과학 모형, 과학과 교수학습모형

과학과 교수학습모형

1. 경험학습모형

2. 발견학습모형

3. 탐구학습모형

4. 순환학습모형

5. POE모형

6. 5E 모형

7. 개념변화학습모형

8. STS모형

 

 

1. 경험학습모형

  가. 단계: (1)자유 탐색 → (2)탐색 결과 발표 → (3)교사의 안내에 따른 탐색 → (4)탐색 결과 정리

  나. 특징

  - 초등 저학년 대상, 구체적 조작기(Piaget)에 해당하는 학생 적절

  - 감각 경험 강조

  - 특정한 내용 목표를 두지 않음

  다. 단계별 세부사항

  (1) 자유 탐색: 다양한 감각을 활용해 학습 자료 탐색

  (2) 탐색 결과 발표: 자유롭게 탐색한 결과 발표

  (3) 교사의 안내에 따른 탐색: 새로운 탐색을 돕기 위한 발문

  (4) 탐색 결과 정리: 스스로 자유롭게 탐색한 결과 및 교사의 안내로 탐색한 결과 정리

 

2. 발견학습모형

  가. 단계: (1)탐색 및 문제 파악 → (2)자료 제시 및 관찰/탐색 → (3)추가 자료 제시 및 관찰/탐색 → (4)규칙성 발견 및 개념 정리 → (5)적용 및 응용

  나. 특징

  - 귀납적 사고를 바탕으로 탐구 대상들에게서 일반화

  - 학생이 직접 개념 발견하도록 지도, 직접적인 통제나 안내는 지양

  다. 단계별 세부사항

  (1) 탐색 및 문제 파악: 학습 자료를 탐색하여 문제 파악

  (2) 자료 제시 및 관찰/탐색: 친숙한 자료를 관찰하며 탐색

  (3) 추가 자료 제시 및 관찰/탐색: 보충 자료를 바탕으로 공통점과 차이점 탐색

  (4) 규칙성 발견 및 개념 정리: 탐색한 결과에서 규칙성/경향을 발견, 개념화

  (5) 적용 및 응용: 인지적 정착 단계, 발견한 개념을 여러 맥락이나 상황 속에 활용

3. 탐구학습모형

  가. 단계:  (1)탐색 및 문제 파악 → (2)가설 설정 → (3)실험 설계 → (4)실험 → (5)가설 검증 → (6)적용 및 새로운 문제 발견

  나. 특징

  - 통합 탐구 과정 기능이 적극 반영

  - 가설을 세워보고 검증해보며 과학의 전반적인 본성 체득

  다. 단계별 세부사항

  (1) 탐색 및 문제 파악: 자료를 자유롭게 탐색하여 문제 파악; 만약 학습자가 문제 파악을 어려워하면 → 시범 활동 or 직접 제시

  (2) 가설 설정: 문제에 대한 잠정적 대답 진술

  (3) 실험 설계: 가설을 검증할 때 고려해야 할 여러 가지 변인 확인, 변인통제 방법 설정, 실험기구 및 절차 고려

  (4) 실험: 실제로 실험, 가설 검증을 위한 자료 수집

  (5) 가설 검증: 자료 해석 뒤 가설 수용여부 판단; 검증하지 못하면 가설을 수정하거나 새로운 가설 설정

  (6) 적용 및 새로운 문제 발견: 얻은 지식을 실제 생활에 적용, 새로운 문제 발견

 

 

4. 순환학습모형

  가. 단계:  (1)탐색, (2)개념 도입, (3)개념 적용

  나. 특징

  - 피아제의 인지발달이론에 근거

  - 과학의 개념 학습에 유용

  - 모형의 세 단계가 순환적으로 구성

  다. 단계별 세부사항

  (1) 탐색: 학습 자료를 탐색해 규칙성 발견; 인지적 갈등 유발

  (2) 개념 도입: 규칙성을 나타내는 용어 도입; 학습한 용어 및 개념을 바탕으로 규칙성 파악

  (3) 개념 적용: 새로운 상황에서 개념을 적용해 유효성 확인; 개념을 심화하고 확장

 

그림 자료 출처: pixabay

 

5.  POE모형

  가. 단계: (1)예상, (2)관찰, (3)설명

  나. 특징

  - 순환 학습 모형의 한 종류

  - 정교한 사고를 중요시

  다. 단계별 세부사항

  (1) 예상: 현상의 결과를 예상하고 그 까닭을 설명; 사고가 정교해지도록 되도록 글로 표현

  (2) 관찰: 관찰한 결과를 글로 적음

  (3) 설명: 예상과 관찰 사이의 모순 해결; 토론으로 진행 가능

 

 

6.  5E 모형

  가. 단계: (1)참여, (2)탐색, (3)설명, (4)정교화, (5)평가

  나. 특징

  - 순환 학습 모형의 한 종류

  - 탐색 단계에서 실험 활동이 나타남

  다. 단계별 세부사항

  (1) 참여: 학습할 내용에 대한 질문에 생각해 봄; 선행 지식으로 설명 불가한 상황을 제시해 인지적 갈등 유발

  (2) 탐색: 문제 설정, 가설 설정, 가설 검증

  (3) 설명: 문제에 대해 검증한 가설을 설명, 다른 사람의 가설을 들어봄; 가설 교환 뒤 교사가 관련 이론/법칙/개념 설명

  (4) 정교화: 비슷하거나 새로운 상황에 도입한 이론/법칙/개념 적용

  (5) 평가: 배운 기능과 지식을 평가함

 

 

7. 개념변화학습모형

  가. 단계: (1)개념 표현 → (2)개념 재구성(하위 4단계: 명료화/교환, 갈등 상황 경험, 새로운 개념 구성, 새로운 개념 평가) → (3)개념 응용 → (4)개념 변화 검토

  나. 특징

  - 인지적 갈등으로 오개념을 과학적 개념으로 변화

  [참고] 오개념 유형: (1)단순인과적 사고, (2)상황의존적 사고, (3)현상중심적 사고, (4)미분화된 개념, (5)변화중심적 사고, (6)제한적 사고

  [참고] Posner의 개념 변화 조건

    (1) 자신의 개념이 불충분함을 인지 → 갈등 상황 경험 단계와 관련

    (2) 새로운 개념이 이해할 만함 → 새로운 개념 구성 단계와 관련

    (3) 새로운 개념이 그럴 듯해야 함(타당해야 함) → 새로운 개념 평가 단계와 관련

    (4) 새로운 개념이 유용해야 함(활용 가능성이 풍부) → 개념 응용 단계와 관련

  다. 단계별 세부사항

  (1) 개념 표현: 문제 상황을 제시하고 자신의 생각 표현; 학습자가 오개념 표현 가능

  (2) 개념 재구성

     (2)-1 명료화/교환: 자신이 가지고 있는 개념 발표; 다른 학생과 비교하며 개념을 명료화

     (2)-2 갈등상황 경험: 개념과 충도랗는 현상이나 사건 제시 → 인지적 갈등 경험

     (2)-3 새로운 개념 구성: 오개념을 대체할 새 개념 구성

     (2)-4 새로운 개념 평가: 새로운 개념이 타당한가 평가; 성취도에 대한 평가가 아님

  (3) 개념 응용: 새로운 문제 상황에 재구성한 개념 적용

  (4) 개념 변화 검토: 새로운 개념이 선개념과 비교해 얼마나/어떻게 변화하였는지 검토

 

 

8. STS모형

  가. 단계: (1)문제 소개 → (2)탐색 → (3)설명 및 해결방안 제시 → (4)실행

  나. 특징

  - 과학적 지식이 기술에/사회에 어떻게 영향을 주고받는지 학습

  - 실생활 속 문제에 대한 해결 방안을 구상하고 적용

  다. 단계별 세부사항

  (1) 문제 소개: 과학/기술적 문제, 사회문제를 제시하여 흥미 유발

  (2) 탐색: 자료를 찾아보고 가능한 대안 토의

  (3) 설명 및 해결방안  제시: 과학적인 측면에서 문제 현상 설명; 여러 대안 중 가장 적절한 대안 선택

  (4) 실행: 직접 실천, 사람들에게 영향력 행사

 

번외) 과학수업모형의 분류

  가. 학습 목표의 달성 가능성 여부에 따라 학습자 중심형과 학습자 지원형으로 분류

  나. 과학수업모형의 분류

학습자 중심형	학습자 지원형
경험학습모형, 발견학습모형, 탐구학습모형, STS모형	순환학습모형, 개념변화학습모형