한국과 미국 과학 교과서의 진화 내용 요소와 설명 방식에 대한 비교
분야
자연과학 > 과학교육
저자
박재근 ( Jae Keun Park )
발행기관
한국생물교육학회
간행물정보
생물교육(구 생물교육학회지) 2013년, 제41권 제3호, 406~420페이지(총15페이지)
파일형식
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    국문초록
    1. 교과서 진화 단원의 내용 요소 우리나라 교과서에 제시된 진화 단원의 내용과 구성 체계를 알아보기 위해 소단원의 구성, 학습 목표, 그리고 내용 요소를 살펴본 결과는와 같다. 우선 A교과서의 소단원 구성을 살펴보면, 진화의 개념과 현상적 예로부터 시작하여 진화의 증거, 진화의 과정 순으로 내용을 전개하고, 단원 도입과 마지막 부분에 이를 생물종 다양성과 관련지어 설명함으로써, 생물학에서의 진화의 의미와 비중을 부각시키고 있다. 또한 진화를 설명하기 위한 소재로 기존 교과서에서 주로 활용하였던 기린, 나방 등과 같은 생물 대신에 핀치, 고래, 거피 등의 예를 도입하고 있는 점이 눈에 띤다. 특히, 현실적인 가능성 측면에서 의문이 들 수도 있는 ``기린의 목이 길어진 이유`` 대신에 ``거피의 몸 색 변화``와 같은 실제적인 예를 제시함으로써 자연선택 이론에 대한 학습자의 이해를 돕고 있다. 이에 비해 B교과서의 경우에는 주로 진화의 증거와 진화의 학설에 초점을 맞추어 관련 내용 요소를 하나씩 나열, 설명하는 패턴을 보이고 있다. 따라서 종 다양성과 생명 현상을 통합적으로 설명 가능한 개념으로서의 진화의 중요성에 대한 강조는 A교과서에 비해 다소 미흡한 편이라고 할 수 있다. 또한 라마르크의 용불용설과 같이 다윈의 진화론을 습득해 나가는 과정에 장애로 작용할 수도 있는(Kim & Chang, 2003; Brumby, 1979) 내용 요소가 일부 포함되어 있고, 사진 조작에 따라 이미 사실이 아닌 것으로 밝혀진 헤켈의 가설을 바탕으로 척추동물의 배 발생 비교 내용을 진화의 증거로 제시하고 있기도 하다. 진화의 핵심이 자연선택설이라는 점은 매우 명백한 사실이며(Rutherford & Ahlgren, 1990), 이것이 자연세계에서의 증거들과 매우 잘 부합되고 있는 설명 체계임에도 불구하고(Lee & Lee, 2008; Clough, 1994), 이미 이전에 부정되었거나 설명력이 의심되는 내용을 진화와 관련지어 여전히 교과서에서 제시하고 있는 것은 해결해야 할 문제점으로 인식된다. 이러한 교과서 구성의 오류는 Lee & Cha(2011)가 지적한 바와 같이, 생물학에서 진화론의 역할에 대한 교사와 학습자의 인식 저하로까지 이어질 수 있다는 점에서 개선이 요구되는 부분이다. 2011년과 2012년에 걸쳐 일부에서 문제를 제기하고 삭제 청원을 냈던 말의 화석, 시조새 등과 관련한 내용들이 새 교과서에서는 모두 빠져 있다는 것이 확인된다. 그러나 기존 교과서에 제시된 말의 화석 그림처럼 오해를 불러일으킬 수 있는 자료는 다른 자료로 대체할 수도 있지만, 시조새와 같이 흥미로운 소재마저 피해 가는 것은 다시 한 번 고려해 보아야 할 문제이다. 시조새가 계통학적으로 파충류와 조류의 중간쯤에 해당되는 애매한 영역에 위치하고 있다는 것은 명백한 과학적 사실이며, 다만 이 중간의 좌표가 어디인지에 대해서는 아직 논쟁이 진행 중이지만(Xu et al., 2011) 이러한 논쟁이 시조새의 존재를 진화와 관련지어 설명하는 큰 그림을 이해하는 데 있어서 장애가 되는 것은 아니기 때문이다(Jerry, 2009). 한편, 미국의 교과서에 제시된 진화 단원의 구성, 학습 목표, 그리고 내용 요소를 살펴본 결과는 과 같다. 미국 교과서는 한국 교과서와 비교할 때 진화의 개념, 진화의 증거, 진화의 과정으로 이어지는 내용 요소의 전개가 우리와 유사한 편이지만, 우리나라에서 다루고 있지 않은 지질학적 시간, 인간과 영장류, 공진화 등의 내용을 포함하고 있어서 훨씬 넓은 범주의 내용을 다루고 있다고 볼 수 있다. 특히, 세부 내용 요소에서 생물종 사이의 계통도, 다윈 진화론의 기본 전제인 다윈의 사고 등을 제시하고 있으며, 다윈의 일대기를 중심으로 2개의 소단원에서 자연선택 이론과 관련된 내용 요소들을 집중적으로 다루고 있다. Kim & Chang(2003)은 우리나라 고등학교 생물 교과서에 대한 진화 내용 분석에서 미국이나 중국, 구소련의 교과서에서는 진화론의 핵심적인 가치라고 할 수 있는 자연선택이 가장 많은 비중을 차지하고 있지만, 우리나라의 경우 순수한 자연선택이론에 대한 논의가 오히려 덜 강조되고 있음을 지적한 바 있다. 실제에서 볼 수 있듯이, 미국 중학교 교과서 진화 단원에서는 자연선택과 직접적으로 관련된 소단원이 2개나 포함되어 있어서, 이에 대한 비중이 상대적으로 높다는 사실을 확인할 수 있다. 한편, 진화는 오랜 지질학적 시간을 거치면서 점진적으로 이루어지는 과정이며, 이러한 지질학적 시간은 필연적으로 환경의 변화를 수반하고, 생물들이 이러한 변화된 환경에 적응해 나가는 과정에서 진화가 일어나게 되므로, 지질 시대를 포함하는 긴 시간적 흐름에 대한 이해는 진화론을 학습하는데 있어 필수적인 전제이다. 이러한 관점에서 미국 교과서는 한국 교과서에서 다루고 있지 않은 진화의 시간적 배경 관련 지식을 충분히 제공하고 있다고 볼 수 있다. 이 외에도 인류의 진화와 관련하여 중고등학생들의 상당수가 ``사람의 조상은 원숭이이고, 원숭이는 수억 년 후 사람으로 진화할 것이다.``와 같은 예정된 방향적 사고의 오류를 가지고 있음이 보고(Lee et al., 2007)된 바 있는데, 학습자가 이러한 오류에서 벗어나도록 하기 위해서는 미국 교과서와 같이 인류의 진화를 진화 단원의 내용 요소에 포함시켜 제대로 가르치는 것도 필요할 것으로 생각된다. 이와 관련하여 우리나라 B교과서의 경우에도 인류의 진화와 관련된 내용 요소와 오개념을 읽기 자료에 제시함으로써 이에 대한 이해를 돕고 있는 것으로 확인된다(Table 2). 2. 교과서별 진화의 세부 내용 요소 비교 한국과 미국의 중학교 교과서에 제시된 진화 내용 요소에 대해 Swarts et al.(1994)의 분석틀을 적용하여 상세 비교한 결과는와 같다. 를 살펴 보면 대주제 ``자연선택에 의한 진화의 이론``, ``진화의 증거``, ``종 분화`` 등은 두 나라의 분석대상 3종 교과서에서 거의 모두 다루고 있지만, ``공진화``, ``생명의 기원``, ``진화와 인간의 기원`` 등의 주제는 주로 미국 교과서에만 제시되어 있음을 알 수 있다. 전통적으로 자연선택 이론, 진화의 증거, 종 분화 및 이와 관련지은 생물종다양성 등의 주제는 진화교육에서 가장 중요한 골격을 구성해왔다는 점(Swarts, 1991)을 고려할 때, 의 분석 결과는 현대 진화교육에서도 이와 관련한 내용 구성이 여전히 중심적인 역할을 하고 있음을 확인할 수 있다. 소주제 중심으로 살펴보면, 분석틀에 제시된 총 32개의 소주제 중 우리나라 A교과서는 13개, B교과서는 18개, 그리고 미국 교과서는 27개 소주제와 관련된 내용 요소들을 제시하고 있다. 대주제 ``1. 진화의 대안적 이론`` 영역과 관련한 내용 요소는 크게 획득 형질의 유전에 의한 라마르크의 진화론과 신종합설에 기반을 둔 현대진화론이 포함된다. 라마르크의 진화설은 생물종의 다양성이 생겨나는 원리를 처음 제시했다는 의미 외에는 과학적 사실에 기반을 둔 가설이 아니기 때문에, 이를 교과서에 제시하게 되면 그것이 옳지 않은 이유를 납득시키는 과정에서 체세포와 생식 세포의 구분 등과 같은 새로운 지식의 도입이 필요할 뿐만 아니라(Lee et al., 2007), 불필요한 오개념을 유발할 수도 있다. 따라서 B교과서와 같이 관련 내용을 교과서에 제시하는 것에 대해서는 신중을 기할 필요가 있겠다. 현대진화론과 관련해서는 우리나라의 교과서가 격리, 돌연변이, 자연선택 등을 종합하여 토끼종이 형성되는 예를 공통적으로 제시하고 있지만(Fig. 1), 미국 교과서는 이에 대한 구체적인 서술을 하고 있지 않다. 그러나 우리나라 교과서에 제시되어 있는 토끼종 형성 과정의 예가 실제로 일어난 사실이라기보다는 신종합설을 뒷받침하기 위해 각 요인들을 작위적으로 결합한 설정으로 보여질 수 있는 부분이 문제인데, 실제 어떤 생물 종의 형성은 이들 요인 중 특정한 한 요인만 관계된 것일 수도 있고, 여러 요인들이 복합적으로 작용한 것일 수도 있기 때문에 상황 제시나 서술 방식에 유의가 필요하며, 구체적이고 실제적인 예를 제시하는 것이 요구된다. 대주제 ``2. 자연선택에 의한 진화의 이론`` 영역의 내용 요소는 다윈의 일생, 개체군 내 변이를 포함하는 자연선택 이론 등을 포함한다. 다윈의 일생과 종의 기원이 탄생하기까지의 과정은 모든 교과서에서 공통적으로 다루고 있는 주제로, 특히 핀치의 다양성은 이와 관련한 서술에 등장하는 핵심적인 내용 요소이다. 따라서 다윈의 일생과 핀치의 다양성은 연계성을 가지고 제시되는 것이 바람직하지만, 우리나라 B교과서의 경우에는 핀치의 다양성이 자연선택의 한 예로만 제시되어 있고, 실제 다윈의 일생을 중점적으로 서술하고 있는 페이지와는 단절되어 있는 구성의 한계를 보인다. 자연선택 이론과 관련하여 3종류의 교과서에서 어떻게 설명하고 있는지 좀 더 세부적으로 비교한 결과는와 같다. 우선 자연선택의 단계에 대해 우리나라 B교과서와 미국 교과서는 과잉생산, 개체변이, 생존 경쟁, 적자생존 등의 단계로 설명하고 있는 반면에, A교과서의 경우에는 변이에 대한 설명이 누락되어 있다. 선행 연구에 의하면 변이와 이의 원인에 대한 이해 부족은 진화 기작에 대한 이해 과정에 장애로 작용할 수 있으며 (Deadman & Kelly, 1978), 이는 진화와 관련한 환경 적응적 사고유형 및 목적론적 사고유형 오류의 공통된 원인으로 분석되고 있으므로(Lee & Cha, 2011), 자연선택 이론의 단계에서 개체의 유전적 변이에 대한 설명은 반드시 포함시켜야 할 것으로 생각된다. 진화의 과정을 설명하는 소재와 상황으로 우리나라 A교과서에서는 포식자에 의한 거피 몸 색 빈도 변화, 미국 교과서에는 타란튤라 거미에서 유전적 변이와 생존 경쟁에 의한 자연선택의 과정처럼 기존 교과서와 차별화된 소재들이 제시되어 있는데, 이러한 예시들은 천적, 굶주림, 질병 등과 같은 다양한 환경 변화에 의한 적자 생존의 과정을 비교적 잘 보여주고 있다고 할 수 있다. 이에 비해, B교과서는 기존 교과서에서처럼 여전히 기린의 목이 길어진 이유를 소재로 진화의 과정을 설명하고 있는데, 이는 현실감과 실제성이 떨어지는 소재이며, 경우에 따라서는 기린이 먹이를 잘 섭취하기 위해 목을 길게 늘려간 것으로 오해할 소지도 내포하고 있다. 다윈의 진화론에서 생물 적응 개념에 대한 이해가 부족하면 때때로 생물이 환경에 적응하기 위해 이런저런 기관이 생겨나고 없어졌다는 식으로 진화를 생물의 능동적인 반응 과정으로 해석하는 오류를 범하기 쉽다(Lee et al., 2007). 이러한 점에서 거피의 몸색 빈도 변화나 타란 튤라 거미의 자연선택 과정에 대한 설명(Fig. 2)은 진화를 변이에 기반한 생존경쟁 중심의 과정으로 이해할 수 있게 해주는 좋은 예시가 되므로, 학습자가 생물 능동성의 오해에 빠질 위험성을 줄여줄 것으로 기대된다. 한편, 자연선택 이론으로 설명 가능한 또다른 구체적인 예로서는 기 서술한 바와 같이, 모든 교과서에서 갈라파고스 군도의 핀치 부리의 다양성을 들고 있다. 이외에도 우리나라 B교과서에서는 환경에 적응한 곤충, 미국 교과서에서는 아프리카 코끼리의 포획에 의한 빈도 변화, 살충제에 대한 바퀴벌레의 저항성 획득, 그리고 수컷 조류의 짝짓기 경쟁 등과 같은 실제적이고 다양한 예들을 서술하고 있는 것이 특징적이다. 우리 주변에서 진화의 예는 도처에서 관찰할 수 있음에도 불구하고, 교사들은 수업에서 직접적으로 설명할 수 있는 예가 항상 부족하다고 느끼는데, 이는 관련 자료를 구할 수 있는 기회 제공의 한계와 능력 부족에 기인한다(Lee & Lee, 2008). 따라서 적합한 진화 교육 자료의 발굴과 관련 기회의 제공이 절실한데, 이러한 맥락에서 교과서에 자연선택과 관련한 예시를 풍부하게 제공해 줌으로써 진화를 다양한 생물학적 현상과 연결짓는 안목을 키워갈 수 있도록 해주는 것이 중요하다. 자연선택과 관련된 탐구활동을 살펴보면, 우리나라 B교과서와 미국교과서에서 각각 콩과 초콜릿을 이용한 자연선택 실험활동을 제시하고 있다(Table 5). 그러나 자연선택 이론이 생물학에서 차지하고 있는 중요한 비중과 진화가 비교적 긴 시간 동안 이루어지는 역동적인 과정이라는 것을 감안하면 이러한 실험활동은 지나치게 단순하고 또한 흥미를 유발시키기에도 부족해 보인다. 이와 관련하여 진화에 대한 현직 및 예비교사들의 인식을 조사한 Lee & Lee(2008)의 연구에서는 실제 진화 수업의 진행에서 가장 힘든 점으로 수업에 필요한 자료가 부족하고, 실제적인 실험이 불가하다는 사실을 지적하고 있는데, 이러한 점에서 앞으로 진화교육을 계획하고, 그 방법을 구성할 때는 다양하고 흥미로운 관련 자료를 찾고, 아울러 관련 실험 활동의 개발 등에 중점을 두어야 함을 시사한다. 대주제 ``3. 진화의 증거``의 내용 요소는 상동기관, 상사기관, 흔적기관 등과 같이 주로 해부학적인 관점에서 본 증거와 그 외 생화학적 유사성이 주요 내용으로 구성되어 있다(Table 4). 척추동물들의 앞다리 구조의 유사성을 예로 든 상동기관과 고래의 뒷다리 뼈에 초점을 맞춘 흔적기관의 개념은 3종의 교과서에서 모두 공통적으로 제시하고 있는데, 특히 고래의 뼈 화석 자료는 뒷다리 뼈의 퇴화에 따른 흔적기관의 예로서 뿐만 아니라, 대 주제 ``4.화석, 지질학적 시간, 멸종이론``에서 화석에 나타난 생물 변화 증거로서의 예로도 활용되고 있다(Fig. 3). 화석상의 증거와 관련하여 기존의 교과서에 많이 제시되었던 말의 화석 그림은 어느 교과서에도 수록되어 있지 않았다. 하지만 이전의 말의 화석 그림이 지나치게 단선적인 방식으로 제시가 되어 문제가 되었던 만큼, 이를 사실에 기반을 둔 관목형으로 수정하여 활용한다면 진화의 증거로 가르치기에 부족함이 없을 것으로 생각 된다. 생화학적 유사성과 관련된 내용 요소로는 DNA 비교를 통한 관계성 분석이 모든 교과서에 공통적으로 포함되어 있고, 특정 단백질 비교를 통한 분석 방법에 대해서는 우리나라 2종의 교과서에서만 소개하고 있다. DNA 혹은 단백질을 비교 분석하는 것의 최종 목적은 생물들 사이의 유연관계를 파악하는 것에 있으므로, 교과서에서는 분석 결과의 활용에 대한 안내를 학습자에게 제시해 주어야 하는데, 우리나라 A교과서의 경우는 생물들 사이의 진화적 관계를 계통도의 예시로 보여주며, B교과서와 미국 교과서에서는 이를 공통 조상의 유래와 관련 지어 본문에서 문장으로 서술하고 있다. 2가지 제시 방법 중에서는 생화학적 분석의 본질적인 목적이 명시적으로 드러나 있는 A교과서의 구성이 좀 더 바람직해 보인다. 한편, 발생학적 증거와 관련하여 B교과서에서는 닭과 사람의 배아 유사성을 언급하고 있지만, 이는 기 서술한 것처럼 진화의 증거로 채택하기 어려운 문제점을 포함하고 있으며, 이러한 이유로 가급적 교과서에서는 삭제하는 것이 바람직할 것으로 생각된다. 그러나 생화학적, 발생학적 자료와 관련된 부분은 진화론이 생물학의 여러 영역에 걸쳐 있고, 다양한 생명 현상을 통합적으로 설명하는 틀로서 자리매김하고 있는 위상을 보여주는 예이기 때문에, 적절한 자료의 제시를 통해 이들 사이의 관련성을 잘 인식할 수 있도록 해주는 것이 중요하다. Ha et al.(2010)의 연구에서는 이와 관련하여 미시적 관점의 분자생물학에서부터 거시적 관점의 생태학에 이르기까지 많은 연구자들이 본인들의 연구를 미국의 진화 학회에서 공유하고 있다는 점을 들어 진화가 생물 영역에서 통합적 사고를 위한 틀이라는 사실을 실증적으로 보여주고 있음을 설명하고 있다. 대주제 ``3. 진화의 증거``에 포함되어 있는 또다른 소주제로 판 이동과 진화가 있는데, 이와 관련하여 미국 교과서에서는 판게아 및 판구조론 등의 내용 요소에 대해 비교적 자세하게 언급하고 있지만, 우리나라 교과서에서는 이와 관련한 서술이 없다. 기타 대주제 ``4. 화석, 지질학적 시간, 멸종이론``, ``5. 종 분화``, ``6. 공진화``, ``7. 생명의 기원``, 그리고 ``8. 진화와 인간의 기원`` 등에 속하는 내용 요소들은 주로 미국 교과서를 중심으로 제시되어 있는데, 우리나라의 경우 극히 일부 내용 요소들만 제한적으로 다루고 있다. 예를 들어, 종 분화의 원인으로 미국의 교과서에는 지리적 격리와 생식적 격리를 모두 다루고 있고, 종 분화의 과정을 격리, 적응, 분리 등의 단계로 비교적 상세하게 서술하고 있지만, 우리나라의 교과서에서는 주로 지리적 격리만을 중심으로 접근하고 있다. 또한 어떤 한 종의 유전적 변화에 맞대응하여 일어나는 다른 종의 상호간의 유전적 변화를 의미하는 공진화(Douglas, 2009)는 미국 교과서에서는 구체적인 정의와 함께 개미와 아카시아, 수분매개자와 꽃 등의 예를 비교적 상세하게 다루고 있는데, 특징적인 것은 이들 내용이 진화 단원에 제시된 것이 아니라, 생물의 상호작용이라는 별개의 단원에서 공생 (symbiosis)의 한 내용 요소로 다루어지고 있다는 점이다. 이외에도 미국의 교과서는 진화의 시간적 배경이 되는 지질학적 시간과 생명의 기원, 그리고 인간의 진화와 관련된 내용 요소까지 포괄하고 있는 체계를 취함으로써 중학교 수준에서도 진화의 핵심적인 내용 요소를 대부분 다루되, 이를 시간적인 긴 흐름과 결부시켜서 이해 하도록 하며, 진화의 개념을 단순한 사실로만 받아들이지 않고, 생명의 역사, 생명현상, 생명체들 사이의 상호 관계 등과 관련지어 폭넓게 이해할 수 있도록 구성하고 있는 점이 특징적이라고 할 수 있다.
    영문초록
    Evolution is a core theory which can explain the diversity of living organisms. The purpose of this study was to determine implications on the evolution education by comparing and analyzing various subjects and content elements presented in the chapter which deals with evolution in middle school science textbooks of Korea and the US. The analysis framework consisting of a total of 8 main themes and 32 sub-themes was used for the content classification of evolution. The contents consist of the evidences for evolution and the evolution process in common, but the textbook in the US also includes themes such as geological time, speciation, coevolution, origin of life and evolution of human being. The textbook in Korea includes some scientific errors such as Lamarckism, the developmental similarity in the embryo of vertebrate that need to be improved. And it is necessary to emphasize the importance of heritable variation in the theory of natural selection. Meanwhile, the textbook in the US gives major coverage to the subject of natural selection and presents various specific examples of natural selection. Efforts for developing various inquiry activities in evolution need to be improved in both textbooks. It is necessary to place emphasis on collection and retention of reliable evidences for evolution. And it is also essential to extend the contents including the origin of human being and geological time gradually when establishing the educational direction of evolution in Korea. The measures for raising the teacher`s belief through the improvement of awareness regarding the mechanism and roles of evolution are also required.
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