다양한 모델링 도구를 활용한 초등학교 모델 기반 탐구 수업의 개발 및 적용
Development and Application of a Model-Based Inquiry Program Using a Variety of Modeling Tools for Elementary Students
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초록
이 연구는 다양한 모델링 도구를 활용한 모델 기반 탐구 수업에서 나타나는 초등학생의 모델 구성 양상과 지식 구성 과정의 특징을 탐색하였다. 초등학교 과학과 교육과정 3~4학년군의 ‘소리의 성질’과 ‘생물과 환경’의 성취기준을 바탕으로 ‘도시의 매미 소리’를 주제로 한 모델 기반 탐구 수업을 설계하였다. 중소도시 소재 초등학교 4학년 한 학급에서 총 11차시 수업을 진행하였고, 교사 1명과 학생 16명을 대상으로 연구하였다. 연구 결과, 학생들은 다양한 모델링 도구를 활용한 수업에 적극적으로 참여하였고, 의미 있는 지식 구성의 과정을 보여주었다. 만들기를 활용한 모델링은 대상 현상의 작동 방식이 보이도록 하여 교사와 동료 학생들의 피드백이 활발히 이루어지도록 하였고, 학생의 과학 지식을 올바른 방향으로 발전시켰다. 이야기 꾸미기를 활용한 모델링은 과학 지식을 여러 상황에 적용하며 모델의 적합성을 논의하고 정교화 할 수 있었다. 연극을 활용한 모델링은 증거 기반의 모델 구성과 신체 표현의 가능성을 통해 지식의 확장을 가능하게 하였다. 다양한 모델링 도구를 활용한 모델 기반 탐구 수업은 초등학교 학생들에게 효과적으로 적용이 가능하며, 스스로 과학 지식을 구성하고 이를 표현하는 경험은 과학적 아이디어를 더욱 발전시켰다. 연구 결과를 바탕으로 종이와 연필로만 하는 모델링 수업에서 벗어나 신체 표현이나 예술, 문학 등 다양한 모델링 도구를 활용한 모델링 수업을 제안하며, 이는 모델링 학습의 또 다른 가능성과 기회를 제공할 것이다.
Abstract
This study investigated elementary school students’ potential for engagement in a model-based inquiry program utilizing diverse modeling tools, specifically crafting, storytelling, and drama, and explored the characteristics of modeling practices and knowledge construction processes. The program, focusing on "Cicada Sounds in the City," was designed based on the National Science Curriculum's fourth-grade standards for "Nature of Sound" and "Biology and the Environment." Eleven 40-minute lessons were conducted with one teacher and 16 students at an elementary school in a medium-sized Korean city. The results demonstrated that students actively engaged in the program and achieved meaningful knowledge construction. In particular, modeling using crafting facilitated the visualization of models, fostering active feedback and promoting positive scientific knowledge development. Modeling using storytelling allowed for the application of scientific knowledge to various situations, leading to discussion and refinement of the model's validity. Modeling using drama enabled the expansion of knowledge through evidence-based model construction and the potential for physical expression. Model-based inquiry classes utilizing various modeling tools can be effectively applied to elementary school students, and the experience of self-constructing and expressing scientific knowledge further developed scientific ideas. Based on these research findings, we propose a modeling class that moves beyond paper-and-pencil-only modeling classes and utilizes a variety of modeling tools for physical expression, art, and literature. The findings offer new possibilities and opportunities for modeling learning.