과학 학습 모형 중 탐구 학습 모형 알아보기

 과학자들은 관찰한 사실을 자신이 알고 있는 기존 지식을 토대로 이해하고 해석하며 설명한다. 그러나 이러한 일이 항상 원활하게 잘 진행되는 것만은 아니다. 자신의 현재 지식으로는 설명이 부족하거나 적절치 않은 현상이 발견될 때에는 새로운 설명 체계를 가정해야 한다. 이러한 설명에는 기존 지식을 수정하거나 분화하는 등 더 정련된 지식이 필요하다. 이러한 과정에서 과학자들은 자신의 현재 지식 체계와 상충되는 현실을 설명하고 해결할 수 있는 가설을 설정하여 검증하므로, 가설은 검증되어야 할 잠정적 해결책이라고 할 수 있다.

 탐구 학습 모형은 대부분의 과학자들의 실제 연구 과정을 수업으로 모형화한 것이다. 따라서 이 모형은 과학의 전반적인 본성을 체득할 수 있는 가설을 다루므로 가설 검증 학습 모형이라고 하기도 한다. 탐구 학습 모형은 일반적으로 저학년보다는 고학년에 더 효과적으로 적용될 수 있으며, 비교적 많은 시간과 토의가 필요한 상위 수준의 모형이다. 그렇지만 이 모형을 변형하여 저학년에서도 초보적인 수준에서 가설을 검증하는 수업을 실시할 수 있다.

 

 탐구 학습 모형은 일반적으로 다음과 같이 탐색 및 문제 파악, 가설 설정, 실험 설계, 실험, 가설 검증, 적용 및 새로운 문제 발견이라는 요소와 단계로 진행된다.

단계	구체적 활동의 특성
탐색 및 문제 파악	자연 현상이나 어떤 물체에 대한 의문점을 해결하려면 문제를 정확하게 파악하느 것이 매우 중요하므로 주어진 자료를 자유롭게 탐색하여 문제를 파악하게 한다. 학생들이 문제를 파악하기 어려운 경우, 교사가 시범 활동으로 문제를 제기하거나 문제를 직접 제시할 수도 있다. 탐구할 문제의 파악은 주어진 자료의 탐색에서 시작하여, 현재 학생들이 주어진 자료에 관련된 지식을 어느 정도 가지고 있느냐에 따라 문제의 수준과 방향이 결정된다. 자연스럽게 문제를 파악할 수 있도록 학생들의 사전 개념과 사전 학습 내용을 정확하게 파악할 필요가 있다.
가설 설정	문제의 잠정적인 해답을 제시하는 단계로 검증 가능한 일반적인 진술로 제시하게 한다. 엄밀한 의미에서 가설은 현상의 인과론적 또는 모형적 설명을 의미하나, 학생의 수준에 따라 현상을 서술적으로 진술할 수 있다. 교사는 학생들이 생각하는 가설과 관련된 배경 가정들을 명확하게 인식해야 한다. 가설은 문제를 현실적으로 해결할 수 있는 방안으로 설정해야 한다. 현재 학생들이 보유한 지식 수준에 맞아야 함은 물론, 해결 과정에서 결정적 근거로 활용될 자료의 수집 과정이나 그 신뢰성이 교과 수준에서 보장되는 내용이어야 한다. 학생 개인 차원보다는 모둠별로 토의 과정을 거쳐 설정하는 것이 타당한 가설을 찾는 데 도움이 될 수 있다.
실험 설계	교사는 학생이 공정한 검증을 할 수 있게 유도한다. 이 단계에서는 가설 검증 과정에 관련된 다양한 변인을 확인하고, 조작 변인, 통제 변인, 종속 변인을 구별하며, 통제 변인의 통제 방법도 고려해야 한다. 또한, 실험 기구의 적절성과 구체적인 실험 절차의 논리성을 충분히 토의하여 결정해야 한다. 교사는 실험 과정이 탐구적으로 이루어지도록 학생들이 실험을 창의적으로 고안하고 능력을 충분히 발휘할 수 있게 안내해야 한다.
실험	구안안 실험절차에 따라 변인을 통제하여 실제로 실험하고, 관찰, 분류, 측정 등으로 실험자료를 수집하는 단계이다.
가설 검증	실험 단계에서 얻은 자료를 해석하여 설정한 가설을 수용할 수 있는지의 여부를 결정하는 단계이다. 여기에서는 자료의 해석 능력이 필요하며, 학생의 창의성과 논리성 및 비판적 사고 등이 복합적으로 활용된다. 학생은 자료 해석에서 표나 그래프를 이용하여 자료의 특성을 규명한다든지, 실험에서 얻은 자료의 특성을 표현할 수 있다. 자료 해석으로 나온 실험 결과가 가설과 맞으면 가설은 수용되지만, 맞지 않을 경우에는 가설을 수정하거나 새로운 가설을 설정하여 실험 설계 단계에서부터 다시 검증해야 한다.
적용 및 새로운 문제 발견	앞에서 얻은 지식을 바탕으로 새로운 상황을 예상하거나 실제 상황에 적용하고 응용하는 단계이다. 적용 단계에서 검증된 지식의 유용성을 확인하고, 그 지식을 토대로 새로운 문제점을 발견할 수 있는 기회를 제공한다. 이러한 문제점은 다시 새로운 가설을 설정할 수 있는 조건을 제공하기 때문에 같은 방식으로 새로운 검증을 시도할 수 있다.

 탐구 학습 모형을 적용할 때에는 다음과 같은 사항에 유의해야 한다.

1. 학생 스스로 탐구할 수 있는 기회를 제공한다.
2. 학생의 발달 수준을 고려하여 교사의 안내 정도를 조정한다.
3. 형식적 조작기의 학생에게 적당한 모형이지만 교사의 적절한 질문과 안내로 적용할 수 있는 발달 범위를 확장하여 사용할 수 있다.
4. 학생 스스로 여러 가지 상황 속에서 다양한 방법으로 사고하고 탐구하여 탐구 과정의 능력을 기를 수 있는 기회를 제공해야 진정한 탐구 수업을 할 수 있다.
5. 실험 과정이 교사나 어떤 우수한 학생이 제시한 방법으로 논의 없이 진행된다면, 외형적으로만 실험이고 인지적으로는 비탐구적인 요리책 활동이 될 위험이 있으므로 학생들은 실험 설계 과정에 적극적으로 참여하고 자신의 생각을 자율적으로 제시하게 해야 한다.
6. 실험 과정이 구체적으로 왜 그리고 어떻게 이루어져야 하는지를 학생들이 생각하도록 해야 하며, 실험이 단순히 기계적으로 이루어져서는 안된다.