This exploratory study is aimed at exploring the validity of the Science Motivation Questionnaire (SMQ) developed for university students, to measure the science motivation of middle school students and analyze the differences on gender and country factors of SMQ. A total of 371 students participated in this study: 171 middle school students from the USA and 200 secondary students from Korea. All participants were enrolled in the STEM program and activities in Utah, USA (for US students) and at a Korean university institute for gifted and talented students (for Korean students). In this study, exploratory and confirmatory factor analyses and latent mean analysis were used to analyze the gender and country differences. The results indicated that the 25 items of SMQ scale were theoretically meaningful and valid for middle school students. The latent mean difference by gender indicated that male students have higher intrinsic motivation, career motivation, grade motivation, and self-determination than female students. Moreover, a significant difference exists in these factors between the two countries. Further findings reveal that Korean students scored higher than US students in terms of the aforementioned factors. This study will provide significant insights in and contribution to science motivation issues in STEM education and the development of design-based engineering programs.

이 연구는 수학과 정보교과의 융합교육을 위한 시도로, 최근 강조되고 있는 코딩교육을 수학교육에 접목한 교수학습자료의 개발연구이다. 코딩교육을 위한 수학주제로 전자서명을 선택하였고, 코딩을 위한 프로그램으로는 SageMath이다. 본 연구에서 전자서명의 다양한 방법 중 타원곡선 전자서명 알고리즘에서 이용되는 수학을 조명하고, 이를 소재로 정보와 수학교과의 융합 교수 학습 자료를 코딩기반으로 개발하였다. 최근에 많은 사람들이 관심을 가진 비트코인의 거래에서 실제로 활용되는 타원곡선 전자서명 알고리즘은 수학이 응용되는 실례로서 학생들에게 보여주기 좋은 소재이고, 코딩으로 구현하기에도 최적의 환경을 제공해 주고 있다. 따라서 이를 소재로 한 수업은 수학중심의 융합교육을 실현할 수 있는 구체적인 교수 학습 프로그램을 제공할 것으로 기대된다. 또한 이 연구에서 제시된 교수 학습 프로그램은 수학자, 현장수학교사, 수학교육 전문가의 의견을 종합적으로 고려하여 수정 보완하여 완성함으로써 과학고등학교, 수학동아리, 대학교 '정수론' 강좌 등에서 유의미한 수업으로 구현될 것으로 기대된다.

2015 개정 과학과 교육과정의 생명과학II 교과서에 수록된 탐구활동 유형을 추출하여 6개의 대단원과 5종의 출판사별로 비교 분석하였다. 탐구활동 유형 중 조사 토의 및 발표(IP)의 수가 많이 늘어난 것과 표현하기(EX)가 각 단원마다 수록되어 있다는 것은 2015 개정 교육과정에서 지향하는 교실 수업을 학생중심활동으로 전환하기에 충분한 것으로 해석할 수 있다. 실험 관찰, 모의 활동, 조사 토의 및 발표 등의 학생중심 활동 영역의 탐구활동 유형이 2009 개정 교육과정의 약 27% 정도를 차지한 것보다 증가한 약 41% 정도를 차지하였다. 그러나 여전히 자료 해석 유형이 가장 많기 때문에 앞으로 교과서 개발이 필요할 때 학생들의 창의성과 사고력을 신장시키기 위해서 자료 해석의 유형을 줄이고 모의 활동이나 표현하기의 유형이 더 늘어나도록 해야 할 것이다. 교사들은 생명공학 기술의 발전뿐만 아니라 교과서마다 각기 다른 다양한 과학 소재를 재구성한 후 학생들에게 활용하여 균형 잡힌 사고를 유도하고, 표현력, 창의력, 논리력, 비판적 사고력을 신장시키기 위한 노력이 필요하다.

본 연구의 목적은 2015개정 교육과정의 신설과목인 통합과학을 처음 실행한 2018년 한 해 동안 통합과학 과목이 어떻게 운영되었는지 그 실태를 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 총 258명의 고등학교 과학교사들을 대상으로 실제 학교현장에서 통합과학이 어떻게 편성 운영되고 있는지, 통합과학 교수 학습 및 평가 실태는 어떠한지, 교사공동체 운영 현황과 통합과학 교육과정 실행을 위해 필요한 지원은 무엇인지 등에 대해 설문조사를 실시하였다. 연구결과에 따르면, 통합과학을 8단위로 편성하는 학교와 6단위로 편성하는 학교가 비슷한 비율로 나타나며, 한 학급의 통합과학 수업을 복수의 교사가 담당하는 경우가 2/3정도에 이르고 있고, 아직도 강의형 통합과학 수업 방식이 대세를 있으며, 과학교사들은 경력에 따라 비전공영역 이해 부족이나 통합적 수업설계에 대한 부담 등의 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다. 연구결과를 토대로 통합에 대한 인식 제고, 교사 학습공동체 활성화를 위한 지원, 통합과학 현장안착을 위한 지원 방안, 과학교사 자격증 체제에 대한 점검 등을 제언하였다.

귀납, 연역, 가설연역, 귀추는 과학의 방법, 혹은 그것의 토대를 이루는 논리로서 과학교육에서 주목받아왔다. 그런데 가설연역과 귀추가 갖는 논리적 유사성에서 확인할 수 있듯이 이들 용어들의 구분이 항상 명확한 것은 아니다. 본 연구는 귀납, 연역, 가설연역, 귀추에 대한 과학교육론 교재들의 서술을 조사하여 과학의 방법으로서, 혹은 과학 탐구의 맥락에서 이들 용어들이 사용되는 의미를 분석하였다. 이를 위해 7종의 과학교육학 교재들에서 관련된 서술을 추출하였고, 용어의 정의, 사용된 예시, 다른 용어들과의 관계를 검토하여 용어가 갖는 의미의 일관성과 용어간의 구별가능성을 조사하였다. 분석 결과 교재의 서술에서 용어가 갖는 의미가 일관성을 갖지 못하며, 관련 용어사이의 의미구별을 어렵게 하는 여러 논의들이 발견된다는 문제를 발견할 수 있었다. 이러한 혼선의 원인, 그리고 과학교육의 맥락에서 본 연구가 갖는 교육적 시사점도 논의하였다.

본 연구는 역량기반 교육과정 담론의 동향으로부터 과학과 핵심역량의 다면적 이해를 위한 쟁점을 탐색하고, 일반적 핵심역량과 과학 교과역량 간의 관계를 고찰하고자 하였다. 먼저는 행동주의, 인문주의, 그 포괄적 종합을 중심으로 역량기반 교육과정의 이론적 배경을 살펴보았다. 이후 OECD의 역량 관련 프로젝트(DeSeCo; OECD Education 2030), 미국의 차세대 과학 표준(NGSS), 한국의 2015 개정 교육과정을 역량기반 교육과정의 관점에서 검토하였다. 이와 함께 국내외에서 핵심역량 및 교과역량에 관하여 작성된 주요 문헌 15건이 제시하는 105개의 일반역량 및 45개의 과학역량을 정리하고 체계적으로 분석하였다. 연구결과 첫째, 역량의 정의 및 범주화를 위한 쟁점에 관하여, 일관된 체계 내에서 제시되는 역량들이 일종의 포괄성을 지닌다고 할 때, 역량의 적절한 개수의 문제, 역량의 적절한 층위 문제, 개별 역량들이 얼마나 고유하고 독립적이어야 하는가의 문제를 지적하였다. 둘째, 문헌별 역량 요소들의 경향성으로서 역량 항목들이 개인적-미시적 차원, 공동체적-중시적 차원, 사회적-거시적 차원에서 다양하게 제시됨을 확인하였으며, 일반역량과 교과역량 모두에서 중시적 차원이 강조되고 있음을 밝혔다. 셋째, 일반역량과 교과역량간 관계에 있어서 일반역량은 거시적 차원을 강조하고 교과역량은 미시적 차원을 강조하는 경향에서 간극이 발생함을 밝힘으로써, 양자가 서로 맞닿을 수 있는 부분은 중시적 차원이라는 점에 주목하였다. 이러한 논의는 2015 개정 교육과정을 비롯한 국가교육과정에서의 역량 이해 및 추후 개발을 위하여 적지 않은 통찰을 제공할 것으로 생각된다.

이 연구에서는 초임 과학교사의 수업 전문성 향상을 위한 협력적 멘토링에서 나타나는 멘토교사와 멘티교사의 갈등 요소 및 변화 과정을 분석하고 갈등의 원인을 고찰하였다. 협력적 멘토링 연수에 참가한 30명의 교사 중 멘토교사의 효능감 검사지 및 멘티교사의 만족도 설문지를 바탕으로 갈등이 있었다고 응답한 3팀(6명)을 연구의 참여자로 선정하였다. 연구를 위해 멘토교사와 멘티교사가 실시한 5차례의 일대일 멘토링 대화 녹음본과 전사본을 추가로 분석하였다. 멘토링 대화에서 나타나는 갈등의 요소를 살펴보면 교수방법에 대한 지식 중 수업 전략에 관한 갈등이 가장 많이 나타났으며, 다음으로 학생들의 이해에 대한 지식 요소 중 학생특성에 적합한 교과내용지식 측면과 교과내용지식 요소 중 과학개념에 대한 지식 측면에서 갈등이 나타났다. 또한 멘토교사의 효능감 검사지와 멘티교사의 만족도 설문지로부터 수업에 대한 교사의 인식 및 역할, 서로 다른 교육관, 멘티교사의 수업에 대한 인식 변화 및 노력 부족 등의 원인으로도 갈등이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 멘토링의 횟수가 거듭됨에 따라 멘토교사의 의도를 멘티교사가 잘 이해하고 받아들여 결국에는 멘티교사의 인식 변화를 가져와 대부분의 갈등이 감소되었지만, 멘티교사의 요청에도 멘토교사가 적극적인 해결 방안을 제시하지 못하는 경우에는 갈등이 심화되는 것으로 나타났다.

본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 STEAM 프로그램을 개발 적용한 후 의사소통역량에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 예비 과학교사들이 STEAM 프로그램을 경험한 후 그들의 경험에 대해 어떠한 성찰을 하는지 면밀히 살펴보았다. 본 연구는 단일그룹 사전-사후 검사 설계로 양적자료와 질적자료 모두를 활용한 혼합 연구이다. STEAM 프로그램은 STEAM에 대한 이론적 배경 소개(4차시), 과학기반 4가지 주제의 STEAM 활동에의 참여(16차시), 그리고 STEAM 프로그램에 대한 성찰(2차시)로 구성되었다. 예비 과학교사들은 STEAM 프로그램 후 의사소통역량이 향상되었다. 특히 예비 과학교사들은 의사소통역량의 하위요소 중 정보수집과 경청으로 이루어진 해석능력, 자기제시능력, 타인관점이해 능력이 향상되었다. 또한, 예비 과학교사들은 STEAM 프로그램에 대한 성찰을 통해 상황제시 단계에서 실생활과 관련되어 있거나 사회적 당면한 문제이기 때문에 문제해결의 필요성을 느끼고 호기심이 유발되었다고 하였다. 창의적 설계 단계에서 예비 과학교사들은 모둠원의 합의, 일상생활의 실용 가능성, 기존 경험에 의한 최상의 선택, 그리고 설득력 강한 주장에 의해 최종 아이디어가 선택되었다고 하였다. STEAM 활동에 몰입할 수 있었던 이유로는 융합적 사고의 적용, 실생활 관련 문제, 모둠원 간의 소통이라고 답하였다.

이 연구의 목적은 난이도가 다른 생명과학공통성 발견 과제를 수행하는 동안 뇌 활성 차이를 분석하는 것이다. 이 연구에는 35명의 예비 생명과학교사들이 참여하였다. 이 연구는 뇌파 기록을 위한 블록디자인으로 설계되었다. 피험자들이 공통성 발견 과제를 수행하는 동안 뇌파가 수집되었다. sLORETA 분석 방법과 상대파워스펙트럼 분석 방법은 2개의 소재로 구성된 쉬운 난이도의 과제를 수행할 때와 5개의 소재로 구성된 어려운 난이도의 과제를 수행할 때 뇌 활성 차이를 분석하는 데에 이용되었다. 그리고 공통성 발견 과제의 난이도에 따라 활성화된 대뇌 피질과 피질하 영역의 역할을 조사하였다. 연구 결과 연구결과, 세타파의 경우, 쉬운 난이도 과제와 비교하여 어려운 난이도 과제 수행 시 세파타의 활성은 전두엽에서 유의미하게 감소하였고 후두엽에서는 증가하였다. 알파파의 경우, 쉬운 난이도 수행시보다 어려운 난이도의 과제를 수행할 때 전두엽에서 알파파의 활성이 유의미하게 감소하였다. 베타파의 활성은 어려운 난이도의 과제를 수행할 때 쉬운 난이도의 과제 수행시보다 전두엽, 두정엽, 후두엽에서 유의미하게 감소하였다. 마지막으로 감마파의 경우 쉬운 난이도의 과제를 수행할 때와 비교하여 어려운 난이도의 과제를 수행할 때 감마파의 활성이 전두엽에서는 감소하였고 두정엽과 측두엽에서는 활성이 증가하였다. 공통성 발견 과제의 난이도 수준은 대상이랑(cingulate gyrus), 쐐기소엽(cuneus), 혀이랑(Lingual gyrus), 후측 대상피질(posterior cingulate), 쐐기전소엽(precuneus), 엽하영역(sub-gyral)에 영향을 준다는 것을 보여주었다. 따라서 공통성 발견 과제의 난이도는 이미지로부터 인출된 시각적 정보와 위치정보를 통합하는 과정, 대상의 속성을 비교하고 필요한 정보를 선택하는 과정, 선택한 정보의 시각적 작업 기억 과정, 이 모든 과정에서의 주의집중에 대한 인지과정에 영향을 준다고 할 수 있다.

An expert teachers' instruction can be helpful to other teachers because good teaching effectively guides students to develop meaningful learning. Feynman is an excellent physics lecturer as well as one of the greatest physicists of the 20th century who presented and explained physics with his unique teaching style based on his great store of knowledge. However, it is not easy to capture and visualize teaching because it is not only the complex phenomena interrelated to various factors with the content to be taught but also the tacit representation. In this study, the framework of knowledge & belief based on the integrated mental model theory was used as a tool to capture and visualize complex and tacit representation of Feynman's teaching of 'The theory of gravitation,' a chapter in The Feynman Lectures on Physics. Feynman's teaching was found to go beyond the transmission of physics concepts by showing that components of the framework of knowledge & belief were effectively intertwined and integrated in his teaching and the storyline was well-organized. On the basis of these discussions, the implications of Feynman's teaching analyzed within the framework of knowledge & belief for physics teacher education are derived. Finally, the characteristics of the framework of knowledge & belief as tools for the analysis of teaching are presented.