오늘날 과학의 발전으로 세계는 급격하게 변화하고 있으며, 따라서 과학의 발전을 위해서 어릴 때부터 과학을 교육하는 것의 중요성은 더욱 더 부각되고 있다. 21세기에 들어서는 세계 경제 발전을 주도하게 될 국가는 과학 교육의 혁신을 제대로 이루어 인적 자원을 풍부하게 가지고 있는 국가라고 말하는 것도 과언이 아닐 정도이다. 그러나 현실적인 유아 교육 현장을 살펴보면, 유아 교육에 있어서 과학 교육은 미술이나 음악, 언어 등 다른 교육 영역에 비해서 비교적 많은 관심을 받고 있지는 않다.

유아는 태어나면서부터 주변세계의 사물과 사건, 그리고 자연 현상들을 굉장히 민감하게 인지하며 탐색하고 탐구하는 과학자적 특성을 가지고 있다. 아동의 과학자적인 특성은 보통 일상생활 안에서 자발적 탐색과 관찰의 호기심으로 나타나 과학에 대한 호기심의 과정으로 역동적이고 활동적인 행동으로 발현되어 과학 문제해결 과정으로 간다. 아동들은 주변에서 눈에 보이고 손에 잡을 수 있는 다양한 사물에 대해 끊임없이 보이는 호기심과 과학적 의문을 가지고 있으며 이러한 호기심을 해결하기 위해서 끊임없이 노력하는데 이를 ‘과학적 자아’ 라고 한다.

이와 관련하여 피아제의 인지발달이론과 유아과학교육의 내용을 구체적으로 제시하고 분석하여 적용에 대해 논하고 구체적 사례 2가지를 제시하고 적용하여 분석해보도록 한다. 피아제는 유아들의 사고의 체계가 전반적으로 어른들과 상이하다는 사실을 확인하고 유아의 사고의 발달과정에 이론의 중점을 두었다.

사람의 두뇌가 인지적인 구조를 변동시킴으로써 환경에 서서히 적응해 나가는 능력이 있다고 찾았으며 의사를 결정하면서 의식적인 사고과정을 중요하게 생각하였다. 그는 인간의 인지와 사고의 과정에 연구의 중점을 두고 있으며 인지적인 구조가 만들어지는 과정을 네 단계로 나누어 설명하였다.

각 단계의 순서는 모든 유아가 같으며, 전 단계의 발달을 완성하여야만 이후 단계로 나아갈 수 있다. 각 인지 발달 단계는 서로 질적으로 다르기 때문에 아동들은 일련의 스키마를 배워야 그 단계를 성공적으로 통과하여 다음 단계로 이행할 수 있다. 문화적 환경이 인지발달을 촉진할 수도 있고 지체시킬 수도 있기 때문에 연령대는 규준적 연령일 뿐, 절대적 연령은 아니다.

인지적 상호작용주의를 주장한 Piaget는 언어 습득도 인지발달의 한 부분으로 보면서 언어발달은 영유아의 선천적 능력과 환경요인과의 작용에 의해 이뤄진다고 하였다. 영유아는 선천적 능력을 가지고 있지만 이 능력이 효과적으로 발휘될 수 있도록 다양한 활동을 통해 문자언어가 구조화될 수 있도록 적절한 환경을 제공하여야 한다.

구성주의에 대한 학습 방법 원리는 어떻게 가르쳐야 하는가 보다는 학습을 받는 사람들이 스스로 지식을 만들 수 있는 학습 주변 환경의 조성에 관한 것이다. Collins등(1996)은 교수 방법에 있어서 가르치기로부터 학습으로의 이동과, 교육에 관한 정보 전달의 의견으로부터 구성주의 견해는 기성의 교수방법에서 학습을 위한 환경으로 이동을 하게 하였다고 말하고 있다. 환경은 학생들이 실제로 학습하고 있는 물리적인 환경뿐만 아니라 같이 학습하고 있는 동료와 교사 같은 사회적인 환경과 교재, 그리고 교육과정 등과 같은 교육적인 환경으로 나눌 수 있다.

영유아들은 기본적으로 주변 환경과 현상에 대한 호기심이 있다. 이 시기에 그러한 호기심을 이해할 수 있는 방식으로 충족시켜 준다면 큰 교육적 성과를 기대할 수 있다. 그러므로 가장 중요한 것은 질문에 이해하기 쉬운 방식으로 수준을 맞춰 과학적인 원리를 설명해 주는 것이다.

여기서 주목할 점은 교사 주도보다는 아동의 호기심을 적극적으로 활용하는 것이 중요하다는 점이다. 가령 교사 본인이 정확한 원리를 모르거나, 아동의 질문의 의도를 파악할 수 없다고 하여도 질문을 무시하면 안 되며, 아동 자신이 스스로 질문의 답을 찾을 수 있도록 유도해야 한다.

예를 들자면 교과서나 백과사전을 찾는 법을 알려주거나, 인터넷 등의 교육프로그램을 통해 검색하는 법을 알려주거나 하는 식이다. 이 과정을 통해 아동은 스스로 궁금한 점을 해결했다는 도전정신과 성취감들을 느낄 수 있을 것이다.

아동에게 직접경험을 하게 하는 것이 중요하다. 스스로 생각하게 하고 답을 찾게 하는 것이다. 첫째, 과학적 사고의 과정을 쉽게 설명해 주며 아동 스스로 되짚어보게 하고 둘째, 그 과정에서 필요한 실재적 지식이나 도구를 아동에게 제공해야 한다.

교사는 아동에게 호기심 해결을 위한 끊임없는 관심과 주의, 사랑을 쏟아야 하며, 문제 해결에 대해 격려하고 자극해 더 넓은 범위로 확장 될 수 있게끔 도와야 할 것이다. 아동들이 스스로 궁금해 하는 과학적 현상에 대하여 과학적 활동과 그 안에서 생겨나는 진행과정을 아동 스스로 관찰하고 기록하여, 그로부터 이해한 경험들을 자발적이고 행동적인 과학적 사고 과정을 거치면서 구체적이고 정확하게 기록하는 것이 과학적인 개념을 학습하는 아동들에게 중요한 역할을 한다.

과학적인 개념들은 아동들이 주변의 생활 속에서 끊임없이 관찰하고 이해한 것을 나누면서 과학적 사실을 발견하고 사후의 활동으로 크고 작은 집단 속에서 이야기 나누기와 그림그리기, 그리고 경험을 재구성하여 역할놀이하기, 또한 기록하기 등의 과학적 접근을 통하여 행해지고 있다. 원래부터 과학자의 성향을 지니고 태어나게 되는 영아들은 주위 환경에 대해 호기심을 보이면서 성장하여 점차 그 재능을 나타내기 시작한다.

영아들도 자신을 둘러싼 세 가지의 실제로 존재하는 환경 속에서 다양한 기술과 운동을 통해 활동적인 자아를 형성해간다고 보았다. 영아들은 특정한 대상에 대해 직접적인 조작행동을 통해 자신과 다른 사람과 물건에 대한 전체적인 지식을 배워서 자기 것으로 해 나가게 된다.

영아들은 미숙하고도 다른 존재에게 의존하여야만 살아갈 수 있으며 처음 만나게 된 온통 알아가야 할 지식들로 가득한 세상 환경에서 지식 습득의 필요를 느끼게 된다. 그리고 이러한 지식은 주변 사람을 통해 전하여 일러지거나 사물의 이치에 대한 관찰과 환경에 갖춰진 물건 간의 관계에 대한 고찰 과정을 통해 이루어진다. 영아들은 놀이를 통해 그저 노는 것이 아니기 때문에 조작을 통한 영아의 습득 욕구는 배워서 익히는 속에 숨어 있는 힘으로 깊이 생각하고 연구되어져야 하며, 이 숨어 있는 가능성을 모자람이 없이 일깨워 발전시키기 위해 영아의 활동을 지식을 위한 목적이 있는 행동으로 보아야 한다.