Gagne´의 지적기능 이론에 의한 물리 교과영역(力學) 학습과제 분석상의 학습위계

국문 초록 (Abstract)

학습자의 지적 기능은 학습 과제나 학습 환경을 개념화하여 반응할 수 있는 능력이라 정의하며, 이러한 지적 능력이나 학력은 학습 과정에서 중요한 역할을 할뿐 아니라 바람직한 수업 설계를 위하여 구조적 모형을 제공하는 바탕이 될 수 있다고 볼때, 물리 교과의 한 영역인 역학 학습에서의 지적 능력은 어떤 위계로 여하히 교수-학습되는가를 연구 검토할 필요가 있다. 아울러 지적 능력 이론과 학습과제 분석이론을 기초로 하여 역학 학습을 보다 바람직하게 할 수는 있는지 혹은 없는지에 대하여 논의하는 것은 커다란 의의가 있다고 본다.
본 연구의 목적은 학습자의 지적 능력을 체계적, 논리적으로 분류 제시한 Gagne의 지적 능력 이론을 기초로 하여 물리학의 기초가 되는 역학 학습과제의 위계를 검토해 봄으로써 역학 단원 학습에 관한 교과 교육의 방법적 아이디어를 제시하고자 하는데 목적을 두었다.
연구 수행을 위한 역차 및 방법을 요약하면, 먼저 Gagne에 의해 제시된 지적 능력 이론(intellectual skills theory)과 학습과제 분석이론(anslysis of the learning tasks theory)의 고찰은 국내·외에 널리 소개된 각종의 문헌과 연구 보고 자료를 기본자료로 사용하였다. 초·중·고등 학교 역학 학습 과제의 목표, 학습 과제 패러다임, 학습 과제 및 활동 등은 현행 교육 과정에 의하여 편찬·사용되고 있는 교과서와 교사 지도용 도서 등을 기초 자료로 하여 조사·분석하고, 그 결과를 수리 통계화와 도식적 방법을 도입하여 비교·논의하여 바람직한 역학 학습 과제 패러다임을 재구성화 하였으며, 또한 역학 학습 활동의 위계 모형 개발을 위한 학습 과제의 선정 모형을 가설적으로 제시하였다. 지적 능력은 Gagne가 제시한 목표별 수업 이론 중에서 인지 영역에 속하나 하나의 학습된 능력이나 또는 상징적 기호의 활용을 통한 지적 조작 능력이라 할 수 있으며, 지적 기능은 곧 무엇 무엇을 할 수 잇는 능력으로 정의할 수 있다. 즉, 지적 기능을 소유하게 되면 학습자는 주위 환경을 자기 나름대로 개념화하여 반응할 수 있게 된다고 할 수 있다. Gahne는 지적 기능 학습을 위해서는 내재석·외재적 조건을 고려해야 하고, 내재적 조건은 새로운 기능의 구성 요소가 되는 선수 학습 기능과 또 선수 학습 기능을 회상해서 새로운 형태의 기능으로 통합하는 과정으로 구성된다고 주장하였다. 지적 기능의 하위 범주들로는 변별 기능, 두 유형의 개념화 기능, 규칙 학습 기능, 고차원적 규칙 학습 기능 등으로 구성된다고 주장하였다.
학습 과제는 어떤 수업 목표의 달성을 위하여 선정된 소재나 제재이면서 목표의 달성을 위한 여러 하위 목표 또는 하위 능력을 포괄하는 성격을 지닌 수업의 내용적 단위라 할 수 있다. 또한 초 ·중·고등 학교에서의 수업 설계 과정에서 소단원이라 부르는 내용 단위는 다시 작은 단위의 학습 과제로 나눌 수도 있다. 학습 과제를 분류하고 분석하는 방식은 교과목의 명칭에 따라 구분할 수도 있으며, Bloom과 같이 지적 영역, 정의적 영역과 심체적 영역으로 구분하는 경우도 있다. Gagne의 분류에서는 언어 정보, 지적 기능, 인지 전략, 태도와 운동 기능으로 구분하고 있다. 본 연구는 지적 기능을 기초로 하였고, 학습 형태에 따라 학습 과제와 학습 활동의 위계를 논하였다.
현행 교육 과정(제5차 교육 과정)에 제시되고 있는 국민학교 자연과의 중학교 과학과 고등학교 물리 교과 가운데 역학 영역에 관련되는 대단원 중단원을 요약하여 보면 다음과 같다. 국민학교의 경우, 대단원은 6개 단원으로, 수평잡기(3학년), 빛의 나아감(4학년), 열과 물체의 변화(4학년), 힘과 연모(5학년), 물체의 위치와 운동(5학년)과 에너지(6학년)이다. 중단원은 모두 16개의 단원으로, 수평잡기(3단원), 빛의 나아감(3단원), 열과 물체의 변화(3단원), 힘과 연모(2단원), 물체의 위치와 운동(2단원)과 에너지(3단원)이다.
중학교의 경우, 대단원은 2개 단원으로, 힘과 운동(과학1), 일과 에너지(과학3)이고, 중단원은 5개 단원으로 여러가지 힘, 힘과 운동의 관계, 일, 위치 에너지와 운동 에너지, 그리고 에너지 보존이다. 고등학교의 경우, 대단원은 2개 단원으로, 힘과 운동, 에너지와 열, 중단원은 5개 단원으로, 운동의 기술, 힘과 운동의 법칙, 운동량, 일과 에너지, 열 현상과 분자의 운동 등이다.
국민학교, 중학교와 고등학교의 역학 학습 목표를 달성하기 위하여 다루어지고 있는 학습활동들을 종합적으로 살펴보면, 국민학교 자연과 역학 영역의 경우 약 363회이고, 변별 활동, 구체적·정의적 개념 학습에 의한 하위 개념의 이해가 전체의 약 99.2%에 이르며, 포괄성이 적고, 심체적·조작적 개념 이해의 지적 기능을 넘지 않고 있다. 중학교의 역학 학습 활동은 2개 단원에 걸쳐 약 393회이며, 구체적 개념과 정의된 개념의 이해는 전체의 약 70.7%내외로서 중학교에서의 역학 학습 활동은 중간 수준의 개념 학습이라 할 수 있다.
국민학교, 중학교, 고등 학교 과정에서의 역학 학습 활동의 위계 분포를 활동 빈도수의 상대적 대비율에 따라 도식화하여 비교하면 국민학교의 경우는 변별(6.3), 구체적 개념 학습 확동(3.6)과 정의적 개념 학습 활동(1.0)으로서 하위 개념으로 부터 중간 수준의 개념으로 부터 중간 수준의 개념으로 그리고 중상위 개념 학습 활동 순으로 분포되어 직각 삼각형의 모양을 나타내고 있다. 즉, 하위 개념의 변별 학습 활동이 가장 많았고 다음으로는 구체적 개념 학습 활동, 그리고 정의적 개념 학습 활동으로 역학 학습 활동이 수행되고 있다.
중학교의 역학 학습 활동은 변별(1.0), 구체적 개념 학습 활동(1.7)과 정의된 개념 학습 활동(1.1)으로서, 중수준의 개념 학습 활동이 주요 학습 과제 활동임을 보이고 있으며 이러한 경향은 국민학교와 고등학교의 역학 학습 활동의 중간적인 구조화임을 알 수 있다.
고등학교의 역학 학습 활동은 구체적 개념 학습 활동(2.6), 정의된 개념 학습 활동(2.4)과 고차원적 규칙 학습 활동(1.0)으로, 중간 수준의 개념 학습인 구체적 개념 학습 활동을 밑변으로 하고 상위 개념 학습 활동인 규칙 학습 활동을 윗변으로 하는 사다리꼴 형태의 위계 분포를 나타내고 있다.
일반적으로 초·중·고등 학교의 역학 학습 활동은 위계에 있어서의 하위 개념 학습을 주요 활동으로 하는 국민학교로 부터 시작하여 중간 수준의 개념 학습 활동을 강화하는중학교 과정을 거치면서 중간 수준과 상위 개념 수준의 개념 학습 활동을 많이 다루고 있는 고등 학교 과정에 이르는 계통성에 의해 체계적으로 구조화되어 잇음을 알 수 있으며 이러한 경향은 역학 학습 이외의 다른 과제에도 도입될 수 있음을 시사하고 있다.
<그림 6>에서의 검게 표시된 공통 부분이 갖는 의미는 바람직한 역학 학습 목표와 학습 과제 및 학습 활동의 위계적 선정 조직에 있어서 가장 중요시 되어야 할 과제 또는 내용 및 활동임을 시사해 주고 있다. 각급 학교에서의 역학 학습 활동이 사고력과 탐구 능력을 기를 수 잇는 학습 활동이 바람직하게 이루어짐으로써 결과적으로 지적 기능이 발달된 것으로 가정한다면 <그림 6>의 검은 공통 부분을 중심으로 한 역학 학습 목표와 학습 과제가 마련되어야 하며, 학습 과제 목표, 학습 과제 및 활동을 선정·조직할 경우, 계통성과 연계성 및 위계성이 있는 구조화가 되어야함을 시사해 준다고 사료된다. 따라서 국민학교의 경우는 그 수준에 도달 가능한 변별
학습-구체적 개념 학습-정위된 개념의학습이 함께 이루어질 수 있는 목표와 과제 및 학습 활동이 수업 설계에서 고려될 수 있는 모형의개발이 선행되어야 할 것이다. 같은 논리적 입장에서, 중학교의 경우는 중간 수준의 변별 학습-구체적 개념 학습-정의된 개념의 학습-중간 수준의 상위 규칙 학습이 효율적으로 함께 교수-학습 될 수 있는 설계가 바람직하다고 본다. 또한 고등학교의 경우는 구체적 개념 학습을 도입하면서 정의된 개념의 학습-규칙 학습-복합 규칙 학습이 병행될 수 있는 학습 목표와 학습 과제 및 구체적이고 상세화된 학습 활동의 개발이 요구되는 교육 방법적 시사를 주고 있다. 이러한 수업 설계상의 전략은 평가 단계를 거쳐 지속적인 연구를 통하여 역학 학습의 경우만이 아니고 그 밖의 과학과 교과 영영에서도 적용 가능할 것으로 사료된다.
본 연구에서 지금까지 고찰하여 본 연구 결과들을 근거하여 제시할 수 잇는 본 연구자의 제안은 첫째, Gagne의 지적 기능 이론을 학습자의 심리학적 학습 위계 이론의 다양한 측면으로 부터 도출된 종합적인 이론으로써 수업의 설계와 개발에 그 이론적 초점을 두고 있으며, 학습의 과제를 세분화하는 작업으로 부터 시작하여 학습자가 지닐 수 있는 능력을 언어 정보, 지적 기능, 인지적 전략, 운동 기능 및 태도로 구분하고 각각의 능력이 요구하는 학습의 내·외재적 조건을 명시하고 있었음을 인지할 수 있다.
둘째, Gagne의 지적 기능 이론과 학습 과제 분석 이론을 바탕으로 현행 초·중·고등 학교의 역학 학습 과제 활동을 관련지워 보면, 국민학교의 역학 학습 활동은 변별 학습 활동이 가장 많아야 하고, 다음으로 구체적 개념 학습 활동, 정의된 개념 학습 활동의 순서로 하위 개념 수준에서 중하위 개념 및 중위 또는 중상위 수준의 개념 학습 활동이 이루어져 각각 삼각형 형태를 이루어야 바람직하다고 할 수 있다. 중학교의 경우는, 변별 학습 활동과 구체적 개념 학습 활동 및 정의된 개념 학습 활동이 거의 비슷한 활동 분포를 나타내도록 하되, 특히 이들 학습 활동 가운데 중수준의 개념 학습 활동이라 할 수 있는 구체적 개념 활동을 활성화하는 5각형 모양의 상태가 바람직하다고 할 수 있다. 고등학교의 경우는 중간 수준의 개념 학습인 구체적 개념 학습활동과 정의된 개념 학습 활동 그리고 고차원적 규칙 학습 활동이 중요 학습 활동으로 준비되어야 하며, 구체적 개념 학습 활동을 밑변으로 하고 상위 개념 학습 활동을 윗볕으로 한 밑변이 길고 윗변이 작은 사다리꼴 학습 활동 형태가 됨이 바람직하다고 할 수 있다.
셋째, 본 연구의 결과에 기초하여 초·중·고등 학교의 수업 설계에서 고려되어야 할만한 시사점은 다음과 같다. 국민학교의 경우, 변별 활동이나 개념 학습 활동이 함께 포함되어 나타날 수 있는 학습 과제를 중심으로 목표, 내용과 활동들이 구안되어야 하며, 중학교의 경우는 중다 변별 활동, 개념 학습 활동 그리고 기초적인 규칙성의 이해를 포함한 과제를 중심으로 내용, 활동이 창안되어야 하고, 고등학교의 역학 학습 활동은 개념 학습 활동, 규칙이나 원리, 복합, 규칙이나 원리 등이 충분히 고려된 과제를 중심으로 목표와 내용 및 활동이 논리적·체계적으로 조직 구성되는 교수-학습의 전략이 있어야 한다는 시사를 주고 있다고 사료된다. 뿐만 아니라 이러한 아이디어들은 과학과의 다른 학습 영역에서도 적용될 수 있음을 시사하고 있으며, 이러한 논리적 근거는 평가 과정을 거쳐서 지속적인 연구를 통하여 바람직한 수업 설계상의 교육 방법적 전략 수립에 있어서 많은 정보를 제공 받을 수 있을 것으로 사료된다.