• 한국과학교육학회지
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• 제40권1호
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• pp.29-40
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• 2020

본 연구의 목적은 한 고등학교 과학 교사(E 교사)가 약 1년 3개월간 교사공동체 탐구에 참여하며 어떻게 과학적 모델링에 관한 이해와 실행을 변화시켜나갔는지를 탐색하는 것이었다. 상황 학습 관점을 기반으로 본 연구에서는 E 교사의 사회적 상호작용들로부터 모델링에 관한 그녀의 프레임들을 탐색하였다. E 교사는 1년 3개월간 총 6회의 "스튜디오"라는 교사 연수에 참여해 같은 학교의 과학 교사들과 연구자들, 코치들과 협력하였다. 매 스튜디오에서 참여자들은 함께 모델링 기반 수업을 계획하고, 실행하고, 그에 관해 반성하였다. 본 연구에서는 먼저 E 교사가 수업을 진행한 2회차, 6회차 스튜디오에 초점을 맞추어, E 교사의 교사공동체 및 교실 상호작용으로부터 드러난 모델링에 관한 그녀의 프레임들을 질적으로 탐색하고, 그로부터 E 교사의 이해와 실행에 변화가 있었는지 탐색하였다. 다음으로, 교사공동체 탐구가 E 교사의 이해와 실행 변화에 어떻게 영향을 미쳤는지 탐색하기 위하여, 1-6회차 스튜디오에서 진행된 교사공동체 탐구가 질적으로 분석되었다. 연구 결과, 2회차 스튜디오에서 E 교사는 과학적 모델링을 학생들이 활동지에 정답을 채워 넣는 활동으로 보고 있었다. 반면 6회차 스튜디오에서 E 교사가 드러낸 과학적 모델링에 관한 프레임들은 그녀가 모델링을 학생들이 협력을 통해 증거를 사용하여 자연현상에 관한 설명을 구성하는 과정으로 보고 있었음을 보여주었다. E 교사가 속한 교사공동체는 모델링 기반 교수를 발전시키고자 하는 목표를 바탕으로, 매 스튜디오에서 학생들의 모델링을 돕고, 학생들의 설명과 추론을 분석하였다. 또한 그들은 여러 스튜디오들에 걸쳐 탐구 초점들과 교수 실행들을 구체화시키고 발전시켜나갔다. 이러한 공동체 탐구의 초점들은 E 교사의 과학적 모델링에 관한 이해와 실행 변화에 반영되었다. 본 연구의 결과는 교사공동체 탐구나 교사 전문성 발달을 지원하고자 하는 연구자, 실행가들에게 유용한 정보를 제공할 수 있다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 Ⅲ
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• pp.1645-1648
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• 2003

본 연구는 멀티미디어를 활용한 웹 기반 코스웨어의 개발로서 첫째, 7차 교육 과정 9학년 과학 교과의 '생식과 발생' 단원을 선정하여 기된 과정의 내용을 철저히 분석하고 심화ㆍ보충 과정과 관련된 자료를 추출하였으며, 둘째, 멀티미디어 기반의 코스웨어가 구동될 수 있는 서버 환경을 구축하였고, 세째 멀티미디어 기반의 웹 코스웨어를 제작하고 구현하였다. 네째. 구현된 코스웨어를 교실 환경에 투입하고 교사와 학생의 반응을 조사하는 순으로 수행하였다. 코스웨어 설계의 기본 방향은 기된 과정의 학습 내용을 학습자 중심의 학습이 되도록 주제별로 적절히 재구성하고 심화ㆍ보충 과정에 해당하는 부분의 내용을 추출하여 학습자가 학습 동기를 향상시킬 수 있는 다양한 멀티미디어 컨텐츠를 학습자와의 상호작용을 할 수 있도록 CGI를 활용하여 구현하였다. 코스웨어의 기본 구조는 기본학습(내용 항목), 학습평가, 학습 자료실, 보충 학습, 심화 학습, 교과서를 넘어서, 유용한 사이트 등으로 구성이 되어 있다. 교사용 검사지는 주로 일반 사항, 수업 설계 측면에서 추출하여 사용하였고, 학생용 검사지는 일반 사항과 기술적 측면에서 추출하여 사용하였다. 설문지 조사 결과 대부분의 항목에서 보통이상의 점수를 얻음으로써 개발된 코스웨어의 필요성 및 유용성이 입증이 되었고 앞으로도 더 많은 멀티미디어를 포함한 웹 기반의 코스웨어가 개발되어 학교 현장에 투임 되어야 한다는 것을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권2호
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• pp.115-131
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• 2021

전 지구적으로 기후변화 위기 상황이 고조되고 있는 오늘날 사회적 행동을 통해 사회를 변화시킬 수 있는 '기후변화를 주제로 한 사회적 실천지향 SSI 교육'의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 사회문화적 관점을 바탕으로, 기후변화를 주제로 한 사회적 실천지향 SSI 수업을 실행하는 과정에서 직면하는 교사의 어려움이 무엇인지 탐색하고자 하였다. 이를 위해 46차시 동안 진행된 수업에 대한 질적 단일 사례연구를 진행하였으며, 연구 참여자와의 심층 면담, 교사 성찰일지, 수업 동영상, 학생 면담, 학습 결과물, 참여 관찰일지 등과 같은 질적 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 실천적-평가적 차원의 구조를 micro(교실), meso (학교), macro (한국 사회) 장으로 나누어 분석하였다. 연구 결과 micro 장에서 새로운 시도의 수업으로 인해 기후변화에 대한 학생들의 이해나 인식을 파악하기 힘들었으며 특히 학생들이 기후변화를 나의 문제라고 인식하는 주인의식을 가지는 데 어려움이 있어 교사가 원하는 방향으로 수업이 이루어지지 않았다. 또한, 학생들은 스스로를 어린이로 위치 지으며 계획한 사회적 행동의 실현 가능성에 대해 회의적이거나, 사회적 행동을 이해하지 못하고 그 가치에 대해 공감하는 데 어려움을 겪어 학습 목표를 성취시키는 데 어려움이 있었다. meso 장에서는 동학년 교사와 교육과정을 비슷하게 운영해야 하는 학교 문화 속에서 교사만의 교육과정을 운영하는 데 어려움을 겪었다. 또한, 기후변화 수업이라는 낯선 과학 수업 주제에 대한 부담을 드러내는 동료 교사들과 소통이 단절된 채 교육과정을 홀로 운영하는 과정에서 전문성을 키워나가는 데 어려움을 겪었다. 관리자 역시 사회적 행동에 대한 소극적인 지원을 하여 학교 밖으로 사회적 행동을 실행하는 과정에서 갈등 상황에 직면하였다. 마지막으로 macro 장에서는 본 수업의 교수학습을 지원하는 물적 자원이 미흡하였으며, 학생들의 사회적 행동에 대한 사회구성원들의 제한된 시각이 교수학습상황의 거시적 제약조건으로 작용하고 있었다. 분석을 위해 유목화된 각 장의 제약조건들은 실제로는 독립적이고 분절적인 요소가 아닌 상호 간에 영향을 미치며 복합적인 그물망을 형성하며 구조적 제약조건을 형성하고 있었다. 이에 본 연구 결과를 통해 기후변화를 주제로 한 사회적 실천지향 SSI 수업을 실행하는데 교육 공동체 여러 주체의 다층적인 지원과 노력이 필요함을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권5호
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• pp.789-804
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• 2012

본 연구는 21세기 과학적 소양을 탐색하기 위한 평가 기준을 개발하고, 이를 교과서 내용 분석에 적용하였다. 21세기 과학적 소양의 하위 영역으로 과학적 사고습관(habits of mind), 과학에서의 가치관(character and value), 과학 본성의 이해(science as human endeavor)를 설정하고, 각 하위 영역에 대한 평가 요소와 평가 기준을 개발하였다. 개발된 평가 기준은 21세기 과학적 소양이 교육 상황에서 실제 실현되고 있는가를 확인할 수 있는 지표이다. 개발된 평가 도구를 사용하여 2009 개정 교육과정에 기반을 둔 과학 교과서 내용에서 21세기 과학적 소양의 3개 영역에 관련된 내용이 포함되어 있음을 확인하였다. 이 중 과학적 사고 습관에 관련된 내용이 가장 높은 비율을 차지하였으며 과학에서의 가치관과 과학본성의 이해에 관련된 내용은 상대적으로 부족한 것을 알 수 있었다. 개발된 21세기 과학적 소양 평가 기준은 교과서 내용 분석 외에도 교실 수업 평가, 교사 평가, 교수-학습 자료의 평가에 활용하여 현장 과학 수업 실행에 대한 실질적인 이해를 가져올 수 있을 것으로 기대된다.

• 감성과학
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• 제16권3호
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• pp.387-396
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• 2013

남자고등학교 교실에서 발생하는 냄새(발냄새, 머리냄새, 쉰냄새, 땀냄새)와 대표악취물질(부티르산, 암모니아)에 대한 뇌파반응을 분석하였다. 냄새자극 시험은 30~50대의 여성을 대상으로 수행하였다. 교실냄새와 대표악취물질의 자극에 대한 뇌파 지표들의 변화 경향은 측두엽에서 가장 두드러지게 나타났다. 이들 악취물질의 측두엽에서 반응은 바탕뇌파대비 상대알파파를 0.04~0.13 감소시켰고, 상대베타파 0.02~0.06, 상대감마파를 0.03~0.09 증가시켰다. 교실냄새들과 두 악취물질들은 이완상태를 나타내는 알파파를 감소시켰고, 각성과 긴장 및 스트레스를 나타내는 고베타파(18~30Hz)와 불안과 흥분상태를 나타내는 감마파(30~50Hz)를 활성화시켰다. 냄새물질들의 뇌 각성 및 자극정도는 머리냄새 > 부트르산 > 발냄새, 쉰냄새 > 암모니아> 땀냄새 순이었다. 이러한 결과는 교실냄새가 과도한 각성이나 긴장을 유발하므로 수업 집중력이나 학습능력을 저해할 수 있음을 의미한다.

• 디지털융복합연구
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• 제15권4호
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• pp.65-71
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• 2017

과학 기술의 발달과 더불어 학습자들에게 맞는 맞춘 교수 방법을 찾기 위한 연구를 부단히 노력해 오고 있다. 그러한 교수법 중의 하나로써 많은 연구자들은 플립드 러닝 방식을 제시하고 있다. 이 논문의 목적은 플립드 러닝방식이 i) 전통적 교육방식 수업에 비해 학업 성취도 면에서 유용한지 ii) 학생들의 영어성적에 상관없이 모든 영어레벨의 학생에게 적용되어 질수 있는지 iii) 학습자들의 학습에 대한 동기유발을 일으키는데 도움이 되는 교수법인지를 알아보고자 한다. 학업성취에 있어서 플립드 러닝 수업을 받은 학생 그룹 중 가장 성적이 좋은 그룹 학생들은 학업에 있어 많은 향상을 보인 반면 학업 성적이 가장 낮은 그룹 학생들은 오히려 성적이 낮아지는 결과로 나타났다. 플립드 러닝 교수법으로 수업을 진행할 시에는 학습자들의 수준에 따른 콘텐츠를 교수자가 개발해야한다고 본다. 학습자들의 수준에 맞는 맞춤형 콘테츠 개발이 학습자들의 학습 성취도를 높일 것으로 본다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권4호
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• pp.339-358
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• 2021

본 연구에서는 초등학교 과학 모델링 수업에서 구성원들의 협력적 참여를 위해 노력했던 리더의 행위주체적 모습과 그 발현 맥락을 탐색하고, 집단적 행위주체성으로의 발전이 좌절된 맥락에 대해 분석하였다. 연구 참여자는 초등학교 5학년 1개 학급 학생 22명과 교사 1명이었으며, 학생들의 행위주체성은 수업과 인터뷰에서 나타난 발화 및 행동을 통해 분석되었다. 연구 결과, 수업 초반 리더는 권위자로서 많은 권력을 가지고 활동을 주도하였고, 이에 따라 비협력적 참여 형태가 나타났다. 그러나 수업 중반부터는 문제에 대한 해결책 파악과 개인적 경험 성찰, 연구자와의 인터뷰를 통해 소집단을 돕는 선생님으로서의 정체성을 갖고 행위주체성을 발현하게 되었다. 리더의 행위주체적인 행동은 다음과 같이 3가지 측면으로 분류할 수 있다. 첫째, 인지적 측면에서 자신의 지식을 공유하여 구성원들과의 지식 격차를 줄임으로써 구성원들이 모델링에 참여할 수 있도록 도왔다. 둘째, 규범적 측면에서 모든 학생들에게 평등한 발언권을 주기 위해 소집단의 규칙을 만들어 그들이 모두 모델링에 참여하게 했다. 셋째, 감정적 측면에서 구성원들의 기여를 인정하고 그들의 자신감을 높여 줌으로써 참여를 촉진했다. 이와 같이 리더의 행위주체성은 다양한 모습으로 나타나, 일시적으로 소집단의 권력 위계를 완화시키고 협력적인 참여 형태를 만드는 데 영향을 미쳤다. 그러나, 리더의 행위주체성이 집단적 행위주체성으로 발전되기에는 한계가 있었는데, 리더의 권력이 제한적으로 재분배되었고, 구성원들이 자신을 리더와 동등한 권위를 가진 사람으로 위치 짓지 못했기 때문이었다. 또한, 리더는 협력적 참여를 위한 구조적 지원이 부족함을 인지하고 행위주체성이 좌절되었으며, 이전의 비협력적 참여 형태로 돌아가게 되었다. 연구 결과는 리더의 행위주체성 발현을 지속시키기 위해서는 교실의 구조적 개선이 필요함을 시사하며, 리더 개인뿐만 아니라 소집단의 모든 구성원들 및 교사와의 협력을 통해 집단적 행위주체성으로 발전되어야 함을 제안한다. 이 연구는 학생들의 행위주체성 발현을 지원하는 방법에 대한 이해를 향상시키는 데 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권3호
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• pp.321-336
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• 2020

본 연구는 실제 교실에서 이루어진 학생의 과학 논증과정을 기계학습을 활용한 자동 채점에 적용함으로써, 논증 자동 채점의 가능성 및 개선 방향을 탐색한다. 분자 구조에 대한 고등학생의 과학 논증수업 중 발생한 2,605개의 모든 발화를 대상으로 연구를 진행하였다. 지도 학습을 위해 5가지의 논증 요소로 발화를 분류하였고, 분류된 발화를 대상으로 텍스트 전처리를 수행하였다. 전처리된 학생 발화를 활용하여 서포트 벡터 머신, 의사결정나무, 랜덤 포레스트, 인공신경망의 기계 학습 방법으로 자동 채점 모델을 구성하였다. 불용어 처리가 되지 않은 학생 발화를 활용한 자동 채점의 결과 랜덤 포레스트의 정확도는 65.96%, kappa는 0.5298의 유미한 결과를 얻었다. 불용어 처리를 수행한 학생 발화를 활용한 새로운 채점 모델의 결과 채점의 정확도가 크게 변화하지 않음에도 논증 발화 중 과학 용어 및 논증 요소의 담화표지가 채점 모델의 분류 기준이 되는 결과를 얻었다. 또한 인간 전문가의 논증 채점 과정을 분석하여 얻어진 전문가 형태소를 자동 채점 모델에 생성 규칙 알고리즘으로 적용하였다. 그 결과 의사결정나무에서 반박에 대한 재현율(recall)이 21.74% 증가하였다. 이에 본 연구 결과는 과학 교육 연구에서 기계 학습 및 논증에 대한 자동 채점의 활용 가능성과 연구 방향성을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제44권2호
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• pp.179-194
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• 2024

본 연구의 목적은 초임 과학 교사가 소집단 모형구성 활동을 운영하며 어떤 인식론적 프레이밍을 보였는지 탐색하고, 연구자와 함께 수업을 설계, 진행, 성찰한 경험이 교사의 인식론적 프레이밍 변화에 어떻게 기여했는지를 이해하는 것이었다. 우리는 경력 2년 차의 초임과학 교사 1명을 사례로 연구하였다. 교사는 약 4개월간 2개 학급에서 소집단 모형구성 활동이 포함된 18차시의 수업을 운영하였으며, 교사의 수업 실행 전후에는 교사-연구자 사이의 협력적 성찰이 13회 이루어졌다. 교사의 수업 실행과 협력적 성찰은 모두 녹화 녹음되었으며 전사되어 질적으로 분석되었다. 우리는 발화 단위로 인식론과 관련된 요소들을 귀납적으로 추출하고, 이러한 발화가 일관성 있게 나타난 부분을 찾아 교사의 인식론적 프레이밍을 유추하였다. 연구 결과, 교사의 인식론적 프레이밍은 단원 초반부에 '빈칸 채우기' 프레이밍, 중반부에 '개인적 추론 구성하기' 프레이밍, 후반부에 '사회적 추론 구성하기' 프레이밍으로 각각 다르게 나타났으며, 소집단 모형구성활동에서 교사와 학생의 역할에 대한 교사의 관점이 뚜렷하게 구분되었다. 이러한 변화는 교사가 연구자와 협력하여 모형구성 수업을 계획, 진행하고 성찰하며, 학생들의 가능성과 달라진 실행을 꾸준히 관찰하면서 나타났다. '빈칸 채우기' 프레이밍에서 '개인적 추론 구성하기' 프레이밍으로의 전환에는 교사가 소집단 모형구성 활동을 운영하고 협력적 성찰하는 과정에서 학생들을 관찰하며 학생들의 능력에 대해 새로운 인식을 가지게 된 것이 중요했다. '개인적 추론 구성하기' 프레이밍에서 '사회적 추론 구성하기' 프레이밍으로의 전환에는 교사가 연구자와의 협업으로 교실에서 사회적 상호작용 장을 형성하여 협력적 지식 구성의 가치를 인식하게 된 것이 중요한 역할을 했다. 이 연구 결과는 소집단 모형구성 활동을 운영하는 교사를 지원하는 교사 교육 방안을 모색하는 데 시사점을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권8호
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• pp.886-897
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• 2009

학생들의 물리 오개념을 과학적으로 변화시키기 위한 학습전략 중 하나는 학생들에게 인지갈등을 유발시키는 것이다. 인지갈등전략의 핵심적 방법은 학생에게 불일치 상황을 제시하는 것이다. 그런데 학생들이 불일치 현상을 대면하기 전에 자신의 개념을 탐색하고 진술하는 단계에서도 인지갈등을 경험한다는 사례가 보고된 바가 있었다. 이 연구에서는 불일치 현상을 대면하기 전에 유발되는 인지갈등정도를 조사하고 그 인지갈등이 불일치 현상 대면 후에 유발되는 인지갈등과 개념변화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이 연구는 광원과 무중력 개념을 소재로 한 교실 수업으로 진행하였다. 연구대상은 부산 소재 중학교 2개교의 학생들이었다. 수업과정에서 사전개념, 대면 전과 후 갈등정도 및 사후개념을 조사하였다. 수업 3주후에는 지연사후개념을 검사하였다. 그 결과 불일치 현상 대면 전의 인지갈등 평균은 대면 후의 인지갈등 평균과 차이가 없었으며 두 인지갈등 사이에는 정적상관이 있었다. 불일치 현상 대면 전과 후의 인지갈등정도가 모두 개념변화정도와 정적상관이 있었는데, 두 인지갈등 중 개념변화를 주도적으로 설명하는 것은 불일치 현상 대면 전의 인지갈등정도였다.