유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형 개발 및 적용

Abstract

본 연구는 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술(cyclical inquiry process skills) 중심 모형을 개발하고 적용하여 만 5세 유아들의 과학적 탐구능력과 과학적 태도에 어떤 효과가 있는지를 검증하고, 적용과정에서 나타난 유아의 변화가 어떠한지 알아보는 데 목적이 있다. 이를 위하여 다음과 같은 연구문제를 설정하였다.

1. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 구성은 어떠한가? 1-1. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 목적과 목표는 어떠한가? 1-2. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 내용은 어떠한가? 1-3. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 교수-학습 방법은 어떠한가? 1-4. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 평가는 어떠한가?

2. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 효과는 어떠한가? 2-1. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형이 유아의 과학적 탐구능력에 미치는 효과는 어떠한가? 2-2. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형이 유아의 과학적 태도에 미치는 효과는 어떠한가?

3. 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용하는 과정에서 유아에게 나타난 변화는 어떠한가?

유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형은 관련 문헌 연구와 교사의 요구조사 및 분석을 통해 순환적 탐구과정기술 중심 모형시안을 구성하였으며 전문가 협의 등의 과정을 거쳐 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 개발하였다. 이와 같은 절차를 통해서 개발된 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 교육목적 및 목표, 교육내용, 교수학습방법, 평가 방법은 다음과 같다. 첫째, 본 연구의 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형 개발의 목적은 순환적인 과학탐구과정에서 탐구과정기술을 활용하여 유아의 과학적 소양을 함양하는 것이다. 이러한 목적을 위해 설정한 목표는 ‘일상생활에 호기심을 가지고 주변 사물을 과학적으로 탐구하는 과정을 즐긴다.’ ‘탐구과정기술을 적절하게 활용하여 과학적 탐구능력을 기른다.’ ‘일상과 탐구가 생활화되는 과학적 태도를 기른다.’로 설정하였다. 둘째, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 목적과 목표에 따라 교육내용은 유아의 일상생활 속 경험을 중심으로 물질과 물체의 특성 탐구하기, 물질과 물체의 변화과정 탐구하기, 생명체 탐구하기 및 생명체 존중하기, 자연환경 탐구하기 및 자연환경 보호하기 관련 내용으로 구성하였다. 셋째, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 교수학습방법은 교수-학습 원리, 교수-학습 과정, 교수전략, 교수-학습 자료, 교사의 역할로 구성되어 있다. 교수-학습 원리로서 유아의 흥미 및 호기심의 원리, 일상생활 중심의 원리, 순환 및 반복의 탐구과정의 원리, 질문기반 탐색의 원리, 문제해결 중심의 원리를 적용하였다. 교수-학습 과정은 유아에게 호기심을 줄 수 있는 질문을 바탕으로 탐구과정기술인 관찰, 질문, 분류, 측정, 추론, 예측, 의사소통을 유아의 흥미와 활동의 진행 상황에 따라 탄력적으로 순환 적용할 수 있도록 개발하였다. 교수전략으로는 유아에게 질문하기, 탐색하기, 상호작용하기를 설정하였으며, 교사의 역할은 환경조성자, 질문기반 촉진자, 조력자의 역할을 설정하였다. 교수-학습 자료는 유아에게 흥미와 관심을 지속하게 해주고, 활동 참여에 도움을 주고자 하는 교수 자료로서 유아의 일상생활에서 사용하거나 주변에서 쉽게 구할 수 있는 매체를 활용하도록 하였다. 실물자료, 영상자료, 재활용자료, 실물을 대신할 수 있는 모형자료와 문구류를 제시 하였다. 넷째, 평가방법으로 본 과학활동을 실제 적용해 봄으로써 프로그램 평가, 유아평가, 교사평가를 실시하였다. 모형에 대한 평가로서 모형을 적용한 과학활동을 적용한 후 과학적 탐구능력과 과학적 태도에 대한 효과를 검증하였고, 유아에게 나타난 변화과정을 분석하였다.

유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형의 효과를 알아보기 위해 2020년 6월 15일부터 2020년 8월 14일까지 경기도 소재 A 어린이집의 만 5세반 20명(남아 10명, 여아 10명)을 연구대상으로 선정하여 총 16회에 걸쳐 과학활동을 실행하였다. 본 연구가 유아들에게 미치는 효과를 분석하고자 과학활동 전과 후의 과학적 탐구능력과 과학적 태도에 대한 검사를 실시하였다. 수집된 자료는 SPSS 22 프로그램을 통해 대응표본 t 검증을 실시하였다. 또한, 교사면담, 활동계획안, 활동 촬영영상과 현장노트, 유아놀이 관찰 등의 자료를 수집하여 유아의 질적 변화과정을 분석하였다. 이와 같은 분석을 통해 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 효과와 유아에게 나타난 변화과정은 다음과 같다. 먼저, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 효과분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 유아의 과학적 탐구능력 총점과 하위요인인 예측하기, 관찰하기, 분류하기, 측정하기, 토의하기 모두 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 과학활동을 경험한 후 유아들의 과학적 탐구능력 평균에서 유의미한 향상을 보였다. 이는 본 유아과학교육 모형이 유아의 과학적 탐구능력 증진에 긍정적인 효과가 있음을 의미한다. 둘째, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 유아의 과학적 태도 총점과 하위요인인 호기심, 적극성, 솔직성, 객관성, 개방성, 비판성, 판단유보, 협동성, 끈기성 모두에 통계적으로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 과학활동을 경험한 후 유아들의 과학적 태도 평균은 유의미한 향상을 보였다. 이는 본 유아과학교육 모형이 유아의 과학적 태도 증진에 긍정적인 효과가 있음을 의미한다.

다음으로 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형 적용한 유아에게 나타난 변화는 다음과 같다. 첫째, 탐구과정에서 유아의 태도 변화가 나타났다. 하위범주로서 유아들은 탐구과정에서 일상생활에서 익숙한 환경과 자료들을 자세히 관찰하였다. 또한 유아는 탐구과정을 통해 일상에서 특별한 것들을 발견하게 되었다. 이와 함께 탐구과정에서 비롯되는 유아 자신의 궁금증과 교사의 질문에 대해 관찰, 예측, 측정, 분류, 예측, 의사소통, 질문과 같은 탐구과정기술을 활용하여 문제을 해결하는 모습에서 변화가 나타났다. 또한, 유아는 탐구과정에서 호기심을 표현하게 되는 변화가 나타났다. 둘째, 탐구과정에서 유아의 심리적 변화가 나타났다. 하위범주로서 유아들은 탐구과정에서 실수를 겁내는 것이 줄었고, 탐구과정을 통해 유아가 주도적으로 도전하여 성취감을 느끼게 되었으며, 탐구과정을 놀이와 같이 즐거워하게 되는 변화가 나타났다. 결론적으로, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형 개발과 적용 효과를 검증한 결과, 유아의 과학적 소양인 과학적 탐구능력 및 과학적 태도를 함양하는데 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형 적용과정에서 유아는 질문을 기반으로 하여 과학활동에 주도적으로 참여하게 되었고 탐구과정을 놀이처럼 즐거워하는 변화가 나타났다. 이러한 결과는 일상생활 속에서 유아가 흥미와 관심을 보이는 주제를 찾고 유아 또는 교사의 질문을 통해 유아의 탐구과정을 촉진하여 실행하는 유아과학교육이 가능함을 보여주는 것이다. 또한, 질문으로 유아의 생각을 열어주는 유아과학교육을 위한 순환적 탐구과정기술 중심 모형을 적용한 과학활동을 개발하여 교사가 쉽게 활용할 수 있는 사례를 제시했다는 점에서 본 연구의 의미가 있다. |This study develops and applies a cyclical inquiry process skills (CIPS)-centered model for early childhood science education to verify the effect on the scientific inquiry ability and scientific attitude of children aged 5 years, and the application process. The purpose of this study is to find out what changes in young children appear in For this, the following research questions were set up.

1. What is the composition of the CIPS-centered model for early childhood science education? 1-1. What are the goals and objectives of the CIPS-centered model for early childhood science education? 1-2. What is the content of the CIPS-centered model for early childhood science education? 1-3. What is the teaching-learning method of CIPS-centered model for early childhood science education? 1-4. How is the evaluation of the CIPS-centered model for early childhood science education?

2. What is the effect of applying the CIPS-centered model for early childhood science education? 2-1. What is the effect of the CIPS-centered model for early childhood science education on young children's scientific inquiry ability? 2-2. What is the effect of the CIPS-centered model for early childhood science education on young children's scientific attitudes?

3. What are the changes that appeared to young children in the process of applying the CIPS-centered model for early childhood science education?

For the CIPS-centered model for early childhood science education, a CIPS-centered model was constructed through research on related literature and the needs of teachers and analysis, and a CIPS-centered model was developed through a process such as consultation with experts. The educational objectives and objectives, educational content, teaching and learning methods, and evaluation methods of the CIPS-centered model for early childhood science education developed through such a procedure are as follows. First, the purpose of the development of CIPS-centered model for early childhood science education in this study is to cultivate young children's scientific literacy by utilizing inquiry process technology in the cyclical scientific inquiry process. The goal set for this purpose that 'Young children enjoy the process of scientific exploration of things around them with curiosity.' 'Young children develop scientific exploration skills by appropriately utilizing their inquiry process skills' 'Young children develop that inquiry become a daily life.' Second, according to the purpose and goal of the CIPS-centered model for early childhood science education, the educational content is to explore the characteristics of materials and objects, explore the process of change between materials and objects, explore daily life. It consists of contents related to respecting, exploring the natural environment, and protecting the natural environment. Third, the teaching-learning method of CIPS-centered model for early childhood science education consists of teaching-learning principles, teaching-learning process, teaching strategy, teaching-learning materials, and the role of teachers. As teaching-learning principles, we applied the principle of interest and curiosity of young children, the principle of daily life, the principle of the inquiry process of circulation and repetition, the principle of question-based search, and the principle of problem-solving. The teaching-learning course was developed based on the inquiry process techniques such as observation, classification, measurement, guessing, prediction, communication, and questions. The teaching strategy was to set questions, exploring, and interacting with young children. And interacting with young children were set, and the roles of teachers were set up as environment creators, question-based facilitators, and helpers. Teaching-learning materials are teaching materials intended to keep children interested and interested and to help them participate in activities. They are used in everyday life of young children, or media that can be easily obtained around them are used. Real data, imagers, recycled data, model data and stationery that can replace the real material were suggested. Fourth, as for the evaluation method, program evaluation, early childhood evaluation, and teacher evaluation were conducted by actually applying this science activity. The effect on scientific inquiry ability and scientific attitude toward science activities that applied the model was verified, and the process of change in children was analyzed.

In order to find out the effect of the CIPS-centered model for early childhood science education, a study target of 20 children aged 5 and a half (10 boys and 10 girls) from A daycare center in Gyeonggi-do from June 15, 2020 to August 14, 2020. Was selected and conducted a total of 16 scientific activities. In order to analyze the effects of this study on young children, a test on scientific inquiry ability and scientific attitude before and after scientific activities was conducted. The collected data was tested for the corresponding sample t through the SPSS 22 program. In addition, data such as teacher interviews, activity plans, activity filming images and field notes, and observation of children's play were collected to analyze the process of qualitative change of children. The effect of applying the CIPS-centered model for early childhood science education revealed through this analysis and the process of change in young children are as follows.

The results of the effect analysis applying the CIPS-centered model for early childhood science education are as follows. First, it was found that there were statistically significant differences in predicting, observing, classifying, measuring, and discussing the sub-factors and the total score of the children's scientific inquiry ability applying the CIPS-centered model for early childhood science education. After experiencing science activities, the average of the children's scientific inquiry ability showed a significant improvement. This means that this model of early childhood science education has a positive effect on enhancing the scientific inquiry ability of young children. Second, there are statistically significant differences in the total score of young children's scientific attitude by applying the CIPS-centered model for early childhood science education and the sub-factors of curiosity, aggressiveness, honesty, objectivity, openness, criticism, retention of judgment, cooperation, and persistence. Appeared. After experiencing the science activities, the mean of the children's scientific attitudes showed a significant improvement. The means that this model of early childhood science education has a positive effect on enhancing the scientific attitude of young children.

The changes that appeared in children who applied the CIPS-centered model for early childhood science education are as follows. First, there was a change in young children's attitudes in the process of inquiry. As a subcategory, young children observed in detail the environment and data they were familiar with in their daily lives during their inquiry process. In addition, young children have discovered special things in their daily lives through the process of inquiry. Along with this, changes emerged in the way that children's own curiosity and teacher's questions arising from the inquiry process are addressed using inquiry process skills such as observation, prediction, measurement, classification, prediction, communication, and questioning. In addition, there was a change in young children expressing their curiosity in the process of inquiry. Second, the psychological changes of young children appeared in the process of inquiry. As a subcategory, children were less afraid of mistakes in the inquiry process, they felt a sense of accomplishment through the inquiry process to take the initiative to challenge, and there was a change that made the inquiry process enjoyable like play.

In conclusion, as a result of verifying the effect of developing and applying CIPS-centered model for early childhood science education, it was found that it is effective in cultivating the scientific inquiry ability and scientific attitude, which is the scientific literacy of young children. In addition, in the process of applying the CIPS-centered model for early childhood science education, young children took the initiative in science activities based on questions, and there was a change in that they enjoyed the inquiry process like play. These results show that early childhood science education is possible in which toddlers find topics of interest and interest in their daily lives, and promote and implement the toddler's inquiry process through questions from toddlers and teachers. In addition, this study is meaningful that presents examples that teachers can easily use by developing scientific activities that apply the CIPS-centered model for early childhood science education, which opens the thoughts of young children with questions.