[과학교육론] 2-5. 구성주의, 드라이버 – 대체적 개념틀

- 구성주의에서는 학생이 C1(선개념, 아동의 과학, 오개념)을 기초하여 스스로 지식을 구성한다. 드라이버는 이러한 C1을 ‘대체적 개념틀’이라고 명명하였다.

 

 

 

1. 구성주의 – 사회적 구성주의

(1) 구성주의 학습 이론

• 학습은 개인에게 의미 있고, 적합하고, 타당성 있는 지식을 구성해가는 과정이다.
• 학습자를 능동적 주체로 봄
• 학습은 학습자의 머릿속에 이미 형성된 개념과 새로 배우게 될 개념과의 상호작용으로 기존의 개념이 바뀌거나 수정되는 과정에 의해 이루어진다. (인지구조의 변화, 의미의 구성)

(2) 구성주의 학습 이론의 적용

• 설명 중심의 수업보다는 학생의 능동적 참여를 이끄는 수업을 한다.
• 학급 전체를 대상으로 하는 수업보다는 소집단 협동학습과 토론 중심의 수업을 진행한다. → 상호작용 통해 학습
• 적절한 피드백과 반응으로 학생의 이해수준(선개념)을 파악하고, 적절한 도움을 제공하도록 한다.
• 암기와 공식적용 보다는 토론을 통해 개념을 이해하고 구성하도록 한다.

(3) 구성주의 과학 교육의 목적 : 과학적 소양의 함양

• 과학적 소양 : 의사 결정, 사회적·문화적 행사의 참여, 경제적 생산성 등에 필요한 과학적 개념과 과정에 대한 지식과 이해
• 과학 내용(인지), 실험실 경험과 도구사용 학습(탐구), 태도와 습관(정의), 사회가 과학 및 기술에 미치는 영향(STS), 과학 및 기술의 본성(과학의 본성), 과학의 역사(과학사), 과학 및 기술의 개인적 이용, 과학의 사고와 추리 기능

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2. 드라이버의 대체적 개념틀 이론

- 드라이버는 피아제의 지능발달이론과 오슈벨의 유의미학습으로도 설명할 수 없는 학생의 직관점 관념이 존재한다고 보았다. 이를 설명하기 위해 대체적 개념틀을 제시하였다.

 

(1) 대체적 개념틀 = 오개념

• 대체적 개념틀은 과학자의 생각이나 과학교과서에 기술되어 있는 과학 지식과 어긋나지만 학생이 겪는 경험과 잘 일치하는 개인적 개념이나 생각
• 오개념은 학생의 선행지식 또는 인지구조와 정합적이고 논리적인 관계를 맺고 있어서 그것을 가지고 있는 학생이 자연을 보고 해석하는 데 기본적 관점의 역할을 한다.
• 오개념은 사실적 관념이 아니다. 학생의 직관적 관념이다.+ 반드시 그에 대응되는 과학적 개념이 있다.
• 오개념의 다른 말 : 선개념, 선행 개념, 오해, 대체적 개념틀, 아동사고, 아동과학, 직관적 지식, 순진한 생각
• → 학습 = 오개념을 과학적 개념으로 변화하는 것

 

(2) 오개념 특성과 예시

① 현상 중심적 사고 : 직접 관찰이 가능한 피상적인 측면에 근거하여 감각적으로 생각한다.

• 설탕의 용해: 설탕이 사라진다.
• 물의 증발: 물이 사라지거나, 스며들거나, 공기로 된다.
• 지구의 모양이 편평하다

② 제한적 사고 : 두드러진 현상이나 떠오르는 생각을 바탕으로 사고

• 쇠로 만든 상자가 천으로 만든 상자보다 얼음을 녹지 않게 보관하기 적합하다. 왜냐면 철은 단단하고 차갑기 때문이다.

 

③ 변화중심적 사고 : 평형 상태보다는 변화 상태에 중점을 두어 생각한다.

• 운동중인 물체에는 힘이 작용하지만 정적인 평형상태에서는 힘은 작용하지 않는다.

 

④ 단순인과적 사고 : 가역적인 사고를 하지 못하고, 하나의 결과에는 하나의 원인만이 작용한다고 생각한다.

• 고체가 열을 흡수하여 액체, 기체가 되는 현상은 이해하지만, 기체가 열을 방출하며 액체, 고체가 되는 현상은 이해하지 못한다.
• 줄로 고정된 타이어를 한 쪽에서 잡아당기면 타이어에 작용하는 힘은 잡아당기는 방향으로만 작용한다고 생각함. 잡아당기는 방향과 반대방향으로 작용하는 같은 크기의 힘이 있다는 작용 반작용의 법칙을 이해하기 어려워함.

 

⑤ 미분화된 개념 : 과학자의 개념과 다른 일상생활의 개념을 흔히 사용하거나 포괄적인 개념을 사용한다.

• 동물: 다리 4개, 몸에 털이 있고, 밖에서 사는 가축.
• 무게 : 부피, 질량, 압력, 밀도, 힘 등의 개념이 복합된 의미

 

⑥ 상황의존적 사고 : 같은 원리가 적용되는 여러 현상을 주어진 상황을 바탕으로 서로 다른 현상으로 이해한다.

• 압력을 낮추면 끓는점이 낮아지는 것을 증류 실험에서는 이해하지만, 산 정상에서 대기압이 낮아지기 때문에 끓는점이 낮아지는 것은 다르다고 생각하여 바람이나 주위 온도가 낮은 것으로 설명한다.

⑦ 근접성에 의한 사고 : 현상을 시간, 공간 근접성에 근거하는 지각하는 경향

• 우주선 안에서 진공인 상태로 무중력 효과를 나타내는 장면을 보고, 진공과 무중력을 유사한 개념으로 밀착시켜놓는 경우

(3) 개념변화 조건(포스너)

• 현재의 개념에 불만족을 느껴야 한다.
• 새로운 개념은 이해될 수 있어야 한다.
• 새로운 개념은 그럴듯해야 한다.
• 새로운 개념은 유용성을 가져야 한다.

(4) 개념 변화 모형

[1] 인지 갈등 전략을 통한 개념 변화

[2] 파인즈와 웨스트의 포도덩굴 모형

[3] 하슈웨의 인지갈등 모형(권재술의 인지갈등 모형)

 

* 드라이버의 개념변화 모형

생각의 표현

↓

생각의 재구성

명료화와 교환

↓

상충된 상황에 노출

↓

새로운 생각의 구성

↓

새로운 생각의 평가

↓

생각의 응용

↓

생각의 변화 검토