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과학은초중등교육과정에있어독특한과목이다. 왜냐하면

학생중심의실험실활동을통하여학습하게되는유일한과목

이기때문이다. 그러나모든실험실이같은것만은아니다. 과

학 수업에 실험 교수 전략을 도입하기 시작한 것은 The

Committee of Ten1)이 결성된 1892년으로거슬러올라갈수

있다. The Committee of Ten은실험실수업을기반으로한

과학교육이이루어져야함을강력하게표명했다. 과학실험교

수는귀납적실험, 연역적실험, 그리고탐구적실험등과같이

몇가지접근법이시도되었다. 귀납적실험은학습주제에대

한 자료를 수집하여 일반화하는 것이다. 연역적 실험은 수업

시간에배운법칙을실험을통해확인하는것이다.

과학 수업의 본성은 1957년 소련의 Sputnik 발사 이후에

다시주목받기시작했다. 미국사람들은과학분야에서있어서

소련에뒤졌다는것을느꼈으며, 냉전기는즉각적으로미국과

학교육에영향을주었다. 1959년미국의과학교육을평가하고

과학교육을위한새로운제안을건의하기위하여Woods Hole

Conference가개최되었다. Bruner(1960) 등과같은학자들은

발견학습과같은귀납적방법을통하여지식의구조를가르치

는것을강조했다. 반면 Schwab(1962)과같은그룹은과학적

지식을바라보는인식론적관점의전환이반영된과학교수의

좀더기초적인전환을대해논의했다. 시험적인지식의새로

운관점은과학교수로서의현대의탐구방법인Schwab의탐

구학습법에반영되었다.

오늘날과학교사들은과학을효과적으로가르치기위해사

용할수있는세가지의실험실접근법을가지고있다. 즉, 학

생들이자료를모으고, 자료에서패턴을찾고, 자료에기초해

일반화할수있는곳의귀납적실험실로써, 이접근법은발견

학습으로칭해진다.

다른접근법은학생들이원리에대해수업에서배우고실험

실에서 그 원리를 검증하는 연역적 실험실로써, 이 접근법은

확인 실험학습으로 칭해진다. 세 번째 접근법은 학생들이 몇

개의자연현상을설명하기위한가설을세운후실험실에서

검증하는가설-연역적실험실이다.

현대의교사들이과학수업에서어떻게실험을사용하는지

살펴보자. Oshkosh West 고등학교(OWHS)에서과학을가르

치고 있는 세 명의 교사를 면담했다. OWHS는 위스콘신 주

Oshkosh에소재하고있는학생의규모가큰세학교중의한

곳이다. OWHS에는 학생 수가 약 1900명이며, 15명의 과학

교사가재직하고있다.

면담에참여한교사들은생물교사Sara Dobish, 9학년과

학교사Jodi Seckar, 그리고화학교사Holly Pershing이다.

Sara Dobish는 1999년 University of Wisconsin-

Oshkosh에서중등교육으로과학학사학위를수여받았고,

2004년에Educational Leadership 과정에서과학석사학위

를취득했다. 지금까지서부에서 10년동안의교사경력을가

지고있고, 생물Ⅰ과생물Ⅱ를가르치며, 현재는과학부의공

1) 1800년대 말미국교육의표준화요구에부흥하고교육적문제를해결하기위하여대학교수들로이루어진위원회이다.

The Use of Laboratory in High school Science

글 | John Lemberger, Ph.D.(University of Wisconsin Oshkosh, jlemberg@uwosh.edu)

Sara Dobish(Oshkosh West High School, holly.pershing@oshkosh.k12.wi.us)

Jodi Seckar(Oshkosh West High School, holly.pershing@oshkosh.k12.wi.us)

Holly Pershing(Oshkosh West High School, holly.pershing@oshkosh.k12.wi.us)

번역 | 홍정민(보성고등학교, opencluster@paran.com)

화학교육 The Use of Laboratory in High school Science

54 CHEMICAL EDUCATION

동부장교사로재직중이다.

Jodi Seckar는 1997년 University of Wisconsin-

Oshkosh에서 초등 과학 교육을 전공했고, 부전공으로 과학

학사학위를취득했다. 교직생활의첫해에는 New London

Junior High School에서 9학년 과정의 물상을 가르쳤다.

1998년부터는 OWHS에서 9학년 물상을 가르치고 있으며,

Sara Dobish와같이과학부에서공동부장교사를맡고있다.

Holly Pershing는상대적으로초임교사에속한다. 올해가

OWHS에서가르친지 2년째되고있으며, 이 학교에오기전

에는 사립학교인 Assumption Catholic High School에서 1

년간 과학을 가르쳤다. University of Wisconsin-Green

Bay의 생물교육학사학위를취득했고, 광범위한과학분야,

생물/생명과학, 화학, 물리, 지구와우주과학분야의교사자

격증을 가지고 있으며, University of Wisconsin-Oshkosh

에서저널리즘학사학위도받았다.

Sara Dobish는 실험이 어떻게 과학 수업에서 이용되는지

에보여주기위해과학수사(법의학) 단원수업을예로제시했

다. 이단원은대략9주정도이며, 7개의실험을포함한다. 몇

개의실험은 2̃ 3일정도걸린다. Dobish는실험실안전문제

로인해위험한물질과유기체에관해서는다소제한적으로사

용하고있으며, 생물학실험에서는특별한제한점을정했다고

말했다. 이이유때문에그녀는간혹실험실을활용한열린탐

구수업을피한다. 학생들은자신들에게노출될수있는위험

성을 알아야만 한다. Dobish는 실험실에서 연역적 접근법을

활용한다. 즉, 학생들은수업에서일반적원리를배우고, 그런

다음 실험실로 가서 그 원리를 증명

한다.

과학수사(법의학) 단원실험중하

나는숨어있는지문들을분류하는것

이다. 학생들은 물품을 받고, 지문의

종류에관한수업을받는다. 몇 개의

기술에대하여수업을받은후, 지문

을채취한다. 한 가지의기술은강력

순간접착제발연법이다. 각학생은탄산음료캔에자신의엄지

손가락지문을남긴다. 강력순간접착제몇방울떨어뜨린비닐

봉지안에그캔을넣고봉인한다. 강력순간접착제로부터나오

는증기는엄지손가락지문이찍힌면에붙고광원아래에서보

인다. Dobish는지문의다른유형을알려주고, 학생들은그들

의지문을확인해야한다.

Seckar는다른색깔의용액과하나의공기방울로채운긴

플라스틱튜브를이용하여학생들에게속력에관한아이디어

를생각해내도록한다. 학생들은튜브를기울여튜브안의공

기방울이위로올라오는것을관찰하는것으로부터실험을시

작한다. 학생들은공기방울의움직임을화이트보드를이용해

표시하게된다. 자신들이관찰한것과화이트-보드기록으로

부터 학생들은 속력을 기술하는 법칙을 개발하게 된다. 일단

학생들은자신들의생각을토론할기회를통해속력에관한일

반법칙을제안하게되고, 그법칙을다음실험에서다른상황

에적용하게된다.

여기에 Seckar는 두개의실험실접근법을사용하고있다.

첫째접근법은학생들이결과를일반화시키는귀납적실험실

이다(예, 속력법칙). 둘째접근에서, Seckar는학생들이고안한

법칙을새로운상황에적용시키는연역적접근법을사용한다.

Pershing은 보일 법칙 실험의 예를 제시했다. 최근

Pershing는수업에서보일법칙을강의한후, 학생들에게실

험활동을통해그법칙에의한예측값을확인해보도록했다

(연역적접근). 학생들은병의주둥이부분에타이어밸브를붙

인 플라스틱 탄산음료 병을 이용한다. 봉인된 병의 내부에는

주사기가있다. Pershing은 펌프를

이용해 40psi(pounds per square

inch)까지공기를병에채운다. 이를

위해주사기플런저안을누른다. 학

생들은주사기부피값을읽고그값

을기록한다. 그리고, 약간의공기가

공기밸브를통해나가도록한다음,

주사기부피값을다시읽는다. 이러

3) 이 내용은한국교육과정평가원의 2005년 연구보고서인‘과학과교육과정개선방안연구’를바탕으로하였다.

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한과정을다섯번반복한다. 그후학생들

은 부피 대 압력값을 구상해서 보일의 법

칙에의한예측값과맞는지검증한다.

Pershing은 이수업순서에있어학생

들이 실험을 먼저 하도록 하는 것을 고려

하고 있다. 이러한 방식은 학생들이 보일

법칙을 유도해 낼 수 있는 기회를 제공하

는것이다(귀납적접근). 그녀는이러한방

식이 연역적 접근과 똑같이 효과적이고,

어쩌면학생들에게좀더흥미로운지모른

다고생각한다.

세명의교사모두자신들이과학

을배웠을때의방식보다실험수업

을통해더많은요소를가르친다고

말했다. 그러나그들은실험실사용

에관해약간의제약을느낀다고언

급했다. 신규 교사일 때, 실험실 활

용수업이다소불편함을느꼈고, 노

련한교사가되었을때, 새로운것에

도전하는것에좀더편안함을느끼게되었다는것이다. 또한,

다른교사들과실험실을함께사용해야하기때문에, 실험수

업을하는데약간의한계가있으며, 이러한한정된시설은해

결해야할가장시급한문제라고언급했다.

과학에서의실험실수업접근법은19세기말에발달되었고,

20세기에정착되어, 위에서제시한세명의교사와같이, 현재

미국고등학교에서사용되고있다. 이교사들은실험실교수법

에있어여러접근법들이있다는것을잘알고있고, 각접근법

의장점에따라어떤접근법을사용해야하는지에대하여고민

한다는사실에주목해야한다.

여기에세명의화학제자들의사진과소감문이있다.

Will Berendsen

“과학수업에서실험은배우는데매우도움이된다. 실험은

우리가책에서배운이론들과관련된것을실제로경험할수있

게해준다. 강의를받아적는수업이재미없는것

은아니지만, 직접실험해봄으로써생각들과자료

들을마음속에확고하게하는데도움이된다.

여태까지 학생들은 책으로만 공부를 했지만

실험은더많은것을얻을수있고좀더의미있

는교육을할수있게해줄것이다. 직접실험해

보지않으면어느누구도그들이배우는것에진

정으로관심을갖게되지못할것이다. 그러므로,

실험을해라. 정말근사하다!”

Sara Hansen

“화학시간에 매번 앉아서 필기만 했을

때, 약간지루했다. 그러나실험해서배운

것을적용할때, 수업시간에한것들이얼

마나많이일상생활에적용되는지이해할

수있게해준다. 나는다소시각의존적인

간이고 실제로 그 절차를 해보거나 보는

것은내학습력을높여주므로실험하는것

이좋다.”

Kevin Toddish

“실험은기록과숙제, 기록과숙제의반복되는낡은방법으

로부터탈출하는좋은방법이다.

실험은우리가수업에서배웠던것을실제로보는좋은방

법이다. 종합해보면, 실험은모든과학관련수업에있어필수

적인것이다.”

Brunner, J. (1960). The process of education. New York:

Vintage.

DeBoer, G. E. (1991). A history of ideas in science education:

Implications for practice. Teachers College Press: New York.

Schwab, J. (1962). The teaching of science as inquiry. In The

teaching of science. Cambridge, MA: Harvard University

Press.

참고문헌