Learning-by-Doing 참여적 과학 프로젝트 수행하기: IQWST 프로그램 사례

 

 

미국의 University of Michigan, Northwestern University, Michigan State University, the Weizmann Institute of Science 등 다양한 과학 교육자들의 참여로 개발된 Investigating and Questioning our World Through Science and Technology(이하 IQWST) 프로그램은 청소년기의 학생들을 과학자로 키우기 위한 과학 교육 프로그램이다. IQWST 프로그램에서 학생들은 일상 생활과 관련된 여러 실질적인 문제들을 조사하고, 관련 자료를 조사하고, 모으고 분석하며, 현상을 설명하기 위한 나만의 모델을 만드는 프로젝트 기반 학습에 참여한다. 특히 NGSS를 근간으로 개발된 IQWST는 과학 실행에 대한 이해와 실천과 함께 과학에서의 핵심 개념(core idea)를 중심으로 구성되어있어서, 생활 속 과학 문제들을 과학적 실행, 핵심 개념과 접목시켜 다룰 수 있다.

1. Learning-by-Doing을 통한 과학 학습

학생들에게 의미 있는 학습은 언제 일어나는가? 본 프로그램에서는 학생들에게 익숙한 실 세계(real-world)의 과학 문제들을 다루면서, 학생들은 자신이 배운 것을 일상 생활 속에 적용할 수 있으며, 이 때 비로소 의미 있는 과학 학습이 이루어진다고 본다. 이에 IQWST 프로그램의 단원들은 학생들이 생활과 연계하여 가질 수 있는 질문들로 구성되어 있다. IQWST 프로그램의 세부 구성은 다음과 같다.

 

이처럼 IQWST는 생활 속의 문제들을 과학의 핵심 개념 및 과학적 실행과 접목시킨 활동을 수행하면서 학습할 수 있도록 구성되었다. 이러한 learning-by-doing 교육 철학을 토대로 학생들은 능동적인 학습자가 되며, 과학에 생기를 넣어줄 수 있다.

2. 세부 프로그램 소개: How can I smell things from a distance?

IQWST의 세부 프로그램으로서, 이 프로그램은 6학년 학생들을 대상으로 ‘물질의 입자적 속성(the particle nature of matter)’을 이해하기 위해 6주동안 프로젝트 형태로 수행되는 단원이다. 이 프로그램에서 학생들은 냄새가 퍼지는 여러 현상들을 중심으로 다양한 관찰과 탐구를 경험하면서 화학적 개념들을 개념화하고, 과학의 중요한 big idea인 ‘물질의 입자적 속성’을 이해하게 된다. ‘How can I smell things from a distance?’ 프로그램은 3세트의 주제와 15차시의 수업 활동들로 구성되며, 구체적인 활동 내용과 모습은 다음과 같다.

 

Learning Set 1: 냄새가 시작된 곳에서 내 코까지 어떻게 퍼질까? (How does an odor get from the source to my nose?)

이 학습 주제에서 학생들은 물질에 대한 자기 자신만의 모델을 세우고, 입자 모델로 발전시키는 데에 도움이 되는 다양한 활동을 수행하고, 개념들을 학습한다. 입자 모델의 핵심 내용으로서, ‘물질이 입자로 이루어져 있다.’, ‘입자들 사이에 빈 공간이 있다.’, ‘입자는 계속해서 움직이고, 질량을 가지고 있으며, 공간을 차지한다.’라는 내용을 배우게 된다. Set 1의 세부 활동은 다음과 같다.

Lesson #1: Can you smell what I smell? (3 Days)

Lesson #2: What is similar among an odor, sugar, and milk? (2-3 Days)

Lesson #3: What must happen to matter so I can smell it? (2-3 Days)

Lesson #4: How can we model the things gases do? (2-3 Days)

Lesson #5: What makes the paper change color? (2-3 Days)

Learning Set 2: 무엇이 서로 다른 냄새들을 만드는 것일까? (What makes one odor different from another?)

이 학습 주제에서 학생들은 물질의 속성을 통해 물질을 확인할 수 있게 된다. 학생들은 입자, 원자, 분자라는 용어를 배우고, 이를 활용해서 입자가 나만의 모델에서 무엇인지 설명하게 된다. 또한 분자에서 원자들이 다르게 배열되어 있기 때문에 각 물질의 속성이 달라진다는 것을 알 수 있다. 이처럼 세부적으로 탐구한 활동들을 통해서 나만의 모델을 수정하는 과정을 거친다.

Lesson #6: How do I know whether things that look the same really are the same? (2-3 Days)

Lesson #7: What makes particle different? (1-2 Days)

Lesson #8: What does it mean that “odors are in air”? (2 Days)

Lesson #9: Why do substances have different odors? (2Days)

Learning Set 3: 물질이 변화할 때, 이를 냄새로 알 수 있을까? (How can a material change so you can smell it?)

이 학습 주제에서 학생들은 자신들의 입자 모델을 활용해서 물질의 세 가지 상태를 표현해본다. 녹는점, 끓는점에서 입자들에게 어떤 변화가 일어나는지, 각 상태에서 온도와 입자들의 움직임 사이에 어떤 관계가 있는지를 설명해보고, 모델의 설명력을 검증해본다.

Lesson #10: How can I make molecules move faster? (1-2 Days)

Lesson #11: How can the volume of a balloon change without removing or adding air? (1-2 Days)

Lesson #12: How does a smell get into the air? (2-3 Days)

Lesson #13: What’s the difference between hot and cold liquids? (2-3 Days)

Lesson #14: What happens to the molecules as ice melts? (2-3 Days)

Lesson #15: How can our model apply to my life outside of class? (3 Days)

이처럼 IQWST에서는 실생활의 문제를 중심으로 과학의 핵심 개념들을 다양한 과학적 실행을 통해 이해할 수 있도록 하였다.

[이미지출처] 구글

3. 창의교육적 시사점

이번 호에 제시된 IQWST의 교수학습 자료들은 학생들이 장기 프로젝트 학습을 통해 실생활의 과학 문제에 대한 자신만의 모델을 구축하여 이를 입증하고, 수정하는 과정을 체험하도록 한다. 이러한 모델 기반의 프로젝트 학습은 특정 개념과 현상에 대해 다양한 방식으로 생각을 창안하고 이를 과학적인 방법으로 입증하여 설명력 있는 기회를 제공한다는 점에서 과학적 창의력 향상의 토대를 마련할 수 있다. 특히 실생활에서의 문제를 제시하고, 생활 속에서 고안한 모델을 적용해보게 하는 것은 학생들로 하여금 문제 상황에 몰입할 수 있도록 하여 내적 상상력을 자극할 수 있는 기회가 될 것이며, 국내 교사들에게도 많은 시사점을 제공할 것이다.

글_ 장 진 아 (성일초등학교)

수도‧중부권 초등 창의교육 거점센터 (서울교대)

출처_ 크레존