
교사들은 학습자에게 효율적인 학습을 제공하기 위한 목적으로 수업에서 예상되는 자세한 상황들을 포함한 수업계획을 수립하여 구체적인 교수 · 학습 과정안을 작성한다. 2 그래서 교수 · 학습 과정안은 학습목표 달성을 위한 도구로서 3 교수 · 학습 목표 달성을 위해 일관성 있게 구성되어야 함은 물론이고, 교수 · 학습 과정안의 학습 목표는 교육과정에 근거하여 작성되어야 한다. 하지만 단위 차시의 교수 · 학습 과정안의 작성 과정에서 단위 차시의 내용적 맥락을 파악하기 위한 단원 전체에 대한 검토 필요성을 충분히 인식하지 못하는 등 4 교육과정을 실제로 구현하는 과정에서 교육과정의 의도를 충분히 전달하지 못하는 경우가 있다. 5 - 7
교육과정을 교수 · 학습 및 평가 설계에 이용하지 않거나 교육과정의 위계를 잘못 해석하여 교육과정 작성 과정에 문제점이 있는 수업은 학습자의 개념 이해에 어려움을 초래하여 학습 능률을 감소시킨다. 5 그럼에도 불구하고 교육과정에 대해 무관심한 태도를 보이는 교사가 많으며, 8 - 11 교육과정에 대한 반성적 사고 없이 교과서를 수업에 활용하는 사례가 많다. 12
중학교 1학년의 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원은 주위 현상을 관찰 중심으로 과학을 배우는 초등학교 과학과 차별하여 처음으로 미시적 세계관을 학습하는 단원이다. 초등학교에는 물질의 상태와 상태 변화를 거시적 현상에 근거하여 해석하고 이해하였지만, 이 단원에서는 미시적 관점에서 분자에 대한 이해와 분자 배열의 관점에서 물질의 상태를 해석하게 된다. 분자의 개념은 화학에서 매우 중요한 개념이며 이러한 입자적 관점에 대한 중요성과 필요성에 대한 연구들을 많이 찾아볼 수 있다. 13 - 16 하지만 여전히 이 단원을 공부한 학생들은 물질을 구성하는 입자에 대한 이해가 부족하여, 17 물질을 구성하는 알갱이를 분자가 아니라 거시적 관점에서의 알갱이로 오해하고 있다. 18 이는 중학교에서 이 단원의 수업을 통하여 학생들의 물질의 세 가지 상태에 대한 관점을 미시적으로 전환시키지 못하고 있음을 의미한다. 19
교육과정을 분석하여 과학 개념이 가진 교육과정 상의 위계를 이해하는 것은 우리나라처럼 국가 교육과정을 운영하는 나라에서 매우 중요하다. 서민희 등 7 은 우리나라 각 시 · 도 교육청에서 교사들의 교수 · 학습 과정안 작성에 도움을 주기 위해 제공하는 교수 · 학습 과정안을 분석한 바 있다. 그 연구에서는 ‘물질의 세 가지 상태’, ‘분자의 운동’, ‘물질 변화에서의 규칙성’ 단원에서 교육과정 위계에 부적합한 몇 가지 대표적 사례를 제시하며, 교수 · 학습 과정안의 요소별로 교육과정 위계에 부적합한 사례의 등장 시기를 단원 내, 학년 내, 학년 간으로 나누어 분석하였다. 이 연구에서는 서민희 등 7 의 후속 연구로 7학년 ‘물질의 세가지 상태’ 단원에서 발견되는 교육과정 위계에 부적합한 사례를 구체적으로 제시하여 과학 교사들의 과학과 교수 · 학습 설계 시 도움이 되는 자료를 제공하고자 한다.
연구 대상 및 방법
- 연구 대상
교사들은 교수 · 학습 자료를 얻기 위해 에듀넷이나 교육청의 교수학습지원센터 홈페이지를 방문하고 있으며, 20 시 · 도교육청은 소속 학교와 교사들의 장학을 책임지고 있기 때문에 해당 시 · 도 교육청의 교수학습지원센터 홈페이지에 게재되는 교수 · 학습 과정안에 대한 질 관리는 매우 중요하다. 그래서 15개 지역 시 · 도 교수학습지원센터 등의 홈페이지에 게재되어 있는 교수 · 학습 과정안 10종을 선정하여 교육과정에 근거한 분석을 하였다.
교수 · 학습 과정안의 선정은 대 단원 전체 내용을 담은 교수 · 학습 과정안을 우선 순위로 수집하였으며, 대 단원 전체의 내용이 아닌 일부 차시만을 담은 경우 교수 · 학습 과정안의 구성 요소들을 다양하게 담고 있는 과정안을 위주로 수집하였다.
7학년 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원은 초등학교 과학과 교육과정에서 거시적 현상을 중심으로 물질의 상태 변화를 다루던 것과는 달리 입자론적 물질관에 근거하여 물질을 구성하는 입자인 분자를 이용하여 물질의 상태 변화를 분자 배열로 설명하고 있다. 하지만 학생들은 여전히 물질의 상태 변화를 거시적 현상을 통하여 다루는 문제가 있다. 17 - 19 물질의 상태와 관련된 개념은 ‘물질의 세 가지 상태’, ‘분자의 운동’, ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서 입자론적 물질관에 근거하여 물질의 상태를 위계적으로 다루고 있기 때문에 교육 과정 위계에 대한 정확한 분석을 하지 못할 경우 후속 학습 내용을 강조하면서 해당 단원 내용을 이해하기 어렵게 만들거나 학습의 효율을 떨어뜨릴 가능성이 높다. 물질의 상태와 관련된 개념은 제 7차 교육과정과 2007년 개정 교육과정에 거의 그대로 유지되고 있기 때문에 21 본 연구에서 도출한 결과는 2010학년도부터 2007년 개정 교육과정에 근거하여 출시되는 중학교 1학년 과학 교과서와 교수 · 학습에 그대로 적용할 수 있다. 따라서 이 단원을 대상으로 교수 · 학습 과정안을 분석하는 것은 교사들이 교수 · 학습 설계 시 범하는 교육과정 위계적 실수 사례를 제시하여 교수 · 학습 설계의 개선에 기여할 수 있을 것이다.
- 연구 방법
교수 · 학습 과정안 분석을 위한 분석의 관점 도출. 교수 · 학습 과정안의 교육과정 위계 분석 1) 을 실시하기 위해 교육과정1과 교육과정 해설 22 - 24 에 근거하여 단원에 포함된 내용 요소들을 추출하고 정의함으로써 분석의 관점을 도출하였다. 분석의 관점은 서민희 등 7 의 연구에서 제안한 것을 변형하여 사용하였다.
교수 · 학습 과정안의 분석. 연구 대상인 10종의 교수 · 학습 과정안의 분석에 서민희 등 7 의 연구에서 교수 · 학습 과정안의 분석 시 이용한 교육과정 오류 유형 분류틀을 이용하였으나, 이 연구는 교육과정 위계에 부적합한 사례에 대한 연구에 한정하여, 교수 · 학습 과정안의 요소별 분석은 실시하지 않았다.
교육과정 위계 분석이란 유사한 학습 개념 요소들이 교육과정의 단원 간 또는 학년 간 가지는 수준과 범위를 논리적으로 분석하는 것을 의미하며, 이 단원에 제시된 개념이 의도하는 목표 수준 진술을 위해 초등, 고등 교육과정을 포함하여 이 단원에 포함된 개념의 수직적 연계성 분석하였다.
연구 결과 및 논의
- 교수 · 학습 과정안 분석을 위한 분석의 관점
본 연구에서 교수 · 학습 과정안을 분석에 이용한 분석의 관점은 1 과 같다.
Perspective to analyse teaching-learning lesson plan
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Perspective to analyse teaching-learning lesson plan
물질의 상태 변화. 물질의 상태 변화를 배우기 전에 물질의 상태에 관한 이해는 기본적인 선수학습 내용이다. 물질의 상태에 관한 학습은 먼저, 초등학교에서는 3학년 ‘주위의 물질 알아보기’ 단원에서 거시적으로 나타나는 물질의 성질을 이용하여 물질을 고체, 액체, 기체로 분류하는 것을 배운 뒤, ‘여러 가지 고체의 성질 알아보기’ 단원에서 고체의 성질을, 4학년 ‘여러 가지 액체의 성질 알아보기’ 단원에서 액체의 성질을, 6학년 ‘기체의 성질’ 단원에서 기체의 성질을 배운다. 그리고 4학년 ‘모습을 바꾸는 물’ 단원에서는 물을 얼리는 실험을 이용하여 액체에서 고체로 상태가 변하는 현상과 이 때 동반하는 현상들을 관찰을 통하여 배우고, 물을 가열하는 실험을 통하여 액체가 기체로 상태가 변하는 현상과 이 때 동반하는 현상들을 관찰을 통하여 배운다.
중학교 교육과정인 이 단원에서는 기화와 액화, 응고와 융해 등을 통하여 액체와 기체, 액체와 고체 사이의 양방향으로의 상태 변화를 모두 관찰하여 상태 변화 시 동반하는 현상을 이해하게 된다. 이후 중학교에서는 ‘분자의 운동’ 단원과 ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서 상태 변화와 관련하여 분자의 운동과 상태 변화 시 필요한 에너지에 관하여 다루게 된다.
고등학교 2학년 화학 I의 ‘물’ 단원에서 상태 변화에 따른 부피 변화를 물 분자의 구조와 수소결합을 이용하여 배우고, 고등학교 3학년 화학 II의 ‘기체, 액체, 고체’ 단원에서 물질의 상변화를 상평형 곡선을 이용하여 배우며, 고체는 결정성 고체와 비결정성 고체로 구분함을 배운다.
분자. 초등학교에서는 모든 현상을 거시적으로 다루기 때문에 분자의 개념을 전혀 다루지 않는다. 초등학교 3학년 ‘주위의 물질 알아보기’ 단원에서 물체의 성질과 물체를 이루는 물질의 성질이 유사하다는 것을 배우기는 하지만 미시적 관점에서 물질을 구성하는 입자에 대하여 전혀 배우지 않는다.
중학교 1학년의 이 단원에서는 물질의 상태 변화 현상을 관찰한 뒤, 물질이 분자라는 입자로 이루어져 있음을 추리하게 한다. 그리고 기화와 액화, 융해와 응고, 승화와 같이 서로 상대적인 방향으로의 변화는 물질을 원래의 상태로 되돌린다는 사실을 관찰을 통해 알아냄으로써 물질의 상태 변화는 물질을 구성하는 알갱이 자체를 변화시키는 것은 아니라는 것을 깨닫게 한다. 그리고 물질의 성질을 유지하고 있는 알갱이를 분자라고 부른다는 것을 배운다.
중학교의 이 단원 이후에서는 ‘분자의 운동’ 단원에서는 물질이 분자로 이루어져 있다는 것을 아는 상태에서 분자가 운동함을 다루고, ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서는 상태 변화에 에너지가 필요하며, 상태 변화 전후 분자의 운동이 달라짐을 다룬다. 그리고 중학교 3학년 ‘물질의 구성’ 단원에서 화학 변화의 양적 관계를 설명하는 과학사적인 내용을 소개하면서 물질의 입자 개념이 형성되었음을 자세히 다루며, 9학년 ‘물질 변화에서의 규칙성’ 단원에서 화학 변화와 물리 변화를 구분하면서 분자가 단지 물질을 구성하는 입자인 것뿐만 아니라 물질의 성질을 결정하는 입자임을 배운다.
분자 모형. 초등학교에서는 분자를 다루지 않아 분자 모형과 관련된 내용을 전혀 다루지 않는다. 중학교 1학년의 이 단원에서는 물질의 상태 변화를 분자 모형을 이용하여 분자 배열의 차이로 설명한다. 상태 변화 시 관찰되는 거시적인 현상의 이해를 돕기 위해 분자 모형을 이용하여 물질의 세 가지 상태를 표현하고 서로 배열의 차이가 어떻게 다른지 비교함으로써 고체, 액체, 기체의 성질 차이까지 이해할 수 있다. 다만 여기서 분자 배열을 상태 변화의 현상적인 면을 이해하기 위해 설명하며, 열에너지에 관해서는 언급하지 않는다.
중학교의 이 단원 이후에서는 ‘분자의 운동’ 단원에서 압력이나 온도에 따른 기체의 부피 변화와 이때 분자의 운동에 관해 이해하기 위해 분자 모형을 이용할 수 있으며, ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서도 상태 변화 과정을 분자 운동과 관련 지어 설명하기 위해 분자 모형을 사용한다. 그리고 중학교 3학년 ‘물질 변화에서의 규칙성’ 단원에서는 화학 변화와 물리 변화의 구분, 화학 반응 전후의 질량 보존, 일정성분비의 법칙 등을 설명하기 위해 분자 모형을 사용한다.
고등학교 1학년에서는 ‘물질’ 단원에서 전해질과 산과 염기를 이해하기 위해 이온을 나타내는 입자 모형을 사용한다.
- 교수 · 학습 과정안에 나타나는 교육과정 위계에 부적합한 사례
교수 · 학습 과정안의 분석을 통하여 도출한 교육과정 위계에 부적합한 사례를 중학교 1학년 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원의 내용 요소별로 분류하여 제시하였다( 2 ).
The unsuitable cases for the hierarchy of the curriculum in content elements
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The unsuitable cases for the hierarchy of the curriculum in content elements
물질의 상태 변화에서 ‘플라즈마’. 다음은 형성평가 문항으로, 플라즈마에 대한 설명을 제시하고 ‘플라즈마’를 답으로 찾게 하는 사례이다.
  • 표면 온도가 6000 ℃ 정도로 높은 태양에서 물질은 어떤 상태로 존재할까?
  • 온도가 놓은 곳에서는 물질이 모두 기체 상태로 존재할 것 같다. 그러나 태양과 같이 온도가 매우 놓은 곳에서는 물질을 이루는 알갱이들이 더욱 더 작게 쪼개져 전기를 띤 상태로 존재하는데 이러한 상태를 ( )라고 한다.
플라즈마를 물질의 제 4의 상태라고 부르기도 하여 물질의 상태 단원에 도입한 것인데, 플라즈마는 특별한 상황에서 물질을 구성하는 입자들이 전하를 띠고 있는 상태를 말한다. 전하를 띤 입자인 이온은 10학년 ‘물질’ 단원에서 배우므로, 플라즈마라는 용어가 생소한 것은 물론이고 플라즈마를 설명하는 내용조차 7학년 수준에서 이해하기 어렵다. 플라즈마를 설명하는 글 속에 단지 ‘물질의 상태’라는 용어가 나오기 때문에 사용한 것으로 보인다. 물질의 세 가지 상태는 분자의 배열 차이로 구분하는 방법인데, 플라즈마 상태는 초고온 상태에서 전하를 띠는 입자들이 존재하고 있는 상태를 말하므로 물질의 세 가지 상태 구분과는 다르다. 그러므로 이온을 배우는 10학년에서 읽기 자료로 도입하는 것이 적절할 것이다.
물질의 상태 변화에서 ‘상평형 그림’. 그림은 물질의 세 가지 상태를 주변의 물질을 이용하여 설명한 후 심화 학습 과정에서 상평형 그림을 이용하여 물질의 상태를 설명하고 나아가 승화성 물질이 승화성을 나타내는 이유를 설명한 사례이다( . 1 ).
물질의 세 가지 상태를 상평형 그림과 관련짓는 것은 12학년 ‘물질의 상태와 용액-기체, 액체, 고체’ 단원에서 학습하게 된다. 7학년에서는 그래프 해석이나 정량적인 접근이 아닌 물질의 상태 변화 현상을 실험을 통하여 관찰하고 생활 주위에서 여러 가지 상태 변화의 예를 찾도록 한다. 따라서 상평형 그림을 이용하여 물질의 상태를 설명하는 것은 적절하지 않다. 또한 드라이아이스나 요오드가 승화성 물질이라는 것을 알 수 있도록 하되 그 이유에 대해서는 설명하지 않도록 해야 한다.
물질의 상태 변화에서 ‘눈이 생기는 현상’. 그림은 교육과정에서 ‘생활 주위에서 여러 가지 상태 변화의 예를 찾는다’가 제시된 것에 따라 교수 · 학습 과정안의 형성평가로 눈이 생기는 현상이 어떤 상태 변화에 해당하는지 찾게 하는 사례이다( . 2 ).
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The case of phase diagram in teaching-learning lesson plan
그런데 눈이 만들어지는 현상은 9학년 ‘물의 순환과 날씨 변화’ 단원의 ‘대기 중에서 수증기의 응결에 의하여 구름이 만들어짐을 이해하고’에서 배우는 내용으로, 학생들이 생활 주위에서 쉽게 찾아 이해할 수 있는 상태 변화의 예로는 적절하지 못하다. 눈은 공기 중의 수증기가 얼음으로 응결해서 만들어지는 현상인데, 생활 주위에서는 고체 상태의 눈만 볼 수 있으며, 실제 눈이 액체인 물에서 만들어지는지, 기체인 수증기에서 만들어지는지 경험할 수 없기 때문에 학생들이 판단하기 어렵다. 그러므로 9학년에서 눈이 만들어지는 현상을 배운 뒤 상태 변화에 관해 물어보거나 또는 읽기 자료의 형태로 제시하는 것이 적절할 것이다.
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The case of ice crystal theory in teaching-learning lesson plan
물질의 상태 변화에서 ‘물의 특이성(수소결합)’. 다음은 수소결합이라는 물의 독특한 성질로 인해 나타나는 현상을 묻는 사례이다.
  • 물이 다른 물질과 달리 액체 상태일 때 가장 부피가 작은 이유를 알아보자.
4학년 ‘모습을 바꾸는 물’ 단원에서는 물을 소재로 상태 변화에 접근하는 등 상태 변화의 소재로 물이 자주 등장한다. 그 이유는 물이 우리 생활에 친숙하기 때문이다. 하지만 다른 액체와 달리 물은 고체에서 액체가 될 때 부피가 증가하지 않고 오히려 감소하는 온도 구간이 나타나는 등 수소결합으로 인해 다른 액체에서는 볼 수 없는 독특한 현상이 나타난다. 이러한 내용은 화학 결합에 관한 이해가 가능해야 거시적으로 나타나는 물의 현상을 설명할 수 있다. 물이 가진 화학 결합에 관한 내용은 11학년 화학 I의 ‘주변의 물질-물’ 단원과 12학년 화학 II의 ‘물질의 구조-화학 결합’ 단원에서 제시되고 있으므로, 7학년 학생들에게 물의 상태 변화 시에 나타나는 독특한 현상에 관한 내용을 언급하지 않는 것이 적절하다.
물질의 상태 변화에서 ‘결정성, 비결정성 고체’. 다음은 12학년 ‘물질의 상태와 용액-기체, 액체, 고체’ 단원에서 고체 구조의 규칙성에 따라 결정성 고체와 비결정성 고체로 구분하는 내용을 학습 내용 정리에 사용한 사례이다.
  • 고체 : 일정한 모양과 부피를 가지며, 온도에 의해서는 부피가 변하지만 압력에는 불변이다.
  • ① 결정성 고체 : 입자 배열이 규칙적이며 녹는점이 일정하다.
  • (예) 얼음, 소금, 구리, 다이아몬드 등
  • ② 비결정성 고체 : 입자 배열이 불규칙적이며, 녹는점이 일정하지 않다.
  • (예) 유리, 플라스틱 수지 등.
초등학교에서는 고체를 모양과 부피가 일정한 상태로 다루고 중학교에서는 고체의 특징을 분자의 배열로 다루며 액체, 기체와 구별한다. 7학년에서 분자의 개념과 분자 배열을 처음으로 도입하였기 때문에 학생들은 분자의 개념과 물질의 상태 변화를 분자 배열로 설명하는 것에도 익숙하지 않다. 그러므로 분자 배열의 상위 개념인 결정 구조를 제시하거나 결정성 고체와 비결정성 고체를 구분하는 내용은 7학년 수준의 학생들에게 언급하지 않는 것이 적절하다.
물질의 상태 변화에서 ‘열에너지’. 다음은 물질의 상태 변화 과정에서의 열의 출입을 다룬 사례이다.
  • 물이 끓어 수증기로 될 때의 변화로 잘못된 것은?
  • ① 물의 상태 변화가 일어남(액체 → 기체)
  • ② 물의 부피 증가
  • ③ 물이 수증기로 될 때 열을 흡수한다.
  • ④ 물의 성질과 수증기의 성질이 다르다.
  • ⑤ 기체로 되면 분자간의 거리가 멀어진다.
4학년 ‘모습을 바꾸는 물’ 단원에서는 물을 가열할 때 온도 변화에 따른 물의 상태 변화를 관찰하면서 물의 상태 변화에 열이 필요하다는 것을 관찰하였다. 7학년에서도 상태 변화를 실험적으로 관찰하기 위해 열이 필요하다는 것을 알 수는 있지만 여기서는 상태 변화 과정의 관찰을 통해 물질이 분자라는 입자로 구성되어 있음을 추리하는 것이 중요하다. 그러므로 중학교 1학년 과학교과서 23 에 제시된 . 3 처럼 물질을 가열하거나 냉각할 때 상태 변화가 일어남을 확인하는 수준에 그치는 것이 적절하다. 상태 변화 과정에서의 열의 흡수, 방출 과정은 7학년 ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서 다룬다. 7학년은 초등학교 과학과 달리 입자론적 물질관을 처음으로 소개하며, 물질의 특성을 미시적으로 설명해야 하므로 학생들은 현재 내용만으로도 부담스러울 뿐만 아니라 상태 변화에 동반하는 에너지 변화는 실험적으로 쉽게 관찰할 수 있으나 입자론적 물질관에 대한 이해는 실험 결과로 쉽게 추론하기 어렵기 때문에 학생 입장에서 에너지와 관련한 내용에 교수 · 학습의 초점이 맞춰지게 되어 물질의 상태 변화 관찰을 통해 물질 구성 입자에 대한 추론 능력을 발휘 할 기회를 잃을 수 있다. 따라서 에너지와 관련한 후속 단원의 내용이 이 단원에 포함되지 않게 하는 것이 적절하다.
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Good example treating state change in 'Three states of matter' unit25
물질의 상태 변화에서 ‘물리 변화’. 다음은 물의 상태 변화가 물리 변화라는 점에 근거하여 물리 변화의 용어를 사용한 사례이다.
  • 물리 변화가 일어날 때 해당되지않는것은?
  • ① 질량 변화 ② 부피 변화 ③ 용해 현상 ④ 변형 ⑤ 상태 변화
물의 상태 변화가 물리 변화에 해당하지만 이 단원에서는 물리 변화를 독립적으로 다루지 않으며, 9학년 ‘물질 변화에서의 규칙성’ 단원에서 화학 변화와 구별하여 다룬다. 그러므로 ‘물리 변화’라는 용어 대신 ‘물의 상태 변화’나 ‘물이 고체로 변할 때’ 등의 표현을 사용하는 것이 적절하다.
- 분자 모형
분자 모형에서 ‘분자 운동’. 다음은 물질의 상태 변화 과정에서 분자 운동을 다룬 사례이다.
  • 물질의 세 가지 상태 중 물질을 구성하는 알갱이의 간격이 가장 넓고 활발하게 움직이는 상태는 무엇인가?
7학년 이 단원에서는 물질의 각 상태가 가지는 특징과 차이를 입자 모형을 이용하여 분자 배열의 차이로 이해하게 된다. 분자의 운동은 ‘분자의 운동’ 단원에서 다루고, 열에너지 출입 과정에서의 분자 운동은 ‘상태 변화와 에너지’ 단원에서 다룬다. 이 단원에서 분자 배열의 차이와 함께 분자 운동을 함께 다루면 학생들이 처음 배우는 개념의 양이 많을 뿐만 아니라 물질의 상태에 따른 분자 배열의 차이에 학습의 초점을 맞추기 어려워 학습의 효율이 떨어지게 된다. 그러므로 분자 운동의 개념은 다루지 않는 것이 적절하다.
The case of density in teaching-learning lesson plan
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The case of density in teaching-learning lesson plan
분자 모형에서 ‘밀도’. 표는 교수 학습 과정안에서 물질의 상태에 따른 밀도의 차이를 설명한 사례이다( 3 ). 밀도의 개념과 밀도가 물질의 특성이 된다는 것은 8학년 ‘물질의 특성’ 단원에서 배우게 되며, 7학년 이 단원에서는 분자 모형을 도입하여 각 상태에서의 분자 배열의 차이만을 다루게 된다. 표의 내용처럼 고체에서 액체, 기체로 갈수록 분자 사이의 거리가 멀어지므로 밀도가 작아지게 되지만 상태에 따른 분자 배열의 차이를 학습하는 상황에서 밀도 차이를 설명하는 것은 적절하지 않다.
결론 및 제언
이 연구는 7학년 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원에서 발견되는 교육과정 위계에 부적합한 사례를 제시하여 과학 교사들의 과학과 교수 · 학습 설계시 도움이 되는 자료를 제공할 목적으로 수행되었다. 제 7차 교육과정에 따라 작성된 15개 지역 시 · 도 교수학습지원센터 등의 홈페이지에 게재되어 있는 교수 · 학습 과정안을 대상으로 교육과정 위계에 부적합한 사례를 찾아보았다.
교수 · 학습 과정안은 학습 목표 달성을 위한 도구로서, 수업에 관한 자세하고 정확한 설계에 비유하기도 한다. 그럼에도 불구하고 연구 대상으로 분석한 모든 교수 · 학습 과정안에서 교육과정 위계에 부적합한 사례가 발견되었으며, 7학년 ‘물질의 세 가지 상태’와 같은 학년에 있는 ‘분자의 운동’, ‘상태 변화와 에너지’와 관련한 교육과정 위계 부적합 사례가 가장 많았다. 그리고 학년의 수준을 넘는 교육과정 위계 부적합 사례도 있었다.
7학년 ‘물질의 세 가지 상태’ 단원의 교육과정내용 요소는 물질의 상태 변화, 분자, 분자 모형으로 나눌 수 있는데, 각 내용 요소 별로 발견된 사례는 우선 물질의 상태 변화에서 플라즈마, 상평형, 눈이 생기는 현상, 물의 특이성, 결정성과 비결정성 고체의 분류, 열에너지, 물리 변화이다. 분자와 관련하여 분석한 결과 분석한 교수 · 학습 과정안은 모두 상태 변화 실험을 통하여 물질이 분자라는 입자로 구성되어 있음을 추리하도록 구성하고 있었다. 그래서 교육과정 위계 부적합 사례로 발견된 것이 없었다. 분자 모형에서는 분자 운동, 밀도가 발견되었다.
7학년 과학과 교육과정이 ‘물질의 상태 변화’, ‘분자의 운동’, ‘상태 변화와 에너지’ 단원을 거치면서 물질에 대한 입자적 관점이 점진적으로 발전하도록 구성되어 있다. 하지만 교육과정의 위계에 대한 충분한 해석 없이 교수 · 학습 계획을 세우기 때문에 비슷한 내용의 단원에 해당하는 교육과정 내용을 수업에 이용하게 되는 것이다. 또한 우리나라 교육과정은 비슷한 개념을 수준과 범위를 달리하여 여러 학년에 반복적으로 제시되고 있다. 그러므로 상 · 하위 교육과정 내에 포함된 개념 사이의 위계 차이를 이해하지 못하면 상위 교육과정의 어려운 개념을 그대로 수업에 이용하여 학생들의 수업 효율을 떨어뜨리게 된다.
교수 · 학습 과정안은 수업 내용과 학생들의 특징에 따라 교사가 다양하게 구성할 수 있다. 하지만 수업은 우수한 학생 소수를 대상으로 하지 않으며, 대다수의 학생들이 교육과정에 도달할 수 있도록 잘 짜여진 교육적 활동이라는 점에서 교육과정 위계에 적합하지 않은 내용으로 교수 · 학습 과정안을 작성하는 것은 학습의 효율을 떨어 뜨려 결국 학생들에게 기대하는 교육과정 및 학교 교육의 목표를 달성하기 어렵게 만든다. 그러므로 교사들의 교육과정에 대한 이해를 높이기 위한 교육과정에 관한 실무 워크숍과 예비 과학 교사들을 위한 사범대 교육과정에서 교육과정에 대한 이해를 높이기 위한 수업의 개설로 좀 더 질 높고 효율적인 수업이 되도록 노력할 필요가 있다. 이 연구는 몇 가지 교수 · 학습 과정안을 대상으로 과학 교사들의 교육과정 이행 정도를 알아 보았지만 실제 수업에서 교육과정 이행 정도는 좀 더 다양한 모습으로 나타날 것이다. 이 연구가 현장 과학 교사들의 전문성을 높이고 수업에 도움이 되기 위해 수업 현장을 대상으로 하고 좀 더 많은 단원을 대상으로 하여 후속 연구가 이어져야 할 것이다.
References
1998 Ministry of Education Science Curriculum Daehan Textbook Publishing Seoul, Korea
Cho H. H. , Park S. J. 1999 Science Teaching and Learning Kyoyookbook Seoul, Korea 139 - 141
Sung M. W. 1991 J. Kor. Assoc. Res. Sci. Edu. 11 (2) 31 -
Jang M. D. 2006 Elementary Science Education 25 (2) 191 -
Han Y. H. , Kang D. M. , Yang I. H. , Paik S. H. , Park K. T. 1999 J. Kor. Chem. Soc. 43 (3) 340 -
Koo S. A. , Chae H. K. 2008 J. Kor. Assoc. Res. Sci. Edu. 28 (5) 383 -
Seo M. H. , Ha M. S. , Kim N. H. , Kang K. H. , Choi W. H. 2009 Korean Journal of Teacher Education 25 (2) 200 -
Jang H. K. , Master's Thesis 1999 The Research on Middle School Teachers' Concern and Implementation of Differentiated Instruction. Pusan National University Pusan, Korea Master's Thesis
Kim E. J. , Master's Thesis 2001 A Research in the implementation depend on the curriculum stage of concern as a teacher of kindergarten. Korea National University of Education Chung-Buk, Korea Master's Thesis
Heo M. K. , Master's Thesis 2002 A Study into discretionary activity implementation in elementary schools. Pusan National University Pusan, Korea Master's Thesis
Hwang S. K. , Master's Thesis 2002 A Study on concerns and implementation of ICT-utilized lessons by home economics teachers. Korea National University of Education Chung-Buk, Korea Master's Thesis
Kim J. H. , Lee Y. S. , An H. H. , Kim S. D. 2003 Journal of the Korean Earth Science Society 24 (5) 378 -
Shepherd D. L. , Renner J. W. 1982 School Science and Mathematics 82 (8) 650 -    DOI : 10.1111/j.1949-8594.1982.tb10073.x
Gabel D. L. 1993 Journal of Chemical Education 70 (3) 193 -    DOI : 10.1021/ed070p193
Johnson P. 1998 International Journal of Science Education 20 (5) 567 -    DOI : 10.1080/0950069980200505
Kim J. H. , Lee D. J. , Kim S. K. , Kang S. J. , Paik S. H. 2000 J. Kor. Chem. Soc. 44 (6) 611 -
Choi K. S. , Master's Thesis 2003 A Survey on Middle School First Grade Students' Conception on the State and State Change of Matters. Korea National University of Education Chung-Buk, Korea Master's Thesis
Kim Y. M. , Master's Thesis 2006 A Research in Conceptions of Phases of Matter. Korea National University of Education Chung-Buk, Korea Master's Thesis
Kim S. K. , Kim Y. M. , Paik S. H. 2007 J. Kor. Assoc. Res. Sci. Edu. 27 (4) 337 -
Kim C. H. , Master's Thesis 2005 Application and Sharing Status of Physics Instructional Resources on the Internet. Pusan National University Pusan, Korea Master's Thesis
Choi W. H. 2009 Chemical Education 36 (3) 15 -
1999 Ministry of Education Elementary School Curriculum Guide Daehan Textbook Publishing Seoul, Korea
1999 Ministry of Education Middle School Curriculum Guide Daehan Textbook Publishing Seoul, Korea
2001 Ministry of Education High School Curriculum Guide Daehan Textbook Publishing Seoul, Korea
Lee S. M. , Chai K. P. , Kim K. D. , Lee M. W. , Kwon S. M. , Sohn Y. W. , Noh T. H. , Jung J. O. , Seo I. H. , Kim Y. S. , Kim Y. T. , Lee S. Y. 2000 Middle School Science1 Kumsung Seoul, Korea 86 -