물리교육에서 중요한 요소 중의 하나가 학생들의 선개념을 올바른 물리개념으로 변화시키는 것이다. 구성주의 관점에 따르면 학생들은 일상생활로부터 얻은 경험을 토대로 자연 현상에 대하여 나름대로 개념을 형성하고 있으므로, 학습이란 이 선개념과의 상호작용을 통하여 학습자가 스스로 의미를 구성해 나가는 능동적인 활동이라 할 수 있다. 학생들이 가지고 있는 선개념은 과학 학습에 영향을 미칠 뿐만 아니라 후속 학습에도 영향을 미치게 된다. 과학 수업에서 학생들은 새로운 개념을 그대로 받아들이는 것이 아니라 자신의 선개념에 따라 나름대로의 해석을 하기 때문에, 자신의 선개념을 쉽게 과학적 개념으로 바꾸지는 않는다. 학생들의 선개념이 이렇게 과학적 개념과 다를 때, 교수-학습에 심각한 어려움이 초래되고, 학습자의 더 나은 학습에 방해를 가져온다. 일반적인 수업으로는 학생들의 물리개념변화가 어렵다. 그렇기 때문에 학생들의 과학적 개념변화를 위한 탐구 학습이론, 개념 학습 이론 등 물리학습 이론과 이들 학습 이론에 기초한 교수 이론을 잘 알아야 한다. 물리교육 전공 연구실에서는 인지갈등 모형, 발생학습 모형, 발견학습 수업모형, 순환학습, 가설검증 수업모형등의 이론을 잘 이해하고, 특징과 장점을 파악한 다음, 직접적으로 현장에서 수업을 할 수 있도록 프로그램을 개발 및 적용에 대한 연구를 하고 있다.
학생들의 개념변화를 위한 물리학습 이론과 교수학습이론 및 수업모형을 이해하였다면, 그것을 이용하여 학습자의 특성에 맞는 교수-학습 자료를 개발하는 것이 중요하다. 즉, 학생들의 개념변화와 과학적 흥미를 유발을 위한 시범실험 및 실험 자료를 개발하는 것, MBL(microcomputer Based Laboratory)을 이용한 수업 자료 등을 개발하고 활용할 수 있도록 연구하고 있다. 시범실험은 단순한 시각적, 언어적 쇼가 아니라 과학 교수-학습의 효과적 방법이다. 시범실험은 관찰과 입증을 위한 또는 실험실 실험의 대안으로 활용할 수 있다. 학생들의 수준에 맞고 수업의 내용을 잘 전달될 수 있도록 하는 시범실험 자료를 개발하여 교수-학습을 효과적으로 할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 물리교육에서 고차원적 사고와 학습활동은 문제해결과 의사결정이다. 한편, 실험자료를 수집, 분석, 처리하는 과정을 통해 문제해결과 의사결정 기술을 기르기 위한 교수-학습에도 효과적이다. 마이크로컴퓨터기반실험(MBL)은 인터페이싱의 원리에 따라 실험의 측정도구 및 장치와 컴퓨터와 연결시켜 컴퓨터로 하여금 직접 자료를 수집하여 분석하게 한다. MBL 프로그램을 이용하여 자료의 수집, 분석, 처리가 쉬워짐으로써 학생들은 탐색과 발견학습에 관심을 갖게 되고, 자료를 수집하는 것보다는 자료에 관하여 생각하려는 경향이 나타낸다. 이러한 MBL의 특징과 장점을 바탕으로 MBL을 이용한 수업자료를 개발하려고 하고 있다.
과학영재의 특성 및 심리 및 물리영재를 위한 프로그램을 개발에도 관심을 가지고 있다. 과학영재라고 하면 과학분야에 재능을 나타내거나 앞으로 과학 분야에서 뛰어난 성취를 이룰 가능성이 있는 학생이라고 할수 있다. 이러한 학생의 특성 및 심리를 연구하고 이를 바탕으로 영재를 위한 물리 프로그램을 개발하는 것이 중요하다. 과학영재에 대한 교육을 하려면 영재 교육적인 측면과 과학교육의 측면도 고려해야 한다. 따라서, 과학교육과정을 고찰함으로써 과학영재를 위한 과학 프로그램을 연구하는 것이 중요하다. 따라서, 과학 프로그램이 궁극적으로 과학적 탐구사고력을 기르는데 목적이 있다면, 과학 영재를 위한 심화학습 프로그램에서는 자연과학의 기본 개념인 내용과 탐구 사고력 요소라서 과학의 과정, 과학적 문제상황의 3가지 요소로 구성되어야 할 필요성이 있다. 그리고 이러한 연구 뿐만 아니라, 과학사를 이용한 물리교육, 과학의 본성 및 과학지식의 본성 인식, 중등학교 학생들의 과학적 태도 함양, 과학적 탐구 능력 함양, 과학적 태도, 과학-기술-사회(STS)의 관계 인식, 문제발견과 문제해결 과정, 과학영역 창의성과 일반영역 창의성의 관계, 과학글쓰기 등 과학교육 및 물리교육 목표와 부합되는 전반적인 내용을 확대하여 연구하고 있다.
김지나 교수
- mailtojina@pusan.ac.kr
- 한국교원대학교 물리교육과 교육학박사
학생들의 물리개념변화를 위한 효과적인 방법 연구, 학생의 과학의 본성 및 과학지식의 본성 인식 연구, 과학에 대한 흥미를 유발할 수 있는 시범실험 자료 개발, STS 교육자료 개발
김영민 교수 (명예교수)
- minkiyo@pusan.ac.kr
- 서울대학교 물리교육과 교육학박사
- 한국교육개발원 책임연구원
- 멀티미디어 연구센터 부연구위원
학생들의 오개념을 고려한 중,고,대학의 학습지도 방법 연구, 물리교육용 교수-학습자료 개발연구(시범자료, 실험자료, MBL 등), 과학 영재의 심리연구(abductive reasoning 등)