과학 교수-학습 과정안

   교수-학습 과정안은 수업 단위의 학습 지도 계획이며, 그동안 수업지도안, 교안, 수업계획안 등으로 불렸다. 수업지도안이 교사 주도적인 수업을 강조하던 과거의 흐름에 따른 이름이라면, 교수-학습 과정안은 보다 학생 중심적이고, 구성주의적인 흐름을 반영한 것이다. 

   교수-학습 과정안을 작성하면 수업 전에 수업의 전반적인 모습과 구체적인 부분에 대해서 생각할 기회를 갖게 된다. 수업 내용에 대한 이해를 깊게 할 수 있으며, 학생들의 특성과 참여를 예측해볼 수 있다. 이를 통해서 수업의 흐름과 과정을 준비하고, 필요한 준비물을 파악할 수 있다. 또한 과정 중심 평가 준비를 통해서 학생들의 학습 과정을 이해하고 향상시키기 위한 피드백을 준비할 수 있다. 교수-학습 과정안을 작성하는 것은 수업 내용을 풍부하게 하고, 학습의 효율성을 높여서, 학생들의 학습 성과를 향상시켜주며, 교사의 수업 전문성을 향상시킨다.    

   교수-학습 과정안은 일정한 형식이 정해져 있는 것은 아니며, 교사나 학교급, 교과 내용에 따라 다양하게 작성할 수 있다. 그럼에도 교수-학습 과정안이 갖추어야 할 필수적인 내용이 있으며, 여기에 더해서 교사의 전문성과 창의성을 발휘해서 작성한다. 학년 지도 계획과 단원 지도 계획을 바탕으로 교수-학습 과정안을 작성하게 된다. 이 때 생각해야 할 중요한 요소는 다음과 같다.

   -수업을 받은 후 학생들이 성취해야 하는 것은 무엇인가?

   -학습 주제와 관련하여 학생들의 선수학습과 선개념은 무엇인가?

   -학습 주제와 관련하여 학생들의 능력, 흥미, 관심, 요구 등은 무엇인가?

   -학습 내용의 특성은 어떠하며, 이에 적합한 교수-학습 모형이나 접근은 무엇인가? 

   -학생들의 성취를 위해서 어떤 일련의 교수-학습 활동이 필요한가?

   -교수-학습 활동에 필요한 학습 자료는 무엇인가?

   -학생들의 학습 상황을 파악하기 위한 과정 중심 평가와 채점기준은 무엇인가?

   -학생들의 학습을 돕기 위한 피드백의 유형과 내용은 무엇인가? 

       

   교수-학습과정안의 작성을 위해서는 먼저 성취기준의 이해가 필요하다. 성취기준은 교육과정에 제시되어 있으며, 교과서 개발을 위한 중요한 지침이기도 하다. 여기에는 학습을 마친 후 학생이 하기를 기대하는 내용이 담겨있으며, 내용과 수행 측면이 포함된다. 하나의 성취기준을 달성하기 위해서는 대개 여러 차시의 수업이 필요하다. 아래 제시된 예시의 교수-학습 과정안은 성취기준[9과10-1]에 대한 것이며, 이 성취기준 달성에는 지구의 크기 측정과 달의 크기 측정이라는 수업이 필요하며 각각 1차시 또는 그 이상이 필요하다. 이 예시에는 그 중에서 '지구의 크기 측정'만을 제시하고 있다. 지구의 크기와 관련하여 학습 목표를 3가지로 설정하였다. 지구의 크기 측정 학습을 통해서 과학적 사고력과 과학적 탐구능력의 함양 뿐 아니라 크기 측정에 대한 흥미와 태도, 실생활에서 활용 부분도 포함하였다. 이를 통해서 2015교육과정의 과학과 핵심역량을 균형있게 신장시킬 수 있도록 고려하였다.  

   학습자에 대한 이해도 중요하다. 학습자에 대한 이해는 교육 경험을 통해서 심화되기도 하지만, 학생들에게 직접 질문을 하거나, 관련 문헌을 통해서 얻기도 한다. 과학교육 연구의 성과를 통해서 학생들은 학습 주제에 대해서 다양한 오개념을 가지고 있음이 알려졌다. 오개념은 학습 과정에서 학습 내용의 이해와 구성에 큰 영향을 주어 학습에 큰 영향을 미치므로 이를 잘 알고 적절히 대응하는 것이 중요하다. 예시의 교수-학습 과정안에서 지구의 모양과 관련하여 일부 저학년 학생들은 지구가 편평하다는 오개념(지구는 편평함, 지구는 구형이지만 우리는 그 안의 편평한 곳에 살고 있음, 지구는 구형이지만 우리는 편평한 윗쪽에 살고 있음 등)을 가지고 있으므로, 이에 대한 교사의 준비와 대응이 필요함을 제시하고 있다. 또한 지구 크기 측정과 관련하여 수학의 도형과 비례에 대한 이해가 필요하며, 학생마다 이에 대한 이해가 다를 수 있으므로, 이에 대한 준비와 대응도 필요하다. 

    성취기준과 학습자에 대한 이해가 준비되면, 학습 내용의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 학습 내용의 특성은 크게 과학 탐구, 융합, 사회적 쟁점 등으로 크게 구분할 수 있으며, 각각의 특성에 따라 과학 탐구학습 모형, STEAM 학습 모형, SSI 학습 모형을 적용한다. 한편 과학 탐구학습 모형은 다시 탐구의 성격에 따라 귀납적, 가설-검증, 귀추적, 모델기반 과학 탐구학습 모형으로 구분된다. 또한 순환학습의 여러 유형(서술, 경험-귀추적, 가설-검증)을 활용할 수도 있다. 내용의 탐구특성에 따라서 적절한 모형의 선택이 필요하다. 탐구 학습 모형을 활용할 때에는 절차를 잘 따르는 것도 중요하지만, 과학 탐구의 본질이 잘 구현되도록 학습자 중심의 탐구와 논증이 잘 이루어지는 점에도 관심을 기울여야 한다. 또한 효율적인 탐구 활동을 위해서 다양한 교수-학습 방법을 활용할 수도 있다. 예를 들면 개념도, POE, V도 등이다. 예시의 지구의 크기 구하기는 고대 그리스 시대의 알려진 지구 관련 가정과 자료를 바탕으로 적절한 원리를 선택하여 지구 크기를 추정하는 과정을 거치므로 과학 탐구학습 모형이 적절하며, 그 중에서도 귀추적 탐구학습 모형으로 판단하였다. 수업은 귀추적 탐구학습모형을 적용하여, 탐색-조사-선택-설명의 단계로 구성하였다. 탐색 단계에서는 고대 그리스 시대에 지구 크기를 알아내었으며, 이 것이 가능했던 가정과 자료를 탐색하는 기회를 갖도록 하였다. 조사 단계에서는 알려진 가정과 자료를 바탕으로 지구의 크기를 구하기 위한 원리를 조사하는 기회를 갖도록 하였다. 선택 단계에서는 에라토스테네스가 실제로 수행한 과정을 영상으로 시청하면서 지구의 크기를 알아내는 과정을 이해한 후, 고대 그리스 자료를 이용해서 지구 크기를 계산하고, 현재 알고있는 지구 크기와 비교하고 오차를 알아낸다. 설명 단계에서는 에라토스테네스의 원리를 이용하여 지구본의 크기를 측정하고, 이를 실제 지구본의 크기와 비교하는 활동을 한다. 학생들의 학습을 촉진하기 위하여 과정 중심 평가를 계획하고 수행하는 것이 중요하며, 여기에서는 설명단계에서 학생들이 지구본을 이용한 지구 크기 측정 실험 활동을 할 때 모둠별로 순회하면서 관찰 평가를 실시하고 필요한 피드백을 즉시적으로 제공하는 계획을 포함하였다.    

 

단원	태양계
제목	지구와 달의 크기 구하기		수업모형		귀추적 탐구 학습 모형
성취기준	[9과10-01] 지구와 달의 크기를 측정하는 방법을 알고 그 크기를 구할 수 있다.
학습목표	1. 지구 크기를 측정하는 방법을 알고 이를 이용하여 지구본의 크기를 구할 수 있다. 2. 지구의 크기 구하기와 같은 문제 해결에 흥미를 가지고 이를 해결하려는 태도를 가진다. 3. 실생활에서 크기를 알아내어 활용하는 능력을 가진다.			교과 역량		1. 과학적 사고력 2. 과학적 탐구능력 3. 과학적 문제 해결력 4. 과학적 참여와 평생학습 능력
교수 학습 자료	교사용	컴퓨터, 영상 자료
	학생용	고대 그리스 시대 지구 크기 관련 알려진 자료, 지구본, 각도기, 실, 막대(2개), 계산기

 

단계	교수-학습 활동	과정중심 평가	시간(분)	유의점
탐색	[교사] •전 시간 학습 내용 연계: 지구가 둥근 증거 •고대 그리스 시대에 지구 크기를 어떻게 알 수 있었을까? •당시 지구 크기를 알아낼 수 있는 가정과 자료는 무엇이었을까? [학생] •고대 그리스 시대 지구 크기를 알아낼 수 있는 자료 이해하기		5	•지구모양에 대한 학생의 선지식 유형(편평/ 구형) 고려 및 대응 •고대 그리스에서 지구크기 측정했음 인식 및 관련 자료 제시
조사	[학생] •고대 그리스 시대 알려진 가정과 자료를 바탕, 지구 크기 구하는 원리 조사 •수학 도형, 비례 [교사] •(도형, 비례) 학생 선지식 파악 및 필요시 질문, 정보제공 안내		10	•도형, 비례 등 수학 학습 내용과 관련 지을 수 있도록 안내 •학생의 관련 내용 선지식 고려 및 대응
선택	[교사] •에라토스테네스의 지구 크기 측정 영상 제공 및 토의 진행 [학생] •에라토스테네스의 지구 크기 방법 영상  시청 •'조사' 단계에서 찾아낸 원리와 에라토스테네스 원리 비교 •에라토스테네스 원리를 이용 지구 크기 구하기 및 오차 계산		10	•에라토스테네스가 사용한 방법을 과학사적으로 도입
설명	[학생] •지구본 크기 측정 실험(자료: 지구본, 각도기, 막대, 실, 계산기) •실험 결과 발표, 비교, 토의 •측정값과 실제값 비교 및 오차 발생 원인 토의 •에라토스테네스 계산 결과와 실제 지구 크기 오차 원인 토의 [교사] •학생 실험 중 모둠 순회, 관찰, 안내 질문, 관찰 평가 및 피드백 제공 •학생 실험 이후 토의 진행 및 정리 •차시 예고: 달의 크기 구하기	[관찰 평가] 모둠 활동 참여 및 발표 [활동지 평가]	20