PISA 설문에서 나타난 한국 과학교사들의 인식: 미국, 중국과 비교를중심으로

본 연구는 PISA 자료 중 과학 영역이 주영역이었던 PISA 2015의 과학교사 설문 자료를 활용한 것으로, 한국, 미국, B-S-J-G(중국)의 과학교사 설문 원자료를 대상으로 하였다. 이 자료는 PISA 2015에 표집된 학교에서 근무하는 과학교사의 설문 응답 자료로, 주로 고등학교 과학교사가 응답하였다. PISA가 만 15세 이상의 의무교육을 종료한 학생들이 참여하는 시험으로 주로 고등학교 1학년이 응시하기 때문이다. 한국 과학교사의 주요 인식을 살펴보기 위하여, 데이터가 공개된 국가 중 한국에 유의미한 시사점을 줄 수 있는 국가를 비교국으로 설정하였는데, 미국은 과학교사 설문 참여국 중 한국의 교육과 가장 연관이 큰 나라로 판단하였으며, 교육환경이 한국과 유사한 아시아 국가로 B-S-J-G(중국)을 추가로 선정하였다. 중국은 PISA 2015에서 베이징, 상하이, 장쑤성, 광둥성 지역 연합으로 참여하여 국제본부에서 B-S-J-G(중국)로 표시하였으며, 전 지역에서 표집된 다른 참여국과 차이가 있다. 그러나 PISA의 과학교사 설문은 참여국의 선택 설문으로 PISA 2015에 참여한 71개국 중 일부 국가만 참여하여, 호주, 브라질, 칠레, 타이페이, 콜롬비아, 체코, 도미니카공화국, 독일, 그리스, 홍콩, 이탈리아, 한국, 마카오, 페루, 포르투갈, 스페인, 아랍에미레이트. 미국, B-S-J-G(중국)의 원자료가 공개되어 있다. 이에 아시아 국가 중 B-S-J-G(중국)을 비교국으로 선정하게 되었다. 분석에 활용된 연구 대상의 기본 정보를 제시하면 Table 1과 같다.

PISA 2015의 과학교사 설문 중 배경정보, 학부모 관련 문항 등을 제외하고 과학 교수·학습과 관련이 있는 문항들을 분석하였다. 설문의 주요 내용은 Table 2와 같다.

분석은 SPSS 27.0 통계 프로그램을 이용하여 빈도 분석을 비롯한 기술통계를 실시하였으며, 한국 과학교사가 미국과 중국 과학교사와 응답에서 차이가 있는지 살펴보기 위하여, 설문 항목별로 국가 간 차이 검정을 실시하였다. 문항 유형이 ‘예/아니요’ 중 고르는 문항의 경우에는 2점 척도로 (예: 참여하지 않음=1, 참여=2), 리커트 문항은 4점 척도로 (예: 전혀 없다=1, 별로 없다=2, 어느 정도 있다=3, 많이 있다=4) 긍정적 인식이 숫자가 커지도록 코딩하였다. 보통 PISA 데이터의 경우 참여국들의 인원수가 같지 않아 국가 간 비교를 위한 가중치 변인을 제공하나, 과학교사 설문은 가중치 변인을 제공하지 않아 원자료를 기준으로 분석을 진행하였다.

과학교사들에게 본인이 이수한 교사 양성 과정과 지난 12개월 동안 참여한 전문성 계발 활동의 영역별 구성 비율을 각각 물어본 결과는 Fig. 1과 같다. 이 두 문항은 4개 영역을 하위 문항으로 구성하여 각 영역이 전체 중 차지하는 비율을 대략적인 숫자로 기술하는 문항이다.

Figure1.

Proportion of ‘teacher education programme’ and ‘professional development activities’.

과학교사가 이수한 교사 양성 과정에서 한국은 ‘과학과 과학기술에 대한 내용’이 차지하는 비율이 비교국에 비해 10%p 이상 많은 것으로 나타났다. 한국은 학교에서 이루어지는 평가 등 교육과 관련된 일반적 주제에 대한 비중이 가장 작았으나, 미국은 교사 양성 과정에서 이 부분이 한국과 중국에 비해 많은 비중을 차지하는 것으로 응답하였다. 중국은 교사 양성 과정의 교육과정 중 과학 교수법과 관련된 내용이 가장 많은 비율을 차지하였으며, 한국과 미국에 비해 약 10%p 이상 많은 것으로 응답하였다. Table 1에서 설문에 참여한 교사들의 근무 경력이 14~17년 정도로 대략 2000년 이전에 학부 과정을 경험했을 것으로 판단된다. 이 시기의 한국은 학부과정에서 화학교육론과 화학교재연구 및 지도법 정도의 과목을 주로 이수하던 시기로, 과학교사에게 필요한 수업 전문성 등을 함양하는 수업이 현장에서 절대적으로 부족한 시점이었다. 1주기(1998년~2002년) 교사양성기관 역량진단평가가시작된 이후 5주기 평가까지 진행되면서,¹⁶ 사범대학의 교육과정도 과학교수법과 수업 전문성 함양을 위한 다양한 교과 교육 과목들을 개설하고 있으므로 이는 지속적으로 개선될 것으로 판단된다.

지난 12개월 동안 참여했던 전문성 계발 활동에서 각 영역이 차지하는 비율을 물어본 결과, 한국은 ‘과학과 과학기술에 관한 내용’이 차지하는 비율이 비교국들에 비해 전체 구성 중 10%p 이상 많은 것으로 나타났다. 이는 교사 양성 기관의 교육과정에서 ‘과학과 과학기술에 관한 내용’이 차지하는 비율에 비해서는 작으나 여전히 지식의 전달과 관련한 내용이 전문성 계발 활동에서 차지하는 비중이 높은 것으로 보인다. 중국의 경우 교사 양성 기관에서 차지하는 비율과 거의 유사한 비율로 ‘과학 과목과 관련한 교수와 학습’ 분야에 대한 구성이 많은 것으로 나타났으며, 한국은 과학 관련 교수법과 관련하여 중국보다는 적게 다루고 있으나 미국보다는 많이 다루고 있는 것으로 응답하였다. 미국은 ‘평가 등 교육과 관련한 일반적인 주제’에 대한 구성이 가장 많은 것으로 나타났는데, 이는 교사 양성 기관에서의 비율보다도 약간 증가한 수치였다. 한국과 중국은 교육과 관련한 일반적인 주제에 대해 다루는 비율이 유사하였으나, 한국은 교사 양성 기관에서 다루는 비율보다는 전문성 계발 활동에서 다루는 비율이 증가하였다.

Table 3은 지난 12개월 동안 과학교사가 참여한 전문성 계발과 관련한 활동에 대해 물어본 결과이다.

한국, 미국, 중국 과학교사 모두 ‘동료 교사와 교수 향상을 위한 방법에 대한 비공식적 논의’에 대부분 참여하고 있는 것으로 응답하였으며, 학위 과정과 같은 ‘자격 프로그램’ 에의 참여가 가장 적은 것으로 나타났다. ‘공식적인 학교 계획에 따른 멘토링, 동료 관찰, 지도’에서 한국과 다른 국가간 차이가 가장 많이 나타났는데, 미국은 한국보다 과학교사의 참여가 적게 이루어지는 것으로 응답하였으며, 중국은 한국보다 많이 참여하는 것으로 나타났다. 또한, ‘교사들의 전문성 계발을 목적으로 형성된 교사 모임에 참여’와 ‘전문 서적 읽기(예: 학술지, 증거-기반 논문, 학위 논문)’에서 한국 과학교사가 미국과 중국 과학교사에 비해 관련 활동들에 더 적게 참여하고 있는 것으로 인식하고 있었다.

과학교사들이 전문성 계발 활동에 의무적으로 참여해 야 하는지에 대한 결과는 Table 4와 같다.

미국과 중국의 과학교사가 한국 과학교사에 비해 전문성 계발 활동에 의무적으로 참여해야 한다는 응답이 높았으며, 한국과의 차이도 크게 나타났다.

근무하는 학교에서 제시된 항목이 과학교육 활동에 어느 정도 지장을 주는지를 물어본 결과는 Table 5와 같다.

Table 5에서 한국 과학교사는 모든 항목에서 미국의 과학교사보다 응답이 부정적이었으며, ‘보조 인력의 부족’, ‘물리적 시설의 부족’, ‘부적합하거나 낙후된 물리적 시설’의 경우 응답 평균 차이가 0.81, 0.74, 0.71로 매우 크게 나타났다. 중국 과학교사의 응답도 한국 과학교사에 비해 긍정적인 것이 많았으며, ‘보조 인력의 부족’, ‘물리적 시설의 부족’, ‘부적합하거나 낙후된 물리적 시설’에서 중국과 한국의 응답 평균 차이가 큰 편이었다. 교사 및 보조 인력의 부족부터 교육 자료, 물리적 시설에 이르기까지 거의 모든 분야에서 한국 과학교사의 인식이 미국과 중국 과학교사에 비해 상대적으로 부정적으로 나타나 교육 여건 개선과 지원이 지속적으로 필요한 것으로 보인다.

근무하는 학교의 고등학교 1학년 과학 교육과정에서 강조되는 점을 물은 결과는 Table 6과 같다.

Table 6에서 한국 과학교사는 과학 교육과정 중 ‘기존 과학 사실과 원리를 이해하기’와 ‘학습 내용에 대한 설명 제공하기’를 주로 강조하는 것으로 나타났다. 과학 교육과정에서 강조하는 것에 대해서는 제시된 모든 영역에서 중국 과학교사의 응답이 전체적으로 크게 긍정적이었다. ‘실험 또는 조사를 수행하기’와 ‘실험을 설계하고 계획하기’의 경우 미국과 중국 과학교사의 응답 평균이 한국 과학교사의 응답 평균보다 크게 높게 나타나, 한국은 과학 교육과정에서 상대적으로 실험의 수행을 덜 강조하는 것으로 나타났다. 즉, 과학 과목에서 과학 탐구의 중요성은 지속적으로 강조되고 있으나,^17,18 한국의 과학 교육과정에서 실험으로 대표되는 과학 탐구 활동의 강조는 여전히 부족한 것으로 보인다.

중국은 ‘학습 내용에 대한 설명 제공하기’를 제외한 모든 항목에서 한국에 비해 응답 평균이 높게 나타났는데, ‘다양한 민족과 문화의 경험을 통합하기’의 경우 중국과 한국의 응답 평균의 차이가 0.91로 매우 컸다. ‘자연 현상을 관찰하고 이를 기술하기’, ‘과학과 다른 과목을 통합하기’, ‘학습 내용을 일상생활과 관련 짓기’의 경우에도 중국의 응답 평균이 한국에 비해 크게 높게 나타났다. Table 6에서 제시된 모든 접근과 과정이 과학교육에서 강조하고 있는 것이나, 한국 과학 교육과정에서는 여전히 과학 내용을 이해하고 설명하는 것을 주요하게 다루는 것으로 과학교사들은 인식하고 있었다. 주요 국가에서 STEM 교육을 강조하는 것에 발맞추어,^19,20 우리나라도 융합교육을 주요 교육 정책으로 시행하고 있으나¹ 여전히 과학 교육과정 차원에서의 융합적 접근은 부족한 것으로 인식하고 있었다. 국가 간 인식 차이가 없었던 항목은 ‘학습 내용에 대한 설명 제공하기’로 세 국가 모두 응답 평균이 유사하였으며, ‘과학과 다른 과목을 통합하기’는 미국과 한국의 응답 평균이 유사하게 나타났다.

학교에서 이루어지는 과학교사의 정기적인 협의와 협력에 관해 질문한 결과는 Table 7과 같다.

Table 7에 의하면, 한국 과학교사는 동료교사와의 정기적인 협력에 관한 모든 문항에서 긍정적인 응답을 하였으며, 가장 응답 평균이 높은 항목은 ‘우리는 지필 시험의 채점 기준을 논의한다’였다. 과학교사들 사이의 협의와 협력에서는 한국 과학교사가 미국 과학교사보다 긍정적인 인식을 보인 문항이 많았으나, 한국과 중국은 차이가 크지 않거나 중국의 응답이 더 긍정적인 경우가 많았다. 한국은 ‘우리가 학생들에게 내줄 숙제에 관해 협력하는 것은 당연한 일이다’, ‘우리는 지필 시험의 채점 기준을 논의한다’, ‘나는 동료 과학교사와 함께 수업 단원의 선정을 준비한다’에서 미국에 비해 응답 평균이 크게 높게 나타났다. 중국은 ‘우리는 학생들에게 학습 전략과 기술을 가르칠 방법에 대해 논의한다’에서 한국보다 응답 평균이 크게 높게 나타났으며, ‘우리는 학생들의 개인적인 강점과 약점을 더 잘 확인할 수 있는 방법에 대해 논의한다’에서도 한국에 비해 응답 평균이 높은 편이었다.

과학교사들에게 교직과 관련한 전반적인 만족도를 물어본 결과는 Table 8과 같다.

Table 8을 살펴보면, 세 국가 과학교사 모두 대체로 교사를 직업으로 선택한 것에 만족하고 있었으며, 대부분의 문항에서 미국의 과학교사가 한국 과학교사에 비해 더 긍정적이었고, 중국 과학교사와의 차이는 크지 않았다. 특히 ‘나는 이 학교에서 일하는 것이 즐겁다’와 ‘나는 나의 학교가 일하기 좋은 곳이라고 추천할 수도 있다’의 경우 미국 과학교사가 한국 과학교사에 비해 매우 긍정적이었으며, 중국 과학교사의 응답도 한국보다 긍정적이었다. 한국 과학교사의 현재 학교에 대한 만족도가 교직 만족도보다 낮은 이유가 Table 5의 보조 인력의 부족부터 낙후된 물리적 시설에 이르기까지 다양한 자원들의 부족 상황과도 관련이 있을 것으로 판단된다.

참여국의 과학 수업을 구체적으로 이해하기 위하여, 과학 수업에서 일어나는 다양한 활동의 빈도를 물은 결과는 Table 9와 같다.

Table 9에서 한국 과학교사는 과학 수업에서 아이디어를 설명하거나 학생들이 판서 내용을 필기하는 활동 등 기존의 수업에서 많이 이루어지던 교수활동이 주로 이루어진다고 인식하고 있었으며, 상호작용이 가능한 쌍방향 전자칠판의 사용과 인터넷의 사용 등의 활동이 한국 과학수업에서 가장 적게 이루어지는 것으로 응답하였다. 제시된 대부분의 교수활동에서 미국과 중국 과학교사에 비해 낮은 응답 평균을 보이는 것이 많았으며, 한국 과학교사의 응답 평균이 비교국들보다 높은 것은 수업 중에 숙제 또는 시험에서 틀린 부분을 교정하거나 학생들이 활동지를 채우는 활동이었다.

교수활동에 따라 한국 과학교사의 응답 평균이 미국 또는 중국 과학교사들의 응답 평균과 1점 이상 크게 차이가 나타난 항목들이 있었다. ‘학생들 간에 소집단 토론을 한다’와 ‘나와 함께 전체 학급 토의를 한다’의 경우 한국은 미국보다 1점 이상 낮았으며, 중국보다도 0.7점 이상 낮은 것으로 나타났다. 과학교사가 쌍방향 전자칠판을 사용하는 것에서도 미국보다 약 1점, 중국에 비해서는 1점 이상 응답 평균이 낮았다. 그 외에도 ‘학생들로 하여금 그들이 수행한 실험에서 결과를 이끌어 낼 수 있도록 한다’, ‘학생들이 아이디어를 설명할 기회를 갖는다’, ‘현재의 과학적 이슈에 대해 토의한다’, ‘학생들이 실험 실습을 한다’, ‘학생들이 인터넷을 사용한다’ 등도 한국 과학교사와 비교국의 응답 평균 차이가 큰 편이었다. 이는 학생들의 응답 결과와도 유사하며,¹³ 학교 과학 수업에서 교과서와 수업자료는 스마트 교육을 표방하고 있으나 실제 학교 여건은 이를 뒷받침하고 있지 못하다는 연구 결과와도 일치한다.²¹ 그러나 최근 학교 현장에 공공와이파이 설치와 지능형 과학실로의 변환 등이 이루어지고 있어,¹ 이는 빠르게 개선될 수 있을 것으로 생각된다. 국가 간 차이가 가장 적게 나타난 항목은 ‘학생들은 다른 학생들 앞에서 무언가를 발표한다’와 ‘학생들은 판서 내용을 필기한다’였다.

한국 과학 교육과정에서 실험의 설계 및 수행 등 과학탐구가 강조되지 않는 것은(Table 6), 학교 현장으로 이어져 과학 수업에서 학생들의 직접적인 실험 수행이 적게 이루어지는 것으로 나타나고 있다. 학생은 실험으로 대표되는 과학 탐구 활동을 수행하는 과정을 통해 과학 지식을 얻거나 스스로 의미를 구성할 수 있으며,^22,23 과학 탐구는 학생들의 과학에 대한 인지적, 정의적 성취에도 영향을 주는 것으로 알려져 있다.²⁴ 그러나 과학 탐구의 중요성에도 불구하고 한국 과학 수업에서는 실험의 설계 및 수행 등이 적게 이루어지고 있으며,^13,21 이를 과학교사의 설문 결과에서도 확인할 수 있었다.

마지막으로, 과학교사에게 과학 교수 및 과학 내용에 대한 자기 효능감을 물어본 결과는 Table 10 ~ 11과 같다.

Table 10에 의하면, 한국 과학교사는 ‘탐구 중심 학습을 위한 실험과 체험 활동을 설계하기’부터 ‘실험 결과를 해석하는 방법에 대한 학생들 간의 토론을 장려하기’까지 과학 내용을 가르치는 것에 관한 모든 항목에서 미국과 중국 과학교사에 비해 응답 평균이 낮게 나타났다. 특히, 한국 과학교사는 ‘성취수준이 가장 높은 학생에서부터 가장 낮은 학생에 이르기까지 맞춤형 과제를 제작하고 부여하기’에서 응답 평균이 가장 낮았다. 미국 과학교사와 가장 큰 차이가 나타난 항목은 ‘다양한 평가 방법을 사용하기’였으며, 이 항목은 미국 과학교사의 응답 평균이 가장 높은 문항이었다. 중국 과학교사와 가장 큰 차이가 나타난 항목은 ‘성취수준이 가장 높은 학생에서부터 가장 낮은 학생에 이르기까지 맞춤형 과제를 제작하고 부여하기’로, 이는 한국 과학교사가 가장 자신 없어 했던 항목이며 다른 비교국에서도 상대적으로 가장 낮은 응답 평균을 보인 항목이었다.

Table 11에서 한국 과학교사는 과학 내용에 관한 모든 항목에서 미국 과학교사에 비해 인식이 부정적이었다. 한국 과학교사는 ‘동료 교사에게 복잡한 과학 개념을 설명하기’에서 가장 자신감을 보였으며, 이는 미국과 중국에서도 응답 평균이 가장 높았다. 반면에, 한국 과학교사의 경우 ‘나의 과학 분야에서 최신 논문 읽기’의 응답 평균이 가장 낮게 나타났는데, 이는 미국 과학교사와 차이가 가장 크게 나타나고 중국 과학교사에 비해서도 낮게 나타난 항목이었다. 생물학, 물리학, 화학 간의 연계성을 설명하는 것에서도 미국 과학교사와 응답 평균 차이가 크게 나타났는데, 이는 각 전공별로 양성되는 한국 과학교사들이 비전공 분야의 통합과학 과목 지도에 여전히 어려움을 겪고 있다는 연구 결과와도 연관되는 것으로²⁵ 향후 개선이 더 필요한 것으로 판단된다.