Transcription

1

2

3

4

5

6

7 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동학술발표회 일정표 1. 일 시 : 2012년 10월 11일(목) 15:00 ~ 12일(금) 13:40 2. 장 소 : 부안 신재생에너지테마파크 3. 주 관 : 군산대학교 과학영재교육원, 전국대학교과학영재교육원장협의회 4. 주 최 : 교육과학기술부, 한국과학창의재단 날짜 구분 시 간 내 용 등 록 15:00~15:20 등 록 : 부안 신재생에너지 테마파크 개 회 15:20~15:30 개 회 : 전국대학과학영재교육원장협의회 회장 15:30~16:20 특 강 : 정광수 교수(전북대 과학학과) 16:20~16:40 Session1 좌장: 안병준 원장 (전북대) 소금으로 배우는 원소 분석(목포대, 이용훈) Session2 좌장: 김권욱 원장 (순천대) 일반담임교사와 영재담당교사와의 영재성과 관한 인식 (전북대, 정덕호) 10/ 11 (목) 1 부 (2층 세미나실 발표 15분, 질의응답 5분) 16:40~17:00 17:00~17:20 충남대 과학영재교육원 융합교육 프로그램 소개(충남대 박병윤) 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 (아주대, 유미현) 17:20~17:30 다과 및 환담 17:30~17:50 17:50~18:10 18:10~18:30 Session1 좌장: 김재원 원장 (경상대) 과학을 통한 교유프로그램 사례 (공주대, 서성원) ABRACADABRA 과제에서의 수학 영재아들의 추론 수준(청주교대, 한대희) 융합형 교재의 특성 분석 연구(인천대, 이정훈) 초등영재들의 다중지능 특성 탐색에 대한 연구(군산대, 홍경선) 융합형 인재양성을 위한 정보영재 교육과정 개선방안 연구(서울교대, 전우천) Session2 좌장: 박일우 원장 (서울교대) 영재교사 기초과정 연수의 한 사례 (경상대, 한인기) 과학영재교육원 학생들의 관찰추천방식의 입학사정 결과와 융합과학 과정 수행능력과의 상관관계(경북대 윤은정) 과학영재교육원 재원생의 행동과 가족관계 특성(대진대, 조용태) 이 동 18:30~18:50 숙소 이동 석 식 18:50~20:30 석 식 협의회 20:30~21:30 과학영재교육원 원장협의회 과학영재교육원 실무관협의회 숙 박 21:30~ 숙소 (변산 대명리조트) 10/ 12 (금) 조 식 07:30~09:00 조 식 2 부 09:00~12:00 전북지역 융합영재교육 프로그램 현장탐방 중 식 12:00~13:30 중 식 폐 회 13:30~13:40 행사 종료

8

9

10

11 - 1 -

12

13 특강 : 과학과 예술의 공약가능성과 한계 정광수 (전북대학교 자연대 과학학과, 과학문화연구센터) 새로운 문화 예술 영역 : 첨단과학기술 활용증대 수월한 과학교육 과학적 문화 확산 : 친숙한 예술 장르 활용 과학과 예술의 상호 이해 필요 과학과 예술은 어떤 공통적인 특징을 지니는가 (공약가능성, 비교가능성) - 3 -

14 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 과학 ( 학문, Science )의 의미 - 정당화된 옳은(또는 옳음직한) 명제들의 체계 - 좁게는 자연과학 과학의 방법 관찰과 실험 : 일반화의 방법 : 가설의 방법 우리는 때때로 어떤 예기치 못한 사건에 부닥쳐 왜 그런 사건이 일어났는 가? 라는 의심을 갖는다. 그러면 우리는 그 설명되어야 할 사실에 대한 시험적 설명을 제안하게 되는데, 이때 우리는 가설 (hypothesis)[을] 갖게 된다. 그 런데 이 가설이 우리의 의심을 충분히 해소시킬 만큼 만족스러운 설명을 제공 한다면 우리는 그 가설을 받아들인다. [이어서 그 가설을 다음과 같이 테스트 하는데.] 그 가설을 토대로 새로운 예측들을 해본다. 예를 들어, 아인슈타인 의 상대성가설로부터 빛이 태양 근처를 지날 때 굽을 것이다 라는 예측 [즉 시험명제]가 만들어졌었다. 몇 년 뒤에 영국의 천문학자들이 개기일식을 관찰 했고, 그것들의 빛이 태양 근처를 지날 때 굽어야만 보일 수 있는 별들이 담긴 사진을 촬영함에 의해서 즉 앞의 예측이 옳다는 것이 밝혀짐에 의해서 상대성 가설의 입증의 정도가 강해졌다. 어떤 가설에 대해서 반증사례들을 발견하지 못하고 다양한 입증사례들을 발견하게 될 때, [예를 들어, 상대성가설은 상대 성이론이 된다.] 과학에 있어 가설은 관찰된 자료로부터 끌어내는 게 아니라 관찰된 자료를 설명하기 위해 발명되는 것 - 4 -

15 특강 : 과학과 예술의 공약가능성과 한계 가설발명 초기 단계 - 상상력 이 중요 상상 : 외부의 자극 없이 의식 내부에서 일어나는 직관 즉 통찰 이며, 감정까지도 관여 [케쿨레]는 오랜 세월 동안 벤젠 분자의 구조식을 연구했으나 성공하지 못하 다가, 1865년 어느 날 저녁에 난롯가에서 졸다가 이 문제에 대한 해답을 찾았 다고 한다. 난로의 불꽃을 지긋이 바라보고 있는 그의 눈에 원자들이 뱀처럼 열을 지어 춤추는 모습이 보이는 듯했다. 갑자기 그 뱀들 가운데 한 마리가 제 꼬리를 물고 고리 모양이 되어 조롱이나 하듯이 빙빙 돌았다. 그 순간 케쿨레 는 깨달았다. 지금은 누구나 잘 알 정도로 유명해진 육각형의 고리로 벤젠의 분자 구조를 나타낸다는 생각이 케쿨레의 머리를 쳤던 것이다. 그는 그날 밤을 세워 이 가설에서 나오는 결론들을 확인하는 작업을 하였다. 창의성(creativity) : 어떤 표현 욕구를 만족시키 는 새로운 아이디어를 개발하는 것 18세기 프랑스 백과사전파 오늘날의 예술 개념 정립 현대적 의미의 예술 - 공간적, 시각적 예술 (회화, 조각, 건축, 서예) - 시간적, 청각적 예술 (음악) - 문자예술 (시, 소설) - 공연예술 (무용, 연극) - 종합예술 (영화) - 사진, 미디어예술, 컴퓨터 예술 etc 예술 : 미 즉 아름다움 추구 행위 - 5 -

16 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 객관주의 : 형이상학적 이론 - 아름다운 그림, 음악과 같은 예술작품: 보편적인 미적 형상(form)을 구체화시켜 표현한 것 - Aquinas : 아름다운 대상들이 공유하는 세 가지 형식 적인 속성들 (1)인테그리타스(integritas) - (전체적인) 통일성 (2)콘소난티아(consonantia) - 조화, 균형, (각 부분들의) 질서 (3) 클라리타스(claritas) - 명석성, 밝음, 광휘 - James Joyce의 광휘 설명 그[아퀴나스]가 말하는 광휘란 퀴디타스(quidditas), 즉 사물의 본 질 (whatness)이다. 이 지상의 성질은 예술가가 상상력을 통해서 미적 영상을 인지한 순간에 느껴진다. 미의 지극한 성질 즉 미적 영상의 밝 은 광휘가, 그 전체성에 사로잡히고 그 조화에 매혹된 인간의 마음에 의 해서 명석하게 감지된 순간은, 미적 쾌감으로 빛나는 고요한 정지의 상 태이다. 주관주의 : 심리학적 이론 - Tolstoy : "어떤 사람이 한 때 경험했던 감정을 스스로의 내부에 서 불러일으키고, 일단 불러일으켜진 이 감정을 동작들, 선들, 색 깔들, 음들, 언어로 표현된 상태들을 통하여 타인들이 같은 감정 을 경험하도록 전달하는 것 - 이것이 예술활동: - 20세기 초 예술철학자 Croce : 예술은 통찰 또는 직관; 예술가 는 심상[image] 을 만들어낸다; 예술을 감상하는 사람들은 예술 가가 지시한 방향으로 눈길을 돌려, 그가 만들어준 구멍을 통해서 들여다보고, 자신의 내부에 이 심상을 재생 필자 생각 예술행위란 물질적이든 정신적이든 이 세상에 존재하는 아름다운 대 상들 - 앞에서 언급된 세 가지의 형식적인 특징들을 지니고 있는 대상 들 -에 대한 직관적 (감정까지도 관여할 수 있는) 즉 통찰적, 상상적 인식으로 얻은 이미지를, 여러 매체들을 수단으로, 선, 색깔, 음, 동작, 언어 등을 통하여 형상화; 이렇게 형상화된 결과는 아름다운 예술작품 이 되고 그것을 또는 그것에 대한 감상자는 자신들의 내부에 예술가의 이미지와 같거나 비슷한 또는 다른 이미지를 만들어냄 - 6 -

17 특강 : 과학과 예술의 공약가능성과 한계 예술작업의 창조성 - 어떤 표현 욕구를 만족시키는 새 로운 아이디어를 개발하는 것 ; 미술이론가 강태희 발견 이란 대개 우리의 눈의 습관에 가려 보이지 않던 것이 보이게 되는 것 을 뜻한다. 이것은 우리들에게 익숙한 사물이나 사건을 새롭고, 이상하며, 또 계시적인 빛으로 바라보게 만드는 미술가들의 발견에도 똑같이 적용된다. 뉴 턴의 사과와 세잔의 사과는 발견이다. - 예술가(또는 과학자) - 사물이나 사건을 우리의 습관과는 달리 즉 새롭게 바라봄으로써(또는 관찰함으로써) 그것들이 가지고 있었지만 습관적 바라봄에는 보이지 않던 것을 발견 - 구상화 보다는 추상화에서 이 특징이 현저히 드러남 - 공상과학영화, 판타지, 미디어 예술 - 예술가들이 발견 또는 상 상을 통하여 만들어낸 이미지를 보다 더 잘 표현하기 위하여 새 로운 아이디어, 기술 사용 과학 : 지성적, 이성적 작업 VS. 예술 : 감성적 작업 과학과 예술의 공약 불가능성 과학과 예술은 공약가능(commensurable), 비교(compare)가능 : 상상력, 창조성 - 7 -

18 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 N. Goodman [굿맨은] 과학은 지식이나 앎에 관계되는 인식행위이고, 미술은 느낌이 관여하는 정서적 활동이라는 이분법적 발상을 비판한다. 그는 사람들이 인식적인 것과 감정적인 것을 엄격 히 구분하면서 미학적인 경험에서 감정은 인식적으로 작용한 다는 사실을 망각하는데, 사실 이들은 명확하게 구분되는 것 이 아니라 서로 얽혀 있다는 점을 지적한다. 여기서 인식작용 이라는 것은 언어적이거나 관념적인 것만이 아니라 상상 감 각 지각 감정 같은 미학적 이해의 복합적인 과정을 포함한 다. 몬드리안 의 작품이 뉴턴이나 아인슈타인의 법칙보 다 더 감정적이라고 할 수는 없는 것이다. 그는 또한 지각과 감정이 엄격히 구분되는 것이라 해도 상호보완적이며, 모든 감정은 감각과 마찬가지로 인지되어야 한다는 사실을 환기함 으로써 감정이 인식작용에 포함된다는 점을 납득시킨다. 과학의 상상과 예술의 상상은 같은 종류 (Kind) ; 그렇지만 정도 (degree), 양적인 점에서 차이 예술가의 상상 폭이 과학자의 그것 보다 넓다 ; 예술가가 과학자 보다 더 자유롭게, 제약 없이 상상 Why? 필자 생각에, - 과학자의 상상 : 논리적 가능성 (logical possibility) - 상상의 내용이 모 순 (contradiction; 어떤 것이 A이면서 A-아닌-것이다)을 함의하고 있지 않 아야 함 + 경험적 가능성 (empirical possibility) - 상상의 내용이 자연법 칙과 양립할 수 있어야 함 ex) 그 당시 과학적 사고방식과 근본적으로 다른 창의성과 뛰어난 상상력으로 발명된 상대성가설 이다 할지라도, 그 체계는 모순을 함의하지 않음 즉 논리적 가능성을 지니고 있으며, 나중에 영국 의 천문학자들이 개기일식 관찰을 통해 밝혀낸 빛이 태양 옆을 지날 때에는 굽는다 는 자연법칙 이 상대성가설로부터 이끌어 낸 예측 즉 시험명제였다는 것 즉 상대성가설이 자연법칙과 양립할 수 있다는 것, 다시 말해 그 가설이 경험적 가능성을 지니고 있다는 것이 알려졌다

19 특강 : 과학과 예술의 공약가능성과 한계 - 예술가의 상상 : 논리적으로 가능하든 불가능하든 + 경험적으로 가능하든 불가능하든 상관없이 펼칠 수 있음 - 시간여행 을 다룬 SF 소설 또는 SF 영화와 같은 훌륭한 예술작품 속에서 예술가의 상상이 경험적으로 불가능하고 논리적으로 불가능한 영역까지 확장되어 있음; 대부분의 사람은 [과거로의] 시간 여행은 경험적으로 불가능해서. [SF] 소설 가 웰스이래로 작가들은 시간 여행에 관한 소설을 쓰고 시간 여행이 모순이 있다면 - 어떤 것이 A이면서 A-아닌-것이라고 인정되는 점이 있으며 - 시간 여행이 논리적으 로 불가능하다 하지만 시간여행에 모순이 정말로 있는가. [시간 여행이 논리적으로 가능하다고 믿는] 내가 주장하는 것은 내가 문자 그대로 시간을 거슬러 올라갔으므로 그때는 20세기에 있는 것이 아니라 17세기로 돌아가 있다는 것이다. 하지만 17세 기 는 왔다가 이미 지나가버린 과거이다. 17세기 는 당신이 없을 때 왔다가 지나 갔다. 만일 당신이 17세기로 돌아가서 인디언들과 더불어 살 수 있다고 주장하면 모순 에 부딪치지 않을까. 이 주장은 자기가 17세기에 17세기가 지나갔다 는 것과 자기가 17세기에 17세기에 일어난 여러 사건에 참여한다는 것 을 둘 다 주장하고 있는 것 같다. 어떻게 이 주장들이 둘 다 옳을 수 있는가. - 과학자의 상상을 통해 창의적으로 발명된 가설은 경험적 의미 를 지녀야 함; 그 가설로부터 만일 시험조건 C가 갖추어지면 결과 E가 일어날 것이다 라는 형식의 시험명제를 끌어내는 일이 가능해야 함; 꼭 시험조건 C가 가설 제안 당 시 기술적으로 실현 가능해야 할 필요는 없지만, 원리적으로 가능해야 함. 상대 성가설로부터 시험명제를 끌어내는 일이 가능했고, 상대성가설 제안 당시 적어 도 원리적으로 시험이 가능했음; 케굴레는 벤젠의 분자 구조를 육각형의 고리로 표현하는 가설이 떠올랐을 때 그날 밤을 새워 이 가설에서 나오는 결론 즉 시험 명제들을 확인하는 작업을 하였음 - 예술가의 창조적 상상력을 통해 만들어진, 예를 들어, 판타지와 같은 예술작 품 속에 등장하는 작가들의 생각이 반드시 경험적 의미 를 지닐 필요는 없음; 훌륭한 판타지 작가가 자기생각으로부터 원리적으로 시험이 가능한 명제를 이 끌어내고 확인하는 일을 하지 않음 - 9 -

20 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 공약가능성의 한계 3 : 진리성 = 미?... 공약가능성의 한계 ➃ 비 판 5 비 판

21 특강 : 과학과 예술의 공약가능성과 한계 감사합니다

22

23 - 13 -

24

25 Sesstion1 : 소금으로 배우는 원소 분석 소금으로 배우는 원소 분석 이용훈 1,2, 진유미 2, 조영길 2,3 1 국립목포대학교 화학과, 2 국립목포대학교 과학영재교육원, 3 국립목포대학교 해양자원학과 초록 : 우리는 불꽃반응 실험을 이용하여 중학교 과학분야 영재아들을 대상으 로 하는 새로운 탐구활동 프로그램을 개발하였다. 우리가 고안한 실험은 손바 닥 크기의 간단한 휴대용 분광기를 이용하여 에탄올을 뿌린 시료의 불꽃 스펙 트럼을 측정하는 방법을 따른다. 먼저, 몇 가지 성분비의 염화소듐-염화포타슘 혼합물을 만들어 불꽃 스펙트럼을 관찰하였다. 포타슘 농도를 결정하기 위한 농도 검정선을 얻어 보았다. 이와 같은 과정을 통해서 영재아들은 원소의 고유 한 성질과 원소 분석의 기본 개념을 배우게 된다. 영재아들은 소금 속의 미네 랄 원소들이 건강에 미치는 영향에 대한 선행 조사를 통해서 본 탐구활동에 대 한 동기를 강하게 부여받을 수 있으며, 이 실험 방법을 소금의 종류 판별 등에 적용함으로써 과학적 실험을 실생활의 문제 해결에 이용할 수 있음을 체험할 수 있다. 주요용어 : 원소분석, 불꽃 색, 스펙트럼 Ⅰ. 서 론 원소의 불꽃반응은 중등 과학과정에서부터 대학 일반화학과정에 이르기까지 원소들이 각 각 고유한 성질이 있음을 보이기 위해서 이론 및 실험 실습을 통해 가르쳐지고 있다. 1 원소 들이 불꽃 속에서 서로 다른 색을 보이는 현상은 학생들이 원소들마다 고유한 성질이 있음 을 가시적으로 관찰할 수 있어 흥미를 끄는 화학 실험 가운데 하나이다. 일반적으로 연소 열이 높은 탄화수소 기체를 연료로 하여 불꽃을 만들고 이 불꽃에 순수한 금속 리본이나 금속을 포함한 고체 상태 화합물을 넣고 그 색을 관찰하는 방식으로 실험이 이루어진다. 이 밖에도 생활 속에서 자주 사용하는 도구와 재료들을 이용하여 다양한 원소의 불꽃색을 관찰하는 실험들이 개발되었다. 고체 시료뿐만 아니라 여러 가지 화합물의 수용액을 알코올 과 같은 액체상 연료와 혼합하여 불꽃에 분사하는 방법으로 보다 다양한 원소들의 불꽃색 을 관찰하는 실험 방법이 보고되기도 하였다. 본 논문에서는 간단한 원소의 불꽃반응 실험을 이용하여 NaCl-KCl 표준물질을 이용하여 농도 검정선을 얻는 실험을 소개한다. 이 실험을 이용한 탐구활동 프로그램을 통해서 영재 아들은 화학분야에서 분석화학에 해당하는 원소분석의 과정을 체험하게 되며, 실제 원자 방

26 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 출 스펙트럼을 관찰함으로써 원소의 고유한 전자구조에 대한 분광학적 경험을 갖게 된다. 이 실험은 실제로 중학교 2학년 과학분야 영재아들의 탐구활동에 이용되었다. 농도 결정과 관련하여 우리가 보고하는 방법의 정밀도는 대략 ±2% 정도로 전문적인 원 소 분석법에 비해서 매우 좋지 않은 수준임을 미리 밝혀둔다. 다만 이 방법을 통해서 학생 들이 원소 분석법에서 기본적으로 사용되는 농도 검정선을 얻는 방법을 체험하고, 실제로 Na와 K의 원자 방출선을 관찰함으로써 원소의 고유한 성질을 이해하는 계기를 마련할 수 있다는 점에서 의미를 찾고자 한다. 마지막으로 이 실험 방법을 이용하여 얻은 꽃소금이라 고 불리는 재제염과 천일염의 불꽃 스펙트럼 비교를 통해서 간단한 방법으로 소금의 종류 를 판별할 수 있음을 제시하고, 이를 바탕으로 하여 불꽃 반응 실험을 이용하여 진행해 볼 수 있는 심화된 탐구활동 주제들에 대해서 토론하고자 한다. Ⅱ. 본 론 1. 시료, 시약, 실험 방법 표준물질 준비. 순수한 NaCl 시약과 KCl 시약을 이용하여 다음과 같이 전체 혼합물에서 K의 무게가 0, 2, 5, 10%가 되도록 K의 농도를 정확히 아는 표준물질을 준비한다. NaCl과 KCl 시약의 무게를 표 1에 제시된 바와 같이 취하여 혼합하였다. [표 1] NaCl-KCl 표준물질의 K 함량에 따른 혼합 무게. 표준물질 번호 NaCl 무게 (g) KCl 무게 (g) K의 무게 % 표준물질은 균일한 혼합물이 되도록 하는 것이 중요하다. 준비한 혼합물을 잘 흔들어 섞는 다. 보다 균일한 혼합물로 만들기 위해서는 NaCl-KCl 혼합물을 재결정하는 것이 좋다. 이 때, 증류수에 NaCl-KCl 혼합물을 완전히 녹인 후, 80 오븐에서 증류수를 증발시켜 재결 정된 혼합물을 얻는다. 소금 시료. 시중에서 가장 저렴하게 구할 수 있는 꽃소금을 사용하였다. 꽃소금은 재제염 이라고도 부르는데, 천일염을 물로 씻어내어 재결정하여 얻는다. 이렇게 할 경우, NaCl 이 외의 염들은 대부분 제거된다. 불꽃 스펙트럼의 측정. 네 종류의 표준물질 시료 각 5 g을 각각 작은 도가니에 넣는다. K 농도가 0%인 1번 표준물질이 담긴 도가니부터 차례로 모래통 위에 올려놓고 다음과 같 은 방법으로 불꽃 스펙트럼을 얻는다. 표준물질이 들어 있는 도가니에 연료로 사용할 에탄 올을 붓는다. 에탄올의 양은 매번 일정하게 5 ml를 사용하였다. 그림 1의 외편 사진은 시 료가 들어 있는 도가니에 에탄올 연료를 넣는 모습을 보여준다. 연료의 양이 달라지면 불 꽃의 온도가 달라지고, 불꽃의 온도는 Na와 K의 원자 방출선의 세기에 영향을 주기 때문

27 Sesstion1 : 소금으로 배우는 원소 분석 에 일정한 양의 연료를 사용하기로 하였다. [그림 1] 시료가 들어 있는 도가니에 에탄올 연료는 넣는 사진 (왼편). 점화 후 불꽃 스펙트럼을 측정하는 사진 (오른편). 라이터를 이용하여 불꽃을 점화하고 불꽃의 스펙트럼의 변화를 휴대용 가시광 분광기를 이 용하여 관찰하였다. 불꽃에서 나오는 빛은 직경 1인치 렌즈를 통해 모아서 광섬유를 통해 분광기로 보내 스펙트럼을 특정하였다. 그림 1의 오른편 사진은 점화 수 스펙트럼을 얻는 모습을 보여준다. 불꽃의 스펙트럼에는 Na의 원자 방출선 K의 원자 방출선, 에탄올 연료의 연소에 의한 연속 스펙트럼, 이렇게 세 종류의 신호가 관찰된다. 불꽃이 점화되어 꺼지기까 지 시간은 3분 정도 소요되었으며, 이 과정은 연속 스펙트럼의 세기로 확인된다. 실제 실험 에서 영재아들에게 시간에 따른 이 세 가지 신호 세기의 변화를 관찰하도록 하였고, 그 결 과로부터 불꽃 스펙트럼을 얻기에 가장 좋은 시간을 정해볼 것을 과제로 주었다. 영재아들 은 연속 스펙트럼의 세기가 거의 관찰되지 않는 불꽃이 꺼지는 시점이 스펙트럼을 얻기에 가장 좋다고 보고하였다. 이것은 나름대로 타당한 결론이다. 즉 불꽃이 꺼지는 시점은 에탄 올 연료가 소진되는 시점인데, 이때 불꽃의 온도는 최대가 된다. 이 조건에서 Na, K의 원 자 방출선은 매우 강하게 관찰되며, 연속 스펙트럼은 거의 사라지게 되어 연속 스펙트럼의 간섭을 최소화하고 Na, K의 원자 방출선을 가장 좋은 신호 대 잡음 비로 측정할 수 있는 조건이 된다. 신호의 포화 등을 피하고 적당한 신호 대 잡음 비를 얻기 위해 휴대용 분광 기의 CCD 광 검출기의 노출 시간과 데이터 누적 횟수를 적당히 조절하였다. 우리는 100 ms의 노출시간으로 100개의 데이터를 누적하는 조건을 채택하였다. K의 농도를 정해서 넣어준 표준물질의 불꽃 스펙트럼을 얻은 뒤, 순수한 NaCl, KCl, 정 제염, 천일염에 대해서 마찬가지의 방법으로 불꽃 스펙트럼을 얻었다. 순수한 NaCl, KCl 시료의 불꽃 스펙트럼을 통해서 표준물질 및 소금 시료의 불꽃 스펙트럼에 나타난 Na, K 의 원자 방출선을 각각 확인하였다. 2. 실험 결과 시간에 따른 불꽃 스펙트럼의 변화. 그림 2는 천일염에 대해서 얻은 불꽃 스펙트럼이다

28 정규화된 스펙트럼 세기 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 [그림 2] 천일염에 대해서 얻은 스펙트럼. 시료에 불꽃 점화 후 시간에 따른 불꽃 스펙트럼의 변화를 보여준다. 가로축은 불꽃에서 방출되는 빛의 파장을, 세로축은 주어진 파장에서 방출되는 빛의 상대적 인 세기를 나타낸다. 그림 2에는 총 다섯 개의 스펙트럼이 제시되어 있는데, 각각 불꽃 점 화 후, 30, 60, 120, 150초 지난 후에 얻은 스펙트럼이다. 주어진 실험 조건에서 불꽃은 대략 3분 정도 빛을 발하다 소멸된다. NaCl-KCl 혼합물의 불꽃 스펙트럼에는 두 가지 종 류의 신호가 관찰되는데, 첫 번째는 각각 589 nm 와 768 nm 근처에서 관찰되는 Na와 K 의 원자 방출선이고, 두 번째는 nm 영역에서 넓게 관찰되는 에탄올 연료의 연 소에 의한 연속 스펙트럼이다. Na은 nm와 nm에서 가장 강한 원자 방출 선을 보이고, K은 nm와 nm에서 가장 강한 원자 방출선을 보인다. 2 에 탄올 연료의 소진 여부를 이 연속 스펙트럼을 관찰함으로써 판단할 수 있다. 실제 실험에 서 스펙트럼은 불꽃 점화 후, 에탄올 연소에 의한 연속 스펙트럼이 모두 사라진 후에 획득 하였다. Na K K 0% K 2% K 5% K 10% 파장 (nm) [그림 3] K 함량이 각각 0, 2, 5, 10%인 표준물질들의 불꽃 스펙트럼

29 K 원자방출선 세기/Na 원자방출선 세기 Sesstion1 : 소금으로 배우는 원소 분석 K 농도 검정선. 표 1의 네 가지 표준물질들에 대해서 얻은 불꽃 스펙트럼들을 다음 그림 3에 제시하였다. 그림 3에 제시된 스펙드럼들의 세기는 모두 589 nm의 Na의 원자 방출선 의 세기로 나누어 정규화한 것이다. 일반적으로 시료의 매트릭스를 구성하는 성분 원소의 적당한 원자 방출선의 세기를 이용하여 스펙트럼의 세기를 정규화 함으로써 측정의 정밀도 를 향상시킬 수 있다. 이 스펙트럼들을 이용하여 K 농도에 따른 농도-신호세기 검정선을 얻었다. 그림 4에 K 농도에 따른 농도-신호세기 검정선을 제시하였다. 가로축은 표준물질에서 K 의 함량을 나타내고 세로축은 Na 원자 방출선의 세기에 대한 K 원자 방출선 세기 비를 나 타낸다. K 함량이 증가함에 따라 Na 신호 세기에 대한 K 신호 세기 비가 증가하는 것을 알 수 있다. 검정선은 1차 함수 꼴과 2차 함수 꼴, 두 가지로 얻어 보았다. Na 신호세기에 대한 상대적인 K 신호세기는 K 함량이 증가함에 따라 약간 포화되는 경향을 보이고 있으 므로, 1차 함수 꼴의 검정선 보다는 2차 함수 꼴의 검정선이 좀 더 실험 결과에 근접한 것 을 알 수 있다. Ÿ 실험 결과 1차 함수 피팅 선 2차 함수 피팅 선 K 함량 (무게 %) [그림 4] 표 1의 네 가지 표준물질들을 이용하여 얻은 K의 농도 검정선. 표 2에 1차 함수와 2차 함수를 이용한 피팅 결과를 제시하였다. [표 2] K 농도 검정선을 얻기 위한 피팅 결과. 피팅 함수 파라미터 a b c R 2 1차 함수 y = a + bx ± ± 차 함수 ± y = a + bx + cx ± ±

30 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 3. 생활 속 문제 해결을 목적으로 하는 탐구활동 이 실험 방법을 통해서 소금에 들어 있는 금속 원소들의 원자 방출선들을 관찰 할 수 있 다. 소금은 염화소듐(NaCl)을 주성분으로 하는 염(이온결합화합물)인데. 바닷가의 염전에서 바닷물을 끌어들여 자연광을 이용하여 증발시킨 후 남는 염을 채취하는 방식으로 천일염을 생산하는데, 따라서 천일염에는 마그네슘(Mg 2+ ), 칼슘(Ca 2+ ), 포타슘(K + ) 양이온이 다량 포함 되어 있다. 3 과거에는 소금 속에 들어 있는 미네랄 원소들을 제거한 정제염이 주로 식품 첨 가제로 사용되어 왔으나, 최근에는 K, Mg, Ca와 같은 원소들의 함량이 높은 천일염이 건 강에 미치는 좋은 영향들이 발견되면서 천일염 및 건강에 도움이 되는 다양한 소금에 대한 관심이 높아지고 있다. 소금에 대한 높아지는 관심으로 인해서 한 시장에서 다양한 나라의 염전에서 다양한 방식으로 생산된 해양염들과 암염들이 최대 10배의 가격 차이를 보이며 유통되고 있다. 최근에는 중국 및 동남아에서 생산된 값싼 소금들에 국내산 고급 천일염의 레이블을 붙여 유통시키는 사례도 종종 신문, 방송을 통해서 알려지고 있다. 이와 같은 상황에서 소비자들이 소금의 품질이나 원산지와 관련된 검사를 가정에서 손쉽 게 해 볼 수 있다면 좋을 것이라는 점이 동기가 되어 간단한 원소의 불꽃반응 실험을 이용 하여 소금 속에 많이 포함되어 있는 금속 원소들 가운데 하나인 K 원소 분석 실험 프로그 램을 개발하게 되었다. 탐구활동을 시작하는 시기에 신문이나 인터넷 검색을 통해서 소금의 유통과 관련된 문제점을 알리는 기사들을 스크랩하여 발표하는 과정은 영재아들에게 탐구 활동 참여에 대한 긍정적인 동기를 부여할 것이다. 그림 5는 재제염(왼쪽)과 천일염(오른쪽)에 대해서 본 논문에 소개하는 방법을 이용하여 얻은 불꽃 스펙트럼이다. 재제염 불꽃 스펙트럼의 경우, K 원자 방출선의 세기가 매우 약 하게 관찰되었으며, 이것은 실제로 재제염의 K 함량이 매우 낮다는 사실과 잘 일치한다. 반면, 천일염의 경우 K 원자 방출선의 세기가 매우 강하게 관찰되었다. 이것은 천일염이 K, Mg, Ca 등 미네랄 원소들이 매우 풍부하다는 사실과 잘 일치하는 결과이다. 이 관찰 결과는 본 논문에 소개하는 방법을 이용하여 소금의 종류를 쉽게 판별할 수 있다는 것을 보여준다. [그림 5] 재제염(왼쪽)과 천일염(오른쪽)의 불꽃 스펙트럼

31 Sesstion1 : 소금으로 배우는 원소 분석 Ⅲ. 결 론 우리는 중학생 과학분야 영재아들의 탐구 활동을 위한 간단한 원소의 불꽃 반응 실험 방법을 고안하였다. 기존의 불꽃 반응 실험 방법들은 주로 원소의 종류에 따라 달라지는 불꽃색을 관찰하여 원소의 고유한 성질을 학습하는 목적으로 개발되어 왔다. 우리가 소개하 는 방법은 휴대용 가시광선 분광기를 활용함으로써, 실험에 참여하는 영재아들이 정량적인 화학분석의 원리와 과정을 체험할 수 있도록 하였다. 또한 본 실험 방법을 이용하여 재제 염과 천일염에서 달라지는 K 원자 방출선의 세기를 확인함으로써, 생활 속의 문제 해결에 과학적인 실험이 중요한 역할을 할 수 있음을 영재아들이 확인할 수 있도록 하였다. 본 프 로그램은 소금의 종류 판별 및 소금의 품질 판별 등을 목적으로 하는 심화된 탐구 활동 주 제로 개발될 수 있을 것이다. 참고문헌 [1] 김영애, 이은경, 강성주, 중학교 과학 교과서 불꽃반응 실험에서 선스펙트럼 관찰의 문제점 분 석 및 개선 연구, Journal of the Korean Chemical Society, vol.49, pp , [2] NIST Atomic Spectra Database, [3] 함경식, 정종희, 양호철, 소금, 이야기 - 우리 몸 살리는 천연 미네랄, 동아일보사,

32

33 - 23 -

34

35 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 STEAM형 과학영재교육 (충남대학교 사례) 충남대학교 과학영재교육원 박 병 윤 STEAM 교육이란?

36 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 현재 교육방식의 문제점 그림자에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은? 1 월식은 달이 지구의 그림자에 들어갈 때 일어난다. 2 일식은 지구가 달의 그림자에 들어갈 때 일어난다. 3 한낮에는 그림자의 길이가 아침에 해 뜰 때의 그림자보다 짧다. 4 12시에 그림자를 관찰하면 여름에 겨울보다 그림자의 길이가 짧다. 5 초승달은 지구가 햇빛을 가렸기 때문에 동그랗게 파인 모양으로 보인다. 학년 3 영역 운동과 에너지 물 질 생 명 지구와 우주 물체와 물질 자석의 성질 동물의 한살이 액체와 기체 날씨와 우리 생활 빛의 직진 동물의 세계 혼합물 분리 4 무게 열전달 물의 상태 변화 식물의 한살이 식물의 세계 지층과 화석 화산과 지진 지표의 변화 5 물체의 속력 전기 회로 용해와 용액 식물의 구조와 기능 작은 생물의 세계 우리의 몸 지구와 달 태양계와 별 6 빛 에너지 자기장 산과 염기 여러 가지 기체 연소와 소화 생태계와 환경 날씨의 변화 계절의 변화 7 힘과 운동 정전기 물질의 세 가지 상태 분자의 운동 상태 변화와 에너지 생물의 구성과 다양성 식물의 영양 지각의 물질과 변화 지각 변동과 판 구조론 8 열에너지 빛과 파동 물질의 구성 우리 주위의 화합물 소화와 순환 호흡과 배설 태양계 별과 우주 9 일과 에너지 전기 물질의 특성 전해질과 이온 자극과 반응 생식과 발생 대기의 성질과 일기 변화 해수의 성분과 운동 물체의 운동 화학 반응에서의 규칙성 유전과 진화 지구계 10 전자기 여러 가지 화학 반응 생명 과학과 인간의 미래 천체의 운동 자연계에서의 에너지

37 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 대학생에게 물어 보았습니다. 지구 반지름은 얼마인가? 자오선(또는 적도)의 총 길이는? STEAM 교육

38 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회

39 Session 1 : STEAM형 과학영재교육

40 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 하지만... 이 세상을 바꾼 천재는 셀 수도 없이 많고

41 Session 1 : STEAM형 과학영재교육

42 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회

43 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 이러한 천재는 그렇게 되도록 길러진 것이 아니다. 그리고 똑 같은 천재는 더 이상

44 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 비빔밥을 비벼 줘서야! 한글 vs. 일본글

45 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 바람직한 융합형 수업 수업의 목표가 분명할 것 새로운 내용의 교육에는 사용하지 말 것 S.T.E.A.M.을 모두 넣으려고 무리하지 말 것 순전히 제 의견입니다^^ 충남대학교 융합교육 프로그램

46 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 미니 목조주택 짓기 자르고 박고 또 박고

47 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 지붕을 만들고 벽을 만들고 드디어 완성!

48 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 과학운동회

49 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 화석 찾기 PET병 관악대 단계 활동명 주요 내용 및 활동 수업방법 시간 1단계 탐색 1. 파동이란 무엇인가? - 파동 만들기 - 물결파 만들기 - 인간파도타기 탐구활동, 활동지 작 성 80분 2단계 지식 및 기능 습득 2. 소리란 무엇인가? 3. 소리와 악기 - 공기 파동 관찰하기 - 소리를 보기 - 고무줄 악기 만들기 - 빨대 튜닝하기 탐구활동, 활동지 작 성 탐구활동, 활동지 작 80분 80분 - 악기의 과학 알아보기 성 3단계 프로젝 트 수행 4. PET병 관악대 - PET병 악기 만들기 - PET병 악기 연주하기 실험, 보고 서 작성 80분

50 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 나도 Calder 단계 활동명 주요 내용 및 활동 수업방법 시간 - 일상생활에서 무게중심과 관련한 여러 토의, 시범실 1. 무게중심이란? 현상을 알아보고 이것을 과학적으로 설명 험 관찰, 활동 80분 1단계 하기 지 작성 지식 및 기능습 득 2. 무게중심 찾기 - 여러 질점이 모인 계의 무게중심 - 다각형의 무게 중심을 수학적으로 찾기 - 여러 물체의 무게중심을 물리적인 방법 으로 찾기 토의, 조사, 실 험, 활동지 작 성 80분 2단계 프로젝트 3. 장난감 만들기 - 위로 굴러가는 장난감 - 도미노 쌓기 시범실험 관 찰, 만들기 80분 수행하기 4. 모빌 만들기 - A. Calder 작품 감상 - 모빌 구상 - 제작 인터넷 서핑, 만들기 80분 융합교육 교재개발 계획 주제 : 시간 교육시간 : 24시간 (3시간*8수업)

51 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 천문학 물리학

52 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 Dynamics! v = dx dt a = dv dt F = ma 화학

53 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 생물학 Time recorded in DNA Seymour Benzer ( ) physicist, molecular biologist & behavioral geneticist R. Konopka & S. Benzer Proc. Nat. Acad. Sci. 68 (1971):

54 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 Evolution! 지질학 238 U 206 Pb : half-life = 4.47 billion years 235 U 207 Pb : half-life = 704 million years

55 Session 1 : STEAM형 과학영재교육 Evolution!

56

57 - 47 -

58

59 Session 1 : 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 최은주 1 유미현 2 1 아주대학교 과학영재교육원, 2 아주대학교 Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적 성공적이고 효과적인 영재교육을 위해 가장 중요한 것은 영재 프로그램에 참여할 학생을 어떻게 판별 하고 선발하는 문제이다(Renzulli, 1986). Callahan(1996)은 영재 판별의 기준을 단일한 기준에서 복합 적인 기준으로, 각각의 기준이 되는 특성을 평가하기 위해 수집하는 정보의 종류를 단일화에서 다양한 종류로, 평가의 대상을 사고 과정이나 기본적인 능력으로부터 행동이나 산출물로 바꾸어야 한다고 강조 하였다. 최근 들어 지필검사보다는 산출물과 수행과정을 직접 관찰함으로써 평가하려는 경향, 즉 교육 장면에서의 태도와 능력을 관찰 평가하려는 경향이 나타나고 있다. 한국교육개발원에서 발표한 2008~ 2012년까지 시행될 제2차 영재교육진흥종합계획 에서는 영재판별의 변화를 예고하였다. 가장 큰 변화 는 영재성 측정 중심으로 선발을 강화하고, 교사 추천 강화 및 영재성 측정 강화로 잠재능력을 지닌 학 생을 선발한다는 것이다. 더불어 학교교육과의 연계 강화로 사교육, 선행학급 효과를 최소화하고 소외계 층의 영재성 발굴을 강화한다고 발표하였다(이신동, 이정규, 박춘성, 2009). 관찰 추천 선발 과정에서 고 려하는 학생 관련 자료들은 주로 학습과정의 결과물, 학습과정 중의 관찰기록, 교사의 체크리스트, 교사 에 의해 기술된 추천서 등으로 교사의 역할이 매우 중요해졌다고 할 수 있다(류지영과 정현철, 2010). 관찰 추천제에 의한 영재 선발방식은 영재교육의 본질인 선행학습이나 사교육으로 만들어진 영재가 아닌 타고난 영재성 및 뛰어난 잠재 가능성을 지닌 영재교육 대상자를 선발하여 그들의 영재성 및 잠재 가능성을 특정한 분야의 재능으로 발현 시킬 수 있도록 지원하는 것이다. 그러나 관찰 추천에 의한 영재 판별은 기대와 우려가 함께 작용하고 있는 것이 현실이다. 특히 이 방식이 일회성 지필 고사가 아닌 교사의 추천으로 영재를 판별하고 추천하는 제도로서 성공적인 정착을 위해서는 판별과정 자체에 대한 객관성과 타당성이 확보되어야 하고 실제로 교육 현장에서 실용적으로 적용할 수 있는 판별의 검증 과 정이 필요하다. 또한 기존의 영재 판별 시스템이 가지고 있는 문제인 사교육 문제와 다양한 외부 환경 으로 인해 잠재된 능력을 제대로 발휘하고 있지 못하는 학생 문제를 해결하기 위해서는 관찰 추천 제 도의 다양한 인식 및 요구를 조사하여 반영하고 문제점을 점차 보완해야 할 것이다(전소영, 2011). 그 리고 영재판별 과정에서 전문적인 교사의 판단이 중요시 되고 있는 만큼 교사가 학생의 영재성을 판단 하기 위해서는 다양한 공간과 상황에서 여러 방법과 도구를 활용하여 정보를 수집하고 그것을 기록하고 관찰 하여야 한다. 영재 교육은 개인이 가진 능력을 최대한 발휘할 수 있는 환경을 조성하여 자아를 실 현하도록 돕기 위한 이유뿐 아니라, 국가 사회 발전의 원동력이 되는 인적 자원을 발굴하는데 그 목적 이 있다 (방승진, 최중오, 김혁, 2006). 과학 영재를 조기에 발굴하고 효과적으로 교육하기 위해서는 이

60 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 들이 성장하는 과정과 학교생활에서 나타내는 행동 특성을 파악하고 영재에 관해 이해하는 것이 중요하 다(이군현, 1990). 현재 관찰 추천방법은 담임교사나 담당 교과목 교사가 영재성이 있다고 판단되는 학생을 관찰 추천하 고 판별교사는 해당 학생을 면담, 수업관찰, 과제제시 등을 통해 영재성을 판단한 후 그 학생을 대학 부설 과학영재교육원에 전일제 영재교육원이나 대학 부설 영재교육원에 추천하고 있다. 이러한 관찰 추 천제가 잘 시행되기 위해서는 영재판별이 종료된 이후에 판별 절차가 의도대로 잘 진행되었는지, 본 프 로그램의 목표를 제대로 잘 반영하였는지에 대한 증명할 수 있는 자료가 있어야 한다. 특히 영재학생들 을 판별하는데 사용한 도구들이 실제 영재프로그램에서의 수행정도를 예측할 수 있는 자료들이어야 하 고, 이를 동해 프로그램에서의 성공 준거와 판별 도구간의 상관관계를 확인해 볼 수가 있다. 따라서 본 연구에서는 과학영재 관찰 추천에 사용되는 도구인 교사추천서와 자기소개서를 집중적으로 분석하고자 한다. 교사추천서는 교사의 관점으로 쓴 내용이기 때문에 주관적이 될 수 있지만 교사추천 서의 검사 항목의 정확한 기준이 제시되어 있고 객관적인 측면에서 기술된다면 상당히 공식적일 수 도 있다 (서혜애, 김영민, 정영숙, 2010). 자기소개서는 학생 본인이 자신의 실제 경험을 바탕으로 솔직 담 백하게 자신의 개성과 학업의지를 분명하게 표현하면서 학생생활기록부를 중심으로 진솔하게 표현 한 것이다. 따라서 교사의 추천서와 자기소개서 의해 선발된 영재학생들이 영재교육과정에서의 실재 수행 능력과정에서 성취도와 관계정도의 비교 분석이 필요하다. 이와 같은 필요성에 의하여 경기도 소재 과학영재교육원에 영재 선발 전형과정에서 제출된 교사의 추 천서와 학생자신이 자신을 추천하는 추천서의 분석을 통하여 관찰 추천제도의 개선방안을 제안하고 한 다. 본 연구의 구체적인 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 교사추천서 및 자기소개서에서 나타난 영재 행동 특성의 빈도 및 양상은 어떻게 다른가? 둘째, 자기소개서와 교사추천서 특성 간에는 상관관계는 있는가? 셋째, 과학영재교육원 선발 석차와 과학영재교육원의 실제 교육과정에서의 석차와의 관계는 어떠한 가? Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상 본 연구의 대상은 경기도 초등학교의 6학년 또는 중학교 1학년에 재학 중인 학생들 가운데 영재 학 급이나 영재교육원에 수료한 학생들로 서류전형 및 면접평가에 최종 통과한 경기도 소재 대학부설 과학 영재교육원 중등 과학관련 심화반 학생 10 명이다. 2. 검사도구 및 자료수집 관찰 추천 선발에 활용되는 자기소개서와 교사추천서 평가를 위해 학생들이 제출한 자기소개서와 교 사추천서의 특성 및 내용을 파악하기 위하여 평가 할 수 있는 요소를 선정하고 2011 경기도 소재 대학 부설 과학영재교육원에 제출한 자기소개서, 교사추천서, 학생 생활기록부를 수집하였다

61 Session 1 : 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 본 연구에서 교사추천서 및 학생 자기소개서 분석을 위한 평정 도구는 다음과 같다. 경기도 영재선발 GIFT 영재 행동 특성 체크리스트와 KAIST 수학 및 과학 영재 행동 특성 체크리스 트 문항으로 수정된 신윤주(2011)의 체크리스트 항목과 영재의 행동 특성 (윤여홍, 2003)과 수학영재의 행동특성(송상헌, 2000) 연구를 근간으로 제작된 박혜정(2010)의 체크리스트를 사용하였다. 학생 실제 수업관찰 평정 체크리스트는 신윤주(2011)의 영재 행동 특성 체크리스트를 수정 보완하여 만든 것으로 Likert 5점 척도의 20문항으로 구성되었다. 3. 자료 분석 방법 본 연구의 자료 분석 방법은 다음과 같다. 첫째, 신윤주(2011)의 체크리스트 항목에 근거하여 교사추천서와 자기소개서에 각각의 항목의 언급 빈도 및 순위를 분석 조사한다. 분석 결과는 연구자 본인과 영재교육을 전공하고 영재학급을 담당하고 있는 교사 1인이 교차 검토하여 일치도를 90%이상으로 높였다. 둘째, 교사추천서와 자기소개서에 드러나 영재 특성의 상관관계를 알아보기 위해 박혜정(2010)의 평 정 척도에 창의적 특성 20점을 추가 하여 100점 만점을 기준으로 하여 10명의 영재 행동의 특성에 대 해 점수화하였다. 교육과정 내 학생 실제 수업관찰 점수는 연구자 2인이 10명의 학생에 대해 각각 평정 하고 교차 검토하였으며 일치도는 90% 이상이었다. 두 변수간의 상관관계를 알아보기 위해 Pearson의 적률 상관계수 또는 Spearman의 순위 상관계수 등을 분석하였다. Ⅳ. 연구 결과 및 논의 1. 교사추천서와 자기소개서에서 나타나는 영재 특성 비교 가. 교사추천서와 자기소개서에서 나타나는 영재 행동 특성의 언급 빈도 및 순위 교사추천서 및 자기소개서에 나타난 영재 행동 특성을 신윤주(2011)에서 사용된 체크리스트에 의해 분석하였고 그 결과는 다음 <표 1>과 같다. <표 1>교사추천서와 자기소개서에 나타난 영재 행동 특성 분석 구 분 분류 기호 내용 교사 추천서 언급 빈도 자기 소개서 언급 빈도 S1 새로운 정보를 빠르고 정확하게 이해한다. 0 0 학 습 특 성 S2 사용하는 단어나 어휘가 또래보다 수준이 높고 유창하다 0 4 S3 현상에 대해 과학적인 이론과 가설을 바탕으로 원리를 탐색한다. 6 5 S4 생각을 논리 정연하게 표현하고, 문제를 논리적으로 해결한다. 7 3 S5 평소 과학과 관련된 내용을 즐겨 접하려 하고, 친구들과 과학소재에 대해 이야기 하는 것을 즐긴다

62 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 S6 과학에 대한 폭 넓은 소양과 관심을 보이며, 또래에 비해 많은 과학 상식을 가지고 있다 S7 인과 관계에 대한 통찰력이 빠르다. 0 0 S8 S9 풍부하게 수집된 자료들을 이용하여 일정한 규칙이나 패턴을 찾아 다른 상황에 도 적용할 수 있다. 전기, 자서전, 백과사전, 지도 등 어려운 자료를 피하지 않고 독서량이 많다 S10 또래에 비해 뛰어난 기억력을 가지고 있다. 0 0 S11 또래에 비해 관찰의 폭과 범위가 우수하다. 2 2 S12 또래에 비해 자료를 분석할 때 정확성과 정밀성이 높다. 2 0 C1 지적인 놀이를 하며 공상이나 상상하기를 좋아한다. 0 2 C2 새로운 것에 대해 질문을 많이 하고, 매사에 호기심을 보인다. 5 5 창 의 성 C3 답이 없는 모호한 상황을 즐긴다. 0 0 C4 어떤 문제나 질문에 대해 많은 아이디어나 해결책을 제시한다. 2 1 C5 종종 독특하고 슬기로운 방안을 제시한다. 1 1 과 제 집 착 력 C6 유머감각이 있다. 1 0 P1 어떤 주제나 문제에 열중한다. 1 5 P2 교사의 지도를 거의 요구하지 않고 독립적으로 작업하는 것을 좋아한다. 1 2 P3 또래의 수준과는 다른 차원의 문제들, 즉, 종교, 정치, 성, 인종 같은 어른 수준의 문제 들에 관심이 있다. 0 4 P4 자기 신념을 굽히지 않으며, 자기 주장이 강하다. 0 2 P5 어떤 주제나 문제에 지속적으로 흥미를 가진다. 0 2 P6 과제 수행에 (좌절이 와도) 끈기를 가지고 끝까지 노력한다. 9 8 L1 다른 사람과 함께 하는 활동을 주도하는 경향이 있다. 2 4 L2 상황의 옳고 그름을 잘 판단한다. 0 0 리 더 십 L3 자신의 생각을 명확하게 표현하며 타인과 의사소통을 잘 한다. 3 1 L4 다른 사람의 감정을 이해하기 위해 노력한다. 2 3 L5 친구들의 자신감을 북돋워 주며 리더 역할을 한다. 2 0 L6 반 친구들이 좋아한다. 3 0 L7 책임감이 있어서 주어진 활동을 책임 있게 수행한다. 4 3 합 계 영재학생의 교사추천서와 자기소개서를 분석한 결과 영재 행동 특성 요소는 교사추천서에서 60건, 자 기소개서에서 88건으로, 자기소개서가 교사추천서에 비해 영재 행동 특성요소가 더 많이 담겨 있는 것

63 Session 1 : 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 으로 나타났다. 실제로 분량적인 측면에서 살펴보았을 때 교사추천서의 분량이 자기소개서의 분량에 못 미치는 경우가 대부분이었으며 절반 정도의 학생의 경우 페이지의 분량이 1쪽 을 넘지 않았다. 한명의 교사가 여러 학생들의 추천서를 써주어야 하는 입장에서 영재학생의 특성을 하나하나 세심하게 기록하 는 것이 쉽지 않았을 것으로 보인다. 교사추천서와 자기소개서에 나타난 영재 행동 특성을 구체적으로 분석한 결과 교사는 영재의 학습특 성으로 생각을 논리 정연하게 표현하고, 문제를 논리적으로 해결한다 는 항목을 가장 많이 언급하였다. 그 다음으로는 현상에 대해 과학적인 이론과 가설을 바탕으로 원리를 탐색한다. 로 나타났다. 반면 자 기소개서에서는 전기, 자서전, 백과사전, 지도 등 어려운 자료를 피하지 않고 독서량이 많다 라는 항목 과 과학에 대한 폭 넓은 소양과 관심을 보이며, 또래에 비해 많은 과학 상식을 가지고 있다. 와 같은 항목이 상대적으로 언급 빈도가 높았다. 교사들은 영재 학습 특성에서 중요하게 생각한 부분이 논리적 문제해결이라면 학생들 자신은 과학에 대한 관심과 많은 독서량을 주된 학습 특성으로 여기고 있다는 것을 볼 수 있다. 창의성 영역에서 교사와 학생 모두 새로운 것에 대해 질문을 많이 하고, 매사에 호기심을 보인다 라 는 항목이 가장 높은 빈도로 나타났다. 이는 교사와 학생 모두 영재의 창의적 특성과 관련하여 새로운 것에 대해 질문과 호기심 을 가장 중요하게 여기고 있음을 의미한다. 유머감각이 있다 와 답이 없는 모 호한 상황을 즐긴다 항목에 대한 언급은 거의 나타나지 않았다. 과제집착력 영역에서 교사와 학생 모두 과제수행 시 좌절이 와도 끈기를 가지고 끝까지 노력한다 항목의 언급 빈도가 높게 나타났다. 과제집착력에 대한 부분은 전반적으로 교사추천서보다 자기소개서 에서 언급 빈도가 높았다. 과제집착력은 교사가 제한된 수업시간 동안 관찰하기가 어려운 요소 일 것이 다. 반면 학생은 자신을 가장 잘 나타내기 쉬운 부분이며 과제에 대한 집착을 통해 성취한 부분에 대해 표현하는 것이 교사보다 더 수월할 것으로 생각된다. 리더십 영역의 경우 교사추천서에서는 한 항목으로 몰리지 않고 전체적으로 여러 항목들이 언급되었 다. 책임감이 있어서 주어진 활동에 책임 있게 수행한다 와 자신의 생각을 명확하게 표현하며 타인과 의사소통을 잘 한다 와 다른 사람의 감정을 이해하기 위해 노력한다 는 항목이 상대적으로 높은 빈도로 나타났다. 학생 자기소개서에서는 학습특성과 창의성, 과제집착력 영역의 언급이 상대적으로 많았으나 리더십 영역의 경우 자기소개서에 비해 교사추천서에서 더 많이 언급되었다. 특징적인 것은 교사추천서 와 자기소개서에서 둘 다 봉사활동이나 학급의 직책이나 봉사 활동을 맡고 있는 것을 리더십으로 보고 있다는 점이다. 이는 책임감이 타인의 감정을 이해하고 노력하는 것임을 의미할 수 있는데, 이러한 의 미를 가진 리더십은 공동체 속에서 조직의 일원으로서 더욱 발휘될 수 있기 때문이다. 영재의 리더적 특성을 연구한 김미숙 외(2006)의 연구에 따르면, 영재에게 는 자신이 속한 분야에서 발휘할 뛰어난 능 력과 사회에 대한 헌신, 도덕성이 중요한 리더적 자질로 인식되고 있고, 본 연구에서도 봉사와 학급 임 원 등을 리더적 특성으로 생각하는 경향이 나타났다. 학생의 자기소개서는 학생 자신이 영재교육기관 선발을 희망하여 자신에게 영재 특성이 있음을 표현 한 것으로 다소 주관적이며 객관성이 떨어진다고 할 수 있다. 따라서 학생 자기소개서는 교사의 추천서 를 중심으로 검증되어야 한다. 그러나 현실적으로 교사의 추천서에는 학생의 자기소개서에서 언급된 내 용을 증명하고 보충해줄 수 있는 내용을 발견하기에는 어려움이 많다. 교사들이 영재의 행동 특성에 대 한 이해도가 부족하여 추천서 내용에 이러한 특성들이 잘 드러나지 않기 때문이다

64 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 2. 교사추천서와 자기소개서에서 드러난 학생 특성간의 상관관계 가. 교사추천서와 자기소개서의 특성 상관관계 교사추천서와 자기소개서에 드러난 특성을 박혜정(2010)의 평정 척도에 의해 점수화 한 후 학생 특성 영역간의 상관관계를 분석하고 <표 2>와 같이 나타내었다. <표 2> 교사추천서와 자기소개서 영역별 관계 구분 추천서 인지적특성 추천서 정의적특성 추천서 사회적특성 추천서 창의적특성 자기소개서 인지적특성 자기소개서 정의적특성 자기소개서 사회적특성 자기소개서 r * p r p r * p r * p<.05 창의적특성 분석 결과 자기소개서 인지적 특성과 교사추천서 사회적 특성은 유의미한 정적 상관관계(r=.677, p<.05)를 나타내었다. 자기소개서 사회적 특성과 교사추천서 인지적 특성은 유의미한 부적 상관관계 (r=-.660, p<.05)를 나타내었다. 이러한 결과는 교사추천서에 나타난 학생의 인지적 특성과 도덕성, 리 더십이 상반된 결과가 나왔다는 선행연구(우미란, 김선자, 박종욱, 2012)와 어느 정도 일치된다. 나. 추천서와 교육관찰의 영역별 관계 추천서와 교육관찰 영역별 관계를 상관분석 한 결과는 다음 <표 3>과 같다. <표 3> 추천서와 자기소개서 영역별 관계 구분 교육관찰 인지적특성 교육관찰 정의적특성 교육관찰 사회적특성 추천서 인지적 특성 추천서 정의적 특성 추천서 사회적 특성 추천서 창의적 특성 r p r **.471 p r p

65 Session 1 : 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 교육관찰 창의적특성 ** p<.01 r p 분석 결과 추천서의 사회적 특성과 교육관찰의 정의적 특성은 통계적으로 유의미한 정적 상관계 (r=.806, p=.005)를 나타내었다. 그러나 추천서의 인지적 특성과 교육관찰시 평가한 인지적 특성 간에는 유의미한 상관관계가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 교사추천서에 인지적 영역과 관련된 내용은 영재 프로그램 수행과정에서도 유사한 경향성을 보여 예측력이 높다고 보고한 우미란 외(2012)의 연구와는 다른 대목이다. 본 연구 결과로부터 추천서에 기술된 인지적 특성이 구체적인 사례 중심으로 기술되지 않는다면 실제 교육 수행 과정에서의 학생의 인지적 특성을 예언하지 못할 가능성이 있음을 시사한다. 3. 영재학생의 선발 석차와 영재교육원의 교육과정 석차의 비교 다음 <표 4>는 연구 대상 학생의 선발 당시 석차와 교육 과정에서 활동한 내용에 대한 다면적 평가 를 통한 석차를 나타낸 것이다. <표 4> 연구 대상 학생의 석차 변화 학생 선발 석차 1학기석차 2학기석차 총점석차 석차 변화 A B C D E F G H I J 영재학생의 선발 당시 석차와 과학영재교육원이 교육 과정 내에서의 활동으로 평정한 석차를 비교한 결과 선발 당시 석차에 비해 대폭 향상되는 학생(D)과 대폭 하락한 학생(H, I, J), 그리고 거의 차이가 없는 학생(C, F) 등으로 나누어 볼 수 있다. 선발 당시 석차는 6위였지만 최종 1위를 한 D학생의 경우 심화반 10명의 학생 중에서 교사추천서 만 으로 학생의 영재적 특성에 대해 알아보기 힘든 경우였다. D학생의 교사추천서에서는 영재 특성이 제대 로 나타나지 않았으나 자기소개서에서 학생 자신의 영재적 특성을 비교적 다양하게 구체적으로 나타났 다. 선발 당시 석차는 6위로 낮은 편이었으나 과학영재교육원 수업에서 적극성을 나타내었고 다른 사람 들의 뒷정리까지 하는 모습을 보여주었으며 과제도 성실하게 수행하여 최종적으로 1위를 하였다. 반면 A학생의 경우 교사추천서가 2쪽 이상이었고 영재적 특성과 그에 따른 구체적 사례도 잘 드러나 있었지만 과학영재교육원 교육 과정에서 A학생은 교사추천서에 제시된 것만큼의 능력을 보여주지 못했

66 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 다. 학교에서와 과학영재교육원에서의 교육적 상황이 달라진 만큼 학생이 적응하지 못하였을 가능성도 있으며 교사추천서에서 학생의 장점을 지나치게 부풀려서 서술한 결과일 수 도 있다. 이는 현재 교사추 천서가 영재학생의 특성을 정확히 나타나지 못하고 있음을 의미한다. 관찰 추천제의 핵심은 교사추천서 이므로 영재 학생을 제대로 판별하기 위해서 교사들은 추천서에 학생의 영재적 행동 특성을 구체적 사 례에 근거하여 서술해야 할 것이다. 한편, 입학 석차와 교육과정에서의 석차를 비모수 상관분석 방법인 Spearman 순위 상관분석을 실 시하였고 결과는 다음 <표 5>와 같이 나타내었다. <표 5> 입학 석차와 교육과정 석차 상관관계 구분 서류 석차 면접 석차 입학 석차 1학기 석차 2학기 석차 1학기 석차 2학기 석차 최종 석차 ρ p ρ ** p ρ ** ** p * p<.05, ** p<.01 분석결과 서류, 면접 석차를 비롯한 입학 석차는 1학기, 2학기 교육활동 석차 및 최종석차와는 유의 미한 상관관계가 없는 것으로 나타났다(p>.05). 이러한 결과는 초등과학영재의 선발 성적과 영재학급 실 제 수행 능력 간에 유의미한 상관관계를 나타내지 않았다는 정상연(2011)의 연구 결과와 일치한다. 1학 기 및 2학기 교육활동 석차는 최종 석차와 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났다(p<.05). Ⅴ. 결론 및 제언 본 연구의 결과 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 교사추천서와 자기소개서에 기술된 영재 행동 특성(학습특성, 창의성, 과제집착력, 리더십)의 빈 도 분석을 통해서 영재 행동 특성에 대해 교사와 학생이 어떻게 인식하고 있는지를 이해할 수 있었다. 학습특성에서는 교사와 학생의 영재 특성에 대한 인식이 엇갈렸으나 창의성과 과제집착력에서는 유사하 게 인식하고 있는 것으로 나타났다. 리더십 측면에서는 학생보다 교사가 다양하게 인식하고 있었다. 관 찰 추천 방식의 영재선발의 목적은 잠재적 능력을 가진 영재들을 보다 많이 발굴해 내는 것이지만, 대부 분의 교사추천서는 학생의 학업 성취 능력과 사회적인 능력이 우수한 학생들을 중심으로 추천하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 영재를 추천하는 교사들에게는 과학 영재의 특성 및 특수 재능에 대한 이해를 위 한 체계적인 연수가 필요할 것으로 보인다. 반면 학생의 자기소개서는 다소 주관적이며 과학영재교육원 에 선발되기 위해 과장된 측면도 있으므로 교사추천서와 비교하여 검증을 실시하고, 추가적으로 면접과

67 Session 1 : 관찰 추천제에 사용되는 교사추천서와 자기소개서 분석 및 실제 교육에서의 성취 비교 정을 통해 검증이 이루어져야 할 것으로 생각된다. 둘째, 교사추천서와 자기소개서의 특성을 인지적, 정의적, 사회적, 창의적 특성으로 분류하여 정량적 으로 평정한 후 상관관계를 알아본 결과 자기소개서 인지적 특성과 교사추천서 사회적 특성은 유의미한 정적 상관관계(r =.677, p<.05)를 나타내었다. 자기소개서 사회적 특성과 교사추천서 인지적 특성은 유 의미한 부적 상관관계(r =-.660, p<.05)를 나타내었다. 이러한 결과가 나타난 이유에 대해서는 추후 연 구가 필요할 것으로 보인다. 셋째, 선발 당시의 석차와 과학영재교육원 교육과정에서의 석차를 비교한 결과 석차의 변화가 크게 나타난 학생들이 많았다. 실제 입학 석차보다 교육과정에서 석차가 크게 향상된 학생의 경우 교사추천 서에 학생의 실제 영재 행동 특성보다 과소평가된 측면이 있었다. 반대로 석차가 크게 감소된 학생은 실제 역량에 비해 교사의 추천서가 과대평가된 것으로 나타났다. 상관분석 결과 선발 당시의 석차는 교 육과정에서의 석차와 유의미한 상관관계를 나타내지 않았다. 본 연구의 결과로부터 다음과 같은 제언을 하고자 한다. 첫째, 지필고사에 의한 영재 판별 방식과 비교했을 때 관찰 추천에 의한 선발 방법이 과학영재를 제 대로 판별하고 있는지에 대한 후속연구가 필요하다. 둘째, 교사추천서와 자기소개서의 영재 특성 영역간의 상관관계에 대해 보다 많은 영재 학생을 대상 으로 연구가 필요하며, 추가적인 질적연구가 필요하다. 셋째, 관찰 추천 영재 선발에 활용될 수 있는 다양한 자료들의 평가자간 신뢰도 연구가 필요하다. 특 히 자기소개서와 교사추천서를 통해 학생의 잠재력을 객관적으로 평가할 수 있도록, 자기소개서나 교사 추천서의 평정에 관한 지속적인 연구가 필요하다. 참고문헌 김미숙, 박효정, 유효현, 전미란, 박춘성 (2006). 영재의 리더십 육성을 위한 기초연구 및 프로그램 개발(Ⅱ):리더십 검사도구의 타당성 및 신뢰성 분석.한국 교육개발원. 수탁 연구 CR 류지영, 정현철 (2010). 영재학급 대상자 선발을 위한 관찰 추천 영재판별모형 개발연구. 영재교육연구, 20(1), 박성익, 조석희, 김홍원, 이지현, 윤여홍, 진석언, 한기순(2009). 영재교육학원론. 서울: 교 육과학사. 박혜정 (2010). 관찰 추천 영재 선발시 사용되는 자기소개서와 교사추천서의 평가자간 신뢰도 분석. 석사학위논문. 인천대학교. 방승진, 최중오, 김혁 (2006). 패턴인식을 이용한 과학영재 판별도구에 관한 연구. 한국수학 교육학회지 시리즈E, 20(4), 서혜애, 김영민, 정영숙 (2010).영재교육대상자 관찰 추천도구개발연구, 부산광역시 교육 청 위탁 연구. 신윤주 (2011). 관찰 추천에서 나타난 과학영재 행동 특성의 경향: 교사추천서 와 학 생 자기소개서 분석을 중심으로. 박사학위논문. 서울대학교. 우미란, 김선자, 박종욱 (2012). 관찰 추천 전형으로 선발된 학생들의 교사추천서와 프로

68 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 그램 수행의 관련성분석. 영재교육연구, 22(1), 이군현 (1990). 과학영재 학생에 관한 사례연구. 교육학연구, 28(1), 이신동, 이정규, 박춘성 (2009). 최신영재교육학개론. 서울: 학지사. 전소영 (2011). 수학 및 과학영재선발을 위한 관찰 추천제도에 대한영재학생과 학부모의 인식조사 및 개선방안 연구. 석사학위논문. 고려대학교 정상연 (2011). 초등과학 영재의 선발 성적과 실제 수행 능력의 비교. 석사학위논문. 이화 여자대학교. Callahan, C.(1996). Gifted education for the 21st century, A paper presented at the 19th Confratute, University of Connecticut. Renzulli, J. S. (1986). The three ring conception of giftedness: A developmental model for creative productivity. In R. J. Sternberg, & J. E. Davison (Eds.). Conceptions of Giftedness. MA: Cambridge university

69 - 59 -

70

71 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 과학을 통한 교류 프로그램 사례 서성원 김정은 박상태 공주대학교 과학영재교육원 Ⅰ. 해외 교류 프로그램의 필요성 및 개요 오늘날은 국제간의 장벽이 사라지고 교류가 확대되어 지구촌이 하나의 공동체가 되어가 는 세계화 흐름에 따라 국가 간에 서로 협력하고 서로의 문화를 존중하는 국제시민으로의 교육이 필요한 시기가 되었다. 이러한 관점에서 우리 학생들이 글로벌 시대에 맞는 경쟁력 을 갖추게 하기 위해 학생들의 해외 교류 프로그램을 적극 추진할 필요성이 제기되고 있 다. 현재까지의 학생 해외캠프 또는 해외교류 활동은 개인이나 소규모 팀, 사설학원 차원에서 외국의 시설을 견학하거나 해외 현지 교육활동 프로그램에 참가하는 수준에서 이루어져 왔 으며, 분야 면에서도 과학을 주제로 하는 캠프보다는 주로 영어를 위한 캠프가 훨씬 많이 소개되고 있다. 그러나 실질적으로 국제화 역량을 갖게 하기 위해서는 단순히 문화체험이나 견학 수준에만 머물러서는 안 되며, 외국 학생과의 직접적인 상호작용이 있는 과학탐구활동 프로그램을 통해 공동으로 문제를 해결함으로써 상호 활발한 커뮤니케이션이 활성화되어야 한다. 이에 본 교육원에서는 해외 학생과의 상호교류를 확대하여 국제화 교육의 내실화를 강화 하기 위한 국제교류 시범사업으로 일본 나라여자대학부속 중등학교 학생과의 과학탐구활동 인 제3회 SCoPE(Science Communication Program for Every student)에 참가하여 4 개국(한국, 일본, 대만 싱가폴)과 교육 프로그램, 학생, 교사간 교류 활동을 하였다. 또한 일 본의 JAFS(Junior Assocation of Future Scientist)측의 초청으로 로봇 축구를 소재로 하 는 과학 탐구 활동인 The Science Camp 2012 에 참가하였다. Ⅱ. 해외교류기관 선정 배경 및 타당성 일본은 우리나라와 가장 가까이에 있는 나라로서 상호간에 영향을 크게 미치고 있으며, 선진국으로서도 다른 아시아 국가들보다 배울 점이 많다. 또한 본 교육원에서는 2003년부 터 일본 히로시마 지역과 오사카 지역의 교육기관과 해외교류를 실시해 오고 있으며, 매년 교토대학에 있는 일본 최초의 노벨물리학상 수상자인 유카와 히데키 기념관을 방문하는 등 현장 답사 통해 물리학의 역사를 체험해 왔다. 특히 일본의 나라 지역은 삼국시대 백제로부터 특히 영향을 많이 받은 지역으로서, 아직 도 일본의 옛 모습을 많이 간직하고 있는 곳이며, 일본에서 두 번째로 큰 도시인 오사카와 인접해 있어 접근성도 좋다. 나라에서 북쪽으로 전철로 1시간 정도 거리에 있는 교토는 일

72 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 본의 옛 수도로서 세계문화유산이 많이 남아 있는 곳으로서, 문화탐방의 기회로도 좋다. 그림 2. 일본에서의 주요 문화탐방지 본 교육원은 2008년 10월부터 나라여자대학 부속 중등학교와 교류를 해 오고 있으며, 특히 2009년 1월에는 충남교육청 소속 과학교사를 인솔하여 양국간에 처해 있는 과학교육 에 관한 심도 있는 토론과 세미나를 실시하였다. 2009년 8월에는 이에 대한 답방 차원에서 나라여자대학 부속 중등학교 교사 3명과 학생 6명이 본교에 내방하여 첨단 강의를 듣는 등 활발하게 교류를 해 오고 있다. 이러한 해외교류실적을 바탕으로, 2010부터 한국, 일본, 대 만 등 아시아의 여러 학생들이 대상인 SCoPE(Science Communication Program for every Students) Camp에 정기적으로 참여하고 있다

73 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 이와 더불어 한국과의 교류 프로그램을 진행하는 나라여자대학부속중등학교의 소개로 일 본의 JAFS(Junior Assocation of Future Scientist)가 한국의 학생들을 초청하여 The Science Camp 2011 in Koyto에 참가하게 되었다. JAFS는 과학을 통한 교육과 인적 자 원 개발을 지향하는 그룹이다. 특히 과학교육에 대한 사회적 요구를 높이기 위해 경험과 경험 지향적 콘텐츠를 이용한 교육 활동에 초점을 맞추고 있다. 이러한 과학적 경험을 위 해 여러 활동 중 로봇축구를 통한 RoboCup Junior라는 청소년을 위한 로봇 축구 캠프를 매년 개최하고 있는데 이번 교토에서 진행되는 The Science Camp 2012에 한국의 학생들 도 초청하여 참가하게 되었다. Ⅲ. 과학을 통한 의사소통 프로그램 1) 이문화간 의사소통과 문화 교육 Seely(1987)은 외국어 교육에서 문화 교육은 저절로 이루어지는 것이 아니라 의도적으로 계획해야 한다는 점을 강조하면서 이문화간 의사소통을 위해서 습득해야할 7가지 기능들을 문화 교육의 목적으로 다음과 같이 제시하고 있다. 1 문화적 행위의 의미 : 물리적이거나 심리적인 기본 요구를 충족시키기 위해서 사회가 허용하는 고유한 방식대로 그 구성원들이 행동하는 것을 이해하기. 2 언어와 사회적 변인들의 상호작용 : 나이, 성별, 계급, 거구지 등의 변인들이 의사소통과 행동의 방식에 영향을 미치는 것을 이해하기. 3 일상 생활의 관습적인 행위 : 외국 문화의 일상생활이나 특정한 상황에서의 행동을 예시하여 관습이 행위의 형성에 미치는 역할을 이해하기 4 단어와 구에 내포된 문화적 의미 인시하기 5 사회에 관한 진술들의 평가 : 문화적 진술을 입증하는 증거들로 문화에 관한 타당성을 평가하기. 6 외국 문화의 연구 : 외국 문화 정보를 찾아내어 조직하는 능력을 지니기. 7 외국의 문화에 대한 태도 : 외국 문화에 대한 지적인 호기심과 외국인에 대한 감정이입 지니기 등이다.(Seely, 1987) 1) 또한 Stoeckel(2002)에 따르면, 국제간 협력학습 프로젝트를 운영함으로써 학생들의 문화이해와 의사소통 능력 발달을 도울 수 있다고 한다. 그는 그 이론적 배경으로 다음의 네가지를 들고 있다. 1 학습은 적극적인 지식의 구성과정이다. 학습은 결코 진공상태에서 이루어지는 것이 아니며 학습자의 기존 지식과 경험을 환경과의 상호작용을 통해 계속적으로 재구성하고 재조직해나가는 역동적인 과정인 것이다. 교사는 조력자로서 학습자들이 언어와 문화에 대한 이해를 구성할 수 있도록 환경을 제공해야 한다. 2 실수 는 학습자가 현재 가지고 있는 개념의 결과이므로 이를 줄이려고 노력하거나 회피하지 말아야 한다. 불균형은 학습을 촉진시킨다. 학습자는 받아들일 수 있는 것뿐만 아니라 모순이 되는 여러 가지 가능성을 탐구하고 일반화 시킬 수 있어야 한다

74 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 3 언어 습득은 학습자가 분명한 의도를 갖고 개인적으로 의미 있으며 언어를 사용하려는 의사전달을 위한 이유가 있을 때 용이해 진다. 4 지식은 그것이 생성되고 적용되는 유의미한 맥락과 유리된 상황에서 학습하는 것이 아니라 유의미한 문제해결을 위해 지식과 경험을 학습을 통해 이루어진다. 2) 토론 학습 소집단 토론은 개인의 생각을 표출하여 평가받고 타인과의 타협을 통해 의미 있는 지식 을 구성할 수 있는 기회라고 할 수 있다.(Richmond & Stiley, 1996) 2) 학생간의 상호 작용 에 영향을 미치는 요소 중에서 학습 목표 구조는 목표를 달성하기 위한 학생간의 상호작용 유형을 규정한다는 점에서 많은 연구자들의 관심을 받고 있다.(Johnson & Johnson. 1987) 3) 특히 학생들 사이의 활발한 상호작용을 자연스럽게 유도하는 대표적인 수업 전락으 로 협동학습이 있다.(Lonning, 1993) 4). 협동적 목표 구조 하에서는 동료의 성공이 자신의 성공과 직접적으로 관련되므로 공동의 목적을 달성하기 위한 긍정적인 상호의존성이 형성 되어, 도움을 주고받고 정보를 교환하여 적극적으로 활동에 참여하는 등 발전적인 상호작용 이 촉진된다.(Johnson & Johnson. 1987). 협동 학습 환경에서 개념변화 수업을 실시한 연 구 결과, 협동학습 집단이 통제 집단에 비해 목표 개념을 많이 학습하고 개념변화의 비율 도 높았다.(Basili & Sanford, ) : Lonning, 1993). 또한 협동학습 환경에서 이루어지 는 학생들간의 상호작용은 일관된 과학적 개념형성이나(Lumpe & Stever, 1995) 6), 개념의 의미에 대한 정당화나 논쟁의 수준을 높이는(Roth & Roychoudhury, 1993) 7) 데에도 효과 가 있는 것으로 보고되었다. 3) 과학을 통한 의사소통 프로그램 선행연구 및 정기적인 교류 프로그램의 경험을 통하여 과학을 통한 의사소통이 가능하도 록 프로그램 구성의 원칙을 설정하였다. 본 교육원은 SCoPe(Science Communication Program for every student)에 참여하 면서 주최즉과 같이 프로그램을 개발하여 왔다. 2012학년도에는 일본의 나라여자대학교부

75 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 속 중등학교에서 물리, 화학, 생물, 정보학, 수학 분야에서 워크숍 프로그램을 개발하여 적용하였고, 공주대학교 과학영재교육원에서는 Science & Art 프로그램을 개발하여 적용 하였다. 다음은 실제 적용한 프로그램의 예이다. Workshop1 Biology(B115, B Hall, Faculty of Science) Theme : How do cells sense light Facilitators : Kagiwada Satoshi(NWU), Sakurai Aki(NWUSS) English : Miyamoto noriko(nwuss) Objective : To consider how cells sense light by using a unicellular green alga, Chlamydomonas. Brief Introduction: We can sense various stimuli such as light, smell and sound, and respond to them appropriately. Unicellular organisms also can do so. For example, the unicellular green alga Chlamydomonas, which live in lakes and ponds, can move toward light to do photosynthesis. In this workshop, we try to find conditions under which more and more Chlamydomonas move toward light and consider how cells sense light. Schedule Day 3(Aug. 19 sun.) & Day 4(Aug. 20 Mon) 1. What is Chlamydomonas(Chlamy)? To know more about Chlamy, we observe Chlamy and other green alga by a microscope. 2. How do Chlamy respond to light? Setting up and experimental system to watch how Chlamy move to light. 3. Finding conditions under which Chlamy move to light quickly. To change conditions such as light intensity, color, and the light-dark cycle, try to find what we should do to attract more Chlamy to light. Examining result obtained by the experiments, let s duscuss how Chlamy sense light. Day 5(Aug. 21 Tue.) It s time for you. Let s prepare for the poster session. Please make your original poster

76 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 Ⅳ. 해외교류 내용 1) 참여학생 - 한국 : 공주대학교과학영재교육원 사사과정 12명 - 일본 : 나라시 소재 중학교 학생 50명 - 대만 : Guoguang Laboratory School, Kaosiung School 학생 8명 - 싱가폴 : Regnet, Yishun secondary School, 학생 15명 2) 과학탐구활동주제 (workshop) - 1주제 : 생물 녹조류는 어떻게 빛을 감지하는가? - 2주제 : 화학 PC를 이용하여 분자 구조를 만들어보자. - 3주제 : 정보과학 소수와 완전수를 만드는 Scratch Programming. - 4주제 : 수학 매듭 속에 숨어 있는 수학 - 5주제 : 물리 고건축물에서 찾아보는 안정적인 구조 - Science & Art: 점토 회로를 이용한 예술 작품 만들기 #1 Theme How do cells sense light? Facilitator Satoshi KAGIWADA (Mr)(Nara Women's University) Aki SAKURAI (Ms)(Nara Women's University Secondary School) Objectives To consider how cells sense light by using a unicellular green alga, Chlamydomonas. We can sense various stimuli such as light, smell and sound, and respond to them appropriately. Unicellular Biology organisms also can do so. For example, the unicellular green alga Chlamydomonas, which live in Contents lakes and ponds, can move toward light to do photosynthesis. In this workshop, we try to find conditions under which more and more Chlamydomonas move toward light and consider how cells sense light. #2 Theme Facilitator Chemistry Objectives Contents Let us make molecular structures by personal computers Shinichi YAMABE (Mr)(Fukui Institute for Fundamental Chemistry, Kyoto University) Shozo KOSHINO (Mr)(Nara Women's University Secondary School) To understand the rule of the microscopic world. Every student would have the following two questions. (1) Why does the ice float in water? (2) Why is oxygen necessary for combustion? Their answers will be obtained at the molecular level

77 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 It is important to make molecular structures by themselves and to investigate the mechanism of molecular interactions leading to the visible phenomena. In this workshop, students will learn Z-matirx. By the use of bond lengths, bond angles and dihedral angles, they will make molecular geometries. As the first step, that of the water molecule will be made. Through the hydrogen bond, two water molecules are linked. Further linkage leads to the ice structure. Seeing the anomalously large space in the ice solid, students will find the answer for the question (1). The present status that the many questions as well as (2) may be solved at the molecular level will be explained. #3 Theme Games in Topology Minyo KATAGIRI (Mr)(Nara Women's University) Facilitator Daisuke SATO (Mr)(Nara Women's University Secondary School) Objectives To experience the joy of discovering mathematical property. We introduce a new one-person game similar to the Mathematic s Sudoku game. It is related to the four color theorem. A knot is an embedding of a circle in three-space. Contents We also introduce two-player games related to the knot theory. YY-game To Knot or Not to Knot The link smoothing game etc. #4 Theme Facilitator Physics Objectives Contents Learning the Latest Building Construction from Historical Temples in Nara Haruo NOMA (Mr)(Advanced Telecommunications Research Institute International) Tomomi FUJINO (Ms)(Nara Women's University Secondary School) To observe and learn amazing building construction of historic wooden temples in Nara. To design and build model building by yourself to understand concept of building. Todaiji temple is well known as the world biggest wooden building that contains a 15m height large

78 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 statue of Buddha. There are many big wooden buildings, such as Tohshodaiji temple and Houryuuji temple in Nara. These historic buildings employ the latest building construction truss structure like Tokyo Sky Tree tower. In this workshop, we ll start observing the temples and learn the truss structure form of them. Those unique features are fit for Japan which has a lot of earthquakes. Let's build unique and strong building models that are able to withstand the earthquakes. #5 Theme Computer Programming with "Scratch" Yasushi YAMASHITA (Mr)(Nara Women's University) Facilitator Yukako TANAKA(Ms)(Nara Women's University Secondary School) To understand the concept of computer programming. Objectives To communicate and collaborate with peers. To cultivate critical thinking, problem solving and decision making skills. Do you want to create a computer program by yourself? This workshop provides introductory computer Informatics programming by using ""Scratch"", a computer language developed by MIT Media Lab. Scratch is a visual programming language. With Scratch you can Contents easily create interactive stories, animations and games. We will begin by learning basic computational concepts. Our goal is to develop our own computer application and give a presentation about it. No special knowledge of computer programming is required. 3) 일정표 - 장소 : 일본 관서지역 나라시. 나라여자대학교(Nara Woman University) - 기간 : ~ 일주일간 17일 (금) 시간 활동 장소 안내 13:00 도착 및 픽업 간사이 공항 공항에서 각자 점심을 먹고 이동 15:00 호텔 도착 Hakushikaso 호텔에 짐 풀기 u Hotel 15:30 NWU로 출발 16:00 NWU 캠퍼스 투어

79 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 18일 (토) 19일 (일) 20일 (월) 21일 (화) 17:00-17:50 Opening Ceremony 18:00-19:30 Welcome Party 카페테리아 20:00 호텔로 출발 7:00-8:00 조식 호텔 8:30 NWU로 출발 9:00-11:50 Icebreaking 1 (나라시 관광) 나라시 12:00-12:40 중식 카페테리아 13:00-14:30 학제 워크샵 1 미팅홀 기관 선물 증정 참여나라 기관 교사의 짧은 연설 명함을 교환하며 아이스브레이킹 일본학생들이 나라시를 가이드함 14:40-16:30 문화교류 1 미팅홀 참여나라 별 20분 정도 16:30-17:15 자유시간 17:30분까지는 모여있어야 함. 17:30 호텔 도착 호텔입구 17:35 석식 호텔 20:00-21:30 문화교류 2 호텔 각 나라별 간식을 공유하며 대화 7:00-8:00 조식 호텔 8:30 NWU로 출발 9:00-11:50 워크샵 생물: B115 수학: C432 정보: G401 화학: A1 물리: C141 12:00 중식 카페테리아 13:00-16:00 워크샵 16:00-17:50 자유시간 17:50 호텔 도착 호텔입구 18:00 석식 호텔 19:00-20:30 자유시간 20:30 호텔 도착 7:00-8:00 조식 호텔 8:30 NWU로 출발 9:00-11:50 워크샵 12:00 중식 카페테리아 13:00-16:00 워크샵 16:00-17:30 자유시간 17:30 호텔 도착 호텔입구 18:00 석식 호텔 19:00-20:30 학제 워크샵 2 호텔 7:00-8:00 조식 호텔 8:30 NWU로 출발 9:00-11:50 프리젠테이션용 포스터 준비 12:00 중식 카페테리아 13:00-16:30 프리젠테이션용 학생귀가시간: 20시 30분 학생들은 호텔입구에서 교사와 만나야함

80 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 22일 (수) 23일 (목) 포스터 준비 포스터 프리젠테이션 16:30-18:00 리허설 18:00-20:30 자유시간 학생들은 그룹별로 먹을곳을 선택할수있음 20:30 호텔 도착 호텔입구 7:00-8:00 조식 8:30 NWU로 출발 9:00-9:25 프리젠테이션용 포스터 준비 9:30-12:25 포스터 프리젠테이션 기념관 12:30 중식 카페테리아 13:30:-15:0 0 15:00-16:55 평가세션 피드백 세션 질문 한국: 싱가폴: 대만: 교사: 일본1: 일본2: 학생과 교사는 참여국가별 그룹으로 활 동합니다. 참여 국가별 한명의 학생과 교사가 평 가보고서를 제출 17:00 Closing Ceremony 기념관 각 참여국가별 교사의 짧은 연설 18:00-19:30 고별파티 카페테리아 각 참여국가별 학생 1명씩 연설 20:00 호텔로 출발 호텔입구 20:30 호텔 도착 6:00 7:00 9:00 4) 워크샵 활동

81 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 * 워크샵 활동 동영상

82 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 4) 학생의 소감문(예시) SCoPE 캠프를 다녀와서 SCoPE 캠프에 참가할 수 있다는 것은 매우 큰 선물이었다. 캠프에 참가 하기 위해 면접을 통해 합격된 내 이름 석 글자. 조금 부풀려서 말하자면 나는 한국 대표가 되어 해외로 나가 교류를 하고 돌아오는 그런 영광스런 위치에 있는 것이다. 물론 면접에 통과하지 못했거나 면접을 보지 않은 학 생들은 국가 대표까지는 과장된 표현이라고 할지는 몰라도 이번 캠프에서는 다른 나라끼리 만나 서로를 알아가는 것이기 때문에 내 행동 하나하나 모든 것이 한국의 얼굴이므로 우리를 한국 대표라고 칭하는 것은 결코 과장이 아 니라고 생각한다. 시속 800km로 상공을 나는 금속 덩어리를 타고 몇 시간 만에 도착한 일 본. 한국과 일본의 마찰이 없지 않아 많아 솔직히 기대감 보다는 걱정이 앞 섰다. 하지만 내 생각과는 달리 일본 친구들, 또는 싱가포르나 대만 친구들 은 무척 친절했다. 그것이 국제교류다 보니 일부러 착한 척 하는 것인지, 아니면 정말로 착한건지 나를 헷갈리게 했지만 그래도 내가 먼저 다가가 보 자고 용기를 내어 나다운 마이페이스를 펼쳐 친구를 여려 사귀었다. 일본에 도착해서 처음 한 이벤트는 오프닝 파티였다. 맛있어 보이는 먹을 거리가 잔뜩 놓인 상 앞에서 저녁을 먹으며 일본 친구들의 자신의 학교에 대해 소개하는 프레젠테이션 자료를 경청하였다. 두 번째 날에는 나라시티투어를 했는데, 그때 처음으로 그룹을 짜서 외국 인 친구들과 함께 본격적으로 말이 트이기 시작했다. 30도를 훌쩍 넘어버리 는 무더운 여름에 유감스럽게도 구름이 많이 없어 그 뜨거운 햇볕을 쬐고 땀을 뻘뻘 흘리면서 걸어 다녔지만 그것이 딱히 신경 쓰이지는 않았다. 왜 냐하면 서로서로가 대화하느라 바빴기에 더운 것도 즐거움에 녹아버릴 정도 였으니까. 영어로 대화하는 약간의 수고스러움이 있었지만 그래도 재미있었 다. 세 번째 날은 이제 본격적으로 워크숍을 시작했다. 내 특기이자 주 관심 분야인 지구과학은 아쉽게도 워크숍 해당란에 없어 지구과학 그 다음 흥미 위주인 물리에 들어갈 수 있게 되었다. 물리 워크숍에서는 일본에서 높이 평가받는 동대사라는 절에 대해 수업을 받은 뒤 동대사처럼 지진에 강한 건 물을 오직 빨대와 클립으로만 만드는 활동을 하였다. 네 번째 날과 다섯 번째 날 또한 워크숍 활동을 했다. 여섯 번째 날에 포 스터 세션을 해야 했기 때문에 우리들이 할 수 있는 최대한의 노력을 기울 였다. 그 결과 우리 모둠은 우리가 만족할 수 있는 건축물을 만들었고 그

83 Session 1 : 과학을 통한 교류 프로그램 사례 높이는 거의 2m 씩이나 되었다. 안타깝게도 실험 도중에 붕괴해 버려 속상 했지만 다시 수정하여 다행이도 포스터 세션에는 무사히 건축물을 사용할 수 있다. 여섯 번째 날, 드디어 워크숍에서 활동했던 모든 것을 발표하게 되었다. 각자 역할을 분담하여 최선을 다했다. 포스터 세션에서 받은 평가 또한 의 외로 기대 이상이었다. 처음으로 포스터 세션이라는 것을 해 보고, 그것도 모국어가 아닌 영어로 하니 좀 더 감회가 새로웠다. 이렇게 일주일 동안 우리들이 할 수 있는 것을 모두 했고 이제 해어질 시 간이 되었다. 헤어지면서 페어웰 파티를 했고 일본 축제에 관한 것을 알았 다. 그때는 정말 친구들끼리 친분이 극도로 쌓인 것 같았다. 처음에는 언제 끝날까, 집에 가고 싶다는 생각뿐이었는데 나중에는 이제 서로에게 정이 들어 계속 만났으면 좋겠다, 헤어지기 싫다는 등 너무나도 아쉬운 마음이 들었다. 하지만 이대로 우리들의 관계는 끊어지지 않음에 확 실하니 우리들은 미련 없이 비행기에 탑승하고 다시 한국으로 돌아왔다. SCoPE 캠프를 다녀오고 나는 많은 것을 느낄 수 있었다. 나의 사고방식 이나 가치관이 조금 넓어진 것 같기도 하고 어른스러워진 것 같기도 하고, 영어회화능력도 높아진 것 같다. 형식적인 말일지는 모르겠지만 이 캠프에 다녀오고 정말 많은 보람을 느꼈다. 앞으로 어떤 일이 생겨도 잘 해낼 수 있는 자신감이 생겼다. Ⅴ. 결론 및 제언 과학을 통한 해외 교류 프로그램은 참가 학생들에게 해외 경험과 새로운 문화를 체험하 는 기회를 제공할 뿐만 아니라 의사소통능력의 향상에 있어서도 긍정적인 효과가 있음을 추측할 수 있었다. 자신들이 관심이 있는 분야에 대한 토론으로 인해 의사소통에 있어 자 신감을 가질 수 있었고, 외국 학생들과도 쉽게 친해질 수 있었다는 소감문이 많았다. 또한 과학을 통한 의사소통 프로그램을 구성할 때는 다른 나라의 문화와 모국어가 아닌 외국어, 이를 매개해 줄 수 있는 과학적 활동이 유기적으로 구성되어야함을 알 수 있었다. 다만 참 여한 학생의 수가 적어서 양적으로 프로그램의 효과에 대해 분석하지 못한 것이 숙제로 남 는다. 추후 연구과제로는 의사소통 능력의 향상과 과학적 소양능력의 배양의 효과에 대한 양적 인 검증이 필요하며, 참여한 학생뿐 아니라 참가 교사의 의사소통 능력 또한 매년 향상되 는 것을 느껴 교사연수 프로그램으로서의 효과 검증도 필요할 것이다. 마지막으로 그간 SCoPE 캠프가 한국측에서 제안하고 교류 프로그램을 개발하였으나 예 산 관계로 일본에서만 캠프를 진행한 것이 아쉽다. 한국에서 캠프를 주최하고 다른 나라의

84 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 학생들을 초청한다면 공주대학교과학영재교육원 학생들뿐만 아니라 다른 영재교육원 학생 들에게도 좋은 기회가 될 것이다. 1) Seely, W. L.(1987). Teaching culture: Strategies for intercultural communication. Lincolnwoo, Illinois: National Textbook Co. 2) Richmond. G.. & Striley. J.(1996). Making meaning in classrooms: Social processes in small-group discourse and Scientific knowledge building. Journal of Research on Science Teaching. 33(8) ) Johnson. D. W.. & Johnson. R. T.(1987). Learning together and alone: Cooperation, competition and individualization(2nd ed.). NJ: Prentice-Hall. 4) Lonning, R. A.(1993). Effect of cooperative learning strategies on student verbal interactions and achievement during conceptual change instruction in 10 th grade general science. Journal of Research in Science Teaching, 30(9), ) Basil, P. A., Sanfort, J. P.(1991). Conceptual change strategies and cooperative group work in chemistry. Journal of Research in Science Teaching, 28(4), ) Lumpe, A. T., & Staver, J. R.(1995). Peer collaboration and concept development: Learning about Photosynthesys. Journal of Research in Science Teaching. 32(1), ) Roth, W. M., & Roychoudhury. A.(1993). The concept map as a tool for the collaborative construction of knowledge: A microanalysis of high school physics students. Journal of Research in Science Teaching, 30(5),

85 - 75 -

86

87 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 ABRACADABRA 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 1 송 상 헌(경인교육대학교) 2 이 경 화(한국교원대학교) 3 나 귀 수(청주교육대학교) 4 한 대 희(청주교육대학교) 1. 서론 수학영재아의 사고 특성을 관찰하고 분석한 연구(e.g., Heid, 1983; Sriraman, 2003; Lee, 2005)에 따르면, 영재아들의 발달 경로와 사고 특성은 일반 학생들과는 속도와 깊이의 측면에서 매 우 다르다. 수학 영재아들은 일반화, 단순화, 유추 등의 사고 능력을 효율적으로 활용하며, 매우 빠 른 시간에 문제의 의미와 구조를 파악하여 발전적으로 해결한다. Sriraman(2003)은 영재아들이 상 당한 시간을 투자하여 문제의 의미와 조건을 이해하려고 노력하며, 그것이 일반화 또는 형식화의 토 대로 작용함을 확인하였다. Lee(2005)는 영재아들이 실행적인 추론(practical reasoning), 체계적인 추론(systemic reasoning)을 거쳐서 수학적인 형식을 갖춘 이론적인 추론(intellectual reasoning) 단계로 나아가려고 노력하는 과정을 확인하였다. 영재아들이 다양한 발달 경로, 다양한 선호도를 기 초로 학습한다는 연구 결과(e.g., Heller et. Al, 1993; Cho & Ahn, 2003)를 참고할 때, 수학 영재 아에 대한 관찰 연구는 지속적으로 이루어질 필요가 있다. Piaget와 Inhelder(1951)는 아동이 형식적 조작기에 이르면 조합을 이해할 수 있으며, 이것이 확률 추론으로 발전한다고 주장하였다. Fischbein(1975)은 확률 직관의 다양한 특성을 파악하고, 이 에 기초하여 확률 추론을 발전시킬 필요가 있음을 주장하였다. 확률적 사고의 특성에 관한 연구 (e.g., Konold et. Al, 1993; Jones et. al, 1997, 1999; Shaughnessy et. al, 2003; Iasonas & Thekla, 2003; Hari, 2003)에서는 확률적 사고가 다른 수학적 사고와 어떤 점에서 다르고, 학생들 이 어떤 오개념을 보이며, 어떤 발달 경로 또는 사고 수준을 보이는지 밝혀냈다. 그러나 수학 영재 아들의 확률적 사고 발달 경로 또는 수준에 대한 연구는 여전히 미흡하다. 이 연구에서는 Jones et. al(1999)이 개발한 확률적 사고 수준을 토대로 수학 영재아들의 확률 추론 수준 판별을 시도하고자 한다. 2. 확률적 추론 수준 Jones et. al(1999)과 Sriraman(2003)의 연구를 출발점으로 하였는데, 여기서는 문제의 이해 수준, 해결 수준, 정당화 수준 등의 3수준을 제시하고 있다. 이 중에서 문제를 이해하는 수준은 문 제의 조건을 이용하여 동일한 구조의 다른 문제 상황으로 변형하는 수준과 관련된다. 또한 해결 수 준은 유추, 단순화, 귀납, 일반화 등의 사고 전략을 얼마나 개발하여 효율적으로 사용하는가와 관련 된다. 정당화 수준은 문제 해결 전략을 수학적인 또는 논리적인 맥락에서 타당하게 설명하려는 성

88 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 향과 관련된다. 이러한 선행 연구를 바탕으로, ABRACADABRA 문제 를 해결하는 과정에서 드러날 수 있는 확률적 추론 수준을 4가지로 나누었으며, 예비 교사(교육대학교 2학년 재학생)들을 대상으로 한 예 비 실험에 적용하였다. 예비 실험 결과로부터 수정된 추론 수준을 정리한 표는 아래의 <표 1>에 제 시되어 있다. 표 확률 추론 수준과 판단 준거 수준 추론의 특징 판단 준거 수준1 주관적(Subjective) 수준2 이행적(Transitional) 수준3 비형식적 정당화(Informal Justifying) 수준4 형식적 정당화 (Formal Justifying) 1.1. 문제 이해 부족 1.2. 규칙 찾기 실패 2.1 대칭성의 발견 2.2 수형도 활용 3.1 최단 경로 문제로 해석 3.2 해결과정의 완성과 설명 3.3 보다 효율적인 전략 발견 4.1 배열 문제로 해석 4.2 수학적인 표현으로 정당화 수준 1은 문제에 대한 이해 수준이 낮아서 진전을 이루지 못하거나(1.1), 직관적인 판단 또는 불완전한 정렬에 의하여 문제 해결을 시도하는 상태이다(1.2). "그냥 이렇게 가면서 더했어요. 그 이 유는 저도 모르겠어요."와 같이 비논리적인 답을 하거나, 체계적이지 않은 방법으로 오래도록 경우의 수를 구할 때, 수준 1로 판단하였다. 수준 2는 대칭성에 주목하여 유효한 전략으로 연결하지만 문제 해결을 완성하지 못하거나(2.1), 행의 합이 두 배씩 늘어나는 것에 주목하거나 수형도를 그려서 해결을 시도하였지만 역시 답을 얻 지 못하는 경우(2.2)이다. 문제의 구조를 파악하는 데 성공하였으나 적절한 전략을 정확하게 적용하 지는 못하는 수준이라고 할 수 있다. 수준 3은 최단 경로의 문제로 해석하여 답을 구하고 해결 과정을 비형식적으로 설명하는 경우 (3.1), 각 경우의 수를 누적하여 합하는 이유를 정확하게 그러나 수학적인 표현을 사용하지는 못하여 설명하는 경우(3.2), 보다 효율적인 전략을 사용하여 답을 구하고 그 이유를 설명할 수 있는 경우 (3.3)이다. 문제의 본질을 파악하고, 효율적인 해결 방법을 찾거나 정당한 근거를 가지고 해결 과정 을 설명하는 수준이다. 수준 4는 배열 문제 또는 조합 문제와 동형임을 형식적으로 정확하게 설명하고(4.1), 일반화된 수학적 표현으로 해결 방법을 정돈(4.2)하는 상태이다. "만약 가로와 세로가 각각 ~개라면, ~개 중에 서 ~개를 늘어놓는 것과 같으니까" 등의 설명과 함께 알고리즘화에 성공한다면, 이 수준에 해당하는 것으로 판정하였다

89 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 3. 연구 방법 본 연구는 2005년 11월에서 12월까지 초등학교 5학년(만 11세) 일반 학생 39명, 초등학교 5학 년 영재 학생 19명(초등과학기초반), 중학교 1학년(만 12세) 영재 학생 17명(중등과학기초반)을 대상 으로 1차 실험을 실시하였다. 그 후 2006년 1월에 초등학교 6학년 영재 학생 18명(초등수학심화반), 중학교 2학년 영재 학생 14명(중등수학심화반)을 대상으로 한 2차 실험을 실시하였다. 이들은 모두 대한민국의 한 중소도시에 거주하고 있다. 초등학교 5학년 일반 학생 38명은 한 학교의 한 학급에 속해 있는 학생들이며, 영재 학생 68명은 동일한 중소도시에 위치한 대학 부설 영재교육원에서 영재 교육을 받고 있는 학생들 1) 이다. 106명의 학생들은 모두 본 연구에서 다루고 있는 과제를 경험해 보 지 않은 상태에서 본 연구에 참가하였다. 국가 수준의 교육과정을 운영하고 있는 대한민국에서는 관 련 개념을 11학년(16세)에서 다루고 있다. 1차 실험에서는 Polya(1962)가 개발한 다음 과제를 제시하고 3시간 동안 학생들 각자 문제를 해결하도록 하였다. 다음 [그림 1]에서 ABRACADABRA"라는 단어를 읽을 수 있는 방법은 모두 몇 가지인 가? 다시 말해서, 맨 위의 북쪽에 있는 A에서 시작해 남동쪽이나 남서쪽의 다음 철자로 이동해 마지막의 남쪽 A에 도달하는 방법의 수는 모두 몇 가지인가? 어떻게 구했는지 그 과정을 자세히 설명하시오. A A B B R R R A A A C C C C A A A D D D D A A A B B B R R A A A A C D A [그림 1] ABRACADABRA 찾기 (Polya, 1962, p. 68) 2차 실험에서는 이 문제를 보다 단순화하여, 5개와 9개의 알파벳으로 이루어진 문제를 먼저 제 연구의 대상이 된 영재교육원에서는 초등학교 학년 이하의 학생들을 대상으로 자체 선발 과정을 거쳐 초등수 학기초반과 초등과학기초반을 선발하여 년간 교육을 진행하며 년간의 수시 집필 시험과 관찰기록을 토대로 정도의 인원으로 수학심화반과 과학심화반을 구성하여 년간 교육을 진행한다 이후에 초등 과정에서 선 발된 소수의 우수한 학생과 다시 중학교 학년을 대상으로 한 공개 전형을 통하여 중등수학기초반과 중등과학 기초반을 운영하며 년간의 교육이 끝난 후에 수시 집필시험과 관찰 기록을 토대로 정도의 인원으로 수 학심화반과 과학심화반을 구성하여 년 간 교육을 진행하고 있다 이 연구에서 차 실험의 대상은 초 중등의 과학 기초반을 대상으로 하였으며 차 실험에서는 초 중등의 수학 심화반을 대상으로 하였다 차 실험은 차 실험의 예비 실험적 성격을 가진 것이라고 할 수 있다

90 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 시하고, 위의 문제를 해결하도록 하였으며, 보다 일반적인 방법을 사고할 수 있도록 101개의 알파벳 으로 이루어진 문제를 제시하였다.(활동1) 이와 같은 과제가 주어지고 난 이후에 초등영재아들의 경우, 3수준에 머물러 있는 학생들을 4 수준으로 유도해 가기 위하여 학생들에게 2 2, 2 3, 3 3, 5 10, 크기의 사각형을 순서대로 제시하면서 한 꼭지점에서 다른 꼭지점에 이르는 최단 경로의 수를 일반화하여 유도할 것을 요구하 는 과제를 제시하여 3시간 동안 탐구하게 하였다.(활동2), 이어서 (a, b, c), (a, a, b), (a, a, b, b), (a, a, a, b, b), (10개의 a와 10개의 b)로 각각 만들 수 있는 단어의 수를 찾는 방법을 제시한 후 2n+1개의 영어 알파벳으로 이루어진 단어를 폴리아 문제와 비슷하게 배열했을 때 단어를 읽는 방법 의 수를 구하도록 요구하는 과제를 제시하여 역시 3시간 동안 탐구하도록 하였다.(활동3) 중등 영재의 경우는 위의 과제를 3시간 정도 탐구한 이후에 다시 3시간을 제공하여 학생들이 주목한 파스칼 삼각형의 특징을 바탕으로 2n+1개의 알파벳을 읽는 일반화된 방법을 다양한 방법으 로 탐구하도록 유도하였다. 학생들의 문제해결 과정에서 교사의 개입은 최소화되었으며, 학생들이 문제에 대해 질문하는 경 우에만 교사가 도움을 주었다. 문제를 해결한 후에는 자신의 문제해결 방법을 교사와 연구자들에게 설명하도록 하였고, 이를 통해 학생들의 사고 과정을 확인할 수 있었다. 또한, 문제를 정확하게 해 결한 학생들에게는 보다 효율적이고 일반적인 다른 해결 방법을 찾도록 요청하였다. 학생들의 문제해결 과정을 세밀하게 관찰하여 관찰노트를 작성하였으며, 필요한 경우에는 비구 조화된 심층 면담을 실시하였다. 본 연구의 초점은 수학 영재 학생들의 확률 추론 수준 및 특성이 며, 일반 학생들에 대한 관찰 결과는 영재아들의 수준과 특성에 대한 비교 기준으로 활용되었다. 본 연구에서는 자료 수집 및 자료 분석에서의 신뢰성을 확보하기 위하여 학생들의 문제해결 과 정과 심층 면담의 과정을 비디오와 오디오로 기록하였다. 또한 자료 분석에서 특정 연구자가 가질 수도 있는 개인적 편향성의 문제를 극복하기 위하여 연구자 3명(E, F, G)이 1차적으로 학생들의 사 고 수준과 특성을 분석한 후에, 연구자 7명(A, B, C, D, E, F, G)가 함께 모여 학생들의 사고 수준 과 특성을 2차 분석하였다. 2차 분석에서는 학생 개개인의 사고 수준에 대한 합의가 이루어질 때까 지 논의를 계속하였다. 본 연구에 참여한 7명의 연구자 중에서 4명(A, B, C, D)은 대학교수이며, 3 명(E, F, G)는 대학원생이다. 4. 연구 결과 및 논의 (1) 1차 실험 결과 1차 실험의 결과 일반학생들과 수학 영재아들은 확률 추론 수준에 있어 현저한 차이를 보였으 며, 초등 영재아와 중등 영재아의 경우에는 상대적으로 그리 심하지 않은 차이를 보였다

91 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 표 차 실험 결과 일반학생들과 수학영재학생들의 확률추론 수준 수준 일반초등 초등 영재(과학기초) 중등 영재(과학기초) 1 수준 1.1 : 17/39 (44%) 1.2 : 17/39, (44%) 1.2 : 5/19 (26%) 1.2 : 2/17 (12%) 2 수준 2.1 : 2/39 (5%) 2.1 : 1/19 (5%) 2.1 : 1/17 (6%) 2.2 : 2/39 (5%) 2.2 : 2/19 (11%) 2.2 : 3/17 (18%) 3 수준 3.1 : 1/39 (3%) 3.1 : 3/19 (16%) 3.1 : 2/17 (12%) 3.2 : 8/19 (42%) 3.2 : 9/17 (53%) 계 일반 학생들 대부분은 문제를 이해하는 데 많은 어려움을 겪었으며, 어떤 학생들은 교사가 문제 에 대해 충분히 설명해 준 이후에도 문제를 제대로 이해하지 못한 채로 과제 활동을 마무리하였다. 문제를 이해한 일반 학생들은 대부분 1.2 수준에서 활동을 마무리했으며, 39명 중에서 오직 1명의 학생만이 3.2 수준에 도달하였다. 이와는 대조적으로, 초등학교 5학년 수학 영재 학생들은 별다른 어려움 없이 문제를 이해했으며, 19명 중에서 8명의 학생들(42%)이 3.2 수준에 도달하였다. 중등 영 재 학생들은 17명 중9명의 학생들(53%)이 3.2 수준에 도달하였다. 수준 1에 있는 학생들은 ABRACADABRA를 읽는 방법이 마름모의 위의 끝점에서 아래 끝점으 로 가는 최단 경로의 경우를 구해야 한다는 것은 이해하였지만 몇 가지 경우를 체계성 없이 세다가 포기하였다. 수준 2에 도달한 학생들은 문제 상황에서 의미 있는 단서를 파악하거나 의미 있는 전략을 사용 하지만 난관에 부딪치게 되고 그 난관을 극복하지 못하였다. 가운데 대각선까지 각 점에서 두 가지 의 경우로 나누어진다는 것에 주목하여 경우의 수가 2의 거듭제곱이 될 것이라고 생각한 학생들도 있었다. 그러나 이 관계는 가운데 대각선까지만 만족되는 것이어서 더 이상 진전을 시키지 못하였 다. 3수준에 도달한 학생들은 대체로 파스칼 삼각형에서 나타나는 규칙과 동일한 규칙을 발견한 후, 이를 누적하여 답을 구하였다. 학생들은 주어진 과제가 최단 경로 문제와 동형이라는 것을 파악하 고, 각 지점까지의 최단 경로의 수를 구하려고 노력하였다. 특히, 처음 몇 가지 경우로부터 누적적 으로 합하게 된다는 규칙을 파악하고 이를 일반화하여 해결 과정을 완성하였다. 일부 학생들은 왜 각 경우를 누적하여야 하는지 설명하지 못하였으나, 3.2 수준에 도달한 학생들은 비형식적인 정당화 에 성공하는 모습이었다. 각 수준에서 학생들이 어떻게 사고하였는지를 보다 구체적으로 알아보기 위하여 이하에는 각 수준에서의 전형적인 에피소드를 제시하였다. 1) 주관적 추론(Subjective Reasoning) Jones et. al(1999)이 제시한 바와 같이, 1수준에 머물러 있는 학생들은 불완전한 정렬에 의해 서 문제를 해결하려고 시도하며, 체계적인 정렬 방법을 찾아내지 못하였다. 일반 학생들의 경우,

92 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 88%의 학생들이 이 수준에 해당하는 것으로 판별하였다. 이에 비하여 초등 영재의 26%, 중등 영재 의 12%만이 불완전한 정렬에 머물러 있는 것으로 나타났다. 다음은 1.2 수준에 도달한 초등 영재 학생 GES1과 연구자가 나눈 대화의 일부이다. Interviewer: GES1: Interviewer: GES1: Interviewer: GES1: 60가지? 어떻게 해서? 이렇게 아브라카다브라 이렇게 나와요. 그냥 그렇게 나와? 어떻게 개수를 셌는데? 어떻게? 그냥 이렇게요. 그렇게 세면 빠뜨린 게 많을 텐데? 그럼 어떻게 해야 되는데요? 생각이 안 나, 아, 머리 아파요. 일반학생들 대부분은 정렬방법의 체계화가 가능하다고 생각하지 않는 것으로 보였으며 더 이상 문제 상황 자체에 대하여 생각하려고 하지 않았다. 그러나 같은 연령의 초등 영재아들은 Sriraman(2003)이 제시한 바와 같이, 문제 상황을 오랜 시간 동안 탐구하고 그 구조를 이해하려고 노력하였다는 점에서 매우 큰 차이를 나타냈다. (2) 이행적 추론(Transitional reasoning) 문제 상황을 충분히 이해한 학생들은 체계적으로 정렬하여 답을 구하려고 노력하였다. 특히 마 름모 모양의 윗부분에서는 다양한 종류의 규칙을 발견하였다. 그러나 마름모의 아랫부분에 대해서는 규칙을 찾지 못하고 혼동스러워하는 모습을 보였다. 아래 대화에 나타난 초등 영재 학생 GES2의 확 률 추론 수준은 2.1로 판정되었다. GES2: 절반으로 나눠서 32까지는 구했는데 여기서부터는. Interviewer: 그 전에까지 다 합하면 얼마? GES2: 그 전에는 2곱하기, 2곱하기, 2곱하기, 2, 그래서 32. Interviewer: 32를 구했구나. 그 다음은 64가 되어야 하는데, 안 되지? GES2: 네, 여기까지는 이렇게 해서 구했는데요. Interviewer: 여기까지는 규칙이 있는데, 그 다음이 문제로구나. 수형도를 그려서 문제해결을 시도하는 경우에도 마름모의 윗부분에 대해서는 문제가 되지 않았 다. 그러나 아래로 내려가면서 학생들이 당황하였고, 결국 체계성을 잃게 되었다. Jones et. al(1999)은 2수준의 학생들이 난관에 부딪히면 다시 주관적 추론 수준으로 돌아가기도 한다고 하였 다. 이 실험에서도 학생들이 체계적인 정렬 방법을 찾다가 다시 문제 상황에 대한 잘못된 이해 수준 으로 되돌아가는 경우가 발견되었다. 일반 학생들의 경우, 이러한 현상이 더 두드러졌다. 반면에 영 재아들은 일단 2수준에 도달하면 다시 주관적 추론 수준으로 돌아가지 않았다는 점에서 차이가 있 다. (3) 비형식적 추론(Informal reasoning)

93 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 단 한 명의 일반 학생만이 3수준에 도달한 반면에, 초등 영재의 58%, 중등 영재의 65%가 3수 준에 도달하였다. 3수준에 도달한 학생들은 체계적인 정렬에 성공하여 답을 구하였으며, 파스칼 삼 각형을 다룰 때와 유사한 추론을 사용하였다. 초등 영재의 경우에는 다음 대화에서 나타나는 바와 같이 정당성을 적절한 용어를 이용하여 설명하지 못하고 행동적인 표현을 사용하였다. Interviewer : 어떻게 이렇게 구했는지 설명해볼까? GES3 : 이거요, 대각선으로 안가고 이렇게 가면 글자가 되서요. Interviewer : 그런데 왜 이렇게 구했지(왜 합했지)? GES3 : 이것이 가장 짧은 거리로 가는 건데요. 만약에 여기서 한 가지 가고 여기서 한 가지 가면요 이렇게도 갈 수 있고 이렇게도 갈 수 있잖아요. 그러니까 여기까지 2가지이면, 여기서도 이 렇게 한 가지 갈 수 있으니까 (합해서) 3가지가 되구요, 그래서 그냥 여기까지 이렇게 했어 요. (끝까지 더하였어요.) 다음대화에서 중등 영재 학생 GMS1의 경우에는 초등 영재 학생 GES3와 마찬가지로 3.2 수준 에 해당되지만, 보다 간단하고 명료한 표현을 사용하고 있다 Interviewer: GMS1: Interviewer: GMS1: Interviewer: GMS1: 252를 어떻게 구했는지 설명해 볼까? 이 수 126과 이 수 126을 더해서 구했어요. 왜 그 두 수를 더하면 답이 되는 거지? 그림에서 A로 오는 길은, 여기 B를 거쳐서 오든지 여기 B를 거쳐서 올 수 밖에 없잖아요. 그래서 여기 B까지 오는 길 126과 여기 B까지 오늘 길 126을 더해서 252를 얻었어요. 그럼, 여기 B까지 오는 길 126은 어떻게 구했지? 아까 설명했던 방식대로 했어요. 맨 처음 A에서부터 시작해서 차근차근 밑으로 오면서 더해 서 구했어요. 이번연구에서 사용한 과제는 최단 경로 문제로 변형하는 과정 뿐 아니라 배열 문제로 다시 변 형하는 과정을 거쳐야만 정확한 알고리즘 발견이 가능하다. 초등 영재 학생들과 중등 영재 학생들이 이 두 변형 과정을 성공적으로 수행하지는 못하였기 때문에 4수준에 도달하는 경우를 발견하지 못 하였다. 그러나 중등 영재 학생 GMS1과 초등 영재 학생 GES3의 경우, 좀더 시간을 주면 배열 문 제로 변형할 수 있는 잠재적 능력을 갖추고 있는 것으로 보인다. (2) 2차 실험 결과 2차 실험의 결과 초등영재학생(수학심화반)들의 대다수가 3.2수준에 이른 것으로 나타났으며 중 등영재학생(수학심화반)들이 50%가 4.2 수준에 이른 것으로 나타났다. 2차 실험 결과를 표3에서 정 리하였다

94 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 수준 초등 영재(수학심화반) 중등 영재(수학심화반) 1 수준 2 수준 2.1 : 1/18 (6%) 3 수준 3.2 : 15/18 (83%) 3.1 : 2/14 (14%) 3.2 : 2/14 (14%) 3.3 : 3/14 (21%) 4 수준 4.2 : 2/18 (11%) - 활동1에서 4.1 : 1/14 (7%) 4.2 : 6/18 (33%) - 활동2에서 4.2 : 6/14 (43%) 4.2 : 9/18 (50%) - 활동3에서 계 18/18(100%) 14/14(100%) 2차 실험에서는 1수준을 보이는 학생은 관찰되지 않았으며 2수준을 보이는 학생도 1명밖에는 관찰되지 않았다. 대다수의 학생들이 주어진 문제를 최단 경로의 문제로 해석하여 접근하였으며, 최 단 경로를 누적합의 방법으로 해결할 수 있었다. 누적합의 방법으로 해결할 수 있는 학생들 중에는 본 연구에 사용된 문제와는 다른 상황이겠으나 최단 경로의 수를 세는 문제를 해결해 본 경험이 있 는 것으로 파악되었다. 초등영재의 경우 대다수가 3수준에 머물렀으며 4수준에 이른 학생은 2명밖에 없었다. 중등 영 재의 경우는 최단 경로의 문제를 배열 문제로 재해석하여 해결하는 최종적인 4수준에 도달한 학생 들이 절반을 차지하였다. 이는 현행 교육과정상 고등학교 2학년의 학습 내용이지만 4수준에 도달한 중등 영재 학생의 경우 이와 유사한 형태의 문제를 경험해 본 학생들이 상당수 있는 것으로 파악되 었다. 3수준에 머물러 있던 초등영재학생들을 대상으로 활동2, 활동3을 진행하면서 4수준에 도달한 학생들의 수가 증가 되었다. 활동2와 활동3은 누적합의 방식에서 배열의 문제로 사고를 전환하여 보 다 간결화된 일반적인 해법을 찾아가는데 가교역할을 하였다고 할 수 있다. 4수준에 도달한 학생들은 다양한 방법으로 문제를 해결하였다. 다음의 이들의 사고 과정을 보다 구체적으로 보여주고 있다. 먼저 아래의 방법1은 4수준의 학생들이 보여주는 전형적인 해답이다. 이 방법은 고등학교 과정에 제시되어 있으며 최단 거리의 문제를 배열의 문제로 해석하고 해석된 배열 을 구하는 공식을 사용하는 방법이다. 아래의 예를 이 과정과 해석된 배열 문제에 대한 알고리즘을 설명하고 있다. <방법 1> 배열의 문제로 해석하여 해결하는 전형적인 방법을 보여주는 사례(중등영재심화) 이 학생은 아래의 [그림 2]와 같이 남동쪽으로의 이동을 a, 남서쪽으로의 이동을 b라 하고 5개 의 a와 5개의 b를 배열하는 방법의 수와 동일하다고 생각한 후에 을 이용하여 쉽게 문제를 해결하였다

95 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 [그림 2] 을 이용하여 전형적인 방법을 보여주는 활동지 어떻게 이와 같이 풀이 하였는가, 다시 말해 이 공식이 성립하는 이유가 무엇인가에 대한 연구 자의 질문에 대하여 이 학생은 다음과 같이 대답하고 있다. GMS2 : 이 사각형을 좌표평면에 놓고 여기를 a축, 여기를 b축으로 놓아요. 여기는 가로 축이니까 a, a, a, a, a이고 여기는 세로축이니까 b, b, b, b, b잖아요. 그러면 여기서 여기까지 가는데 a 5개와 b 5 개를 차례대로 하는 것과 같은데. 여기서 잘못된 것이 이 중에는 a1, a2, a3, a4, a5라고 하면 다 같 은 건데 다른 걸로 본 거예요. b도. 그러니까 a들끼리 중복될 수 있는 것들이 5! b도 같은 방법으로 5! 로 나눠줘요. 이런 문제의 일반적인 해법은 a축의 가지 수와 b축의 가지 수, 그리고 중복되는 가 지 수를 고려하면 이런 문제의 일반적인 해법을 구할 수 있어요. <방법 2> 배열의 문제로 해석하는 일반화 과정을 보여주는 사례(초등 영재) 5개의 알파벳(ZBAZB)으로 이루어진 마술단어 문제를 해결하기 위하여 이 학생은 우선 마술단 어의 모양을 2 2 크기의 사각형으로 변환을 한다. 그리고 처음 Z에서 마지막 B까지 가기 위해서는 순서와 상관없이 남서쪽 방향으로 2번, 남동쪽 방향으로 2번 이동해야 한다는 문제의 결정적인 전략 을 발견한다. 이 전략을 이용하여 9개의 알파벳 마술단어, 101개의 알파벳 마술단어 문제를 해결하 면서 일반화를 이끌어내었다. 101개의 알파벳이 있는 경우에 대한 연구자의 질문에 대한 이 학생의 답변은 다음과 같다

96 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 GES4 : 알파벳이 101일 때 이것을 사각형으로 만들면 아래로 움직이는 것이 50번, 오른쪽으로 움직이 는 것이 50번인데 이것이 순서랑 상관이 없으니까 이것을 좀 다르게 생각하면 주머니 100개가 있을 때(학생이 주머니가 일렬로 늘어서 있음을 그림으로 나타냄) 50개의 a 구술과 50개의 b 구 술을 넣는 것과 같은 것이라서 a의 번호를 매기면 a1은 100가지 경우에 들어갈 수 있고 a2는 그 하나를 빼서 99가지 그래서 쭉 해서 a50은 51가지 주머니에 들어갈 수 있고 나머지 구멍을 b 가 채우는 것인데요, 그렇게 했을 때 a가 만약에요 a1이 첫 번째 구멍 a2가 두 번째 구멍인 것과 a2가 첫 번째 구멍 a1이 두 번째 구멍에 들어가는 것과 같은 경우니까 그것을 빼려면 이 필요하고 그것은 밑에서 나누는 것이고요 Interviewer : 왜 빼지 않고 나누지? GES4 : 한 가지 경우가 많은 여러 가지 경우가 되는 것이니까 나누면 한 가지 경우만 되는 것이니까 Interviewer : 한 가지 경우가 여러 가지 경우로 세지는 거니까

97 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 <방법 3> 귀납적 방법에 의한 일반화을 보여주는 사례(초등영재3) 이 학생의 경우 [그림 3]에서 처럼 1 1, 1 2,..., 1 n 크기의 사각형에서 2 1, 2 2,..., 2 n 크기의 사각형으로 확장하여 식을 구한 다음 일반화에 도달하였다. 그림 귀납적 방법에 의한 일반화을 보여주는 학생 활동지

98 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 영재) <방법 4> 누적합으로 구한 숫자에서 나타나는 규칙을 이용하여 일반화에 도달하는 사례(초등 이 학생은 누적합으로 구한 최단 경로의 수를 사각형 모양으로 배열하고 그 숫자들 사이에 만 족되는 규칙을 찾아 이를 일반화 하고 있다. 이 때 학생은 숫자에서 어떠한 규칙을 유도하기 주어진 숫자를 적당히 변형하고 있다. (예를 들어 로, 으로). 이 학생이 주목한 규칙은 사각형에서 가로와 세로의 그 다음 수는 그 전수에서 일정한 수를 곱해서 만들어 진다는 것이다. 결 국 최종 수는 첫 수에 일정한 규칙을 가진 숫자들을 곱하면 얻을 수 있게 된다. 가령, [그림3]와 같 이 3 4 크기 사각형의 경우 맨 윗줄에 있는 숫자들을 모두 곱하면 경우의 수 35가지가 나오게 된 다. 즉, =35 이 된다. 그림 크기 사각형의 경우 이 학생은 이 방법을 특수한 경우에 적용시켜 확인한 후 일반화를 하였고 그 결과로 m n 크기 사각형의 경우에는 가됨을 찾아내었다. <방법 6> 숫자(파스칼 삼각형)에서 나타나는 규칙에 대한 증명(중등심화) 다음의 중등영재학생은 누적합으로 구한 숫자들이 파스칼 삼각형을 이룸에 주목하고 구하는 경 우의 수가 파스칼 삼각형의 중심에 있는 숫자들임에 주목하여 일반화를 시도하고 있다. [그림 5]는 파스칼 삼각형의 중심 부분에 있는 숫자들이 일정하게 증가하는 수를 곱해서 만들어 짐에 주목하여 일반적인 해답을 구하고 있으며 이에 대한 증명를 보여주고 있다

99 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 [그림 5] 파스칼 삼각형의 중심 부분의 수열임에 주목한 일반화와 그에 대한 증명을 보여주는 학생 활동지 증명과정에 대한 연구자의 질문에 대하여 이 학생은 다음과 같이 답하고 있다

100 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 5. 결론 1차 실험에서는 수학영재아들이 일반 학생들과는 달리 문제 상황을 구조적으로 이해하고, 그에 기초하여 발전적으로 문제를 해결하려고 하는 성향을 이 연구에서도 확인하였다. 다양한 과제를 통 하여 오랜 시간 동안의 탐구 활동을 거쳐서 확률 추론을 발전시키는 것이 아니라, 한 과제에 대한 집중적인 탐구를 통해서도 비형식적 추론 수준까지는 도달할 수 있다는 점도 확인하였다. 그러나 4 수준에 도달한 학생들을 발견할 수 없었기 때문에, 이 연구에 사용된 과제의 하위 과제를 개발하여 다시 실험하거나 또는 8학년 이후의 영재아들을 대상으로 반복 실험할 필요성을 확인하였다. 2차 실험에서는 1차 실험 대상보다 각각 1학년이 높고, 영재교육원의 선발 과정을 한 차례 더 거쳤으며 과학보다 수학에 관심이 많은 초, 중등 영재 학생들을 대상으로 실험을 실시하였다. 과제 또한 1차 실험에 사용한 ABRACADABRA" 문제에 대한 보다 간단한 경우와 일반화 된 경우를 첨 가하여 학생들이 이 문제에 스스로 접근할 수 있도록 유도하였으며, 초등이 경우 활동2와 활동3을 이어서 진행하여 3수준에 머무는 학생들이 4수준에 도달 할 수 있도록 유도하였다 중등의 경우 활 동1에서 발견한 파스칼 삼각형에서 규칙을 찾아보게 하고 이를 바탕으로 일반화된 ABRACADABRA"문제를 해결할 수 있도록 유도하였다. 2차 실험 결과 1차 실험에 비하여 상당히 많은 영재아들이 4수준에 도달하였으며다양하고 독창 적인 해법을 제시하였다. 1차 실험에 비하여 2차 실험에서 실험 대상이나 과제 제시 방식 등의 다 양한 변인이 작용하였기 때문에 어떠한 변인에 의하여 4수준에 도달한 학생들이 더 많이 증가하였 는가를 쉽게 판단하기는 어렵다. 그러나 현재 대학 부설 영재 교육원에 소속된 영재아들의 경우 상 당수가 이 과제에 대한 4수준에 도달할 수 있음을 확인하였으며 이 수준에 도달하는 다양하고 독창 적인 방법을 고안해 낼 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 연구는 영재아들의 사고특성을 심층적으로 분석하고자 하는 연구 프로젝트의 일부분으로 진 행된 것이며 1, 2차에 걸쳐 수집된 자료들은 보다 심층적인 분석을 통하여 영재아들의 사고 수준과 사고 특성을 이해하는데 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. References Cho, S. & Ahn, D.(2003). Strategy acquisition and maintenance of gifted and nongifted young children, Exceptional Children, 69(4), Fischbein, E. (1975). The Intuitive Sources of Probabilistic Thinking in Children, Dordrecht: Reidel. Hari, P. K. (2003). Secondary school mathematics preservice teachers' probabilistic reasoning in individual and pair settings Pateman N.A., Dougherty, B.J., Zilliox J(Eds.) Proc. 27th Conf. of the Int. Group for the Psychology of Mathematics Education (Vol 3. pp ), Honolulu, USA: PME. Heid, M. K.(1983). Characteristics and Special Needs of the Gifted Students in Mathematics, Mathematics Teacher 76,

101 Session 1 : Abracadabra 과제에서의 수학영재아들의 추론 수준 Heller K. A, Mönks F. Z, Passow A. H.(Eds.) (1993). International Handbook of Research and Development Giftedness and Talent. Oxford: Pergamon. Iasonas, L. & Thekla, A. L. (2003). The probabilistic thinking of primary school pupils in cyprus - The case of tree Diagrams. Pateman N.A., Dougherty, B.J., Zilliox J(Eds.) Proc. 27th Conf.of the Int. Group for the Psychology of Mathematics Education (Vol 3. pp ), Honolulu, USA: PME. Jones, G. A., Langrall, C. W., Thornton, C. A., & Mogill, T. A. (1997), A Framework for Assessing and Nurturing Young Children's Thinking in Probability. Educational Studies in Mathematics 32, Jones, G. A., Langrall, C. W., Thornton, C. A., & Mogill, T. A. (1999), Students' Probabilistic Thinking in Instruction, Journal for Research in Mathematics Education 30(5), Konold, C., Pollatsek, A., Well, A., Lohmeier, J., & Lipson, A. (1993). Inconsistencies in students' reasoning about probability. Journal for Research in Mathematics Education 24, Lee, K. H. (2005). Mathematically Gifted Students' Geometrical Reasoning and Informal Proof, In Helen L. C. & Jill, L. V. (Eds.), Proc. 29th Conf. of the Int. Group for the Psychology of Mathematics Education (Vol 3. pp ), Melbourn, AUSTRALIA: PME. Piaget. J., & Inhelder, B. (1951). The Origin of the Idea of Chance in Children, Leake, L. Jr., Burrell, P., & Fischbein, H. D. (trans.). (1975). New York: W.W.Norton & Company,Inc. Polya, G. (1962). Mathematical Discovery (Vol. 1). New York: JOHN WILEY & SONS, Inc. Sriraman, B. (2003). Mathematical Giftedness, Problem Solving, and the Ability to Formulate Generalizations: The Problem-Solving Experiences of Four Gifted Students. Journal of Secondary Gifted Education,

102

103 - 93 -

104

105 Session 1 : 사례를 통해 본 융합교재 특성 사례를 통해 본 융합교재 특징 1) 이정훈 1, 박나리 2, 강두환 3, 김민지 4, 이세나 5, 오선유 6, 김정은 7 1 인천대학교 과학영재교육원, 2 순천대학교 과학영재교육원, 3 전북대학교 과학영재교육원, 4 경상대학교 과학영재교육원, 5 연세대학교 과학영재교육원, 6 경상대학교 과학영재교육원, 7 공주대학교 과학영재교육 2010년 STEAM을 중심으로 융합교육 프로그램에 관한 논의가 활발히 진 행되고 있는 실정이다. 하지만 융 통합교재 개발을 위한 제안과 방향 제시 와 같은 이론기반의 연구에 대해서는 활발한 논의가 진행되는 반면 실제 개발된 교재에 대한 사례 연구는 그리 많지 않은 상황이다. 이러한 사례연 구를 통해 새롭게 대두되는 STEAM 교육 프로그램 또는 융 통합 교재에 반 영된 이론의 형태를 확인할 수 있다는 점에서 유효한 연구라 할 수 있다. 이에 한국과학창의재단에서 진행한 융합인재교육(STEAM) 교육과정 운영 사례-STEAM 교육 따라잡기 프로그램 중 대학부설 과학영재교육원의 교 육 대상 학년인 초등 4~6학년과 중등 1~3학년 대상의 교재를 중심으로 사 례를 축출하고 해당 사례를 중심으로 융합교재의 특징과 STEAM의 적용에 대해 알아보았다. 이들 사례를 축출하는데 적용한 축출 기준은 한국과학창 의재단의 한국과학창의재단 교재 평가 요소와 기준 을 활용하였다. Ⅰ. 서 론 1. 필요성 교육과학기술부는 2010년 12월 17일 청와대에서의 2011년 업무계획 보고에서 창의적 인 융합인재 양성을 위한 초 중등 STEAM교육 강화 방안을 발표하였다. 그리고 이에 따른 교육과정의 개발, 교사학생 현장연수 체험 프로그램을 제공하고 미래형 과학기술 교실과 수 업모델을 개발을 추진하는 방안을 수립한 바 있다. 이 발표에서 언급한 STEAM교육은 과학(science), 기술(technology), 공학( engineering), 예술(arts), 수학(mathematics)의 각 첫 글자를 의미하는 것이다. 이는 미국 의 STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)를 기초로 예술(Arts)의 영 역을 추가함으로써 STEM의 개념을 보다 확장, 확대해석할 수 있는 융합, 통합교육의 의미 1) 본 연구는 대학부설 과학영재교육원 실무관협의회 의 연구3분과에서 진행하였으며 해당 분과는 전국 27개 과학영 재교육원의 실무관들의 자발적인 참여로 구성된 모임임을 밝힙니다

106 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 로 사용하고 있다. STEAM교육은 창의적인 과학교육을 위해서는 과학, 기술, 공학, 예술 및 과학이 융합한 형태의 교육이 이루어져야 한다는 전재를 기저에 두고 있다. 융합교육은 이미 전 세계의 모든 분야에서 가장 핵심적인 주제로 논의되고 있고 선진국을 중심으로 과 학교육에서 수십 년 만에 대폭적인 개혁이 이루어지고 있다. 즉, 기존의 각각의 학문 분야 라는 틀에서 완전히 탈피하여 전체적인 입장, 즉 모든 예술과 인문사회 학문영역을 과학 기 술 공학의 시각과 관점에서 고려되고 접목되어야 한다는 것이다. 이 발표를 시작으로 2011년 이후 교육, 수 과학, 공학, 예술, 인문 분야의 전문가, 교사를 중심으로 다양한 STEAM교육, 융합교육에 관한 교재개발이 이루어졌다. 일반 학생을 대상 으로 하는 교육과정 및 교재의 개발이 활발하게 진행되고 있는 상황에서 대학부설 과학영 재교육원에게도 과학영재를 대상으로 하는 STEAM, 융합 교육 진행을 지속적으로 요구 받 고 있으며 이미 년간 수업 시수의 10~20%를 배정하여 융합교육을 시행하고 있는 실정이 다. 하지만 1998년 설립 당시부터 수학, 물리, 화학, 생물, 지구과학, 정보과학으로 구분되어 운영되는 교육과정과 교재를 융합교육으로 전환하여 진행하는 것이 그리 쉬운 작업은 아니 며 이러한 정책방향과 교육 패러다임의 변화가 온전히 체화되어 운영되는 것은 시간과 노 력이 필요할 것으로 보인다. STEAM교육, 융합교육을 위한 교재와 교육과정의 개발 과정에서 과학영재교육원은 제한 된 교육시간, 재원, 환경을 고려한 주제 선택 과 융합 요소의 축출, 이론적으로 소개되는 개념적 내용을 실제 적용하는데 필요한 적절한 사례 미비, 세분화된 수 과학 공학 분야 전 문가뿐 아니라 인문, 예술, 교육학 분야 전문가의 협업 경험 미비와 같은 문제를 해결하기 위해 다양한 방안을 모색하고 있다. 이에 본고에서는 STEAM교육, 융합교육을 목적으로 개발된 교재를 중심으로 긍정적인 사례를 찾아보고 이들 사례가 가지는 공통적인 특징 분석을 통해 향후 대학부설 과학영재 교육원의 융 통합 교재를 개발함에 있어 참고할 만한 사례와 특징을 소개하고자 한다. 2. 연구 문제 및 연구 방법 본 연구에 활용된 융 통합 교재는 한국과학창의재단에서 전국의 초 중 고 교사를 대상으 로 개발 진행한 융합인재교육(STEAM) 교육과정 운영 사례-STEAM 교육 따라잡기 교재 이다. 이 교재들은 초1-2, 초3-4, 초5-6, 중학교의 4개 학년 구분으로 나뉘어져 있으며 각 교재는 7~16개 월별 주제로 구성되어 있다. 초등학생 대상 교재의 경우 학년별로 7~8개 주 제로 나뉘어져 있으며 중학생의 경우 매 학년 대상으로 1~3개의 주제로 이루어져 있다. 교재 분석과 사례 수집은 대학부설 과학영재교육원 실무관협의회 산하 연구 3분과에 참 여한 각 교육원 실무관이 분석하였으며 실무관 개인이 1~5개의 소주제별 교재를 분석하였 다. 분석 기준으로는 한국과학창의재단에서 제시한 교재 평가 기준에서 영역, 세부주제, 평가요소 를 차용하여 활용하였으며 기존의 평가틀에서 정량적 평가 양식을 삭제하고 해 당 평가요소 에 대한 사례를 수집하도록 하였다. 이에 활용된 사례 분석틀은 다음과 같다

107 Session 1 : 사례를 통해 본 융합교재 특성 [표 I-1] 사례분석틀 영역 세부주제 평가요소 교육목표 교육개념 교육내용 평가 융합인재 양성 실생활 연계 과학기술에 대한 흥미 융합적 사고력 상황제시 창의적 설계 감성적 체험 자기평가 성찰일지 동료평가 산출물 및 포트폴리오 융합형 인재 양성목적에 부합하는가 쉽고 재미있는 소재를 이용하여 학습자들이 과학기술에 대 한 흥미를 높이고 학습 활동에 대한 몰입을 이끌어내도록 설계되었는가 실생활 속의 과학기술과 연관된 주제인가 학생의 융합적 사고력을 배양하도록 프로그램이 설계되었 는가 과학과 수학 기술 공학 예술 교과가 자연스럽게 융합되도 록 설계되었는가 스토리텔링 가 전체 프로그램을 아우르는 상황을 제시하였는 학습자 중심 교사 중심에서 벗어나 학생 중심으로 프로그 램이 설계 되었는가 몰입 학습자가 주제를 자기 문제로 인식하도록 수업이 구 성되었는가 자기주도학습 학생이 수업의 전과정을 주도적으로 참여하 도록 설계되었는가 개념을 교사가 가르치지 않고 활동을 통해 학생이 깨우치도록 설계되었는가 도구활용능력 는가 다양한 도구를 활용할 수 있도록 설계되었 협업능력 소통을 통하여 동료 및 교사와의 협력학습이 이 루어질 수 있도록 설계되었는가 창의력 프로그램에 학생이 자신의 아이디어와 발상을 반영 할 수 있도록 설계되었는가 프로그램의 결과물이 모둠별 또 는 개인별로 다르게 산출되도록 설계되었는가 성공의 경험 학습자가 성공을 경험하도록 설계되었는가 도전의 기회 었는가 연계된 활동에 새로운 도전을 하도록 설계되 열정 학생들이 직접적인 체험을 통하여 열정을 가지고 참 여할 수 있도록 하였는가 학습자가 스스로 학습활동을 평가할 수 있는 기회가 제공되 었는가 학습자가 학습활동에 대해 성찰하고 기록하도록 하 였는가 동료 학습자간의 평가 기회가 제공되었는가 학습결과물에 대한 평가 기준이 명확하게 제시되었는가 전체 학습 과정의 활동내용 성찰일지 산출물 등이 포함된 포트폴리오를 평가에 활용되고 있는가 앞서 밝힌 바와 같이 연구문제는 다음의 세가지로 정리할 수 있다. 첫째로 사례분석틀을 활용하여 세부주제에 대한 교재내용 중 사례를 수집하고, 둘째로 사례를 중심으로 특징적인 요소를 분석하였으며, 셋째로 향후 과학영재교육원의 융합교재 개발에 참고할 만한 제언적 요소를 정리하는 것이다

108 2012년 제15회 대학부설 과학영재교육원 공동 학술발표회 Ⅱ. 본 론 3. 이론적 배경 STEAM 교육으로 대변되는 2010년 이후의 융합교육은 미국의 STEM 교육에 기반하고 있음은 주지의 사실이다. STEAM교육은 Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics 교과 중 두 가지 이상의 교과 사이의 내용과 과정을 통합하는 교육 접근 방 식으로 각 교과영역이 단순하게 통합된 것이 아니라, 기술과 공학의 내용 요소와 문제 해 결 과정을 중심으로 한 과학, 수학 적용을 말한다. 샌더스를 비롯하여 STEAM교육 전문가 들은 기술과 공학의 문제 해결 과정이 과학과 수학의 개념과 원리를 상황에 적용해보고 실 생활과 연계된 문제를 해결하는 데 핵심적인 역할을 한다고 강조한다. STEAM 교육은 과학교육의 한 형태로, Yakman이 처음으로 이 용어를 사용하였다. 이보 다 이전인 1990년대에 미국 과학 재단에서 과학(Science),기술(Technology), 공학 (Engineering),수학(Mathematics)을 통틀어 일컫는 말로 STEM 이라는 용어를 사용하였는 데 이는 교육에서 교과 간 통합의 의미로 사용된 것이다. 우리나라는 최근 STEM 에 예술 (Art)까지 포함시킨 STEAM 교육에 큰 관심을 가지고 있다. STEM 교육은 미국에서 학생 의 흥미와 성취도를 떨어뜨리는 과학, 수학 등의 교과에 대한 잘못된 이해를 바탕으로 문 제가 제기되면서 시작되었다. 이를 해결하기 위해 기술교과 교육자를 중심으로 과학,기술, 공학,수학을 통합적으로 교육하는 방식이 시도되었다(이동윤,2010). STEAM 교육은 한 가 지 주제를 가지고 접근할 때에도 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 다양한 측면에서의 통합 적인 학습이 이루어지도록 하는데 이는 학습의 효율을 높일 뿐 아니라 흥미와 동기 유발이 쉽고 학습자의 발달에도 긍정적인 영향을 미친다. 또한 STEAM 교육을 통한 다양한 학문 간의 연계는 현대 사회의 화두로 떠오른 융합 과도 일맥상통한다. STEAM 교육은 매우 훌 륭한 방법이라는 것이 전문가들의 공통된 견해이다. 최근에는 이러한 교육 개혁의 핵심이 STEAM 교육이라는 것이 미국, 영국, 호주, 캐나다 등의 선진 국가에서 주목 받고 있다(이 효녕, 2011). 1) 융 통합의 개념 융 통합의 의미는 사회 문화적으로 그리고 각 분야에서 다양한 의미로 사용되고 있기 때 문에 그 의미는 차이가 있을 수 있다. 교육과정 수준에서 통합, 수업수준에서의 통합, 학습 수준에서의 통합은 각각 사용되는 방식이나 의미가 조금씩 다르다. 융 통합의 의미는 전체 내에서 각 부분끼리 서로 연관성을 맺는다는 개념으로 파악할 수 있다. 플라톤과 아리스토 텔레스는 전체가 부분에 우선한다고 했으며, 통합이란 부분들이 상호의존적인 관계를 맺고 전체를 떠난 부분은 존재할 수 없다고 했다. 또 원자론에서의 통합은 서로 관련 없는 부분 들이 점차 관계를 맺어가는 과정으로 말한다. 즉 과정으로서의 융 통합의 정의는 통합이 단 지 어떤 내용의 조직으로 끝나는 것이 아니라 목표에 도달해가는 과정 및 결과로 보고 있 다고 하였다. 하지만 대부분의 학자들은 부분과 전체의 관계에 대해 더 많은 개념 설명을

109 Session 1 : 사례를 통해 본 융합교재 특성 하고 있다. 하나의 큰 전체 속에 있는 상호 의존적인 부분들이 서로 관련을 맺게 하는 수 단, 분리된 학생의 경험들이 전체성을 갖도록 조직되거나, 관련시키는 수단 등이 그 설명이 다. 2) STEAM 교육 STEAM은 서두에 언급한 바와 같이 기존의 STEM 교육에 예술적인 분야를 추가한 의미 의 용어로 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 통합교육을 뜻한다. STEAM 교육은 다양한 분야 의 연결과 급속히 변해가는 세계의 문제를 해결하기 위한 필요에 따라 제시되었다 (Dakers.2006). [그림 II-1]STEAM 피라미드 (Yakman,2008) Yakman의 정의에 따르면 STEAM은 각각의 학문이 서로 다른 분야를 포함할 수 있으며 교육과정을 계획하는 과정에서 한 분야가 다른 분야에 우선시 되거나 각각의 분야가 전체 적으로 혼합되는 교수 학습의 통합 교육으로 볼 수 있다. 예술 교과 또한 분리시키는 것 보 다는 통합적인 관점에서 함께 보았다. 이 요소를 살펴보면 교육에서 각 영역은 완전히 분 리된 것이 아니며 영역의 하위 요소에 그 통합적인 특징이 나타나는데 수학과 더불어 과학 은 다른 교과의 바탕이 될 수 있는 필수적인 과목이다. 과학은 실생활에서도 거의 모든 현 상을 설명할 수 있는 얼마 안 되는 영역 중에 하나일 것이다. 과학 기술 사회의 주제를 말 하면서도 큰 축은 과학에 있을 수 있다. 현상에 대한 이해나 문제해결을 위해서 과학을 배 재하고 목표에 도달할 수 없다. 그러므로 과학은 전체를 아울러 통합의 축이 될 수도 있고 각각의 요소로서 각 영역을 뒷받침 할 수 있다