이화여자대학교 과학교육과 강 순 희 경기 과학교육원

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1 이화여자대학교 과학교육과 강 순 희 2009. 08. 03 경기 과학교육원
창의성과 과학교육 이화여자대학교 과학교육과 강 순 희 경기 과학교육원

2 7차 과학과 교육과정 2. 목표 자연 현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 과학의 지식체계를
이해하며, 탐구 방법을 습득하여 올바른 자연관을 가진다. 가. 자연의 탐구를 통하여 과학의 기본 개념을 이해하고, 실생활에 이를 적용한다. 나. 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 실생활에 이를 활용한다. 다. 자연 현상과 과학 학습에 흥미와 호기심을 가지고 실생활에 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 기른다. 라. 과학이 기술의 발달과 사회의 발전에 미치는 영향을 바르게 인식한다.

3 2007년 개정과학과 교육과정 2. 목표 자연 현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여, 과학
교육인적자원부 고시 제 호[별책 9] 2. 목표 자연 현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여, 과학 기본 개념을 이해하고 과학적 사고력과 창의적 문제 해결을 길러 일상생활의 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는데 필요한 과학적 소양을 기른다. 가. 과학의 기본 개념을 이해하고, 자연 탐구와 일상생활의 문제 해결에 이를 적용한다. 나. 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다. 다. 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 일상 생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양한다. 라. 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.

4 미래형 교육과정 – 글로벌 창의인제 육성 당위성; 1, 세계 환경과 국가 위상의 변화 2, 인재 육성 전략의 재조정 요청
미래형 교육과정 – 글로벌 창의인제 육성 국민 대토론회 국가교육과학기술 자문회의( 월출범) 주관 당위성; 1, 세계 환경과 국가 위상의 변화 2, 인재 육성 전략의 재조정 요청 (세계적인 사람, 창의적인 사람, 교양있는 사람) 3, 교육의 질에 대한 기준 재정립 4, 우리 교육의 고질적 문제 해소 교과군( 현행9개 교과군 을 7개 교과군으로) 학년군( 중학교 7~9학년, 고등학교 10~12힉년) 2011년 중학교 1학년부터 단계적 시행예정 고등학교; 교과활동(기초영역3, 탐구영역2, 예체능영역2, 선택영역) 창의적 체험활동(진로체험활동, 봉사활동, 동아리활동 등) Company Logo

5 과학적 사고력 VS 문제 해결력 창의적 문제해결력

6 과학적 사고력 VS 문제 해결력 과학적 사고력 창의적 문제해결력

7 사고 개념도 사 고 인지 사고 초인지 사고 일상적 사고 과학적 사고 문제 해결력(탐구 능력) 논리적 사고력
사고 개념도 사 고 인지 사고 과학적 사고 문제 해결력(탐구 능력) 관찰 측정 분류 예상 추리 문제 인식 가설 설정 변인 통제 자료 변환 자료해석 결론 도출 일반화 논리적 사고력 보존 논리 비례논리 확률 논리 조합 논리 변인 통제 논리 상관 논리 일상적 사고 초인지 사고 사고는 경험에서 의미를 추구하는 …..사고와 이…..사고를 지시하고 통제하는 …사고로 나눈다 인지 사고는 …..사고와 …..사고로 나눌 수 있다 과학적 사고는 ..… 측면과 ..… 측면으로 분류할 수 있다. 문제해결력(탐구 능력)의 하위 요소는……..와 같다 논리적 사고의 하위 요소는……….와 같다. 검사도구 TIPS, 권재술과 김범기의 탐구 능력 검사 도구, 과학 수능 시험 검사도구 SRT, GALT, Lawson 과학 추리 검사지

8 과학적 사고력의 두 가지 유형 <1> 논리적 사고 측면에서 과학적 사고력(논리적사고력)
논리적사고력 (과학적사고력 ) 하위 요소; 보존논리, 비례논리, 확률논리, 조합논리, 변인통제논리 ,상관논리 ( Roadranka et. al., 1983; Shayer & Adey,1989; Lawson, 1995) 논리적사고력(과학적사고력) 측정 도구; SRT 검사지, GALT 검사지, Lawson과학추리력검사지 <2> 문제 해결 측면에서 과학적 사고력 (탐구 능력) 탐구능력(과학적사고력 ) 하위 요소; 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리, 문제인식, 가설설정 , 변인통제, 자료변환, 자료해석, 결론도출, 일반화 ( 제7차 과학교육과정, 권재술, 김범기, 1994) 탐구능력 (과학적사고력) 측정 도구; TIPS , 권재술과 김범기 탐구능력검사도구, 과학수능시험 <논리적 사고력 측정도구와 과학 탐구능력 측정도구 TIPS II> 상관계수; 0.49 (임청환, 정진우, 1991) 논리적 사고로서의 과학적 사고와 탐구능력으로서의 과학적 사고를 보는 관점에서 차이가 있을 쭌 서로 크게 다르지 않음을 보여 주고있다. 왜냐하면 각 관점에서의 하위요소들 사이에 서로 많이 중첩되었있음을 의미한다. 8 8

9 창의적 문제해결력 (창의적 탐구능력) (창의적 비판적 사고력)

10 용어 정의 창의적 사고 비판적 사고 협의적 측면: 많고, 다양하고, 독특한 사고 발산적 사고
협의적 측면: 많고, 다양하고, 독특한 사고 발산적 사고 (광의적측면) : 새롭고, 신기하고, 유용한 사고 적극적 측면 - 수렴적 사고 보다 나은 추리에 의한 판단, 보다 합리적인 추리에 의한 판단, 보다 논리적인 추리에 의한 판단 (비판적인 탐구능력) 보다 나은 관찰능력, 보다 나은 분류능력, …………… 보다 나은 변인통제능력, 보다 나은 가설설정능력, 보다 나은 결론도출능력, 보다 나은 일반화능력. (비판적인 논리력) 보다 나은 비례능력, 보다 나은 보존능력, 보다 나은 조합능력,보다 나은 변인통제능력, 보다 나은 확률능력, 보다 나은 상관능력. 창의적 사고 비판적 사고

11 발산하기

12 수렴하기

13 창의적인 사람? 지능이 높은 사람이 아니다 기본적 지식이 많아 많은 아이디어를 내어 상상력 (창의적능력) 및 보다 나은 판단력(비판적능력) 이 뛰어난 사람이다. 창의성은 교육을 통해 개발 가능하다. 사고(유창성, 융통성, 독창성, 정교성)하는 능력, 판단을 유보하고 통제하는 능력, 적극적인 질문을 하는 능력, 시각을 바꿔보는 능력, 문제의 범위를 확대하는 능력, 결합과 조합하는 능력, 논리적으로 보다 나은 판단을 내리는 능력의 사람이다.

14 A B ① ② 발산하기와 수렴하기 발산하기 수렴하기 A - 브레인스토밍 B - 브레인라이팅기법 ① - 하이라이팅 기법
① - 하이라이팅 기법 ② ② - PMI 기법

15 A ① A ② 발산 수렴 함께하기 발산 수렴 함께 하기 A - 브레인스토밍 기법 ① - 하이라이팅 기법
② - PMI 기법 발산 수렴 함께 하기

16 A ① B ② 발산 수렴 함께하기 발산 수렴 함께 하기 A - 브레인스토밍 기법 ① - 하이라이팅 기법
② - PMI 기법

17 발산적 사고 기능의 활성을 위한 수업 도구 주어진 상황에서 다양하게 생각하고 있는 것을 설명하거나 표현하기!!!!!!!!!
개별 또는 조별로 브레인라이팅 하기 가설 생성을 위한 1분 기법 조별이나 학급 전체가 브레인스토밍 하기 한 번에 한 가지씩 덧붙이기 Eberle(1971)의 scamper 마인드맵핑, 마인드스토밍, 아이디어생성기법, 오스번의질문기법 , 결부법, 강제연결법, 유추법, 속성열거법, 형태분석법, 자유연상법

18 브레인라이팅 기법 (Brainwriting)
필요성 다른 사람 앞에서 자신의 생각을 표현하기를 주저하는 경우 회의 참가 사람의 수가 많은 경우 많은 아이디어를 빠르게 생성 해야하는 경우 몇 개의 소집단으로 나눔 진행 (ⅰ) 각 멤버에게 브레인라이팅 용지 한 장씩 배부 (ⅱ) ‘문제 진술’ 적고, 가로줄마다 3개의 아이디어를 적음 (ⅲ) 테이블 위에 갖다 놓고, 다른 사람이 갖다 놓은 용지를 집어옴 (ⅳ) 두 번째 줄에다 3개 아이디어를 더 적음 (ⅴ) 아이디어 떨어질 때까지 단계 (ⅲ)~(ⅴ)를 계속함

19 브레인스토밍 기법(Brainstorming)
사용 창의적인 아이디어를 많이 생성해내야 하는 경우 원리와 규칙 • 원리 (ⅰ) 판단을 유보한다. (ⅱ) 양이 질을 낳는다. • 규칙 (ⅰ) Support - 비판하지 않는다. (ⅱ) Silly - 거칠고 자유분방한 것일수록 더 좋다. (ⅲ) Speed - 아이디어 수가 많을수록 좋다. (ⅳ) Synergy - 아이디어를 조합시켜 또 다른 것을 만들 수 있다.

20 SCAMPER Eberle – 7가지 질문으로 정리, 아이디어 흐름을 자극하는 7가지 질문 데 필요한 것 선택하여 사용 S
Substitute 무엇을 대신 사용할 수 있을까？ C Combine 무엇을 결합할 수 있을까？ A Adapt 조건이나 목적에 맞도록 어떻게 조절할 수 있을까？ M Modify 색, 모양, 형태를 어떻게 바꿀 수 있을까？ Magnify 어떻게 더 크게, 강하게, 두껍게 만들 수 있을까？ Minify 어떻게 보다 작게, 가볍게, 짧게 만들 수 있을까？ P Put to other uses 다른 용도로 사용할 수 없을까？ E Eliminate 무엇을 삭제하거나 떼어낼 수는 없을까？ R Rearrange 어떻게 하면 형식, 순서, 구성을 바꿀 수 있을까？ Reverse 어떻게 하면 원위치와 반대되는 곳에 놓을 수 있을까？

21 마인드스토밍(Mind storming)
양에서 질을 찾도록 사고의 판단을 유보하고 계속 밀어붙이는 것 진행 방법 • 진짜 그럴 듯한 아이디어를 찾는 순간 멈추어 버린다. • 사전에 정해 놓은 수의 아이디어가 생성할 때까지 생각을 계속한다. 그럴듯한 아이디어는 대부분 목표한 수의 끝부분에서 나타난다.

22 Osborn의 질문기법 아이디어를 고무시키는 약 75가지 질문을 크게 9개의 영역으로 나누어 정리 9개 영역의 질문리스트
1. 타용도 : 다른 용도는 무엇인가? 2. 적용 : 적용할 수 있는 비슷한 것은? 3. 수정 : 다르게 고치면? 4. 대치 : 다른 것과 바꾸면? 5. 확대 : 크게 하면? 6. 축소 : 줄이면? 7. 재배열 : 다르게 배치하면? 8. 도치 : 거꾸로 하면? 9. 결합 : 서로 연결(관련) 시키면?

23 결부법(Synectics) 별개의 요소들을 함께 맞추어 넣는 것 집단의 구성
(ⅰ) 사회자 : 진행자, 기록자의 역할을 함 (ⅱ) 구성원 : 유추/비유를 자주 사용하며, 해결에 도움을 주려는 태도 지녀야 함 진행의 과정–“엄격해야 할 때까지는 느슨하고 자유롭게 있어라” (ⅰ) 문제의 진술과 간단한 분석 (ⅱ) 탐색여행 (ⅲ) 유추의 정교화 (ⅳ) 강제 결부 (ⅴ) 대안의 현실적 적용

24 강제연결법(Forced connection method)
별 관계가 없어 보이는 어떤 대상을 문제에다 강제로 연결해서 아이디어를 얻는 것 유추법 어떤 대상 속에 있는 ‘관계’를 문제 장면에 적용하여 유사한 ‘관계’를 찾음 유추적 해결의 단계 • 문제 진술(어떤 장면인가?) → 유추를 만든다(이와 유사한 장면에는 어떤 것이 있을까?) → 만들어 낸 유추의 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾는다 → 이 해결 방법을 원래의 ‘문제’에 적용

25 속성 열거법(Attribute listing)
단계 (ⅰ) 현재 모델이 가지고 있는 속성을 나열 (ⅱ) 각 속성들을 차례대로 보고 어떻게 향상시킬 수 있는지 고려 (ⅲ) 좋아 보이는 아이디어들을 평가 단점 • 본질적이지 않은 속성에 집착해 버리기가 쉽다. • 속성이 너무 많으면 관리하기 어렵다 (7개 이상 고려하지 않는 것이 바람직함) • 독창적이지 못하고 원래의 속성과 유사한 것 이상이 못 될 수 있음.

26 형태 분석법(Morphological analysis)
필요성 묻지 않고 간과해 버릴 수 있는 질문을 새삼스럽게 해 보도록 하는데, 해결될 것 같지 아니한 문제를 해결하는데, 여러 가지 대안적인 아이디어들을 생성해 내는데 도움 단계 (ⅰ) 문제나 체제를 기술해 주고 있는 차원 나열 (ⅱ) 확인해 낸 차원 속에 있는 여러 속성들을 나열 (ⅲ) 속성들의 조합을 자극으로 이용하여 새로운 아이디어를 만듦

27 자유연상법 한 아이디어를 가지고 다른 아이디어, 다시 제 삼의 아이디어를 생성해 내는 식의 진행
구조화 되지 않은 자유 연상 - 구조화된 자유 연상

28 수렴적 사고 기능의 활성을 위한 수업 도구 여러 가능성 중에서 보다 나은 것을 선택하기!!! 하이라이팅 기법 역브레인스토밍기법
조별이나 학급 전체가 토의하기 아이디어 제거 기법 ALU 기법, PMI 기법, PPC 대화기법, 평가행렬법, 쌍비교분석법

29 하이라이팅 기법(Highlighting)
다수의 대안들을 유의미한 몇 개의 범주로 좁히고 분류할 때 적절함 방법 (ⅰ) 아이디어를 나열하고 번호를 매기면서 ‘힛트 아이디어’를 표시 (ⅱ) 적중 영역(hotspots) 찾기 : 관련 있는 hits idea들을 유목화 함 (ⅲ) 적중 영역의 재진술 하기 (ⅳ) 적중 영역의 선택 간단하면서 가장 효과적. 특별한 훈련이 요구되지 않음

30 역브레인스토밍 기법(Reverse brainstorming)
특징 • 소수의 아이디어를 깊이 분석하고 발전시킬 필요가 있을 때 적절 • 생성된 아이디어의 실천 가능성에 대한 예측 및 비판 방법 (ⅰ) 참여자 모집 (ⅱ) 용지에 아이디어리스트와 함께 목표와 문제를 기록하여 게시 (ⅲ) 첫 번째 아이디어에 대해 비판, 챠트용지에 기록 (ⅳ) 순서대로 모든 아이디어를 비판 (ⅴ) 최선의 해결책 생성 : 아이디어를 다시 음미, 제시된 비판 고려, 아이디어 수정 (ⅵ) 최선의 아이디어 선택 후 실천을 위한 행위 계획 수립

31 ALU(Advantage, Limitation and Unique Qualities)
‘강점/이점, 장점’을 고려, ‘제한’ 또는 개선이 필요한 영역을 찾고, 각 대안들의 ‘독특한 특성’ 확인 PMI(Plus, Minus and Interesting) 주의를 의도적으로 P(강점)에 집중 → M(약점) → I(흥미로운 점)에 집중

32 P-P-C 대화 기법(Positive-Possibilities-Concerns)
동의하기 어려운 아이디어를 효과적으로 다루는 대화 요령 방법 (ⅰ) P : 긍정적인 면, 그 아이디어에 대해 좋다고 생각되는 것을 말함 (ⅱ) P : 가능성, 그 아이디어를 어떻게 적용하거나 확대시킬 수 있는지에 대해 언급 (ⅲ) C : 염려스러운 점을 직설적으로 말할 수 있어야 함

33 평가행렬법(Evaluation matrix)
대안의 수가 제법 되지만 이들 모두를 일련의 준거에 따라 체계적으로 음미하고 평가해 볼 필요가 있을 때 사용 방법 (ⅰ) 행렬표 준비 (ⅱ) 행렬표 완성 (ⅲ) 결과의 해석

34 쌍비교분석법(Paired comparison analysis, PCA)
몇 개의 대안들을 상대적 우선순위에 따라 선택, 결정 해야 할 때 특징과 유의사항 • 모든 대안들을 한 번에 한 쌍씩 비교해 보고 상대적인 중요성을 결정한다. • 비교 대안들은 같은 형태로 진술해야 한다. • 행렬에 빠진 다른 유망한 대안이 있을 수도 있다. • 적용한 준거가 바뀌면 결과는 달라질 수 있다

35 문제해결능력 신장 수업 모형 탐색 용어 도입 개념 적용 탐구 수업 단계 문제 해결 5단계 문제 인식 가설 설정 변인 통제
문제해결능력 신장 수업 모형 문제 인식 가설 설정 변인 통제 자료 변환 및 자료 해석 결론 도출 및 일반화 문제 해결 5단계 탐구 수업 단계 탐색 용어 도입 개념 적용

36 창의적 문제 해결력 신장 수업 모형 - 가설 제안 활동을 통하여 문제 해결 5단계 창의적 문제 해결 5단계 문제 인식
창의적 문제 해결 5단계 문제 인식 가설 설정 변인 통제 자료 변환 및 자료 해석 결론 도출 및 일반화 문제 인식 가설 설정 변인 통제 자료 변환 및 자료 해석 결론 도출 및 일반화 문제 해결 5단계

37 가설연역적 탐구 실험 귀추 인과적 질문 제기 결론 가설 설정 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과 실험 설계 및 수행
예측 결과

38 창의적 문제해결력 지향 가설 연역적 탐구 실험 귀추 인과적 질문 제기 결론 가설 설정 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과
창의적 문제해결력 지향 가설 연역적 탐구 실험 귀추 인과적 질문 제기 가설 설정 결론 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과 실험 설계 및 수행 예측 결과

39 창의적 문제 해결력 사고력(창의적, 비판적, 탐구적….등등)이란 오래된 것 이나, 새로운 것 이기도 함
항상 생활 속에 내재되어 있기도 하고, 강조점이 바뀌기도 하고, 시대적 논쟁이 되기도 함 2007 개정 과학과 교육과정(2010년부터)에 의하여 창의적 사고력은 시대적 논쟁이 될 것이 확실함

40 창의성에 대한 오해 및 부담 특별한 재능을 가진 사람의 것이라고 보는 것 별나게 행동하는 것이라고 보는 것
특별한 부서의 사람만이 필요로 하는 것으로 보는 것 반대나 반발로 보는 것 창의성 교육은 혼란이라고 여김. 가치 있다고 보지만 좋아하지 않음 중요성을 인정하면서도 수용하기 어렵다는 두려움 하던 대로 하는 것이 편하다고 생각함. (김영채, 2004)

41 창의적 교육이 잘 안 되는 이유 여건이 안되어 있기 때문 대학입시 때문 학생이 제대로 하지 못하기 때문
교사들 자신이 잘 몰라서 못하기 때문 (드러나지 않은 내적요인) (김영채, 2004) A, Ambivalence(이중성) towards creativity is endemic in our school (학교풍토병); Teachers praise it to children, but teach them to avoid being creative. B, Most teachers react negatively to creative original notions offered by children in their class; …silly, wild, naughty C, The more creative high school science teachers for their classroom were rated lower by their supervisor than that more conventional teachers (Hunt, 1982; Torrance, 1964) 장난끼가 있는, 옳치 않은, 비뚤어진, 가벼운….naughty

42 과학교사인 우리의 자세 1, 앞에서 열거한 창의성에 대한 오해, 부담감, 이중성을 털어내 버리자.
과학교사인 우리의 자세 1, 앞에서 열거한 창의성에 대한 오해, 부담감, 이중성을 털어내 버리자. 2, 우리들 자신이 창의성에 대한 이론이나 실제를 잘 모른다는 솔직 겸허한 수용적 태도를 갖자. 3, 창의적 사고력 신장 교육 개발의 필요성을 인식하자. 4, 과학 내용을 잘 가르치면 사고력은 저절로, 자동적으로, 부수적으로 신장한다는 생각은 버리자. 5, 기존 수업전략을 넘어 조그마한 차이가 있을지라도 창의적 문제 해결력 지향 수업 전략을 경험해 보자.

43 현재 사용하고 있는 탐구수업 전략

44 창의적 문제해결력 지향 탐구수업전략

45 창의적 문제해결력 지향 탐구수업전략

46 창의적 사고력(Creative Thinking)
광의의 정의 :새롭고(new,novelty) 유용한(usefulness) 어떤 것을 생산해 내는 행동 또는 정신과정 (김영채, 2004; Sternberg & Davidson, 1995; 박종원, 2004) 협의의 정의 : 발산적 사고 또는 확산적 사고 (Guilford, 1950; 김영채, 2004) (교육자료 개발도 가능하고 평가도 가능할 만큼 협의적임) - 사고의 수가 얼마나 많은지 (many, fluency, 다양성) - 사고의 수가 얼마나 다양한지 (varied, flexibility, 융통성) - 사고의 수가 얼마나 독특한지 (unusual,originality,독창성)

47 다양성 속에 독창성이 있다! The longer the list for the subjects…..
The higher the subject’s score in ideational fluency(다양성) The higher the subject’s score in flexibility(융통성) and originality(독창성) The greater the variety and unusualness of the answers Hunt(1982) in the universe Within-A New Science Explores The Human Mind

48 발산적 사고(창의적 사고)

49 발산적 사고력 미래의 창의적 행동 에 대한 예측 타당도= .55
미래의 창의적 행동 에 대한 예측 타당도= .55 <비교; 지능검사 I Q에 대한 예측 타당도= > <의미2> 높은 점수를 획득한 학생이 미래에 “창의적으로 행동할 것” 이라고 예측. <의미3> 미래의 “창의적 잠재력 (potential of creative thought)”을 예측. Use his or her skill in school ! Will do well in future !

50 가설 설정하는 귀추적 사고 귀추 귀추 : 이미 알고 있는 다른 현상과의 유사성에 근거하여 미지의 현상을 설명하기 위한
귀추 : 이미 알고 있는 다른 현상과의 유사성에 근거하여 미지의 현상을 설명하기 위한 가설의 생성 과정 (Lawson, 1995; Peirce Edition Project, 1998) 놀라운 현상 (의문 상황) 이미 알고 있는 가장 유사한 현상 귀추 가설 (의문 상황에 대한 잠정적인 인과적 설명)

51 비판적 사고력 (Critical Thinking)
1, 보다 나은 추리, 보다 합리적인 추리, 보다 논리적인 추리(Reasoning)에 의한 판단력 2, 보다 나은,보다 합리적인, 보다 논리적인 추리에 의한 판단력을 탁월하게 작동하는 사람들(비판적 사고력이 탁월한 자) = 논리력검사 고득점자 = 탐구능력검사 고득점자 = 과학추리력검사 고득점자 = 수능고득점자 3, 비판하고자 하는 해당 사고요소에 대하여 추리과정에 의한 판단의 4 단계 <단계 1> 깊은 이해 단계 <단계 2> 좋은 이유 단계 <단계 3> 논리적 추리 단계 <단계 4> 적극적 판단 단계 4, 문제해결력과 의사결정력에 비판적 사고력이 핵심 1, 추론; 논리적인 추리 2, 추리; 논리적인 추리(보다 비판적인 추리) 논리적이 아닌 추리(덜 비판적인 추리)이므로 추리가 훨씬 넓은 범위를 커버하는 개념이다 3, 과학적 추론= 보다 논리적인 추론=보다 논리적인 추리=보다 비판적인 사고력

52 비판적 사고(수렴적 사고)

53 과학적 문제해결 측면 비판적 사고 (문제 해결력=탐구능력=과학적사고) 비판적 사고 (문제 해결력) (탐구 능력 판단 사고 요소
12개의 문제해결 요소(탐구기능요소) 관찰, 분류, 측정,예측(예상, 추리), 문제인식,가설설정,변인통제,자료변환,자료해 석,결론도출,일반화 판단 사고력 12개 문제해결 능력(탐구능력) 관찰하는 능력,분류하는 능력, 측정하는 능력,예측(예상), 추리하는 능력, 문제인식하는 능력,가설설정하는 능력, 변인통제하는 능력,자료변환하는 능력, 자료해석하는 능력,결론도출하는 능력, 일반화하는 능력 판단 수행 준거 -정량적 정확성 명료성 엄밀성 -정성적 적절성 광범성 복잡성 중요성 논리성 판단 사고 태도 독립적 사고 지적인 겸손 지적인 용기 지적인 통합 지적인 참을성 지적인 호기심 지적인 책임감 지적인 끈기성 지적인 감정이입 추리에 대한 신뢰

54 과학적 창의성 (박종원, 2004)

55 전통적 일반화학실험서의 구성 실험 제목 실험 주제를 제시 이론 실험 내용에 대한 이론, 실험 방법, 결과 처리 등 설명
실험 과정을 단계별로 지시 실험 기구 필요한 실험 기구, 시약, 사용량 등 제시 실험 결과의 처리 관찰∙측정할 사항, 측정값의 변환, 계산 방법 제시 실험 결과 기록 측정 항목, 측정값 기록, 계산 결과 등

56 과학 실험 유형에 대한 개념도 과학 실험 검증된 검증되지 않은 과학적 현상, 원리, 법칙 탐구실험 일반적 의미의 전통적 실험
연역적 확인 실험 검증되지 않은 탐구실험 귀납적 탐구 실험 경험 귀추적 탐구 실험 가설 연역적 탐구 실험 교사중심 실험활동 구조화된 실험활동 수동적 실험활동 폐쇄된 실험활동 많이 안내된 실험활동 학생 중심 실험활동 비 구조화된 실험활동 능동적 실험활동 개방된 실험활동 조금 안내된 실험활동

57 인과적 질문 ① 즉시적 현상; ② 의문점 제기(인과적 질문); ③ 설명(가설)들;
연어들이 산란기가 되면 자신이 태어난 강인 남대천으로 귀소하는 뉴스를 보여주거나, 관련 신문 기사를 제시한다. 연어는 어떻게 자신의 탄생지로 찾아오는 것일까? ⓐ ⓑ ⓒ

58 서술적 질문 ① 즉시적 현상; ② 의문점 제기(서술적 질문); ③ 설명(서술적 명제)들; Mellinarks
All of these are mellinarks. None of these is a mellinark. Which of these are mellinarks? Mellinark은 무엇인가? ① ② ③

59 제 7차 과학과 교육과정 탐구 기능 12종류 기초적 탐구 기능 5종류 ① 관찰 ② 분류 ③ 측정 ④ 추리 ⑤ 예상
① 관찰  ② 분류  ③ 측정  ④ 추리   ⑤ 예상  통합적 탐구 기능 7종류 ① 문제 인식  ② 가설 설정  ③ 변인 통제  ④ 자료 변환  ⑤ 자료 해석  ⑥ 결론 도출  ⑦ 일반화 본 실험서에 추가한 탐구 기능 1종류 ① 실험 설계

60 서술적 탐구과정 서술적 질문 제기 실험 실시 자료 해석 결과 (서술적 질문에 대한 해답)

61 경험 귀추적 탐구과정 서술적 질문 제기 실험 실시 자료 해석 결과 (서술적 질문에 대한 해답) 귀추 인과적 질문 제기
가설 설정 결론 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과 자료의 재해석 예측 결과

62 가설 연역적 탐구 과정 귀추 인과적 질문 제기 결론 가설 설정 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과 실험 설계 및 수행
예측 결과

63 순환 학습 전략의 나선형 구조 개입 정교화 설명 탐색 평가 탐색 개념도입 개념응용 순환학습 3단계 순환학습 5단계

64 로슨 순환학습전략의 세 유형 수업 과정 학생활동 교사 활동 탐색 단계 용어 도입 개념 적용 [서술적 탐구 실험]
시범실험 관찰, 실험수행 (관찰수행, 자료수집 및 분석, 관찰 결과 정리) 교사 활동 선택한 순환 학습 모형에 합당한 개념을 선택하고 수업 전 학생들의 사전 개념을 고려한다. 1. 서술적 질문을 제기한다. 2. 시범실험, 학생들의 실험 활동에서 조력자 역할. 3. 가설을 설정하기 위한 인과적 질문을 제기. 또는 1.인과적 질문을 야기시킬 수 있는 현상, 상황제시. 2. 인과적 질문을 제기, 학생들이 대체적 가설을 설정하게 유도. 3. 가설 검증하기 위한 통제된 실험의 설계 유도. 4. 실험을 설계하고 수행할 때 조력자 역할. 5. 예상과 실제 실험 결과의 일치, 불일치에 따른 가설의 수용, 기각에 대한 토론에서 조력자의 역할. 개념이 적용되는 다른 상황(토론, 응용문제, 실험 등)을 제시하고 학생으로 하여금 해당 개념이 내면화되도록 한다. [가설 연역적 탐구 실험] 1. 제시된 현상에서 의문점을 느낀다. 2. 인과적 질문에 답하기 위해 대체적 가설을 설정한다. 3. 가설을 검증하기 위한 실험을 설계한다. 4. 가설이 옳다고 가정했을 때의 실험 결과를 예상한다. 5. 실험 설계에 따라 실험을 수행한다. 6. 실제 실험 결과와 예상 결과를 비교, 가설을 수용 또는 기각. 7. 가설이 기각되면 새로운 대체적 가설설정, 실험 설계와 수행. 8. 가설이 수용되면 인과적 질문에 대한 결론을 내린다. 과학적 용어를 사용하여 개념을 형성한다. 같은 개념을 포함하고 있는 다른 현상들에 대해 토론하거나, 응용 문제를 풀거나 실험을 통해 개념이 내면화된다. [경험 귀추적 탐구 실험] 1. 시범실험 관찰, 실험수행 (관찰수행, 자료수집 및 분석, 관찰 결과 정리) 2. 귀추적 과정을 통해 인과적 질문의 잠정적인 해답인 가설을 만든다. 3. 실험과정과 결과를 되돌아보면서 자료 재해석을 통해 예상 결과와 실험 결과를 비교하여 인과적 질문에 대한 결론을 내린다. 탐색 단계 용어 도입 개념 적용 관련된 과학적 용어 소개하면서 학생들이 올바르게 개념을 형성하도록 도와준다.

65 탐색 단계 동안 관찰된 현상과 관련된 과학적 용어를 도입한다.
수정 발전된 대학 실험용 순환 학습 전략 탐색 실험 단계 서술적 경험 귀추적 가설 연역적 서술적 질문에 대한 해답을 얻기 위하여 시범 실험을 관찰하거나 실험 활동을 수행한다.  - 관찰 수행  - 자료 수집 및 분석  - 관찰 결과 정리 1. 서술적 질문에 대한 해답을 얻기 위하여 실험을 수행한다.  - 관찰 수행, 2. 귀추적 과정을 통해 인과적 질문에 대한 잠정적인 해답인 가설을 만든다. 3. 실험 과정과 결과를 되돌아보면서 자료 재해석을 통해 예측 결과와 실험 결과를 비교하여 결론을 도출한다. 1. 제시된 현상 또는 상황에서 의문점을 느낀다. 2. 인과적 질문에 답하기 위하여 여러 가지 대체적 가설을 설정한다. 3. 토의를 통하여 합당한 가설을 선택하고, 선택한 가설을 검증하기 위한 실험을 설계한다. 4. 실험 설계에 따라 실험을 수행한다. 5. 실제 실험 결과와 예측 결과를 비교하여 가설을 수용하거나 기각한다. 6. 가설이 기각되었을 경우 초기가설의 타당성 여부, 실험 설계와 수행 과정 등에 대해 토론한다. 7. 가설이 수용되었을 경우 인과적 질문에 대한 결론을 내린다. 용어 도입 단계 탐색 단계 동안 관찰된 현상과 관련된 과학적 용어를 도입한다. 개념 적용 실험 단계 학생 중심 탐구 실험 교사

66 순환학습 전략의 3단계에 대한 도식 탐색 실험 단계 용어 도입 단계 개념 적용 실험 단계

67 실험의 형태에 따른 도식(그림10) 서술적(D) 경험 귀추적(EA) 가설 연역적(HD)
ㆍ D  : Descriptive Experiment,   ㆍ EA : Empirical Abductive Experiment ㆍ HD : Hypothetical Deductive Experiment

68 대학 실험용 순환학습 실험 전략의 9종류 모델 D D EA D HD EA D EA EA HD HD D HD EA HD

69 가설 제안 활동을 통한 창의적 사고 및 비판적 사고 지향 모델
가설 제안 활동을 통한 창의적 사고 및 비판적 사고 지향 모델

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71 창의적 문제해결력 지향 가설 연역적 탐구 실험 귀추 인과적 질문 제기 결론 가설 설정 (인과적 질문에 대한 해답) 실험 결과
실험 설계 및 수행 예측 결과

72 창의적 문제해결력 지향 서술적 탐구 실험 서술적 질문 제기 실험 실시 자료 해석 결과 (서술적 질문에 대한 해답)

73 2007년 개정 과학과 교육과정 교육인적자원부 고시 제 2007 - 79호[별책 9] 2. 목표
자연 현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여, 과학 기본 개념을 이해하고 과학적 사고력과 창의적 문제 해결력을 길러 일상생활의 문제를 창의적이고 과학적으로 해결하는 데 필요한 과학적 소양을 기른다. 가. 과학의 기본 개념을 이해하고, 자연 탐구와 일상생활의 문제 해결에 이를 적용한다. 나. 자연을 과학적으로 탐구하는 능력을 기르고, 일상생활의 문제 해결에 이를 활용한다. 다. 자연 현상과 과학 학습에 대한 흥미와 호기심을 기르고, 일상 생활의 문제를 과학적으로 해결하려는 태도를 함양한다. 라. 과학, 기술, 사회의 상호 관계를 인식한다.

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75 다양성, 융통성, 독창성

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81 차세대 교과서의 창의적 문제해결(IDEA) 모형

82 창의적 문제 해결을 위한 IDEA 모형 I D E A
Identify a Problem with Your Curiosity (무엇이 궁금한가?) 문제 상황의 제시 문제의 발견 및 이해 D Develop Your Knowledge and Inquiry Skills (무엇을 알아야 할까?) 관련 과학 개념 및 탐구기술의 학습 문제 해결을 위한 자료의 수집 E Elaborate Your Solutions to the Problem (어떻게 해결할까?) 문제 해결을 위한 아이디어의 생성 창의적인 문제 해결 방안의 제시 A Advance Forward (무엇을 더 해볼까?) 학습 내용의 발전 및 적용 새로운 문제 상황의 발견

83 4 단계 How to apply the IDEA Model? - Structure of a Sub-Chapter 2 단계
3 단계 2 단계 1 단계 무엇이 궁금한가 무엇을 알아야할까? 어떻게 해결할까? 무엇을 더 해볼까? 문제 상황의 제시 문제의 발견 및 이해 관련 과학 개념 및 탐구 기술의 학습 문제 해결을 위한 자료의 수집 문제 해결을 위한 아이디어의 생성 창의적인 문제 해결 방안의 제시 학습 내용의 발전 및 적용 새로운 문제 상황의 발견 So, we applied the IDEA model in every sub-chapter of our textbook. 8 chapters, each has 3-4 sub-chapters. In step 1. We provided a problem situation, asked them to identify the problem… …

84 다양성, 융통성, 독창성

85 비판적 사고력 검사지 A -WGCTA Short Form-
일반 소재 판단사고요소 , 판단사고력 1. 추리 능력 판단하기 2. 가정 인지 능력 판단하기 3. 연역 능력 판단하기 4. 결론 능력 판단하기 5. 논거 능력 평가하기 참고; 9학년 이상(중3 이상 가능) 판단사고태도, 판단수행준거 1, 추리가 분명한지 그렇지 않은지, 2, 미리 전제되는 가정이 당연한지 그렇지 않은지, 3, 연역되는 결론이 성립되는지 성립되지 않는지, 4, 전제로부터 얻어지는 결론이 성립되는지 성립되지 않는지, 5, 제기되는 논거가 강한지 약한지 비판적사고력검사지WGCTA-short form.hwp

86 비판적 사고력 검사지 B (비판적 논리력 검사지) -원제; 과학추리력 검사지-
판단사고요소, 판단사고력, 판단사고태도, 판단수행 준거 4요소가 동시에 합당하게 작동되어야 문제를 해결할 수 있음 과학추리력 검사지 (비판적 사고력 검사지) 로슨과학추리력검사지.hwp 과학소재 판단사고요소, 판단사고력 1, 무게 보존적 사고 2, 비례적 사고 3, 고등 비례적 사고 4, 확인․변인 통제 사고 5, 분리․변인 통제 사고 6, 비례․확률적 사고 7, 조합적 사고, 8, 상관적 사고

87 창의적 사고력 검사지 상업용 표준화 검사지 Torrance Tests of Creative Thinking
(TTCT, Torrance, 2002/2004) 언어검사 ; 총 7개 과제(한국판은 6개 과제) 소요시간 ; 약 60분 채점; 다양성, 융통성, 독창성 ( 협의의 발산적 사고) 제작사 ; 토란스 창의력 한국 EPSP/현곡 R&D에서 판매하고 유료로 채점해줌 단점 ; 비용이 과다함

88 발산적 사고력 (창의적 사고력) 측정 과학적가설생성능력검사지 (정진수, 2004) 가설생성능력 검사지(박은미, 2006)
발산적 사고력 (창의적 사고력) 측정 상업용 표준화 검사지 Torrance Tests of Creative Thinking /TTCT (Torrance, 2002/2004) 과학적가설생성능력검사지 (정진수, 2004) 가설생성능력 검사지(박은미, 2006) 채점; 다양성, 융통성, 독창성 ( 협의의 발산적 사고)