자연과 관찰 측정학습의 실천적 지도

교수학습 방법 개선을 위한 강의 자료집(1) 

(95.7.20 경남교원연수원 발간)

 

 

         자연과 관찰 측정학습의 실천적 지도

                                                                                                             /경상남도함안교육청

                                                                                                          장학사 이 동 춘

1. 관찰 측정 지도의 중요성

 

자연과 학습은 관찰과 실험이 주된 내용이다. 자연과는 주위의 사물이나 자연현상에 관심과 흥미를 가지고 탐구함으로써 과학의 지식을 이해시키고 과학적 태도 및 창의적인 사고력과 합리적인 판단력을 길러주는 교과이다. 관찰은 제6차 자연과 교육과정의 탐구 영역 중에서 가장 먼저 제시되는 것으로 모든 탐구의 가장 기본과 기초가 되는 과정이다. 그래서 ‘자연학습은 관찰로부터 시작해서 관찰로 끝난다.’라는 말이 있지 않는가? 관찰은 오감을 통해서 이루어지지만 관찰의 수준과 내용에 따라서는 여러 가지 장치와 기구를 사용해야 하고, 참고도서를 통해서 이론적 바탕을 탐구하는 가운데서도 깊고 새로운 영역의 관찰 문제가 스스로 파악된다. 따라서 자연과 학습에 필요한 기초 관찰 기능 훈련은 평소에 생활화하지 않으면 안된다. 자연과에서 요구하는 관찰력은 깊이 있게 자세히 보고 의문을 가지는 감각 능력이다.

관찰은 발달 단계와 수준, 내용, 관찰의 시점, 주안점, 기본적 사전 지식, 관찰의 시각, 관찰 경험 등에 따라서 달라지며, 관찰된 내용도 그때그때의 객관적으로 정직하게 기록해야 하고, 객관적 잣대에 의해서 측정되어야 가치가 있다.

측정은 관찰의 객관적 도구로서 두 가지 방법이 있는데 비교하는 방법과 측정기구를 이용하는 방법이다. 비교법은 ‘ - 보다 크다.’ ‘ 두 배 ’ 등 나이가 어릴 수록 쉽게 나타나는 관찰 행태로서 어림 측정에서 출발한다.

 측정기구를 이용하는 법은 기본 단위를 임의로 정하여 재거나 구체적 단위를 써서 잰다.

 큰 단위인 M(거리 M) K(질량 Kg) S(시간 Second) 단위에서 작은 단위인 c(cm) g(g) s(second)단위로 차츰 정밀화하고 발전하며, 현대 과학은 더욱 정밀 단위 사용을 요구하고 있다.

 측정 기구에 의한 측정은 여러 가지 상황에서도 적용할 수 있도록 측정의 기초가 훈련되고 생활화해야 한다. 관찰되거나 측정된 기록들은 통계 과정을 거쳐 결과 해석의 기본 자료로 활용되므로 평소 관찰기록장에 기록하는 습관을 길러야 하며, 기록 방법도 문장 위주의 기록 방법에서 벗어나 그림, 정사진, 동사진, 녹음으로 기록해 두는 기기조작 능력도 길러야 한다.

 자연과의 탐구수업 과정에서 관찰과 실험이 중심적 활동으로 관찰, 분류, 측정, 기록의 과정까지도 포함된 넓은 범위의 관찰이 이루어져야 하나, 관찰이 일람식(一覽式)의 단순한 현상만의 관찰로 습관화되어 교과서에서만 해답을 얻으려고 하고, 자연 현상은 도외시하고 있으며, 실제 아동들은 자연 현상을 관찰할 때는 무엇부터,어떻게 관찰해야 할지 막막하여 스스로 찾지 않고 단순히 묻거나 참고서로 답을 해결하려는 버릇에 젖어 있다.

 현재의 6차 교육과정의 성격에서는 보다 많은 탐구 경험을 쌓는 체험활동과 넓은 학습의 장을 요구하고 있으므로 풍부한 지역 자료를 탐구하는 실질적이고, 현상을 이해하며, 개별 또는 소집단별 협력 탐구과제를 해결하는 방향으로 자연 탐구 학습이 이루어져야 할 것이다. 그리고 효율적인 관찰이 되기 위해서는 가정에 망원경, 현미경 등의 관찰 기재들이 비치되어 언제나 관찰해 볼 수 있도록 해야할 것이다.

 

2. 관찰 측정 학습의 실제

 

  가. 실질적 관찰 측정을 위한 수업 설계

 

   관찰 측정 수업설계의 주안점으로

    ① 수업목표(무엇을 가르치고 알게 할 것인가?)

    ② 장소(학습자료가 어디에 풍부한가?-야외 현장학습, 관찰원, 과학 선진 시설, 과학실, 교실 )

    ③ 참석 인원 (동학년, 학반, 분단별, 전교생, 고학년,)

    ④ 학습 조직(개별 학습, 소집단 학습,전체 학습, 조 편성,좌석 배치, 역할 분담,과제 제시,리더 선정)

    ⑤ 학습 계획(공통 과제, 심화 과제, 과제 해결 방안, 개별 또는 분단별 학습지, 보고서 용지)

    ⑥ 수업 보조자 (초빙강사, 보조자의 역할)

    ⑦ 사전 준비(사전답사, 포인트별 학습내용 선정, 관찰 측정 기록 방법 훈련)

    ⑧ 준비물 (일정 계획, 주요 포인트별 설명 시나리오, 학생 활동 체크리스트,간편복, 학용품, 참고도서, 도시락, 메모장, 기록용 장비,

        물통, 단체 활동 장비, 레크레이션 계획, 학생 급식 지도, )

    ⑨ 안전지도 (생활 질서 지도, 교통편, 안전 지도 계획, 일정표 계획, 인솔자, 귀가 조치)

    ⑩ 결과 평가회 (보고서 제출, 보고회 계획, 차트, 보고서, 참석 범위, 식순, 보고회장 장식, 추수지도 활동, 인사 편지 발송, 보고서 문집

        발간) 등이 고려되어야 한다.

 

  계획 수립의 절차로는

 

 ① 연간계획 작성 (날짜. 학년, 인원, 장소, 학습 활동, 준비물, 관련 교과 단원)

 ② 구체적 계획 작성 (학습목표, 날짜, 장소, 거리, 교통 수단, 집결지, 해산지, 인솔자, 초빙 강사, 일정, 장소, 학습내용, 시량, 준비물,

     유의할 점, 평가 요소)

 ③ 학습 조직 계획 (조 명칭, 탐구 과제, 조원 이름, 준비물, 이동 코스)

 ④ 조별 과제 기록장 준비 (탐구 내용, 기록 내용, 심화과제, 자료, 학습내용, 탐구 방법, 탐구 내용,더 알고 싶은 점)

 ⑤ 탐구 활동 보고서 준비 (주제, 방법, 조원 명단, 동기, 주요 내용, 결과, 더 해보고 싶은 점)

 ⑥ 탐구 보고회 추진 (조별 탐구 활동 내용 보고회, 심포지움식의 분단원 앞 좌석에 배석 질의 응답하고 필요한 활동 내용 사진과

     실물 자료 제시, 학부모 참관 )

 ⑦ 현장에 사전 답사 및 협조 사항 협의 (현장 답사, 과제 내용 선정, 초청 인사 선정 자료 수집 및 협의, 장소 협조 공문, 교통편 계약,

     질서 지도, 보조자 역할 부여) 등의 절차를 지키는 것이 바람직하다.

 

 특히 관찰 학습에 있어서 바로 관찰하게 하는 것보다는 사전 과제 제시를 통해서 기초적인 지식과 관심을 갖게 한 다음 실시하는 것이 더 효율적이며, 요소 요소마다 관찰해야할 주안점을 제시하거나 주요 관찰할 부분을 지적해주는 것이 좋고, 관찰한 내용을 한번씩 질문을 통해서 확인해 보고 학습이 덜된 학생은 feed back되도록 조치하여야 한다.

 

  나. 지속적인 탐구과정지도

 

 자연과 교육과정 속에는 지속적으로 관찰. 측정하지 않으면 안되는 내용이 많다. 과학의 이론들은 모두 장기간 관찰과 실험을 통해서 얻어진 것이라는 사실을 아동들에게 인식시키고 장기간의 계획을 갖고 한 가지의 과제를 꾸준히 관찰하고 측정하고 기록하는 의지와 지구력을 길러주어야 한다. 단위 시간에 해결되는 문제보다는 장기적인 실험이나 관찰을 통해서 결과를 얻을 수 있는 개인 또는 소집단별 주제를 갖고 이를 해결하기 위해 궁리하고,고안하고,협력해서 관찰 측정되도록 안내해 주고 이를 전체 앞에 자랑스럽게 발표하는 기회를 자주 가지는 것이 반드시 필요하다. 자율 탐구 과제를 여름이나 겨울방학에 방학 과제로 내면 좋을 것이고 부모와 같이 해결하고 같이 발표회를 갖는 것도 부모의 과학교육 이해를 위해서 많은 도움을 줄 것이다. 장기적 관찰 경험을 가진 아동은 관찰 관점이 다양해지고 관찰에 대한 흥미가 높고 애착심을 갖는다.

 관찰 훈련 방법으로 평소에 다양한 방법을 적용하고, 킴스 훈련(비눗물 속이나 통속에 담긴 물체를 만져서 어떤 물체가 있는지 알아 맞추고, 순간적으로 여러 종류의 물체를 보고 그 이름을 적어 맞추는 게임) 등을 통해서 감각적 관찰 능력을 기르고, 눈동자 훈련, 후각,청각, 미각을 이용한 감각 훈련도 놀이를 통해서 익혀야 한다.

 지속적 관찰의 예로서 모든 학생이 화분을 준비하여 함께 씨앗을 심고 자라는 모습을 매일 관찰하게 해보자. 처음부터 관찰 기록장에 기록하면서 잎이 나오는 모양, 잎의 크기, 줄기의 모양, 꽃과 잎이 생기는 순서, 꽃의 얼개 등을 관찰하게 하거나, 잎이 가장 큰 것은 누구의 것인가?, 왜 잘 자랄까?, 꽃이 며칠 동안 피었다가 지는가?, 꽃가루의 모양은 어떤가?, 하루에 얼마나 자랄까?, 밤과 낮 동안 언제 더 자랄까? 등 관찰 측정의 관점이 다양하게 안내되고 확인되어야 한다.

 소규모 농촌 학교에서 있었던 일로서 잡초로 성한 실습지 관리가 무척 어려워 ‘ 1인 1평 가꾸기’라는 이름으로 전교생에게 나누어주고 각자의 패찰을 만들어 주었더니 집에서 가져온 씨앗을 심고 가꾸는데 쉬는 시간만 되면 김을 매고, 물과 거름을 주고, 지주를 세우는 등 종합 관찰 학습장으로 변하여 갔으며, 관찰 기록장을 쓰면서 변화를 관찰하도록 하였다. 비료를 너무 가까이에 주어 말라죽는 것도 경험하고, 친구의 작물이 무성하게 자라는 비결도 배우며, 생산된 채소를 집으로 가져가 부모님의 관심이 생기도록 하였고, 수확하는 기쁨도 맛보게 되어 연중 실습지는 아동들의 관찰 터가 되었던 것이다.

 지속적인 관찰 학습은 자율 탐구 과제를 추진하는 방법이 가장 좋다. 방학 탐구 과제로 1인 1가지 주제를 정하여 긴 방학동안 꾸준히 관찰 기록하고 그 결과를 정리하여 방학과제 발표회를 갖고 질의 응답하는 방법으로 운영하였더니 관찰 탐구력은 물론 보고서 작성법, 발표하는 힘, 요약하는 힘이 늘어났다.

 지금 본 도에서 강조하는 ‘ 이동학교와 책가방 없는 날 운영 ’ 프로그램을 체험학습과 관찰 측정학습의 기회로 삼는다면 좋은 방안이 될 것이다.

 

다. 관찰 측정 학습의 실제

 

 4학년 2학기 4. 열과 물체의 변화 (1) 열과 온도 (교과서 102페이지) 중 ‘물을 가열할 때 그 부피는 어떻게 되는지 알아보자’는 관찰 측정 실험학습을 강조한 방법으로 진행하는 방법을 기술해 보고자 한다.

 

1) 주제 : 물의 온도에 따른 부피의 변화

2) 학습목표 : 일정한 양의 물은 온도가 높아짐에 따라 물기둥의 높이가 얼마나 늘어나 는지 알 수 있다.

3) 학습자료 : 교과서 - 스탠드, 모래상자, 알콜램프, 삼발이, 석면 쇠그물, 비커, 시험관, 고무마개(1구멍), 유리관, 클램프, 붉은 잉크,

                   성냥, 등 

4) 보완 품목 - 양초, 마분지, 자, 스탬프, 검정 사인펜, 온도계, 고무마개(2구 멍), 모눈종이, 등

 

5) 지도과정

 

가) 동기유발-시험관에 물을 1/5 가량 넣고 주둥이를 고무풍선을 씌워 고무줄로 단단히 묶은 다음 알콜램프에 가열하면서 풍선이

     커지는 모습을 보게 한다. 왜 이렇게 커질까?

 

나) 학습목표 인지

 

다) 학습자료 확인- 분단별 자료 직접 찾아오기, 자료의 이름과 용도 알기

 

. 스탠드 - 바닥에 무거운 쇳덩이를 붙인 까닭?

. 클램프 - 고무를 끼운 까닭?

. 알콜램프,- 넣는 알콜의 양, 불을 켜고 끄는 방법

. 고무마개- 구멍 뚫기(천공기 사용법), 촛농으로 틈새 막기

 

라) 장치하는 방법과 순서 토의하기

 

ㅇ 중탕으로 가열 :그림에서 보면 시험관을 바로 가열해도 되는데 비커에 담가서 가열하는 까닭은? - 중탕 용어사용 금지

ㅇ 장치를 할 때 관찰과 측정이 잘되도록 하는 방법은? - 물에 잉크 섞기

ㅇ 장치하는 순서 알아보기

. 유리관의 굵기 측정 방법 고안 - 안지름,바깥지름

  지름 재는 방법-자로 재기, 캘리퍼스로 재기, 스탬프에 찍어서 재기

. 물이 잘 보이도록 하려면 어떤 방법이 있을까? - 붉은 잉크 섞기

. 물기둥의 높이 그리기 - 물기둥의 윗면 검은 펜으로 눈금 긋기

  물기둥의 윗면을 기준으로 1cm 간격으로 눈금 긋기 (마분지에 그려 유리 테프로 붙인다.)

 

마) 예상하기 - 알콜램프로 가열하면 어떤 변화가 생길까? 왜 그렇게 될까?

 알콜 불꽃이 물기둥을 밀어 올릴까?

 

바) 가열하면서 물의 온도와 물기둥의 높이 측정하기

ㅇ 온도계 읽는 법 - 직각으로 읽기

ㅇ 물기둥의 높이 재기 - 처음 (0 눈금), 10。 마다 눈금 읽기

ㅇ 표 그리기 - 물의 온도에 따른 물기둥의 높이

ㅇ 그래프 그리기 - X 변인 : 온도, Y 변인 : 물기둥 높이

ㅇ 그래프 해석하기

. 15。C는 0, 20。C는 2, 30。C는 4, 40。C는 6, 50。C는 7이다. - 측정 결과

. 온도가 높아질수록 물기둥이 점점 높아진다. - 관찰 결과

. 온도가 높아질수록 부피가 늘어난다 - 해석

 

사) 토의 - 물기둥이 올라간 것은 부피가 늘어난 까닭인가?

  물기둥이 올라간 까닭은?

  물기둥은 1。C 올라갈 때 얼마나 올라가나?     온도가 올라가면 물의 부피가 늘어나는가?

아) 결론 및 적용 - 온도가 높아질수록 물의 부피가 늘어난다.

   온도계는 온도가 올라갈 때 알콜의 부피가 늘어나는 성질을 이용했다.

 

3. 맺음말

 

 자연과 관찰 측정학습은 관찰할 사물이나 현상을 자세히 관찰하는 태도가 없이는 제대로 학습되었다고 할 수 없다. 관찰은 다양한 방법으로 문제를 파악하고 해결하려는 의욕과 관찰 훈련이 생활화하여 있을 때 성공적으로 수행된다. 지속적인 관찰과 정확한 측정으로 성실히 탐구할 수 있는 기초적인 기능을 습득하기 위한 노력과 시간을 제공하고 스스로 과제를 해결하도록 조건을 만들어 주어서 관찰하는 동기유발이 되도록 의도적으로 진행해야 할 것이다.

 관찰과 측정이 자연스럽게 훈련되도록 지도하고, 창의적인 관찰 방법은 칭찬과 독려로서 계속 신장시키며, 장기적이고 창의적인 관찰의 결과에 의해서 새로운 것이 발견된다는 사실을 터득하도록 안내하여 지속적인 관찰과 실험이 습관화해야 하며, 개별 또는 소집단 협력 과제를 갖고 이를 장기간에 걸쳐 탐구해 가는 과정에서 관찰‧측정 능력은 신장된다고 확신한다.