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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.37 No.4 pp.243-268
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2016.37.4.243

The Effects of Cogenerative Dialogues on Scientific Model Understanding and Modeling of Middle School Students

Ji-Yoon Kim, Seung-Urn Choe, Chan-Jong Kim*
Department of Earth Science Education, Seoul National University, Seoul, 08826, Korea
Corresponding author: chajokim@snu.ac.kr+82-02-880-9092+82-02-874-3289
July 5, 2016 August 7, 2016 August 24, 2016

Abstract

The purpose of this study was to explore the effects of Cogenerative Dialogues embedded in a modelingcentered science learning and instruction on 7th grade female studentsí understanding of scientific models and modelling A total of 49 7th grade female students in two classrooms participated in a series of five modeling-centered science lessons, and 17 students volunteered to participate in this study. Participating students were divided into four groups, and two groups were randomly assigned to a treatment group who were asked to participate in Cogenerative Dialogues after each lesson, while the others, a control group, who did not. For data analysis, Upmeier and Krüger’s framework was used to explore participantsí understanding of model, and a revised Baekís framework was used to examine participantsí modeling process. Data analysis indicated that students who participated in Cogenerative Dialogues generally showed richer understanding of scientific models, as well as modeling, than the others who did not. This study suggests that Cogenerative Dialogues can be used as an educationally meaningful method for science educators to encourage students actively participate in a whole process of science instruction and learning, which assists them to increase their understanding not only of scientific models and modeling specifically but also of the nature and processes of scientific practice in general.


공동생성적 대화가 중학생의 과학적 모델에 관한 이해와 모델 구성에 미치는 영향

김 지윤, 최 승언, 김 찬종*
서울대학교 지구과학교육과, 08826, 서울특별시 관악구 관악로 1

초록

본 연구의 목적은 공동생성적 대화가 인식론적 측면에서 학습자의 과학 모델에 관한 이해와, 실행 과정의 측면 에서 모델 구성에 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 서울 소재 여자중학교 1학년 49명의 학생들에게 총 5차시 모델 구 성 수업을 실시한 후 공동생성적 대화에 참여한 2개 조(8명)의 학생들과 참여하지 않은 2개 조(9명)의 학생들의 모델에 관한 이해와 모델 구성을 비교하였다. 모델에 관한 이해는 Upmeier zu Belzen and Krüger (2010)의 분석틀을 사용하였 고, 모델 구성 과정은 Baek et al. (2011)의 분석틀을 수정 및 보완하여 분석하였다. 그 결과 전반적으로 공동생성적 대 화에 참여한 학생들은 그렇지 않은 학생보다 과학적 모델에 관한 이해와 모델 구성 수준이 높게 나타났다. 공동생성적 대화에 참여한 조의 학생들은 모델을 새로운 현상을 설명할 수 있는 가설로 인식하였지만, 참여하지 않은 조의 학생들 은 모델을 현상을 이해하는 수단으로 인식하였다. 본 연구는 학생들의 모델 구성 과정을 측정하는 분석틀을 마련하여 학교 현장에 유용하게 사용할 수 있게 하였다. 또한 새로운 학습 방법으로써 공동생성적 대화를 모델 구성 수업에 적 용했다는 점에서 의의가 있다.


    서 론

    과학에서의 모델은 자연 현상의 발생 원인을 찾아 내는 과정을 설명하고 예상하기 위한 체계로, 현상에 관한 이론, 개념, 내용, 과정 및 여러 요소와의 상호 작용을 포괄한다(Gilbert, 1991). 이러한 모델에 대해 Gilbert (2004)는 모델이 주어진 과학적 탐구능력신장 및 과학지식을 생산 및 확산시키는 역할을 한다고 하였고, Van Driel et al. (1999)는 과학적 현상에 대 해 설명하거나 예측하도록 한다고 설명하였다. 또한 Giere(1988)는 모델의 특성 중 의사소통의 역할을 강 조하며 이론화하기 어려운 추상적인 개념을 이해가 쉽도록 표상 화하여 학습자의 과학 개념 이해를 돕 고, 소통을 수월하게 할 수 있게끔 한다고 하였다. 본 연구에서는 모델의 다양한 정의 중 “실제로 발생 한 과학 현상을 설명하는 체계”로 정의하고자 한다.

    모델을 구성하는 과정은 모델링이라고 하는데 (Halloun, 1996), 모델 구성 과정(modeling)으로의 참 여는 최선의 모델 구성을 위한 학습자의 적극적 상 호작용이 요구되므로, 과학적 탐구 능력과 본인의 생 각을 표현하는 능력 향상에 도움을 준다(Schwarz and White, 2005). 이런 까닭에 Harrison and Treagust (2000)는 모델을 활용한 수업이 추상적인 개념에 대 한 이해를 돕고, 과학을 학습하는데 있어 동기 역할 을 한다고 주장하였으며, 모델을 사용한 수업과 토의 시간을 가지는 것을 권장하였다. 과학 교육에서도 이 러한 모델의 사용은 새로운 교수-학습 방법으로 주목 받아왔고(Gilbert, 1991; Gilbert and Ireton, 2003; Clement, 2000), 그러한 이유는 자연 현상을 추상적 인 모델로 만드는 동안 학습자가 모델의 구성, 평가 및 수정을 직접 경험해 봄으로써 실제 과학자의 실 행(practice)을 간접적으로 체험할 수 있기 때문이다.

    학습자의 과학적 모델 활용과 모델 구성의 참여는 특히 지구과학을 학습하는 데 큰 도움을 준다. 지구 과학은 광범위한 시공간적 단위를 사용하는 학문의 특성을 가진다. 이러한 특성은 자연 현상을 그대로 재연하기 보다는 가상의 체제 속에서 현상과의 접점 을 찾아가는 과정이 요구되는데, 이 때 과학적 모델 을 효율적으로 활용할 수 있다. Lee and Choe (2008)는 모델을 통해 학생들이 이해하고 있는 개념 을 확인할 수 있다고 하였으며, Oh et al. (2007)은 직접적으로 경험하기 어려운 지구과학적 현상과 과정 들을 학생들이 모델을 통하여 이해한다는 점에서 모 델의 의의가 있다고 주장하였다. Ham (2012)은 중학 교 학생들이 상호작용을 통해 천문 단원 모델을 구 성 발전시키는 과정을 연구하였고, 학습자의 다양한 모델 활용과 구성 경험이 과학 지식의 사회적 성격 을 이해할 수 있는 기회가 될 수 있음을 주장하였다. Gibert and Ireton (2003)는 학습자가 지구과학과 관 련된 개념을 학습하는데 모델의 활용과 모델 구성의 참여가 중요함을 강조하고, 지구과학 수업에서 활용 가능한 과학적 모델의 종류와 예시, 활용 방안을 제 시하였다. 과학적 모델을 지구과학 교수-학습에 보다 효율적으로 활용하기 위해서 과학적 모델에 관한 이 해라는 인식론적 측면과, 모델 구성이라는 실행 과정 의 측면으로 나누어 생각해볼 수 있다. Ministry of Education (2015)도 학습자의 모델 구성 참여를 강조 하였다. 2015년 과학 교육과정을 살펴보면 과학적 지 식 및 사고를 활용한 문제해결력 향상을 강조하는데, 문제해결력 향상은 학습자가 모델을 구성할 때 과학 적 사실, 원리, 개념 등을 통해 정보를 만들고, 그 정 보를 분석, 평가, 선택, 조직하는 과정을 통해 성취된 다. 또한 문제 해결을 위한 반성적 사고 및 합리적 의사결정 능력 역시도, 모델 구성 과정에서 요구되는 능력과 다르지 않다. 보다 구체적으로, Ministry of Education (2015)은 과학의 각 영역에서 알맞은 모델 을 개발하고 사용하는 것을 권장하고, 모델을 기반으 로 한 토론과 논증을 강조하고 있는데, 이는 모델 구 성 과정, 즉 과학자들이 문제 해결을 위해 협력 네트 워크를 구축하고, 공동체적 지식을 발전시켜가는 과 정과 유사하다고 볼 수 있다. 따라서 학습자의 과학 적 모델 활용과 모델 구성 과정 참여 경험은 실제 과학자의 실행을 간접적으로 체험할 수 있을 뿐만 아니라, 추상적인 과학 개념에 대한 이해를 높이는 데 긍정적인 역할을 할 수 있다(Gilbert, 2004).

    그러나 학습자의 모델에 관한 이해와 모델 구성 과정에 초점을 둔 모델 구성 수업 연구는 긍정적 의 의와 효과가 예상되지만, 국내 과학 교수-학습 상황 에서 비롯되는 한계들이 있다(Oh, 2007; Lee and Choe, 2008). 먼저, 모델 구성 수업이 한국에 도입된 기간이 길지 않아 교사와 학습자의 모델 구성 수업 에 대한 이해와 경험이 적은 점을 꼽을 수 있다. 이 러한 제한적인 이해와 경험은 교사에게 수업 진행의 어려움을, 학생에게 수동적인 학습만 제공할 가능성 이 높다. 또한, 대부분의 선행 연구들이 교사 및 학 습자의 모델에 대한 인식이나 실행 능력에 초점을 두어, 모델 구성 수업이 미치는 학습자의 능력 변화 를 직접적으로 살펴볼 수 있는 연구가 상대적으로 적다(Bamberger, 2013). 마지막으로 역사적으로 고착 된 교수-학습 문화에서 파생되는 한계도 있다. 성공 적인 모델 구성 수업을 위해서는 학생들의 적극적 참여는 필수이며, 수업 자체가 유동적으로 바뀌는 것 이 전제로 되어야 한다. Chan and Chan (2005)은 학 생들이 수동적으로 교사의 수업에 이끌려가는 것을 막기 위해 교사와 학습자 간의 관계가 변화되어야 함을 강조했다. 즉, 모델 구성 수업은 교사와 학습자 의 제한적인 경험과 이해, 모델 구성 수업의 직접적 영향을 살펴보는 선행 연구의 부재 등의 한계점이 있다. 덧붙여 한국의 학습문화가 고려되지 않은 채 교사와 학습자의 위계적 관계로 인한 제한적 상호작 용 등과 같은 문제점 또한 존재한다(Lee, 2013). 이 에 따라 본 연구는 과학 수업에서 모델을 구성하는 과정을 세밀하게 살펴보고 수업의 효과를 높이기 위 한 방안으로 공동생성적 대화를 병행하여, 교사와 학 습자가 공동생성적 대화에 참여하도록 하여, 앞서 나 열한 한계점을 극복하고자 하였다.

    공동생성적 대화는 2000년대 초, 과학교육에서 새 로운 담화 방법 및 실천 전략으로 등장하여 주로 Co-teaching (공동교수)의 전략으로 사용되었으며(Roth and Tobin, 2005), 경제적 배려 계층이나 다문화 학 생, 이민자, 소수자 등을 배려하기 위한 방안으로 제 시되면서부터 과학교육의 연구에서도 학생들이 평등 하게 수업을 받을 수 있도록 하는데 도움이 되었다. 초기에는 신규교사나 수업 방향의 개선을 원하는 교 사들을 대상으로 연구가 이루어졌으나, 시간이 지남 에 따라 학생들의 변화를 살펴보는 연구로 발전되었 다(Martin and Im, 2013). 또한 교수학습 방법론이라 는 제한된 영역에서 적용되었던 초기와 달리, 시간이 흘러감에 따라 교육학적 도구로써의 가치를 인정받아 적용 범위를 넓혀가기 시작하였고, 이것은 과학 교육 의 역동적인 변화로 이어져, 교사 교육(Scantlebury et al., 2008; Siry and Martin, 2014), 영어, 과학 등 교과목 교육(Martin and Im, 2013), 대학과 학교 현 장의 연계 교육(Siry, 2011) 등의 다양한 영역에서 연 구가 활발히 진행 중에 있다.

    기존의 심층 면담은 질문자의 질문에 대해 응답자 가 답을 하는 획일화된 방식이 일반적이었던 반면, 공동생성적 대화는 참여자들이 자유롭게 이야기를 나 누고, 생각을 공유한다는 점에서 차별화된다. 특히나 학생들이 교사 앞에서 본인의 생각을 과감 없이 표 현하는 것이 생소한 한국의 교실문화에서의 공동생성 적 대화 적용은 전제조건에 따라 자유로이 말할 수 있다는 점에서 의미를 찾을 수 있다. 또한 심층면담 은 지난 일에 대해 회상하고 반성하는 것이 주 목적 이라면 공동생성적 대화는 과거를 낱낱이 살펴보고 이를 통해 앞으로 진행 방향을 참여자들이 함께 만 들어간다는 것 또한 차이점이라고 할 수 있다. 공동 생성적 대화는 학생과 교사, 연구자가 수업이 끝난 후 수업에 대한 의견을 나눌 수 있기 때문에 모델 구성 참여 이후, 모델 구성 수업에 대해 전반적으로 세밀하게 살펴볼 수 있는 장점을 가진다. 이는 이전 차시 수업에 대한 반성 및 다음 차시 수업의 구성에 대한 교사와 학생의 역할에 대한 이해 및 조정 능력 등을 향상시킴으로써 정체된 수업 구조를 바꾸는데 도움이 된다(Martin and Im, 2013). 특히 모델 구성 수업에서 학생들의 참여는 필수이며 수업 자체가 유 동적으로 바뀌는 것이 전제되어 있기 때문에 공동생 성적 대화와 병행하였을 경우 교사-학생간의 제한적 상호작용을 개선하는데 긍정적인 효과를 기대할 수 있다. 이러한 이유로 본 연구에서 공동생성적 대화는 모델 구성 수업의 한계를 보완하고 강점을 드러낼 수 있는 장치이자 학습자의 유의미한 변화를 보다 직접적으로 탐구할 수 있는 도구로서 활용되었다.

    본 연구의 목적은 공동생성적 대화가 인식론적 측 면에서 학습자의 과학 모델에 관한 이해와, 실행 과 정의 측면에서 모델 구성에 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 본 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 공동생성 적 대화는 학습자의 모델에 관한 이해 수준에 어떠 한 영향을 주었는가? 둘째, 공동생성적 대화는 학습 자의 모델 구성 수준에 어떠한 영향을 주었는가?

    연구 방법

    1.연구 절차 및 연구 참여자

    가.연구 절차

    본 연구의 절차는 Fig. 1과 같다. 먼저 과학적 모 델, 모델 구성 수업 등과 관련된 선행 연구를 바탕으 로 프로젝트 참여 교사와 함께 현 교육과정 중 모델 구성 수업을 할 수 있는 수업 주제를 선정하였다. 그 후 모델 구성 수업을 진행할 학년과 반을 결정하고, 공동생성적 대화의 특성을 고려한 유동적 교수-학습 과정안을 개발했다. 다섯 차시의 수업 동안 세 번의 모델구성이 이루어졌고 수업 중간마다 공동생성적 대 화를 실시하였다. 공동생성적 대화 이후 심층인터뷰 를 하고 이로부터 얻은 자료를 분석하여 연구 결과 를 얻고, 결론을 도출하였다.

    나.연구 참여자

    연구 참여자는 서울 소재 여자중학교 1학년 2개 반 49명의 학생 중 조별로 연구 참여 지원을 받아 선정하였다. 최종적으로 선정된 연구 참여자는 점심 시간 및 방과 후 시간이 자유로운 두 개의 조(1조, 2 조)의 학생 8명과, 인터뷰에는 참여 가능하지만 방과 후 시간에 참여하지 못하는 두 개의 조(3조, 4조)의 학생 9명이었다(Table 1). 조 명칭과 학생 코드명은 임의로 지정하였고, 참여 교사가 제공한 학생들의 과 학교과 과학 성취도 수준을 괄호 안에 표기하였다. 네 조 구성원들의 평균 과학 성취도는 비슷하였다.

    2.자료 수집 및 자료 분석

    가.자료 수집

    모델 구성 수업은 총 5차시로, 1차시와 2차시를 연 계하여 모델 1(염분에 영향을 주는 요인)을, 3차시와 4차시를 연계하여 모델 2(해수에 녹아 있는 염류 사 이의 비율)를, 5차시에 모델 3(표층 해류의 생성 원 리와 표층 순환)이 만들었다. 교실 앞과 뒤 한 대씩 캠코더를 설치하여 전반적 수업 과정 촬영하고, 소형 캠코더와 보이스 레코더를 두어 조별 활동을 촬영 및 녹음하였다. 과학 수업은 주 2회로 진행되었으나, 추석 및 학교행사가 겹쳐 연구 기간은 4~5주 정도 소요되었다.

    공동생성적 대화는 점심시간이나 방과 후 시간을 활용하여 20~30분 정도의 시간을 두고 과학실에서 이루어졌다. 두 대의 캠코더와 한 대의 보이스 레코 더를 사용하여 참여자들 간 대화를 촬영 및 녹음하 였다. 공동생성적 대화는 수업 장면과 수업 중 나눴 던 대화 전사본을 학생과 교사, 그리고 연구자가 함 께 보는 것으로부터 시작되었다. 질문지는 해당 분야 전문가의 도움으로, 공동생성적 대화의 배경, 모델 구성 수업에서 공동생성적 대화의 의의 및 역할, 모 델 구성 수업 문화와 공동생성적 대화 간 관계 등에 참고하여 모델 구성 수업에 대한 참여 학생들의 생 각 및 반성, 사회적 상호작용, 모델 구성 수업과 교 실 문화와의 접목에 초점을 두고 만들어졌다(Table 2). 질문지 수정 개선을 위해 연구대상자와 같은 학 년 다른 반 학생을 대상으로 파일럿 수업을 실시하 였고, 질문지에 추가하거나 수정할 문항들을 확인하 여 보완하였다. 각 문항은 5인의 과학적 모델 연구자 들에게 검토 받았다.

    심층인터뷰는 강의실에서 조별 단위로 120분 동안 한 차례 이루어졌고 전 과정은 촬영 및 녹음되었다. 모델 구성 수업을 간단하게 편집한 동영상을 시청한 뒤 30분 간 개별로 설문지를 작성하였고 설문지 내용 을 바탕으로 조원들끼리 자유롭게 의견을 나누도록 하였다. 설문지의 질문은 Schwarz and White (2005) 의 Types of modeling knowledge를 참고하여 모델의 본성, 모델의 다양성, 모델의 목적, 모델의 평가, 모델 의 변화성에 초점을 맞춰 만들어졌다(Table 3). 각 문 항은 과학적 모델을 연구하고 있는 3인의 연구자에게 검토를 받았으며, 연구대상자와 같은 학년의 다른 반 학생들을 대상으로 파일럿을 실시하였다. 이를 통해 학생들이 이해하기 어려운 단어나 표현을 수정하고, 답변 작성 시간을 확인하여 질문 수를 조절하였다.Table 4

    나.자료 분석

    과학 학습에 있어 모델에 관한 이해는 다양한 학 자들로부터 연구되어 왔는데, 대다수의 연구는 모델 에 관한 이해를 다양한 영역으로 나누어 접근한다 (Grosslight et al., 1991; Schwarz and White, 2005; Upmeier zu Belzen and Krger, 2010; Oh and Oh, 2011). 예를 들면, Schwarz and White (2005)는 모델 에 관한 이해를 4개의 영역(모델의 본성, 모델 구성 의 과정이나 본성, 모델의 평가, 모델의 목적)으로 나 누었고, Crawford and Cullin (2005)은 모델의 목적, 디자인 및 창조성, 변화성, 다양성, 평가 총 다섯가지 로 나누어 살펴보았다. 모델에 관한 이해를 구성하고 있는 영역 중에서는 모델의 종류(kind), 다양성(multiple), 목적(purpose), 변화(change), 평가(test), 사용(use), 디 자인(design)이 주로 포함되며 비슷하게 쓰였고, 본 연구에서는 Upmeier zu Belzen and Krger의 모델 역 량의 모델(The model of model competence)을 사용 하기로 하였다. 모델의 본성, 모델의 다양성, 모델의 목적, 모델의 평가, 모델의 변화성이라는 5가지 영역 이 본 연구의 모델 구성 수업에서 학생들의 변화를 잘 나타낼 수 있었고, 세 가지 수준이 제시되어 있어 학생들의 수준을 파악하기가 용이하였기 때문이었다.

    Upmeier zu Belzen and Krger (2010)은 “모델의 본성”을 실제를 이론적으로 재구성하는 것이라고 보 고, “모델의 다양성”은 각각의 다른 현상에 적용하기 때문에 발생한다고 하였다. 또한 “모델의 목적”은 실 제와 관련된 것을 예측하기 위함이며 모델 자체가 실제를 예측하기 위해 만들어진 가설이므로 모델을 평가하기 위해서는 과학적 현상에 대해 일반적인 예 측이 가능한지를 살펴봐야 한다고 하였다(“모델의 평 가”). 마지막으로 “모델의 변화성”은 실제에 대한 예 상을 정확하게 하지 못하고 가설에 결함이 생겼을 때 변화하는 것을 의미하였다.

    모델 구성(modeling)은 핵심적인 과학 활동 중의 하나로(Morgan and Morison, 1999; National Research Council, 2012), 실제 과학자들에겐 정교하고 높은 수 준 모델의 구성이 요구되지만, 학습자의 모델 구성 과정은 그 수준을 감안하여 진행되어야 한다. Clement (2008)는 모델 구성 과정을 생성된 모델을 평가를 통 해 문제점을 수정하고 더 나은 모델로 개선하는 순 환적인 과정으로 설명하고, 이러한 순환의 반복을 통 해 과학적 모델을 발전시키는 GEM cycle (Generate- Evaluate-Modify)을 제시하였다.

    Schwarz et al. (2009)은 초등 과학과정을 위한 교 육적 모델 구성 계열을 제시하였는데, 이는 구성단위 가 광범위하여 여러 내용이 혼재되어 있는 4단계 모 델 구성의 한계를 보완하였고, 이를 바탕으로 Baek et al. (2011)은 여덟 가지 모델 구성 요소에 초점을 둔 The Model-centered instructional sequence (이하 MIS)를 제안하였다. MIS의 8가지 요소는 1) 현상접 하기와 중심질문[Anchoring phenomena and central questions], 2) 초기 모델 구성[Constructing an initial Model], 3) 경험적 조사[Empirical investigation], 4) 과학적 아이디어와 컴퓨터 시뮬레이션[Scientific ideas and computer simulation], 5) 모델의 평가 및 수정 [Evaluating and revising the model], 6) 동료 평가 [Peer evaluation], 7) 합의 모델 구성[Constructing a consensus model], 8) 관련 현상을 설명 및 예측하기 위한 모델의 사용[Using the model to predict or explain related phenomena]이다. 본 연구에서는 연구 목적에 따라 구성단위가 광범위하고 여러 내용이 혼 재되어 있는 위의 4단계 대신 모델 구성 요소가 좀 더 세분화 되고 시간적 순서에 맞춰져 있는 틀이 필 요하였다. 따라서 참여 교사의 모델 구성 수업 상황 과 맥락을 고려하여 Baek et al. (2011)의 MIS 8가지 요소를 바탕으로 일부는 통합하고 일부는 생략, 추가 하여 7가지 요소로 정하였다(Fig. 2).

    모델 구성 과정은 모델 구성 수업의 시간적 흐름 에 따라 7가지 요소로 나누었다. 각 요소 별 수준을 나누기 위해 Baek et al. (2011)의 MIS에 제시된 요 소별 설명을 수준 3으로 두고, 본 연구를 진행하면서 얻어진 데이터에 맞춰 수준 1과 수준 2를 정하였다. 각각의 요소는 요소별 특징을 유지하되 유기적으로 연결되어 탐색에서 수정 보완을 거쳐 적용까지 하나 의 흐름으로 나타낼 수 있게끔 하였다(Table 5). 모델 구성 분석틀의 타당도를 검증하기 위해 8인의 연구 자(교수, 박사, 현직 교사, 연구원이 한데 모여 학습 지, 전사본, 촬영 시 대화 장면과 함께 보며 본 수업 에 맞춰 타당도를 살펴보았다. 또한 학생들이 작성한 학습지나 설문지, 심층인터뷰를 참고하여 구체적으로 서술하여 명확하게 수준의 차이가 날 수 있도록 하 여 신뢰도를 높였다.

    학습자의 모델 구성 수준을 측정하기 위해 수집한 자료는 다음과 같다. 초기모델 구성하기는 차시별 학 습지를, 경험적 조사하기는 실험이나 동영상 실험을 관련 자료를, 개인모델 구성하기는 차시별 학습지를, 조별로 토의 및 평가하기는 토의 할 당시에 촬영한 동영상을 자료로 하였다. 또한 발표하기는 발표 당시 촬영한 동영상을, 합의 모델 구성하기는 심층인터뷰 당시 제출했던 학습지를, 관련된 현상을 설명하거나 예측하기는 심층 인터뷰 당시 촬영한 동영상을 자료 로 하였다.

    • (a) 초기 모델 구성하기는 실험 데이터를 얻기 전 본인이 알고 있는 지식과 주어진 자료를 바탕으로 각자 초기 모델을 만들도록 하였다. 학생들은 이 과 정에서 본인의 생각을 정리하고, 모델을 정교화하기 위하여 어떠한 자료가 추가되어야 하는지를 결정하 고, 이 모델을 바탕으로 사고의 확장이 일어나므로 모델 구성 수업에서 굉장히 중요한 과정이라 볼 수 있다. 본 연구에서는 Fig. 3와 같이 학습지 도입부에 제시한 내용을 바탕으로 분석하였다.

    • (b) 경험적 조사하기에서는 직접 실험을 하거나 혹 은 실험하기 어려운 경우 동영상 실험과정을 시청하 여 자료를 수집하는 과정에 해당한다. 이 자료는 초 기 모델을 보완하여 더 발전된 모델을 만드는 근거 가 된다. 본 연구에서는 Fig. 4와 같이 실험 및 동영 상 실험 결과물로 분석하였다.

    • (c) 개인 모델 구성하기에서는 이전 단계인 경험적 조사하기에서 얻은 자료를 바탕으로 학생들이 개인적 으로 모델을 만든다. 실제 세계에서 일어나는 현상을 설명할 수 있는 모델을 만들도록 하되, 특정 현상에 치우치지 않고 보편적으로 아우를 수 있는 넓은 개 념의 모델을 구성하도록 한다. 개인 모델은 다음 단 계에서 조별 논의를 통해 발전되기 때문에 본인의 생각을 잘 정리해 놓는 것이 필요하다. 본 연구에서 는 Fig. 5와 같이 개인 모델을 만들었던 학습지의 일 부분을 바탕으로 분석하였다.

    • (d) 조별로 토의 및 평가하기에서는 조별로 모여 각자의 의견을 발표한 뒤, 조사한 자료나 실제 세계, 실험, 현상 등을 기준삼아 객관적인 평가를 하도록 한다. 본 연구에서는 Fig. 6와 같이 조별 토의 당시 촬영한 동영상을 바탕으로 분석하였다.

    • (e) 발표하기에서는 이전 단계에서 조원들끼리 논 의를 거쳐 만들었던 모델을 발표하고, 다른 조의 발 표를 듣는 과정을 포함한다. 이 단계에서는 발표를 성실하게 하는지와 다른 조 내용을 잘 파악하는지를 중점으로 수준을 나누었다. 뚜렷하게 기준이 드러나 지 않는 단계였기 때문에 수준을 잘 나눌 수 있도록 하는 장치가 필요하였고, 이에 따라 본 연구에서는 신호등 제도를 도입하였다. 신호등 제도란 다른 조 발표를 들은 뒤 모델이 현상을 잘 설명하면 초록색, 어느 정도 현상을 설명하면 노란 색, 현상을 잘 설명 하지 못하면 빨간 색 판을 들어 나타내고, 본인이 그 색깔을 정한 이유를 설명하도록 한 규칙을 뜻한다. (e) 단계에서는 Fig. 7과 같이 조별 발표 시간을 촬영 한 동영상으로 분석하였다.

    • (f) 합의 모델 구성하기에서는 모델 구성 수업이 마무리되는 부분으로 본인이 속한 조의 모델과 다른 조가 발표한 모델을 비교 분석하여 모델을 수정 보 완한 뒤, 현상을 가장 잘 설명할 수 있는 모델을 구 성하도록 하는 단계이다. 본 연구에서는 매 교시마다 45분이라는 시간적 제약이 있기 때문에 조별 학생들 끼리 충분한 시간을 두고 다른 조와 본인 조의 모델 의 장단점을 파악하면서 정교화 된 합의 모델을 만 드는 것이 어렵다고 판단하여, 차후 심층인터뷰에서 모델 구성 수업 시간에 만들었던 합의 모델을 보충 설명하도록 하였다. 본 연구에서는 Fig. 8과 같이 심 층인터뷰 당시 제출했던 학습지 자료를 바탕으로 분 석하였다.

    • (g) 관련된 현상을 설명하거나 예측하기에서는 심 층인터뷰 시 만든 합의 모델로 이와 관련된 새로운 현상을 설명하거나 혹은 새롭게 알 수 있는 현상을 유추하는 과정에 해당한다. 한 부분에 치중되지 않고 전반적인 현상을 아우를 수 있는 모델이어야 하며, 새로이 일어날 현상이나 이전에 연결 짓지 않았던 현상을 예측할 수 있어야 하므로 학생들이 가장 어 려워하는 시간이기도 하였다. 본 연구에서는 Fig. 9 과 같이 심층인터뷰 당시 “무엇을 예측할 수 있을까?” 라는 질문에 대한 답변을 바탕으로 분석하였다.

    연구 결과

    1.모델에 관한 이해

    모델에 관한 이해는 Upmeier zu Belzen and Krüger (2010)의 분석틀을 사용하였다. 모델의 본성, 모델의 다양성, 모델의 목적, 모델의 평가, 모델의 변화성인 5가지 영역을 각각 세 수준으로 나누었고 조별 단위 로 수준을 정했다. 5가지 영역은 2~3개 문항으로 구 성되어 있었으며 답변은 대체적으로 비슷했다.

    가.각 조별 모델에 관한 이해 수준

    1조는 공동생성적 대화에 참여하였던 조로, 모델에 관한 이해의 5가지 영역 수준은 Fig. 10와 같다.

    1조는 모델에 관한 이해의 5가지 영역 모두 수준 3을 받았으며, 질문에 대한 조원 의견도 일치하였다. 조원들은 질문에 대해 답으로 본인들이 직접 모델 수업을 하면서 느낀 바를 망설임 없이 표현하였다. 다음의 1조 조원들의 심층인터뷰에서 모델의 본성과 관련된 질문에 작성한 답변이다.

    •  문항 1. 모델은 무엇인가요? 정의나 특징을 쓰세요.

    •  학생 A: 모델은 친구들(사람들)과 많은 이야기를 나누면서 얻 어지는 정보를 토의를 통해 정리한 생각이다.

    •  학생 B: 모델은 현상에 대해 내가 설명하고자 하는 것을 추상 적으로 표현한 것이라고 생각하고, 남에게 내가 말하고자 하는 주장을 근거를 통해 정당화하는 것이라고 생각합니다.

    모델의 본성에 대한 1조의 의견은 현상을 설명할 수 있도록 관련된 정보들을 얻고 그것을 근거로 하 여 주변 사람들과 의견을 공유하여 정보를 재조직하 고 정리한 것이었다. 다음은 모델의 다양성과 관련된 질문에 작성한 답변이다.

    •  문항 10. 현상이나 대상에 대해 다양한 모델을 사용하는 이유 는 무엇일까요?

    •  학생 C: 근거와 주제를 더 자세하게 만들어 나가기 위해

    학생 C는 처음 모델 구성 수업을 했을 때, 모델에 관한 이해력이 낮았고 행동도 소극적이었다. 그러나 5차시의 수업을 하면서 조원들로부터 모델 구성 수업 에 참여하는 방법에 관하여 배우게 되었고, 이 과정 에서 모델에 관한 이해 수준이 높아졌다. 1조의 종합 적 의견은 다음과 같다.

    •  -모델의 본성: 모델이란 나의 생각을 표현해 놓은 것이며, 여러 정보를 재구성해 놓은 것이다.

    •  -모델의 다양성: 모델이 다양한 이유는 한 가지로 설명할 수 없고, 여러 가지 근거들로부터 나온 다양 한 모델을 통해 정확하게 현상을 설명하기 위함이다.

    •  -모델의 목적: 모델의 목적은 현상에 대한 가설을 통해 앞으로 일어날 현상을 예측, 더 나은 해결 방안 을 만들기 위함이다.

    •  -모델의 평가: 모델은 실제 속에 나타나는 현상이 나 증거들이 본인들의 가설과 얼마나 연관이 되는지 를 보고, 주장한 가설의 적합성으로 평가한다.

    •  -모델의 변화성: 모델은 잘못된 점을 고치고 더 잘 설명할 수 있는 방향으로 변화한다.

    2조 역시 공동생성적 대화에 참여하였던 조로 네 명의 학생 모두 차분하고 수업에 흥미가 많았으며 대화하기를 좋아하여 모델 구성 수업에 적극적이었 다. 2조의 모델에 관한 이해의 5가지 영역 수준은 Fig. 11과 같다.

    모델 구성 수업과 공동생성적 대화에 높은 집중력 을 보이고 상황에 잘 몰입하였던 2조는 수업 중간 중간에도 모델이 무엇인지에 관한 질문을 조원들끼리 잘 주고받았다. 특히 모델의 변화성이나 다양성 등에 관한 이해가 뛰어났고 모델의 본성 또한 실제를 재 구성한 의견이라고 하며 수준 3을 받았다. 다만 모델 의 평가에서는 가장 높은 수준을 받지 못하였는데 모델의 답이 있을 것이라는 생각이 강하여 정답에 가깝게 말하는 것이 옳은 모델이라고 생각하였던 2 조는 모델이 현상을 얼마나 비슷하게 재현해낼 수 있을지로 모델을 평가하였기 때문이었다. 다음은 모 델의 목적과 관련된 질문에 답변을 작성한 것이다.

    •  문항 8. 모델을 만든 목적은 무엇일까요?

    •  학생 E: 새로운 현상이나 대상에 대해 알아내기 위해서입니다.

    학생 E의 답은 수준 3에 해당하는 ‘실제에 관련된 것을 예측함’에 해당한다. 모델의 다양성과 관련된 질문에 작성한 답변을 살펴보면 다음과 같다.

    •  문항 10. 현상이나 대상에 대해 다양한 모델을 사용하는 이유 는 무엇일까요?

    •  학생 G: 현상에 대한 여러 가지 의견이 나올 수 있기 때문에 다른 의견끼리 연관 지어서 답을 구할 수 있으니까.

    학생 G는 모델이 다양한 이유를 한 가지 현상에 대해 다른 의견, 즉 다른 생각을 가질 수 있다고 표 현하였고, 현상에 대해 다양한 의견이 나왔을 때 여 러 가지 의견이 다 옳을 수 있으며 각각의 다양한 의견은 더 좋은 모델을 발전하는데 도움이 될 수 있 다고 주장하였다. 2조의 종합적 의견은 다음과 같다.

    •  - 모델의 본성: 특정 주제에 관한 나의 생각을 잘 구성하는 것이다

    •  - 모델의 다양성: 모델이 다양한 이유는 여러 가지 가설이 나올 수 있기 때문이다

    •  - 모델의 목적: 현상에 대한 생각을 확인하는 것이다.

    •  - 모델의 평가: 모델은 현상이나 상황과의 얼마나 관련이 되어 있는지 연관성 정도를 통해 평가한다.

    •  - 모델의 변화성: 모델은 잘못된 가설을 수정하기 위해 변화한다.

    3조는 공동생성적 대화에 참여하지 않았던 조로, 모델에 관한 이해의 5가지 영역 수준은 Fig. 12와 같다.

    3조는 1조와 2조에 비해 모델에 관한 이해 측면에 서 낮은 수준을 나타내었다. 모델 구성 수업에 가장 적극적으로 참여했고, 대화도 활발하게 하였지만 본 인들이 하고 있는 과정을 평가하지 않고 교사의 지 시나 학습지에 제시되어 있는 대로만 하고자 하였다. 공동생성적 대화에 참여하지 않았기 때문에 모델의 정의나 모델 구성 수업의 특성, 수업에서 본인의 행 동 등에 관한 생각을 나눈 적이 없었다. 유일하게 수 준 3을 받았던 모델의 변화성과 관련하여 학생들의 답변을 살펴보면 다음과 같다.

    •  문항 5. (모델이 바뀐다고 한다면) 바뀐 이유는 무엇인가요?

    •  학생 I: 기존의 생각(의견)이 틀려서, 다시 토론해본 결과 새로 운 생각이 더 타당하다고 판단되어졌기 때문

    •  학생 K: 모델을 만들고 나서 결과가 생각한 것과 다르거나 이 해하기 어려운 경우

    반면 수준 2를 받은 모델의 본성에 대한 학생 J의 답변은 다음과 같다.

    •  문항 1. 모델은 무엇인가요? 정의나 특징을 쓰시오.

    •  학생 J: 보충 자료, 모델을 보면 이해가 빠르게 될 것이다.

    이와 같이 3조에 속해 있는 학생들은 모델을 하나 의 설명 체계보다는 어떠한 과학적 현상을 이해하는 도구로써 인식하는 경향이 짙었고 그러다보니 모델에 관한 이해 수준이 낮았다. 3조의 종합적 의견은 다음 과 같다.

    •  -모델의 본성: 어떠한 현상이 발생하는 이유를 이 해하는 수단이다.

    •  -모델의 다양성: 모델이 다양한 이유는 여러 가지 생각을 비교평가하기 위함이다.

    •  -모델의 목적: 현상을 잘 이해하기 위함이다.

    •  -모델의 평가: 실험과 같은 특정 상황에서의 결과 로 평가한다.

    •  -모델의 변화성: 기존이 가설이 틀렸거나 새로운 가설이 더 타당하다고 생각되면 변화한다.

    4조는 공동생성적 대화에 참여하지 않았던 조로, 모델에 관한 이해의 5가지 영역 수준은 Fig. 13와 같다.

    4조는 역시 3조와 마찬가지로 공동생성적 대화에 참여하지 않은 조였다. 4조는 5명의 학생들로 이루어 졌으며 개개인이 과학에 관심이 많고 과학성적도 가 장 높았던 조로 일반 과학 수업 시 가장 많은 주목 을 받았다. 그러나 모델 구성 수업을 할 때에는 조원 들끼리 의사소통이 자체가 어려웠던 데다 본인의 생 각을 타인에게 공유하는 것을 꺼려하는 성향으로 인 하여 조별단위의 모델을 구성하는데 어려움을 겪었다. 교사의 개입이 있었음에도 불구하고 고착화된 토의 방식은 고쳐지지 않았다. 또한 본인들이 하는 답변이 옳은 것인지에 대한 확신이 전혀 없었으며 스스로 답답해하는 모습을 많이 보였다. 4조가 유일하게 가 장 높은 수준을 받았던 모델의 변화성과 관련하여 한 학생의 답변을 살펴보면 다음과 같다.

    •  문항 4. 과학자들도 모델을 바꾸기도 할까요?

    •  학생 P: 바꾼다. 처음에 생각했던 것으로 해결할 수 없는 다 른 현상들이 나오기 때문에

    모델의 변화성은 나머지 세 조에서도 수준 3을 받 은 만큼 5가지 영역에서 그 나마 수준 3에 도달하기 가 가장 쉬웠던 영역이었다. 다음은 수준 1에 해당하 는 모델의 본성과 관련된 질문에 작성한 답변이다.

    •  문항 11. 모델은 ____________ 위해 사용한다.

    •  학생 M, N, O, P, Q: 현상을 묘사하기 위해

    4조는 모델이 현상을 그대로 베껴서 나타내는 것이 라고 생각하였고, 깊이 있는 이해가 이루어지지 않았 다. 다음은 모델의 평가와 관련된 질문에 학생 N이 작성한 답변이다.

    •  문항 7. 모델이 옳은지 아닌지는 무엇으로 판단하나요?

    •  학생 N: 실제 상황

    4조에 속해 있는 학생들은 모델에 관한 이해 자체 가 불완전하였고 근거가 없었다. 4조 학생들은 첫 번 째 모델 구성 수업을 할 때와는 달리 시간이 지날수 록 힘들어하였고, 갈피를 잡지 못하였다. 수업 시간 에 교사가 알려주는 사항을 받아들이는 것도 제 각 각이었고 모델에 관한 이해가 정착화 되지 않은 상 황에서 모델 구성을 하는 것도 혼란을 야기한 것처 럼 보였다. 4조의 종합적 의견은 다음과 같다.

    •  -모델의 본성: 모델은 현상을 이해하기 쉽게 도와 주는 것이다.

    •  -모델의 다양성: 모델이 다양한 이유는 다양한 현 상이나 대상이 존재하기 때문이다.

    •  -모델의 목적: 현상을 잘 이해하고 설명하기 위함 이다.

    •  -모델의 평가: 관련된 현상(실제)와 비교하여 평가 한다.

    •  -모델의 변화성: 모델은 근거를 잘 설명할 수 있는 가설이 아니라고 판단되면 변화한다.

    나.공동생성적 대화가 모델에 관한 이해 수준에 미치는 영향

    공동생성적 대화에 참여한 1조와 2조는 모델에 대 한 전반적인 이해도가 높았다. 1조는 세 번째 모델인 표층 해류의 생성 원리와 표층 순환이라는 내용으로 모델 구성 수업이 진행될 때 바다연결설이라는 가설 로 현상을 설명하였다. 조별 모델을 발표하는 과정에 서 1조가 만들었던 바다연결설은 다른 조 학생들로 부터 주목을 받았고, 이 가설을 통해 대부분의 관련 현상을 잘 설명할 수 있음을 확인하게 되는 경험을 통해 모델의 목적과 관련된 질문의 답을 하였으며, 수준 3을 받게 되었다. 1조의 모델에 관한 이해 5가 지 영역 중 모델의 목적과 관련된 1조의 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 모델의 목적은 무엇일까요?

    •  학생 B: 모델을 보고 문제의 더 나은 해결방안을 만드는 거요.

    •  학생 A: 팀원들과 더 많은 의사소통으로 가설을 세워 ‘미래에 무슨 일이 일어날 수 있을 거다.라는 예을 할 수 있을 것 같아요.

    •  학생 C: 사람들이 모델을 통해 현상에 대한 또 다른 설을 만 드는 거요.

    •  학생 D: 모델을 만들어 내가 더 이해하기 쉽고 내가 생각하는 걸 보여주기 위함이요.

    1조의 조원들은 대체로 다른 조의 의견을 객관적으 로 평가하였다. 뿐만 아니라 다른 조 의견의 장단점 을 파악하는 능력이 우수하였다. 특히 다른 세 개의 조와 다르게, “모델의 평가”에 대한 이해가 높았는데, 조원들은 평가의 대상을 개개인이 주장하는 가설이라 고 생각하였고, 가설 혹은 주장의 타당도 여부를 판 단의 준거로 들었다. 세 차례에 걸친 모델 구성과 공 동생성적 대화는 1조 조원들이 지속적으로 모델을 발전시키고, 개선, 수정하고 평가하는데 도움을 주었 다. 모델의 평가와 관련된 1조의 공동생성적 대화는 다음과 같다.

    •  연구자 R: 두 명의 과학자가 다른 의견을 주장하면 누구 편을 들어야 할까요?

    •  학생 C: 그 사람이 주장했던 것을 들어보고 더 타당한 거요.

    •  학생 B: 관련된 실험을 다 해보고 뭐가 더 그럴듯한지 볼 것 같아요.

    2조는 1조와 마찬가지로 3조와 4조에 비해 모델에 대한 전반적인 이해도가 높았는데, 2조는 개인모델을 구성할 때나 조별로 토의 할 때, 그리고 합의 모델을 만들 때 조원들끼리 서로에게 집중하여 이야기하는 특징이 관찰되었다. 또 다른 특징으로는 네 명의 대 화량이 비슷하였다는 점과, 역할이 고착화되어있지 않고 시시각각 바뀌면서 역할분담이 잘 되었다는 점 이었다. 또한 2조는 모델에 관한 이해와 관련된 질문 들을 묻고 답할 때에도 의견을 잘 주고받고 이해가 부족한 조원을 도와주었다. 2조는 모델의 본성에 관 하여 높은 이해력을 보였다. 그러한 이유는 공동생성 적 대화를 통해 모델 구성 수업과 관련된 이야기를 나누고 모델에 관한 주제도 은연중 나오게 되며, 그 러한 과정에서 모델이 무엇인지에 관한 생각들을 정 리하였던 것이 모델의 본성을 이해하는데 도움이 되 었기 때문이다. 모델의 본성과 관련된 공동생성적 대 화 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 모델 수업을 하고 느낀 바가 있나요?

    •  학생 G: 과학을 단순히 그런 문제를 푸는 게 아니라 자신의 생각을 말해서 하는 거라는 생각이 생겼어요.

    •  연구자 R: 모델이란?

    •  학생 H: 모델은 생각한 것을 만들어 놓은 것 같아요.

    •  학생 E: 주제에 대한 자신의 답을 찾아가는 과정이요.

    1조와 다르게 2조는 모델의 평가에서 수준 2를 받 았다. 대부분의 조에서 모델을 평가할 때 실제에 대 한 가설이 아닌 내가 만들어 낸 모델이 실제와 얼마 나 똑같은지를 보고 판단하려고 하였다. 이러한 생각 은 모델 구성의 7가지 요소 중 개인모델이나 조원의 모델, 그리고 다른 조의 모델을 평가하기를 할 때에 도 그대로 드러났다. 본인이 구성한 생각이 본인이 알고자 하는 현상을 잘 설명하는지를 통해 모델을 평가해야 한다는 것을 학생들이 깨달을 수 있는 장 치가 필요함을 알 수 있다. 공동생성적 대화 속에서 모델에 관한 이해 중 모델의 평가와 관련된 2조의 공동생성적 대화는 다음과 같다.

    •  연구자 R: 신호등 제도일 때 본인 조를 제외하고는 노란색(보 통)을 드는 게 전체적인 분위기였던 것 같아요. 노란색을 든 이유는 뭐였을까요?

    •  학생 H: 초록색(잘함)을 들기엔 우리가 더 잘한 것 같고, 빨간 색(못함)을 들면 좀 미안해서요.

    •  연구자 R: 다음번은요?

    •  학생 G: 의견을 좀 더 잘 들어보고 우리랑 다른 점이 있으면 생각해보는 게 좋을 것 같아요.

    모델에 관한 이해 수준을 전체 네 조를 두고 비교 하였을 때(Table 6), 공동생성적 대화에 참여하였던 조가 더 높은 이해 수준을 나타낸 이유는 공동생성 적 대화 시 학생들이 수업 시간에 일어났던 상황들 을 공유하면서 모델에 관하여 자유롭게 이야기하고 모델에 대해 구체적으로 이해할 수 있었기 때문이었 다. 이를 통해 모델 구성 수업에 대한 이해가 증가하 면서 모델 자체에 대한 이해도 같이 증가하였고, 인 식(모델에 대한 이해)과 실행(모델 구성)이 서로 영향 을 주고받고 있음을 알 수 있게 되었다.

    2.모델 구성

    본 연구의 모델 구성 수업에서는 모델을 “실제로 일어난 과학현상을 설명할 수 있는 체계”로 정하고, 학생들이 설명 체계를 만들어가는 과정인 모델 구성 을 세 차례 진행하였다.

    모델 1은 비커에 얼음을 넣거나 가열하는 등의 실 험을 하여 염분이 변하는 과정을 토론하도록 하였다. 이를 온도나 강수량에 따라 염분이 어떻게 바뀌는지 를 이해하도록 하고, 염분에 주는 요인을 설명할 수 있도록 하였다.

    모델 2는 다양한 염류를 여러 가지 색깔의 스티커 로 나타내어 활동지에 붙이도록 하였다. 염분이 높은 바닷물과 낮은 바닷물을 섞이게 한 뒤 염분비를 계 산하도록 하여 염분과 염류의 의미 차이나 염분비 일정의 법칙의 과정을 이해하고 이를 통해 바닷물의 순환을 설명할 수 있도록 하였다.

    모델 3은 드라이어를 사용하여 바닷물이 어떻게 움 직이는지를 관찰하도록 한 뒤, 실제 바닷물이 표층에 서 움직이는 원인과 그 방향을 생각해보도록 하였다.

    모델 구성은 Beak et al. (2011)의 The Modelcentered instructional sequence의 분석틀을 수정 보완 하여 7가지 요소를 세 수준으로 나누어 조별로 평가 하였다.

    가.각 조별 모델 구성 수준

    1조는 공동생성적 대화에 참여하였던 조로 7가지 요소 전부 수준이 향상되었다. 특히 (d), (f), (g) 요소 에서는 첫 번째 모델 구성에서 제일 낮은 수준이었 다가 마지막 모델 구성에서 가장 높은 수준을 받았 다. 1조의 모델 구성의 7가지 요소별 수준은 Fig. 14 와 같다.

    • (d) 조별로 토의 및 평가하기에서 첫 번째 모델 구 성했을 당시 학생들은 자신의 의견을 말하는데 소극 적이었고, 친구의 의견을 듣고 평가하는 것 또한 꺼 려하였다. 옳은 모델을 판단하는데 어려웠기 때문이 었다. 그러나 공동생성적 대화를 하고 난 뒤 상대방 의 의견에 대한 피드백의 중요성을 깨닫고 자신의 의견 또한 적극적으로 말하게 되었다. 다음은 두 번 째 모델 구성에서의 조별 토의 과정이다.

    •  학생 A: 그런데 물이 똑같이 있잖아. 근데 물을 더 그냥 바닷 물 말고 그냥 물을 더 넣는다고 염류가 변하겠니?

    •  학생 C: 안 변해

    •  학생 D: 아 그렇게 이제 뭔 소리인지 이해했어. 그냥 물만 왔 다 갔다 한다고

    •  학생 A: 총 물의 양이 얘가 더 크잖아.

    •  학생 D: 그니까 물을 더 넣는다고 해서 염류의 양은 변하지 않기 때문에 비율은 똑같다.

    •  학생 B: 물이 더 늘어난다고 해서

    •  학생 D: 물의 양이 늘어나는 거 아니잖아 줄어들기도 하잖아

    •  학생 A: 물이 변화

    •  학생 B: 아 잘못 썼어.

    • (e) 발표하기에서는 조별 의견을 발표하는 것에는 자신감 있게 잘 했으나 다른 조의 의견을 듣고 판단 하는 것이 잘 되지 않았다. 그러나 공동생성적 대화 가 이뤄지고 난 뒤 모델 구성 수업에 대한 이해가 증가하면서 각각의 조에서 발표한 합의 모델의 장단 점을 파악할 수 있게 되었다. 다음은 첫 번째 공동생 성적 대화가 이뤄지고 난 뒤 두 번째 모델 구성에서 발표와 관련된 학생들의 대화 내용이다.

    •  학생 D: 근데 한명의 의견이 초록이어도 다른 사람의 의견을 듣고 드는 거야 과반수 의견 너 저번에 저 조가 괜찮다고 초록색 들자고 했는데 내가 아니라고 했잖아.

    •  학생 C: 예를 들어서 나는 그 사람 의견이 너무 좋다 그런데 두명이 좋다고 하고 두명이 싫다고 하면 노란색. 만약 셋 다 싫다고 하면 빨강 드는거야

    이후 1조는 발표하기에서 가장 높은 수준을 받았 다. 그리고 다른 조의 의견의 장단점을 잘 파악하였 기 때문에 합의 모델에서도 높은 수준을 받을 수 있 게 되었다. (a) 초기모델 구성하기에서는 가장 높은 수준까지 도달하지 못하고 수준 2에 그쳤다. 이 과정 은 본인이 이전에 알고 있었던 선지식과 새롭게 주 어주는 정보만을 바탕으로 모델 구성 수업의 본 주 제의 도입이 될 만한 내용을 탐색해보는 단계이다. 첫 번째 모델 구성에서의 초기모델 구성하기는 그 자체가 서툴고 과정을 파악하는데 시간이 걸려 가장 낮은 수준을 받았으나 이후 학생들을 이 단계에서 어떻게 하면 되는지에 관한 기술적인 면을 터득하게 되었고 수준이 상승하게 되었다. 세 번의 모델 구성 동안 1조의 모델 구성 수준 변화의 특징은 다음과 같다.

    •  - 세 번의 모델 구성에서 7가지 요소 모두에서 1회 이상의 수준 증가가 나타났다.

    •  - 두 단계 상승이 일어난 요소[(f)와 (g)]도 있었다.

    •  - 모델 구성 1에서 2 사이, 그리고 2에서 3사이 동안 과학적 모델 구성 수준이 낮아지는 경우는 없었다.

    • - (a)와 (c) 요소에서는 수준 3에 도달하지 못하였다.

    2조는 공동생성적 대화에 참여하였던 조로 7가지 요소 중 6가지 요소에서 수준 향상이 일어났다. 나머 지 하나는 (c) 개인모델 구성하기로 변화가 나타나지 않았다. 1의 사례처럼 공동생성적 대화를 실시할 때 마다 수준이 상승하는 극적인 변화는 없었으나 점진 적인 변화가 나타났다. 2조의 모델 구성의 7가지 요 소별 수준은 Fig. 15과 같다.

    • (a) 초기모델 구성하기에서의 2조의 변화는 다음과 같다. 첫 번째 모델 구성에서는 가장 낮은 수준을 받 았다. 학생들은 모델을 구성할 때 주어진 자료를 참 고하지 않고 본인이 아는 것을 즉흥적으로 서술하였 으며, 내용 자체를 이해하지 못하는 학생도 있었다. 그러나 두 번째 모델 구성에서는 현상과 모델 간의 관계에 대해 연결을 지어야 한다는 것을 인지하게 되면서 처음보다 한 단계 오른 수준 2를 받게 되었 다. 이는 공동생성적 대화 속에서 일상생활과 본인들 이 만든 모델을 비교하며 모델의 수정해가는 과정에 대해 이야기를 나누면서 모델에 관한 이해 수준이 올라갔기 때문이었다. 결국 (a) 요소는 마지막 모델 구성에서 가장 높은 수준을 획득하였다.

    • (c) 개인모델 구성하기에서는 수준 변화가 나타나지 않았다. 초기모델이 현상의 한 부분을 맛보기 형태로 작게 만드는 것이라면 개인모델은 수업의 주제를 전 반적으로 아우르는 큰 단위의 모델을 만드는 것이라 학생이 혼자서 만드는 데 어려워하였다. 다음은 2조 학생 E의 개인 모델을 나타낸 것이다(Fig. 16).

    5차시의 모델 구성 수업이 진행 동안 개개인의 학 생들이 옳은 모델을 만들기 위한 노력을 하고 고민 을 한 흔적들은 많았으나 수준 변화로까지 이어지지 는 않았다. 이것은 모델 구성 수업 시 조별로 의견 공유를 하는 시간이 필요하다는 것을 의미한다.

    • (f) 합의 모델 구성하기(g) 관련된 현상을 설명 하거나 예측하기에서는 세 차례의 모델 구성 동안 수준 변화 양상이 같았다. 첫 번째와 두 번째 모델 구성에서는 수준 2였다. 이것은 합의 모델 구성할 때 주어진 시간이 길지 않아서 학생들이 최종적인 모델 을 만드는데 의견을 모으지 못해 제대로 된 합의 모 델이 만들어지지 않았기 때문이었다. 반면 세 번째 모델 구성을 할 때에는 조원 모두가 집중하여 짧은 시간 안에 다른 조와 본인 조의 모델을 비교 평가하 였고, 높은 수준의 합의 모델을 만들어냈다. 다음은 2조의 세 번째 합의 모델을 나타낸 것이다(Fig. 17).

    세 번의 모델 구성 동안 2조의 모델 구성 수준 변 화의 특징은 다음과 같다.

    •  - 세 번의 모델 구성 동안 6가지 요소에서 1회 이상 의 수준 증가가 나타났다.

    •  - (c) 요소에서는 수준 변화가 나타나지 않았다.

    •  - 과학적 모델 구성 수준이 낮아지는 경우는 없었다.

    •  - (a)와 (e) 요소에서는 수준 변화가 점진적으로 나 타났다.

    3조는 공동생성적 대화에 참여하지 않았던 조였다. 수업에는 적극적으로 참여하였지만 모델 구성 수업이 진행되는 과정을 이해하지 못하였다. 3조의 모델 구 성의 7가지 요소별 수준은 Fig. 18과 같다.

    • (b) 경험적 조사하기에서 3조는 두 번째에 수준이 증가했다가 세 번째 모델 구성에서 다시 낮아졌다. 조원들이 경험적 조사에서 얻은 증거를 모델과 연결 시켜야 한다는 기본적인 사항을 파악하지 못했기 때 문이었다. 다음은 세 번째 모델 구성에서 3조 학생 I 의 실험 활동을 나타낸 것이다(Fig. 19).

    세 번째 모델 구성에서는 수조에 물을 채우고 스 타이로폼 조각을 물에 띄운 후 드라이어로 바람을 불도록 하고 스타이로폼의 움직임을 촬영한 동영상 실험을 본 뒤, 실험 내용을 작성하는 것이었다. 학생 I는 표층 해류의 발생원인은 잘 설명하였지만, 바닷 물에 빗대어 예상했을 때는 잘못된 답을 작성하였다.

    • 3조의 (c) 개인모델 구성하기(d) 조별로 토의 및 평가하기 요소에서 수준 변화가 나타나지 않았다. (c) 요소는 개인적으로 모델을 구성해야 했기 때문에 공 동생성적 대화처럼 상호작용에 기반한 피드백 등과 같은 외부적 도움이 부재하여 수준의 향상에 제한이 있었을 것으로 생각된다. (d) 요소 조별로 토의를 하 는 과정에서 조원들끼리 긍정적인 영향을 주고받기 때문에 수준의 향상이 기대되었지만, (d) 요소는 변 하지 않았다. 다음은 (d) 조별로 토의 및 평가하기와 관련된 3조의 대화내용이다.

    •  학생 L: (위도) 30도에서 20도는 편서풍이 불어서? 선생님 이 거 봐 주세요.

    •  교사 T: 의견이 모아지지 않아?

    •  학생 L: 이걸 말로 설명 못 하겠어요. 이게 벽을 부딪혀서 이 렇게

    •  교사 T: 그걸 말로 풀어서 설명해보세요.

    •  학생 L: 편서풍이 불어서 벽에 부딪혀서 이렇게 돌아서

    •  학생 J: 뭐라고? 30도부터 60까지 뭐라고 써?

    •  학생 I: 편서풍이 불어서 땅에 부딪힌다고?

    •  학생 L: 왜 내말만 듣니? 편서풍이 이쪽으로 불지. 여기가 플 라스틱 벽이라고 생각하면 벽에 부딪히니까 꺾여서 여기 오면 무역풍을 만나면 무역풍 방향으로 흐르다가 이 쪽 벽에 부딪혀서 돌게 돼.

    •  학생 I: 아 그렇네.

    수준 변화가 발생하지 않았던 원인은 조원들의 성 격과 상호작용 방식에서 비롯되었다. 네 명의 학생들 이 모여 조별로 토의하게 되었을 때 한명의 학생만 주도적으로 이야기하였고 한명은 그 이야기를 듣지 않고 혼자서 생각하였으며 나머지 두 명의 학생들은 이야기 하는 학생의 이야기를 듣고 옳다고 판단되면 그대로 적었고, 틀리다고 생각하면 본인이 원래 구성 하였던 모델을 적었다. 즉 네 명은 서로의 의견을 공 유하지 않았고, 따라서 개인모델을 비교 평가하거나 보완할 수 있는 기회를 가지지 못하였다.

    • (f) 합의 모델 구성하기에서는 수준이 증가했다. 그 러한 이유는 참여 교사의 교수전략에서 찾아볼 수 있었다. 신호등 제도라고 하여 다른 조의 발표를 듣 고 옳다고 생각하면 초록색, 어느 정도 설명한다고 생각하면 노란색, 설명이 이상하다고 생각되면 빨간 색을 들게 하였던 수업 방식이 도움이 되었기 때문 이다. 이 제도를 통해 3조는 반 전체의 6개 조 발표 를 듣고 각 모델의 장단점을 파악했다. 세 번의 모델 구성 동안 3조의 모델 구성 수준 변화의 특징은 다 음과 같다.

    •  - 세 번의 모델 구성에서 3가지 요소에서 1회 이상 의 수준 증가가 나타났다.

    •  - 세 번째 모델 구성에서 수준 3인 요소는 (a) 요소 하나이다.

    •  - (c)와 (d) 요소에서는 수준 변화가 나타나지 않았다.

    •  - (b)와 (e) 요소에서는 두 번째 모델 구성에서 수준 이 변화 되었다가 세 번째 모델 구성에서 처음 수준 으로 돌아왔다.

    4조는 공동생성적 대화에 참여하지 않았던 조로, 모델 구성 수준 평균이 떨어진 유일한 조였다. 첫 번 째 모델 구성에서 네 개의 조 중 가장 높은 수준이 었음에도 불구하고 모델 구성 수업이 진행되면 될수 록 갈피를 잡지 못하고 불안해하였다. 7가지 각각의 요소에서도 수준이 올라갔다가 원래 수준을 되찾거나 아예 변동이 일어나지 않았고, 심지어 수준이 낮아지 는 경우도 나타났다. 1, 2조와 달리 모델에 관한 이 해 수준이 낮았기 때문이었다. 4조는 본인들조차 잘 하고 있는지에 대해 판단할 수 있는 능력이 없었고 잘 해냈을 때에도 불안해하고 불만족스러움을 나타내 었다. 4조는 모델에 관한 이해 수준도 다른 조에 비 해 낮은 수준을 받은 조였다.

    • (b) 경험적 조사하기에서는 첫 번째와 두 번째 모 델 구성에서 수준 2를 유지하다가 마지막 모델 구성 에서 수준 1로 떨어졌다. 세 번째 모델 구성에서의 경험적 조사는 동영상 실험으로, 동영상을 시청한 뒤 해류의 방향을 예측하도록 하였다. 이것은 앞 두 번 의 모델 구성에서의 경험적 조사보다 낮은 난이도의 경험적 조사였음에도 불구하고 4조는 제일 쉬웠던 세 번째 경험적 조사에서 가장 낮은 단계로 수준이 떨어지게 되었고 이에 따라 개인모델의 기반이 되는 증거를 제대로 활용하지 못하게 되었다. 4조의 모델 구성의 7가지 요소별 수준은 Fig. 20과 같다.

    • (c) 개인모델 구성하기는 혼자서 구성하는 것으로 주어진 자료를 보고 현상을 설명할 수 있는 모델을 만드는 활동이다. 그러나 4조는 주어진 정보를 제대 로 활용하는 방법을 익히지 못하였고 모델을 통해 현상을 잘 설명할 수 있다는 의미를 온전히 이해하 지 못했다. 4조의 학생 Q가 개인 모델을 작성한 내 용이다(Fig. 21).

    • 이 학생은 앞서 실험을 했음에도 불구하고, 염분에 주는 요인을 원래 가지고 있던 생각 그대로 나타냈 다. 4조의 다른 학생들 또한 실험과 연관 지어 생각 하지 못하였고 가장 낮은 수준을 받게 되었다. 4조는 수준 3에 도달하지 못하였다. 서로의 생각을 주고받 는 데는 어려움이 없었으나, 그 생각을 평가하고 어 느 것이 현상을 설명하기에 가장 합당한 모델인지를 판단하는 기준이 없었기 때문이었다. 다음은 (d) 조별 로 토의 및 평가하기와 관련된 4조의 대화 내용이다.

    •  학생 O: 그래서 순환하는 거 동의해? AGREE~ 여기도 순환 하고 여기도 순환하고 여기도 순환하는데, 이것조차 순환 한다. 그래 정말 완벽하다.

    •  학생 Q: (난류를 표시 할)빨강색 있어.

    •  학생 P: 그렇다면 위쪽부근도 하고 중위고도 순환하고 마지막 도 순환하는데 전체적인 것도 순환한다고. 정말 복잡하네,

    •  학생 Q: 세상은 돌고 돌잖아. 지금 과학시간이니까 아무리 터 무니없어도 말할 수 있어.학생 P: 자연을 벗어날 수 없기 때문에. 자연현상을 벗어날 수 없기 때문에.

    •  학생 O: 자연의 섭리

    4조는 모델 구성 수업이 재미는 있었으나 혼란스러 웠다는 말을 자주 하였다. 그러한 이유는 모델 구성 수업의 정리 단계에서 정확한 답을 제공받지 못하였 고 평소 교사로부터 원인과 결과를 명시적으로 들었 던 수업과 달리 실제 현상과 과학적 원인을 연결 짓 고 연결점을 스스로 찾아야 하는 수업에 익숙하지 않았기 때문이었다. 4조는 다른 조의 의견이 합의 모 델로 되는 과정을 보면서 속상했고, 더 잘하고 싶은 마음이 생겨났었다고도 말하였다. 만약 4조 또한 공 동생성적 대화를 실시하였다면 세 번의 모델 구성 사이에 본인들의 문제점과 모델 구성 과정의 문제점 을 알게 되었을 것이고 이것은 다음번의 모델 구성 수업에 반영했을 가능성이 컸을 것이다. 세 번의 모 델 구성 동안 4조의 모델 구성 수준 변화의 특징은 다음과 같다.

    •  - 세 번째 모델 구성에서 수준 3인 요소는 나타나지 않았다.

    •  - (a)와 (e) 요소에서는 수준 변화가 나타나지 않았다.

    •  - (c)와 (d) 요소에서는 첫 번째 모델 구성에서 두 번째 모델 구성으로 수준이 변화 되었다가 세 번째 모델 구성에서는 처음으로 돌아왔다.

    •  - (b)와 (f) 요소에서는 수준이 감소하였다.

    모델 구성을 하면서 공동생성적 대화에 참여하였던 1조와 2조, 공동생성적 대화에 참여하지 않았던 3조 와 4조, 네 개의 조의 수준 변화 양상을 확연히 다르 게 나타났다. 1조와 2조는 세 차례의 모델 구성 동안 수준이 급격하게 증가하였지만 3조와 4조는 변화가 거의 없거나 오히려 하락하였다. 세 번의 모델 구성 이 이루어지는 동안 4개 조의 모델 구성 수준의 평 균값은 Table 7과 같다.

    공동생성적 대화에 참여하였던 조와 그렇지 않은 조의 모델 구성을 비교하면 Table 8과 같다.

    나.공동생성적 대화가 모델 구성 수준에 미치는 영향

    • 첫 번째 모델 구성을 하였을 때 1조 학생들은 모 델 구성 과정에 대한 전반적인 이해부족과 제한적인 경험에 의한 불확실함이 관찰되었다. 1조의 모델 구 성 7가지 요소 중 (d) 조별로 토의 및 평가하기와 관 련된 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 조별로 이야기 할때 우리가 부족했던 건 뭘까요?

    •  학생 D: 처음에는 학생 C가 말을 잘 안 했던 거요.

    •  학생 B: 산만한 태도?

    •  학생 D: 딴 데로 새는 이야기?

    •  연구자 R: 그럼 우리가 잘했던 것도 꽤 많았던 것 같은데 생 각나는 건 무엇이 있을까요?

    •  학생 C: 아이디어를 낸 거요.

    •  학생 A: 노력하려는 점이요.

    •  학생 B: 집중하려고 했던 거요.

    첫 번째 공동생성적 대화를 실시하고 난 뒤 학생 들의 태도는 많이 좋아졌는데 이는 오리엔테이션에서 숙지한 공동생성적 대화의 기본 규칙을 지키기 위한 노력의 결과로부터 비롯된 것이었다. 두 번째 모델 구성을 하게 될 때에 학생들은 본인들의 행동을 스 스로 통제하기 시작하였고 조별 토의를 할 때 높은 집중력을 보였다.

    • 연구자 R: 지난 인터뷰 때 다른 데로 새지 않겠다고 했잖아요. 그게 잘 지켜졌나요?

    • 학생 B: 많이 변한 것 같긴 해요.

    • 연구자 R: 학생 C는요? 엄청 많은 변화가 있었던 것 같은데 요. 1차시와의 차이점이 있나요?

    • 학생 C: 1차시 때도 말을 좀 했었는데 더 많아졌어요.

    • 학생 B: 너무 작은 목소리로 말을 했나 봐요.

    • 학생 A: 우리가 한 말에 묻혔을지도 몰라. 더 말해보라고 응 원도 하구요.

    • (e) 발표하기에서도 많은 변화가 일어났다. 처음에 는 본인 조가 발표할 때만 집중하였고 다른 조의 의 견을 평가하고 자신의 의견을 보태는 것을 어려워하 였다. 그러나 첫 번째 공동생성적 대화가 진행된 뒤 부터 변화가 일어나기 시작했다. 공동생성적 대화를 나누면서 어떻게 개선해야 될지에 관해 충분한 의견 을 나누었고 대화 내용은 다음 차시 수업에 그대로 반영되었다.

    •  연구자 R: 빨간색, 노란색, 초록색 드는 거는 제대로 했나요?

    •  학생 A: 몇몇 조는 초록인 것 같다고 생각은 했었는데 다른 조 애들이 자존심 때문에 저희 조 꺼를 노란색으로 들까 봐 어쩔 수 없이 그랬어요.

    •  학생 B: 저는 너무 좋은 게 있었는데, 얘네한테 초록색 들자 고 했더니 “다른 조에 왜 초록색을 들어”

    •  일동: (폭소)

    •  연구자 R: 맞아요. 학생 B는 6조가 했을 때 감탄을 하면서 옆 조 애들이랑 6조를 칭찬하고 그랬었어요.

    •  학생 D: 아 생각나요. 학생B가 초록색 들자고 그랬었어요.

    •  교사 T: 그렇구나. 다음에는 다른 조를 평가 할 때 잘한 조와 못한 조를 정확하게 평가할 수 있을까?

    •  일동: 네~

    • (f) 합의 모델 구성하기 요소에서는 여러 조의 의 견 중 어느 모델이 가장 현상을 잘 설명할 수 있는 지에 판단하여 본인 조의 모델에 맞춰 수정할 수 있 는 능력이 필요하다. 1조의 첫 번째 공동생성적 대화 에서는 합의 모델을 구성할 때 실패한 원인을 파악 하고 다음번엔 어떻게 해야 할지에 관한 대책을 세 우도록 하였다.

    •  연구자 R: 우리 조는 염분에 영향을 주는 요인에 대해 맞췄었 나요?

    •  학생 B: 맞추지 않았어?

    •  학생 A: 자연현상 아니었어?

    •  교사 T: 자연현상이 옳다고 생각했나 보네.

    •  학생 D: 답을 안 알려주신 것 같아요.

    •  연구자 R: 답은 물의 양이었어요.

    •  학생 A: 아 그러네요. 우리가 틀렸네.

    •  연구자 R: 왜 우리는 자연현상이라고만 하고 끝이 났을까요?

    •  학생 B: 말은 했는데 정답인 말은 나왔는데 안 썼어요. 제가 열변을 토했는데요. 조원들이 이건 쓰지 않아도 된다고 말 했어요. 우리 모두 거기에 신경을 안 쓴 것 같기도 해요.

    • 세 번째 공동생성적 대화에서 합의 모델을 구성하 는 과정을 이야기했을 때는 이미 수준 3에 도달한 상태였기 때문에 학생들은 충분히 알고 있었고 옳은 합의 모델을 만들기 위해 노력을 하고 있는 상태였 다. 이렇게 수준 향상이 된 (f) 합의 모델 구성하기(g) 관련된 현상을 설명하거나 예측하기에도 영향을 주었고, 그 결과 (f) 요소의 수준이 향상되는 만큼 (g) 요소 또한 수준이 상승하였다. 즉, 합의 모델이 잘 구성되었던 모델 2와 모델 3에서는 관련된 현상 에 대한 설명이나 예측이 잘되었으나, 모델 1에서는 논리에 맞지 않게 날씨와 염분간의 관계에 대해 이 야기하였다.

    •  연구자 R: 우리가 배웠던 것 있죠. 염분에 주는 요인, 염분비 일정의 법칙, 해류 등으로 무엇을 알 수 있어요?

    •  학생 B: 음? 해류를 가지고는요 바다의 기상상황을 알아 보 구요.

    •  연구자 R: 어떻게 알 수 있어요?

    •  학생 B: 바다가 어딘가로 흘러가는 것을 보고 기상청 같은 곳 의 사람이 날씨를 보거나 바람의 방향을 알 수 있어요.

    •  학생 D: 날씨로 염분을 알아볼 수 있어요.

    •  학생 A: 염분 내 소금 양을 예측하여 재배하여 팔 수 있어요.

    •  학생 B: 기상 관측할 때 더 정확하게 할 수 있어요.

    •  학생 D: 길을 잃었을 때 바다의 길을 알 수 있어요.

    •  연구자 R: 바다의 길을 어떻게 알아요?

    •  학생 C: 바다가 흐르는 길을 따라서 바다가 이어지는 것을 통 해서 지하도시를 만들 수 있어요.

    • 2조의 모델 구성 과정 수준을 살펴보면, (c) 개인모 델 구성하기의 수준이 세 차례의 모델 구성과 공동 생성적 대화에도 불구하고 변화하지 않음을 알 수 있었다. 개인모델 구성하기에서는 본인이 기존에 알 고 있던 내용, 용어, 상식 등이 필요하고 또한 그것 을 현상과 잘 연관 지어 새롭게 구성해야하기 때문 에 이러한 능력이 부족한 학생들에게는 높은 수준을 받는 것이 쉽지 않았을 것이다. 2조의 모델 구성 7가 지 요소 중 (c) 개인모델 구성하기와 관련된 첫 번째 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 개인모델 구성하기에서 부족했던 건 무엇일까요?

    •  학생 G: 약간 나아가지 못하고 계속 하나에 머물러 있다는 거요?

    •  학생 H: 왜 그런지 모르겠어요.

    •  연구자 R: 시간 내에 끝내지를 못하더라고요.

    •  학생 H: 생각하는 게 너무 많아서요.

    두 번째 개인모델을 구성했을 때도 나아진 모습을 나타나지 않았고 학생들도 방법을 찾지 못한 채 조 별에서 답을 얻고자 하는 것처럼 보였다.

    •  연구자 R: 이번 개인모델은 어땠나요?

    •  학생 H: 시간이 너무 짧은 거 같아요. 촉박하지 않았나요?

    •  학생 F: 한번 까먹고 나면 기억이 안나요.

    •  학생 G: 용어 같은 거 아무 설명이 없어서요.

    • 비록 수준의 변화는 없었으나, 2조 조원들은 개인 모델의 수준이 낮은 학생들도 조원들과 대화를 나누 는 도중 새로운 아이디어가 떠오르거나, 의견 공유를 하며 보완된 생각들로 개인모델을 발전시켰다. 2조의 조원들은 세 차례의 공동생성적 대화를 통해 (c) 개 인모델 구성하기를 제외한 모든 요소에서 수준 3에 도달했다. 2조 조원들은 첫 번째 공동생성적 대화를 하고 난 이후에는 본인들의 모델 구성의 방향이 잘 진행되고 있는지에 대한 점검을 하는 모습이 종종 나타났다. 학생들은 모델이 잘 만들어지지 않을 경우 선생님께 도움을 요청하며 바른 방향으로 나아갈 수 있도록 하였고, 친구들 사이에서도 역할을 나누면서 정해진 시간 내에 현상을 가장 잘 설명할 수 있는 모델을 만들기 위해 노력하였다. (d) 조별로 토의 및 평가하기와 관련된 첫 번째 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 본인이 잘했던 거랑 부족했던 거, 고치고 싶은 점 에 대해 이야기 해볼까요?

    •  학생 E: 의견을 많이 말했어요. 애들을 잘 이끌어 나갔어요.

    •  학생 F: 의견 정리요.

    •  학생 E: 친구들이 중간에 잘못 말한 것을 고쳐줬어요.

    •  학생 F: 저는 말은 안 한 게 부족한 거예요.

    •  학생 H: 저는 말을 많이 했어요. 부족한 점은 친구를 비난했 어요.

    •  교사 T: (학생 H가) 분위기를 밝게 만들었어요.

    •  학생 G: 저는 친구가 말을 할 수 있게 지목해서 도와줬구요. 좋은 의견을 잘 냈고 애들이 보충해줬어요.

    • 공동생성적 대화의 횟수가 증가할수록 학생들 사이 의 관계 또한 돈독해졌으며 이것은 모델 구성을 할 때에도 긍정적인 영향을 미쳤다. (d) 조별로 토의 및 평가하기와 관련된 두 번째 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  교사 T: 이번에는 어땠었니?

    •  학생 G: 학생 H가 쓸데없는 말을 많이 할 줄 알았는데 알고 보니 굉장히 답이랑 가깝더라고요.

    •  학생 E: 학생H가 되게 뼈대를 잘 잡아준 거 같아요. 학생 G 는 쓸데없는 말을 많이 해서 좀 그랬는데 그래도 잘 이끌 어간 거 같아요. 애들 의견 다 정리해주고 학생 F는 조용 한데 중요한 점을 딱 집어줘요.

    • 2조는 합의 모델 구성하기에서 가장 높은 수준까지 도달했다. 세 차례의 공동생성적 대화가 일어난 이 후 모델이 무엇인지에 대한 파악이 잘 되어 있었고 합의 모델 구성하기 어떻게 해야 하는지 또한 잘 알 고 있었다. 첫 번째 공동생성적 대화에서의 (f) 합의 모델 구성하기와 관련된 내용은 다음과 같다.

    •  연구자 R: 그럼 여러분은 네 명의 의견이 다 다르다면 어떤 의견을 따를 것 같아요?

    •  학생 G: 넷의 의견에서 공통점을 찾아서요.

    •  연구자 R: 틀린 것 같은 의견은 어떻게 하나요?

    •  학생 H: 그냥 그것에 대해서 말을 안 해요.

    •  연구자 R: 잘 모르겠으면 어떻게 해야 하나요?

    •  학생 G: 앞의 내용을 다시 보고 찾는 게 좋을 것 같아요.

    • 첫 번째 모델 구성에서 서로의 의견을 평가하는데 익숙하지 않았던 것에 비해 두 번째 모델 구성을 할 때에는 방향성을 찾기 위해 노력하는 모습이 많이 나타났다. (f) 합의 모델 구성하기와 관련된 두 번째 공동생성적 대화 내용은 다음과 같다.

    •  학생 H: (수업 당시 상황을 가리키며) 이때 되게, 제가 말하고 까먹어버려서 혼란이 왔었어요. 생각을 하고 말해야 하는 데 그냥 바로바로 말하다 보니까 다 놓쳤어요.

    •  교사 T: 어떻게 하면 잘 할 수 있었을까?

    •  학생 G: 아까처럼 말 못하는 애들이 있잖아요. 그런 애들 말 할 때 먼저 할 수 있게 배려해주는 거요

    •  교사 T: 차근차근?

    •  학생 G: 빠르면요. 지난번 학생 H가 놓쳤잖아요. 진행이 너무 빨랐던 거 같아요. 천천히 시간 끌지 않고 하면…

    •  학생 F: 자신감이 없으면 내 의견을 잘 말을 못하고 서로 얘 기할 때 한명이 말을 안 하면 세 명이 하게 되니까 자신 감을 가지고 말을 하는 게 좋을 거 같아요.

    공동생성적 대화에서 지키기로 하였던 약속 및 전 략은 다음 차시 수업에 학생들 간의 대화에서 지속 적으로 언급되었고 참여자들의 수준은 향상되었다. 학생들은 본인의 변화된 모습에 자부심을 가졌을 뿐 만 아니라, 본인들의 의견이 반영된 수업에 높은 만 족감을 드러냈다. 공동생성적 대화가 여러 차례 진행 될수록 실질적인 문제 해결책이 나왔고, 교사-학생, 학생-학생간의 유대감도 굳건해졌다.

    결론 및 제언

    본 연구는 공동생성적 대화가 학생들의 모델에 관 한 이해와 모델 구성에 미치는 영향을 살펴보는 것 을 목적으로 하였다. 이를 위해 여자중학교 1학년 2 개 반 49명의 학생들에게 총 5차시 모델 구성 수업 을 실시하였고, 세 차례에 걸쳐 공동생성적 대화에 참여한 2개 조(8명)의 학생들과 참여하지 않은 2개 조(9명)의 학생들의 모델에 관한 이해와 모델 구성을 비교하였다.

    인식론적 측면에서 공동생성적 대화가 학생들의 모 델에 관한 이해에 미치는 영향을 살펴보면, 공동생성 적 대화에 참여한 학생들이 그렇지 않은 학생들보다 과학적 모델에 관한 이해 수준이 높게 나타나는 것 을 알 수 있었다. 공동생성적 대화에 참여한 학생들 은 모델을 새로운 현상을 설명하거나 예측할 수 있 는 하나의 가설로 인식하는 반면, 참여하지 않은 학 생들을 모델을 일상생활에서 발생하는 현상을 이해하 는 수단으로 인식하였다. 이러한 결과의 차이는 학생 들이 공동생성적 대화로 참여하여 수업 시간에 일어 났던 상황들을 공유하면서 모델에 관하여 자유롭게 토론하고 본인들의 생각을 되짚어보면서 모델에 관한 심도 깊은 이해를 할 수 있었기 때문으로 생각된다.

    이러한 공동생성적 대화로의 참여는 학생들의 모델 구성 수준에도 영향을 미쳤다. 공동생성적 대화에 참 여한 학생들은 수업 시간에 본인이 한 말이나 행동 을 영상을 통해 확인하고 이전 차시 수업에 대한 반 성 및 다음 차시 수업에 대한 논의를 할 수 있는 기 회를 제공받았다. 이러한 공동생성적 대화로의 참여 는 본인의 수업 모습을 직접 보고 반성할 수 있는 기회를 제공받은 학생이 메타인지를 발달시켜 실행이 라는 측면의 모델 구성에도 도움을 준 것으로 보인 다(Schwarz et al., 2009). 이는 공동생성적 대화에 참여한 학생들이 그렇지 않은 학생들보다 모델 구성 수준이 높은 결과로 나타난 점을 통해 뒷받침된다. 본 연구 결과 “개인모델 구성하기”와 같이 개인적 수 행이 강조되는 영역보다는 “조별로 토의 및 평가하 기”, “발표하기”, “합의 모델 구성하기”와 같이 조원 과 함께 활동하는 영역에서 명확한 수준 변화가 나 타난 점 또한 알 수 있었다. 공동생성적 대화에 참여 하지 않은 학생들의 경우 모델 구성 수업 자체에 대 해 전반적으로 낮은 이해를 보였으며, 그 결과 모델 구성 또한 발전하지 않았고 오히려 수준이 하락하는 경우도 나타났다.

    앞서 살펴본 본 연구의 결과는 공동생성적 대화가 현장의 모델 구성 수업으로의 도입에 긍정적인 영향 을 줄 수 있음을 나타낸다. 공동생성적 대화는 모델 구성의 유기적 과정을 이해하는 데 발판이 되어 모 델 구성 수업에 내재되어 있는 과학의 본성 및 실행 에 대한 이해를 돕는다. 본 연구에서 사용한 모델 구 성의 7가지 요소는 시간의 흐름에 맞춰 만들어졌는 데, 학생들의 구성 요소 수준들은 앞뒤의 요소가 함 께 수준이 변화되는 경우가 많았다. 예를 들면 네 조 모두 “합의 모델 구성하기” 요소와 “관련된 현상을 설명하거나 예측하기” 요소에서 같은 형태의 수준 변 화가 공통적으로 발생했다. 이는 합의 모델이 제대로 구성 되어야만 ((f) 요소), 기존의 현상을 더 잘 이해 하고 새로운 현상에 대해 더 나은 예측((g) 요소)을 할 수 있음을 시사한다. 이러한 사실은 모델 구성 수 업에서 구성 요소가 가지는 유기적 측면을 강조해준 다. 즉 모델 구성 수업에서 모델을 구성할 때에는 과 학자들이 현장에서 직접적으로 실행(practice)하는 것 과 같이, 학생들 또한 여러 가설과 정보를 공유, 검 토, 수정하는 전반의 과정에 대한 이해를 하고 일련 의 구성 과정들이 유기적으로 잘 실행하여야 함을 나타낸다. 뿐만 아니라 공동생성적 대화는 수업 개선 을 위한 실천 전략으로써 기존의 구조화된 면담을 보완하기에 적합하다(Im and Martin, 2014). 공동생 성적 대화를 통해 한국 교육 현장은 한계를 극복할 수 있고, 학생들은 과학 모델과 모델의 사회적 구성 과정을 보다 쉽게 이해할 수 있게 된다. 본 연구는 과학적 모형과 사회적 구성이라는 프로젝트의 일환으 로, 한국 문화와 정서에 맞춰 과학적 모델을 만든 뒤 이를 보편적으로 적용시킬 방안을 탐색하였고 그 결 과 공동생성적 대화가 실제 모델 구성 수업의 성공 적인 도입에 도움이 되었다. 학생들의 공동생성적 대 화 참여를 통해 주도적으로 수업을 진행할 수 있다 는 점, 수업의 목적이나 진행 방향, 의의와 같은 수 업에 대한 이해 수준이 높아진다는 점, 수업에서 발 생하는 여러 문제점들의 해결책을 타인과의 교류 속 에서 공동으로 찾아나갈 수 있다는 점, 그 과정에서 자신의 생각을 타인 앞에서 설명하고 피드백을 받으 면서 사고의 확장이 일어난다는 점, 이 모든 과정이 실제 과학에서의 연구 과정과 유사한 과정이므로 과 학의 본성과 실행을 경험할 수 있다는 점, 마지막으 로 그로 인해 과학 수업에 대한 인식이 긍정적으로 변할 수 있다는 점 등이 이에 해당한다.

    본 연구를 진행하면서 공동생성적 대화가 실제 학 교 현장에 적용되기 위해서는 수업과 다음 수업 사 이에 학생과 교사가 함께 모여 이야기 할 수 있는 시간이 확보되어야 함을 알 수 있었다. 이를 위해서 는 학교 현장 여건이 뒷받침되어야 하고 현재 교육 환경에는 개선이 필요하다. 블록 타임 수업과 같이 교사가 융통성 있게 활용할 수 있도록 수업의 변화 가 일어나야 하며, 보다 근본적으로는 교육관계자의 지향점 및 교육 정책의 변화가 선행되어야 할 것이 다. 다만, 본 연구의 목적과 결과는 현장에서 공동생 성적 대화의 교육적 활용과 정책 개선 방안에 대한 깊이 있는 논의를 하는데 한계가 있으므로, 이에 대 한 후속 연구를 제안한다. 또한 공동생성적 대화를 적용할 수 있는 영역은 훨씬 더 다양하기 때문에 학 생, 교사, 구성원간의 상호작용, 수업 설계, 수업 전 략 등에 어떠한 교육적 역할을 할 수 있는지를 알아 보는 후속연구도 필요하다. 마지막으로, 본 연구에서 는 학생들의 모델 구성 수준을 측정할 수 있는 분석 틀을 제안했는데, MIS 분석틀을 수정 및 보완한 이 분석틀은 공동생성적 대화와 함께 현장에 모델 구성 수업의 성공적인 도입을 하는데 도움을 줄 것이다. MIS 분석틀은 과학적 모델과 학교 수업 사이의 관계 를 설명하기 적합하고, 종합적인 관점에서 “활동적인 시스템”을 바탕으로 수업이 이루어지는 것을 추구한 다는 장점이 있다. 또한 MIS 분석틀을 수정 및 보완 한 본 연구의 분석들은 교육부에서 제시하는 교육과 정의 지향점과도 일치한다. 모델 구성 수업의 시간적 흐름에 맞춰 만들어진 이 분석틀은 학교 현장에 유 용하게 사용할 수 있는 하나의 지침일 될 것이며, 또 한 모델 및 모델 구성 수업과 관련된 후속 연구의 발판이 될 것이다.

    사 사

    본 논문은 김지윤의 2016년 석사 학위논문의 데이 터를 발췌, 재구성하였습니다.

    Figure

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    Research process.

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    Configuring modeling factor from the model-centered instructional sequence.

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    Analysis data on constructing an initial model.

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    Analysis data on empirical investigations.

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    Analysis data on constructing an individual model.

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    Analysis Peer evaluation.

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    Analysis data on presentation.

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    Analysis data on constructing a consensus model.

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    Analysis data on using the model to predict or explain related phenomena.

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    Level of understanding of scientific model (Group 1).

    JKESS-37-243_F11.gif

    Level of understanding of scientific model (Group 2).

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    Level of understanding of scientific model (Group 3).

    JKESS-37-243_F13.gif

    Level of understanding of scientific model (Group 4).

    JKESS-37-243_F14.gif

    Level of modeling (Group 1).

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    Level of modeling (Group 2).

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    Individual model of the student E (Group 2).

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    Consensus model of third modeling (Group 2).

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    Level of modeling (Group 3).

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    Empirical investigation of the student I (Group 3).

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    Level of Modeling (Group 4).

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    Individual model of the student Q (Group 4).

    Table

    Study participants

    Questionnaire for cogenerative dialogue

    Questionnaire for in-depth interview

    The Model of model competence (Upmeier zu Belzen and Krüger, 2010)

    The Model of modeling

    Comparison of understanding of model in group who participated in the cogenerative dialogue and the group who didn't participated in cogenerative dialogue

    Mean of studentsí modeling level (3.0 만점 기준)

    Comparison of Modeling in group who participated in the cogenerative dialogue and the group who didn't participated in cogenerative dialogue

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