★ 과학탐구 방법 과학자들이 자연을 탐구하는 여러 가지 방법 중 대표적인 6가지 활동을 소개하겠습니다. 이러한 과학 활동들은 평소 과학을 공부하면서 이미 배우고 직접 해 본 것들로 자유 탐구를 수행하는 데에도 꼭 필요한 것들입니다. -관찰 : 어떤 물체나 행동, 일 등의 특징에 대하여 자세히 살펴보는 것을 관찰이라고 합니다. 관찰은 가장 흔하게 사용하는 눈을 이용하는 방법 뿐 아니라 코, 혀, 귀, 피부 등 5가지 감각을 모두 사용합니다. 눈으로 크기나 모양, 색깔을 관찰하고, 코로 냄새 맡고, 혀로 맛을 보고, 귀로 소리를 듣고, 피부에 닿는 촉감이나 온도, 단단하고 말랑한 정도 등을 관찰할 수 있습니다. -분류 : 여러 가지 물체나 행동, 일 등에서 비슷한 점과 다른 점을 알아보고 비슷한 점이 있는 것끼리 묶는 것을 분류라고 합니다. 관찰을 통해 알게 된 것을 가지고 비슷한 점, 다른 점으로 나누어 분류할 수 있습니다. -측정 : 어떤 것의 크기, 길이, 무게 등을 재는 것을 측정이라고 합니다. 자, 저울 등의 측정 도구를 이용하며 측정하려는 물체에 따라 측정 도구도 달라집니다. 또한 측정 도구나 측정하는 사람, 측정하는 날짜나 장소, 시간 등의 조건에 따라 달라질 수 있으므로 보통 여러번 측정해 평균값을 사용합니다. -예상 : 앞으로 어떤 일이 일어날지 생각해 보는 것을 예상이라고 합니다. 측정이나 관찰을 통행 직접 확인한 사실 뿐 아니라 보지 못한 것이나 일어나지 않은 일에 대해서도 알아볼 필요가 있을 때 활용하게 됩니다. -추리 : 어떤 일이 일어난 후 그 일이 어떻게 일어나게 되었는지 생각해 보는 것을 추리라고 합니다. 예상이 이미 알고 있는 사실을 가지고 다음에 일어날 일을 짐작해보는 것이라면 추리는 일어난 일의 이유를 알아내려는 활동입니다. 과학에서도 사건이 일어난 후, 그것이 일어난 과정과 이유를 알아보는 것이 추리입니다. -의사소통 : 앞서 알아본 관찰, 분류, 측정, 예상, 추리 활동을 통해 알게 되거나 생각한 내용을 친구들과 서로 이야기 나누며 생각을 주고 받는 활동을 의사소통이라고 합니다. 탐구 활동을 통해 새로운 사실을 아는 것도 중요하지만 알게 된 사실들을 가지고 다른 사람들과 이야기 나누는 활동도 중요합니다. 그래서 자유 탐구 활동에서도 탐구 결과를 발표하는 과정이 마지막 단계로 포함되어 있습니다. ★ 탐구 주제 선정 직접 자유 탐구 활동을 해보고자 하는 학생들을 위해 초등학교 4학년 교과서에 나오는 예시 자료를 통해 탐구 과정을 좀 더 구체적으로 알아보고 각 단계를 수행하면서 주의해야 할 점들을 이야기해 보겠습니다. * 탐구 주제 정하기 `우리 집에는 화분이 많이 있습니다. 엄마는 화초를 정성껏 가꾸십니다. 한번은 엄마가 마시고 남은 커피를 화분에 부으려고 하다가 혼이 났습니다. 엄마는 그러면 식물이 건강하게 자라지 못한다고 말씀하셨습니다. 그럼, 식물에는 어떤 물을 주어야 할까요?` (4-1 과학 158쪽) ☞ 이와 비슷한 경험을 해본 사람이 많을 것입니다. 그러나 같은 경험을 했다고 해서 모든 사람이 위와 같은 궁금증을 가지고 이를 해결하기 위해 탐구를 수행하는 것은 아닙니다. 대부분의 사람들이 당연한 일로 여기고 넘어갑니다. 그러나 조금만 주의를 기울여보면 우리가 매일 보고 듣는 많은 일들 속에 자유 탐구의 주제가 숨어 있습니다. 과학을 탐구하기 위해 가장 필요한 것은 자연 현상에 대한 끊임없는 호기심과 관찰력입니다. 평소에 주위에서 일어나는 자연 현상을 주의 깊게 살펴보고 궁금한 것이 있으면 작은 것이라도 메모해두는 습관을 가집시다. 이런 식으로 모아둔 호기심들이 자유 탐구의 훌륭한 주제가 될 수 있습니다. 화분을 정성껏 키우시는 어머니를 통해 식물이 자라는데 물이 필요하다는 것을 이미 알고 있습니다. 그래서 같은 액체인 커피도 물과 같은 역할을 한다고 생각하여 화분에 부으려고 하다가 혼이 났습니다. 식물에게 필요한 물에도 종류가 있을까요? 이러한 호기심을 해결하기 위해서 직접 탐구를 해보기로 하였습니다. ☞ 우리가 마시는 물의 종류는 여러 가지가 있습니다. 주로 마시는 끓인 물이나 생수가 있고, 새콤달콤한 맛의 과일 주스나 달콤하고 톡톡 쏘는 맛의 탄산 음료, 고소한 맛의 우유, 녹차나 커피 등의 차도 있습니다. 이러한 물들을 마시는 이유나 마시고 난 뒤의 느낌들은 모두 다릅니다. 어린이와 청소년의 성장에 도움이 되는 물도 있고 그렇지 못한 물도 있습니다. 그렇다면 식물에게도 성장에 도움이 되는 물과 그렇지 못한 물이 있는지 호기심을 가지고 예상을 해볼 수 있습니다. 탐구 계획을 세우기 전에 결과를 예상해 보는 과정도 필요합니다. 지금 우리의 생활을 편리하게 하는 많은 과학적인 이론들도 처음에는 이러한 예상(가설)으로 시작하여 연구된 것이기 때문입니다. 예상하기는 혼자서만 하지 말고 가족들의 의견을 각각 정리해 보거나, 주변 친구들의 다양한 의견을 모아 정리해보는 것이 좋습니다. 탐구의 결과를 나름대로 예상을 해보는 단계를 거치면서 탐구 주제에 대한 호기심이 더욱 커지는 것을 느낄 것입니다. ★ 탐구 계획 주제를 정하고 지금까지의 지식과 경험을 통해 결과를 예상해보면서 탐구 주제에 대한 생각을 정리하였다면 그 다음 단계인 탐구 계획 단계에 대해 알아보도록 하겠습니다. * 탐구 계획 세우기 비슷한 호기심을 가진 친구들 4명이 모여 생활에서 사용하는 다양한 종류의 물을 이용해서 직접 식물을 키워보기로 하였습니다. 먼저 비교를 위해 평소 화분을 키울 때 쓰는 수돗물을 준비하고 처음 궁금증이 생기도록 했던 커피가 든 물과 집에서 쉽게 만들 수 있는 소금물을 준비하여 총 3가지 물의 종류를 가지고 실험 계획을 세웠습니다. ☞ 이 실험에서는 3가지 콩나물에게 제공하는 물의 양, 햇빛의 정도, 온도 등 `물의 종류`를 제외한 다른 모든 조건을 같게 해주어야 합니다. 그래야만 물의 종류가 콩나물의 자람에 미치는 영향을 정확하게 관찰할 수 있습니다. 이것을 변인 통제라고 합니다. 만약 어떤 콩나물은 햇빛이 잘 비치는 곳에 두고 다른 콩나물은 그늘진 곳에 둔다면 콩나물의 자람에 영향을 미치는 조건이 햇빛인지 물의 종류인지 정확하게 알아내기가 힘들어 집니다. 그래서 탐구 활동을 할 때 변인 통제는 매우 중요한 요소입니다. ☞ 자유탐구는 혼자서 진행할 수도 있고, 비슷한 호기심을 가진 친구들이 모여서 진행할 수도 있습니다. 모둠으로 진행하는 경우에는 친구들의 특성에 맞추어 해야 할 일을 분담하는 것도 반드시 필요한 작업입니다. 누가 무엇을 조사할 것인지, 조사한 내용을 정리할 사람은 누구인지, 실험 결과 정리는 어떻게 할 것인지 등 구체적으로 역할을 분담해야 합니다. 식물은 시장에서 쉽게 구할 수 있고 비용도 많이 들지 않는 콩나물로 정했습니다. 예전 할머니 댁에서 콩나물 시루에 직접 콩나물을 키우시는 것을 보았는데, 자라는데 걸리는 시간이 적고 관찰하기가 쉽다고 생각했습니다. 또 투명한 유리컵에 기르면 줄기와 잎의 변화를 관찰하기 적합할 것이라고 판단했습니다. ☞ 탐구에 사용하는 실험 재료는 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 것이 좋습니다. 책이나 참고 자료에 나와 있다고 해서 무조건 따라 정하는 것이 아니라 자신의 상황과 실험 주제에 알맞은 것인지를 따져보고 선정해야 합니다. 또한 살아있는 식물이나 동물을 이용할 경우에는 생명의 소중함을 꼭 염두에 두고 함부로 다루지 않도록 해야 합니다. ☞ 콩나물을 이용하여 식물의 자람을 탐구하는 주제를 예시로 활용하고 있지만 모든 자유 탐구의 과정이 직접 실험을 통해서만 진행되어야 하는 것은 아닙니다. 책이나 신문, 인터넷을 이용한 정보 검색 등 다양한 방법으로 조사를 통해 탐구할 수도 있고, 직접 특정한 장소를 찾아가 관찰을 통해 탐구를 수행할 수도 있기 때문입니다. 예를 들어 화석이 만들어지는 과정을 알아보기 위한 탐구를 한다면 집에서 찰흙을 이용한 간단한 실험을 이용한 자유 탐구를 해보는 것도 좋은 방법이지만 화석 박물관을 찾아가 직접 화석을 관찰하고 만들어진 방법을 공부하는 것도 훌륭한 자유탐구의 방법이 될 수 있습니다. ★ 탐구 실행 주제 선정과 탐구 계획 단계가 실험을 위한 준비 단계라고 한다면 이번에 알아볼 탐구 실행 단계는 본격적으로 궁금증을 해결하기 위해 직접 실험을 수행하는 단계입니다. * 탐구 실행하기 주둥이가 넓은 똑같은 크기의 유리컵을 3개 준비하여 각각 같은 양의 콩나물을 똑같이 나누어 담고 수돗물, 커피가 든 물, 소금물을 부었습니다. 물의 종류를 혼동하지 않도록 컵마다 이름표를 붙였습니다. ☞ 실험 장치에 이름표를 붙여놓으면 편리합니다. 특히 오랜 시간을 필요로 하는 실험에서는 나중에 결과를 관찰할 때 어디에 어떤 물질을 넣었는지, 어떤 조건을 주었는지 기억이 나지 않을 경우가 있기 때문에 주의하여야 합니다. 또 학교 과학실이나 교실, 집안 등에 놓고 오랜 시간 관찰해야 할 경우에는 다른 사람이 순서를 바꾸어 놓거나 치워버릴 수 있기 때문에 더더욱 주의해야 합니다. 실험 주제와 실험 기간 등을 표시하여 실험 중인 장치임을 알리는 것이 필요합니다. 시간이 지남에 따라 결과를 관찰하여 기록하였습니다. 글과 그림으로 나타내고 사진기를 이용하여 사진도 찍었습니다. ☞ 시간의 흐름에 따라 변화하는 모습을 관찰하기 위해서는 처음의 모습도 꼭 남겨 두어야 합니다. 변화가 일어나기 전의 원래 모습이 있어야 시간이 흐른 후 변화한 모습과의 비교가 쉽고 정확하기 때문입니다. ☞ 사진기로 찍는 것이 효과적이지만 사진으로 기록을 했다고 해서 눈으로 관찰하거나 글로 자세히 나타내는 것을 소홀히 하는 것은 좋지 않습니다. 색깔이나 모양, 촉감 등의 상태를 자세히 관찰하고 글이나 그림으로 직접 나타내어 보는 것은 수행 중인 탐구를 열심히 하는 것뿐만 아니라 장기적으로 관찰력을 기르는데 큰 도움이 됩니다. 사물이나 현상을 과학적으로 볼 수 있는 눈도 관찰과 관찰 기록을 통해 생깁니다. 관찰한 결과를 종합하여 알게 된 사실을 정리하고 결론을 내렸습니다. ① 수돗물에서 자란 콩나물은 잎이 점점 더 많이 나온다. ② 커피가 든 물에서 자란 콩나물은 처음에는 괜찮다가 서서히 시든다. ③ 소금물에서 자란 콩나물은 가장 빨리 시든다. → 알게 된 사실(결론) : 식물(콩나물)은 커피나 소금물에서 보다 수돗물에서 더 잘 자란다. 물의 종류에 따라 식물을 잘 자라게도 하고 금방 시들게도 한다. ☞ 실험을 통해 나타난 현상은 항상 관찰한 그대로 정리하는 것이 과학자의 자세입니다. 책에서 배운 내용이나 교과서의 내용과 다른 결과가 나왔다고 해서 잘못된 실험이 되는 것은 아닙니다. 예상과 다르거나 다른 사람과 다른 결과가 나왔다면 실험 과정에서 반드시 그 이유를 찾을 수 있습니다. 이를 자세히 알아보는 과정 속에서 새로운 사실을 알게 되는 좋은 경험을 할 수 있습니다. ☞ 결론을 내린 후에는 예상한 내용과 결과가 같은지를 살펴보고, 다르다면 실험 과정에서의 문제점을 찾아서 새로 실험 계획을 세워봅니다. 관찰 도중이나 결론을 통해 또 다른 호기심이 생겼다면 그것을 정리하여 다음 자유 탐구의 주제로 삼을 수도 있습니다. 위 실험을 예로 들면 커피나 소금물의 농도를 달리하는 실험을 할 수도 있고, 맹물에도 종류를 나누어 수돗물, 생수, 약숫물 등으로 실험을 해볼 수도 있습니다. 또는 다른 방법으로 커피나 소금물 외에 비타민이 든 물이나 우유가 든 물 등 사람의 성장에 도움이 되는 물이 식물의 성장에도 좋은지 알아보는 실험을 계속 할 수도 있습니다. ★ 탐구 결과 발표 마지막으로 탐구한 내용을 정리하고 다른 사람들에게 나의 탐구 과정과 결과를 발표하는 탐구 결과 발표 단계에 대해 알아보겠습니다. * 탐구결과 발표하기 과학 수업 시간에 모둠별로 자유 탐구 결과를 발표하였습니다. 우리 모둠에서는 물을 넣은 직후부터 4시간 간격으로 찍은 사진을 이용하여 시간의 흐름에 따라 변화하는 콩나물의 모습을 역할극으로 표현했습니다. 먼저 탐구 주제를 큰 글씨로 제시하고, 실험 계획에 대해 간단히 설명한 다음 친구들이 콩나물로 변신해 역할극을 하였습니다. 마지막으로 각자 맡은 역할의 콩나물이 어떻게 되었는지 설명하고 결론을 발표하는 것으로 마무리를 했습니다. ☞ 과학 시간을 이용하는 자유 탐구 활동의 경우, 학급에서 수업 시간을 통해 탐구 결과를 발표합니다. 그밖에 개인적으로 탐구한 경우는 친구들이나 식구들 앞에서 결과를 발표할 수도 있습니다. 학교에서 수업 중에 이루어지는 자유 탐구는 보통 1년에 1번 정도, 2주∼한 달 정도의 기간을 가지고 이루어질 것입니다. 오랜 시간 동안 탐구하고 연구한 결과를 친구들 앞에서 발표하고 공유하는 값진 시간이 바로 이 시간입니다. 또 자신이 탐구하지 못한 주제를 탐구한 친구들의 발표를 주의 깊게 살펴보면 간접 경험을 통해 새로운 과학적 사실을 알 수 있는 좋은 기회가 되고, 또 다른 궁금한 점을 찾을 수 있는 관찰 기회가 됩니다. ☞ 탐구 발표를 할 때에 주의해야할 점은 탐구 과정이나 결과를 줄줄 읽어 내리는 방법은 피하라는 것입니다. 이렇게 하면 듣는 사람이 쉽게 이해하기도 어려울뿐더러 발표하는 사람에게도 자신의 탐구 결과를 제대로 보여줄 수 있는 기회가 되지 못 합니다. 위의 예와 같이 역할극을 할 수도 있고, 사진이나 동영상 자료를 이용해 프레젠테이션 화면으로 보여줄 수도 있습니다. 노래나 퀴즈를 이용해 재미있게 구성하거나 그림, 사진 등을 만화나 애니메이션 형식으로 보여줄 수도 있습니다. 탐구 주제에 따라서는 각자 관찰한 결과를 가지고 토론을 해보는 시간을 가지는 것도 좋습니다. 과학 탐구는 쉽고 재미있게 다른 친구들과 공유할 수 있는 것입니다. 재미있고 효과적인 방법을 찾아 창의성을 발휘해 봅시다. 지금까지 자유 탐구 과정에 대해 자세히 알아보았습니다. 그러나 교과서나 선생님이 제시한 방법은 하나의 예라는 것을 알고 있어야 합니다. 같은 주제라도 직접 탐구를 수행하는 연구자의 특성에 따라 탐구 계획이나 방법, 보고서의 발표 방법 등은 얼마든지 달라질 수 있습니다. 자신의 연구에 자부심과 책임감을 가지고 자유롭게 탐구해 보세요. 작은 호기심을 가지고 자연을 보는 큰 눈을 키우는 멋진 꼬마 과학자가 되기를 바랍니다^^