(초등임용) 과학 모형 단계별 온라인암기장

[참고] 과학 교과 단계명 온라인암기장은 이 글을 참고하세요.

 

이 온라인암기장은 과학 모형의 단계별 활동을 다루고 있습니다. 2015개정 시기 과학 지도서를 참고하였으므로 다른 부분이 있다면 댓글로 알려주시면 반영하도록 하겠습니다.

 

1. 경험 학습 모형

[특징1] 학생들의 구체적이고 조작적인 감각 경험 강조

[특징2] 학습 활동이 기본적인 탐구 과정에 초점

[특징3] 특정한 내용 목표를 가지지 않음

자유 탐색	- 학습 자료를 자유롭게 탐색함 - 주어진 자료의 모양이나 색깔 등을 관찰하거나, 두드려 보거나, 맛을 보고, 냄새를 맡는 등  → 다양한 방법으로 탐색 - 기초 탐구 과정 요소인 관찰, 측정, 분류 → 자료에 친숙해짐
탐색 결과 발표	- 자유롭게 탐색한 결과를 발표함 - 교사는 학생들이 탐구 기능의 각 특성에 맞는 활동을 했는가 판단함 - 학생들은 발표 활동을 통해 다른 사람들의 발표를 잘 듣고 자신의 탐색 결과와 비교, 토의 → 탐구 결과를 정리
교사의 안내에 따른 탐색	- 교사는 학생들의 관찰 결과에 대해 다양한 유형의 질문 → 관찰이 미흡했던 점, 관찰 과정에서 생각하지 못한 점을 학생들이 깨닫게 함 - 교사는 새로운 방향이나 관점을 학생들에게 제시 → 새롭게 탐색할 수 있는 기회 제공 - 학생들이 분류한 내용의 기준이 비과학적이라면 더 과학적인 기준에 접근하도록 안내함
탐색 결과 정리	- 학생들 스스로 탐색한 내용과 교사의 인도에 따라 탐색한 결과 정리 - 교사는 학급 전체의 결과 종합, 학생 자신이 탐색한 결과를 스스로 정리했다는 성취감 심어주기

 

2. 발견 학습 모형

[특징1] 자연의 사물과 현상을 관찰하고 기술 → 규칙성을 찾아내고 그 결과를 일반화하는 귀납적인 과학 활동을 토대로 개발

[특징2] 자료 속에 내재된 논리적 특성 탐색, 구체적 조작 능력이 있는 학생에게 적용 가능

탐색 및 문제 파악	- 학습 자료를 학생들이 탐색 - 학생 스스로 학습 문제를 파악하도록 안내 - 자료는 다양한 방법으로 제시 → 학습에 흥미를 느끼게 하고 학습 분위기 적극적으로 조성
자료 제시 및 관찰 탐색	- 자유로운 탐색 활동 → 현실 세계와 관련된 자료 제시, 관찰로 탐구 기능 발달할 기회 제공 - 주어진 자료를 다양하게 관찰 → 교사는 관찰 결과를 정리할 수 있는 시간 제공 후 관찰 결과를 발표하게 함 - 학생들의 관찰 결과가 교사의 의도와 다르더라도 수용하고 정리하는 개방적인 수용 자세가 필요함
추가 자료 제시 및 관찰 탐색	- 과학의 규칙성을 발견하여 과학 개념을 귀납적으로 형성하거나 일반화하게 함 - 과학 개념을 형성하는 데 어려움이 예상 or 정확한 개념을 형성하려면 → 보충 자료를 준비하여 관찰/탐색 - 이전 자료보다 더 구체적인 자료 → 목표 개념을 명료화 ⭐ - 이전 자료와 상충하는 자료 → 발견한 개념을 확신 ⭐ - 보충 관찰에서는 이전 관찰과 새로운 관찰 사이의 공통점이나 차이점을 부각 - 교사의 직접적인 지식 전달보다는 질문 기법 → 학생들의 탐구를 유도
규칙성 발견 및 개념 정리	- 관찰에서 얻은 자료를 수집 → 그들 사이의 관계나 까닭을 설명 - 관찰된 사실로부터 경향성이나 패턴을 발견하고 기록함 → 기록한 내용은 개념 or 일반화된 추리임 - 관찰 결과를 토의하더라도 정확한 개념을 발견하기 어려울 경우 → 질문이나 토의로 학생들이 수용할 수 있는 표현으로 정리해주기 - 규칙성을 발견하지 못하거나 개념 형성이 미흡할 경우 → 피드백, 새로운 자료 제시
적용 및 응용	- 발견한 규칙성이나 개념을 확장하거나 응용하는 활동 → 인지적 정착 유도 - 자신이 발견한 규칙성이나 개념을 새로운 맥락이나 환경에 적용 → 개념의 활용 범위 up, 개념의 의미를 인지적으로 정착시킬 수 있음

 

3. 탐구 학습 모형

[특징1] 과학자들의 실제 연구 과정을 수업으로 모형화

[특징2] 과학의 전반적인 본성을 체득할 수 있는 가설을 다룸 → 가설 검증 학습 모형으로도 부름

[유의점] 외형적으로만 실험, 인지적으로는 비탐구적인 요리책 활동이 될 가능성

[유의점2] 단순한 기계적 기능으로서의 실험이 되어서는 안 됨

탐색 및 문제 파악	- 자유롭게 탐색하여 문제를 파악함 - 문제를 파악하기 어려운 경우 → 교사가 시범 활동으로 문제를 제기 or 문제를 직접 제시 - 문제 파악은 주어진 자료의 탐색에서 시작, 학생들이 주어진 자료와 관련된 지식에 따라 문제의 수준/방향이 결정 - 학생들의 사전 개념과 사전 학습 내용을 정확하게 파악할 필요 有
가설 설정	- 문제의 잠정적인 해답을 제시하는 단계 → 검증 가능한 일반적인 진술로 제시 - 가설은 현상의 인과론적 또는 모형적 설명을 의미 but 현상에 대한 서술적인 진술도 포함 가능 - 교사는 학생들이 생각하는 가설과 관련한 배경 가정을 명확히 인식 - 가설 설정은 현실적으로 해결 가능한 것이어야 함 - 학생 개인 < 모둠별로 토의 과정을 거쳐 설정하는 것이 타당한 가설 탐색에 도움
실험 설계	- 교사는 학생이 공정한 검증을 하도록 유도 - 가설 검증 과정에 관련된 다양한 변인을 확인     ** 독립 변인, 통제 변인, 종속 변인 구별     ** 통제 변인의 통제 방법 고려 - 실험 기구의 적절성, 실험 절차의 논리성 - 실험을 창의적으로 고안하고 능력을 충분히 발휘할 수 있도록
실험	- 절차에 따라 변인을 통제하여 실제로 실험, 실험 자료 수집
가설 검증	- 자료를 해석하여 설정한 가설을 수용할 수 있는지 결정 - 자료 해석에서 표나 그래프를 이용 - 자료 해석 결과가 가설에 맞으면 가설은 수용, 맞지 않으면 가설을 수정하거나 새로운 가설을 설정하여 실험 설계 단계에서부터 다시 검증
적용 및 새로운 문제 발견	- 새로운 상황을 예상 or 실제 상황에 적용/응용 - 적용 단계에서 검증된 지식의 유용성을 확인, 새로운 문제점을 발견 - 새로운 문제점은 새로운 가설을 설정하는 조건을 제공

 

4. 순환 학습 모형

  가. 순환 학습 모형

[특징] 탐색 단계에서 패턴이나 규칙성을 발견하고, 용어나 개념을 만들며, 그 개념을 더 확장하거나 심화하는 순환적인 과정을 담음

[유의점] 인지적 갈등을 일으킬 수 있는 실험이나 자료를 이용해 탐색 단계에 활용 가능

탐색	- 학생들이 직접적인 경험을 하는 단계 → 경험하여 발견한 것을 자신의 언어로 기술하고 표현함 - 교사는 개방적 탐색 활동을 통하여 학생의 초기 이해 상태와 사전 개념 진단 - 교사는 학생의 기존 지식과 새로운 지식을 연결하도록 도움 - 개인/모둠 활동 → 다양한 관점과 질문을 경험
개념 도입	- 개념 도입에 앞서 탐색 단계에서의 규칙성을 많이 확인하여 자신의 언어로 표현하게 함 - 규칙성을 표현하는 새로운 과학적 용어나 개념을 도입 - 용어나 개념은 교사/교과서/시청각 매체 등을 통해 도입 - 용어나 개념은 탐색 활동에서 발견한 규칙성과 직접 관련 - 학생들의 표현과 과학적 개념 간 공통점/차이점 명확하게 하기 - 과학적 용어나 개념 → 학생들이 인지적 갈등이나 비평형 상태에서 벗어날 수 있도록 지도
개념 적용	- 도입된 개념을 사용하여 새로운 상황이나 현상을 이해/설명하는 단계 - 습득한 개염을 새로운 상황과 문제에 적용해 일반화할 기회 제공 - 개념의 유효성을 파악하고 심화함

 

 

  나. POE 모형

예상	- 학생들이 현상의 결과를 예상하고 정당화할 수 있는 까닭을 제시하게 함 - 주어진 상황을 이해하는 데 필요한 질문을 충분히 함 - 예상이나 근거는 가능한 한 글로 표현하게 하는 것이 좋음 - 예상이 끝난 것을 확인한 후 관찰 단계로 진행
관찰	- 학생들이 자신의 관찰 결과를 적음 - 관찰 내용을 각자 적는 이유 → 기존 생각과 모순되는 현상을 접하면 사례를 무시하거나 기존 생각을 지지하는 증거로 왜곡하여 받아들일 수 있음
설명	- 관찰한 것과 예상한 것 사이의 모순을 해결 - 학생들이 제시한 설명은 관련된 개념에 대한 이해도를 파악하는 데 유용

 

 

  다. 5E 모형

참여	- 학습 내용 관련 질문이나 학생들의 선행 지식으로는 설명되지 않는 현상 제시
탐색	- 문제를 설정하고 가설을 제시, 자료를 수집/정리/해석/분석/평가하는 과정을 통해 검증 - 교사는 내용을 직접적으로 설명하거나 토의를 일방적으로 이끌어서는 X
설명	- 학생은 문제에 자신/모둠의 해답, 가설 검증 등을 증거로 설명 - 학생들의 설명/질문이 끝나면 관련한 이론, 개념, 법칙 등을 정의하거나 설명
정교화	- 수업 결과를 유사하거나 새로운 상황에 적용 - 결론으로 학습 내용을 도출
평가	- 학습한 기능과 지식 평가, 후속 학습 질문

 

 

5. 개념 변화 학습 모형

[특징] 오개념을 바꾸기 위한 조건

1) 자신의 생각이나 개념이 불충분함을 인식

2) 새로운 과학 개념은 학생이 이해할 만한 것이어야 함

3) 학생에게 새로운 개념이 타당해 보여야 함

4) 새로운 개념은 활용 가능성이 많아야 함

개념 표현	- 학습할 내용과 관련한 오개념을 표현 - 생활과 관련한 경험 이야기하기
개념 재구성	1) 명료화/교환   - 학생들이 자신의 생각을 서로 발표하게 함 → 자신이 가지고 있는 개념의 의미를 명료화 2) 갈등 상황 경험   - 학생들의 개념과 상충하는 현상이나 사건을 제시 → 개념을 바꾸려는 동기를 제공   - 여러 가지 오개념을 인식, 오개념으로 설명하기 어려운 상황 제시 3) 새로운 개념 구성   - 자신의 부적절한 개념을 대체할 수 있는 새로운 개념을 구성   - 학생이 스스로 구성하기 어려우면 교사가 제시 4) 새로운 개념 평가   - 새로운 개념이 얼마나/왜/어떻게 타당한지 평가
개념 응용	- 새로운 소재/상황 제시 → 재구성한 개념을 적용 - 새로운 개념이 얼마나 유용한지 인식
개념 변화 검토	- 학생들의 생각이 선개념과 비교하여 얼마나/어떻게/어느 정도 변화되었는지 검토 - 선개념 변경  X → 피드백

 

 

 

6. STS 모형

[특징] STS는 사회 내에서 과학적, 기술적, 사회적 현상들이 상호 작용하고 영향을 주는 방식

문제 소개	- 과학 및 기술과 관련된 일상생활/사회 문제 제기 - 주변 환경을 관찰하며 드는 의문, 예기치 않은 현상 → 흥미/호기심 유발
탐색	- 문제에 대한 이해를 심화하고 관련된 과학 이론이나 개념을 조사하여 해결 방안 모색 - 가능한 대안을 토의, 정보를 검토, 구체적인 현상을 관찰하고 자료를 수집함
설명 및 해결 방안 제시	- 과학적인 측면에서 자연 현상 설명 - 기술적인 측면에서 인간 적응과 관련한 문제 해결 - 모색한 해결 방안으로 모형을 만들거나 설명하고 새로운 방식으로 설명하는 식으로 구체화 - 동료와의 토의로 가장 알맞은 대안을 골라 결론 도출
실행	- 직접 실천에 옮기거나 실행과 관련이 있는 사람들에게 영향력을 행사함 - 정보와 생각을 교환하고 새로운 의문점을 제기하는 과정 → 개념을 심화/사고 촉진