• 한국과학교육학회지
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• 제18권4호
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• pp.589-600
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• 1998

신경생물학적 연구들에 따르면 청소년들의 두뇌 발달은 선형적이며 규칙적으로 발달하는 것이 아니라, 정체(plateaus)와 급등(spurts)을 거치면서 비선형적이고 불규칙적인 발달과정을 거친다. 따라서 본 연구는 이러한 신경 생물학적 연구결과를 바탕으로 하여 청소년들의 전두엽연합령 기능의 발달이 정체와 급등의 시기를 거치는 비선형적 발달을 보이며, 이는 다시 과학적 사고의 발달과 이론적 과학개념의 습득에 영향을 미친다는 가설을 테스트하였다. 이 가설을 테스트하기 위하여 13세에서 16세 연령대에 있는 206명의 중등학교 학생들에게 4가지 전두엽연합령 기능 검사, 과학적 추론 검사, 그리고 수업을 통한 분자의 운동에너지 개념의 획득능력에 대한 검사를 실시하였다. 이 연구의 결과는 14세 학생들의 전두엽연합령 기능, 과학적 추론 능력, 그리고 수업후의 개념변화에서 일련의 정체 시기를 보여주었다. 반대로 15세와 16세에서는 다시 증가하는 시기를 보여주었다. 더 나아가, 본 연구에서는 13세에서 16세의 중등학생들이 순환학습을 통한 체계적인 교수-학습에도 불구하고 소수의 학생들만 효과적으로 이론적 과학개념을 습득하였음을 보여주었다. 본 연구는 이러한 결과들을 바탕으로 이론적 과학개념의 효율적인 교수 학습에 관해서도 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제18권3호
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• pp.427-441
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• 1998

청소년들의 과학적 추론이나 과학개념 변화에 영향을 미치는 변인들에 대한 교육학적 또는 심리학적 접근에서 수행 된 연구들은 많지만, 아직 두뇌기능의 성숙적 측면에서 이들 변인에 대한 접근은 국내외적으로 거의 이루어지질 않았다. 이 연구는 청소년들의 과학객 추론 능력과 개념획득 능력이 그들의 전두엽연합령(prefrontal lobes)의 인지적 기능, 예를 들면 설계기능(planning function) 또는 억제기능(inhibiting function)의 성숙에 의해서 주로 매개된다는 가설을 테스트하였다. 이 가설을 테스트하기 위하여 한국의 중등학생들의 과학척 추론 능력, 수업을 통한 개념 변화 능력, 추론능력과 개념변화에 영향을 미치는 것으로 알려져 온 탈잠입능력과 작동기억용량, 그리고 설계능력과 억제능력을 조사하여 그들 사이의 상관성과 회귀계수를 알아보았다. 이 연구의 결과는 전두엽연합령의 셜계능력과 억제능력이 과학적 추론 및 개념변화와 통계적으로 유의하게 관련되어 있음을 보여주었을 뿐만아니라, 더 나아가 과학적 추론과 개념변화에 이미 유의미한 인지변인으로 지지되어온 탈잡입능력과 작동기억용량보다 높은 지수로 관련되어 있음을 보여주었다. 이 연구는 또한 전두엽연합령의 인지적 기능들이 크게 활성과정(representing process)과 억제과정 (inhibiting process)으로 수행되어짐올 보여주었고, 이들 두 인지과정은 과학적 추론과 개념변화과정은 물론 다른 인지활동에도 적용되어질 수 있음을 본 연구는 제시하고 있다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.23-32
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• 2014

현대사회에서 발생하는 복합적인 문제들은 정보 논리적 사고를 통해 효율적으로 해결할 수 있으며, 정보 논리적 사고력은 정보 교과의 프로그래밍 교육을 통해 효과적으로 신장시킬 수 있다. 본 연구는 학습자의 흥미를 유발하고 집중도를 높일 수 있는 정보 교과 STEAM 커리큘럼을 설계하였고 이를 적용 및 평가하였다. 커리큘럼은 자기 주도적 학습과 조별 학습을 통하여 학습자 간에 상호작용이 이루어질 수 있도록 하였으며 하나의 주제를 가지고 과학, 음악, 정보 교과의 관련 지식을 이해할 수 있도록 구성하였다. 실험은 초등학교 4~6학년에 재학 중인 정보 영재 학생들을 대상으로 아두이노 보드를 활용하여 진행하였다. 연구 결과, 아두이노를 활용한 수업 후에 컴퓨터 과목에 대한 관심도와 프로그래밍에 대한 흥미도가 증가하였다. 75%의 학생들이 컴퓨터에 대한 흥미가 늘어났고 93%의 학생들이 아두이노를 활용한 수업에 긍정적인 응답을 하였다. 연구 결과의 유효성은 t-test를 통해 입증하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제38권3호
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• pp.222-238
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• 2017

이 연구의 목적은 지구과학 탐구에서 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 탐색하는 것이다. 이를 위해 과학 탐구 기능 발달과정 관련 문헌의 조사를 통해 '탐구 설계', '자료 수집', '자료 해석', 그리고 '결론 도출'을 발달 변인으로 설정하고, 각각에 대한 가설적 학습발달과정(HLP)을 4개 수준으로 개발하였다. 또한, 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 학습발달과정을 조사하기 위한 도구로 3가지 지구과학 탐구 과제를 개발하였는데, 이들은 학생들이 주어진 문제 인식에서 출발하여 결론 도출에 이르기까지의 통합 탐구 기능을 포함하는 가설-연역적 탐구이다. 중학생, 고등학생, 대학생 총 126명을 대상으로 각각 개발된 지구과학 탐구 과제를 수행하게 한 후 HLP를 토대로 개별 학생들의 통합 탐구 기능을 요소별로 평가하였다. 또한, 학생들의 평가 자료를 Rasch 모델에 적용하여 HLP에 대한 타당화 과정을 거쳤다. 마지막으로, 분석 결과를 근거로 HLP를 수정 보완하여 경험적 학습발달과정을 개발하였다. 이 연구는 학생들의 통합 탐구 기능의 발달에 영향을 주는 요인들을 규명함으로써 지구과학 탐구 수업에서 학생들의 통합 탐구 기능을 효과적으로 향상시키기 위한 스캐폴딩 방안을 찾는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 지구과학 탐구 수업에 대한 교사들의 PCK를 향상시키는데 필요한 시사점을 제공한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.571-585
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• 2002

형식적인 사고를 가능하게 하는 논리적 사고력의 형성 가능성에 대한 기초적인 연구 활동의 하나로, '생각하는 과학' 프로그램에 있는 변인통제 활동의 학습효과를 조사하였다. 초등학교 5학년 306명의 학생들이 연구에 참가하였으며, 같은 분량의 사간에 실험반에서는 교육과정에 따른 과학 교과 수업과 변인통제 활동을 병행하였고, 통제반에서는 과학교과 수업만을 수행하였다. 연구 초기에 논리적 사고력 검사와 변인통제 검사를 이용하여 사전 상태를 비교하고, 한 학기 동안 변인통제 활동 6개를 12차시에 걸쳐 진행하면서, 처치별, 성별, 인지수준별 학습효과를 알아보았다. 처치활동은 초등학교 5학년 학생들의 변인통제능력 신장에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 변인통제능력의 하위요소별로 분석한 결과, 특별히 실험조건 통제, 변인측정과 결과변인 학습에 매우 효과적인 것으로 나타났고, 원인변인 학습효과도 다소 있는 것으로 나타났다. 남 여학생들의 사전 변인통제능력을 비교한 결과 여학생들이 월등히 높은 점수를 보였다. 변인통제 학습 후 남 여학생들 모두에게 거의 같은 정도로 우수한 학습효과가 나타났으며, 통제반에서 차이가 더 벌어진 반면, 실험반에서는 그 격차가 좁혀졌다. 학생들의 인지수준에 따란 변인통제 학습효과를 분석한 결과, 모든 인지수준에서 실험반 학생들의 변인 통제능력이 상당히 향상되었다. 특히 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들의 변인통제능력은 크게 향상되었다. 변인판별 능력은 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들이 거의 같은 정도의 우수한 발전을 보여주었으며, 실험설계 능력은 모든 수준에서 상당히 향상되었다. '생각하는 과학'의 변인통제 활동과 같은 형태의 학습내용을 현행 학교 과학교육에 적극적으로 도입해볼 필요가 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.446-450
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• 2012

미래사회의 삶의 주역이 될 유아들은 첨단기술 로봇시대에 적응하기 위해서 로봇교육이 필요하다. 유아들이 로봇을 학습하기 위해서는 적극적인 관심과 학습의 필요성 및 정보기반사회에서 정보기술을 활용한 창의적인 학습이 필요하다. 교육과학기술부에서도 유아 로봇교육의 필요성에 따른 정부의 스마트교육 추진과 영유아기 교육 보육에 대한 국가차원의 수학적 과학적 문제해결능력을 기르고 창의적 문제해결력을 신장하는 유아로봇교육콘텐츠의 개발이 절실히 필요하다. 본 논문은 태블릿PC에서 창의적인 문제해결력 신장을 위한 유아로봇교육콘텐츠를 연구한다. 유아로봇교육콘텐츠 요구사항을 분석하고, 로봇교육콘텐츠 아이디어와 콘텐츠 설계 및 구축을 한다. 그리고 유아로봇교육콘텐츠 수업모형설계와 창의력 효과측정 방안과 창의력 문제해결 검토, 실행 전략 및 창의력 문제해결 비교를 한다. 본 논문의 목표는 누리교육과정을 이용한 과학기술기반의 융합과학기술 유아인재 양성을 위한 기초를 마련하고자 한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제37권2호
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• pp.93-109
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• 2018

The purpose of this study was to analyze the character of the creative design processes that appear at the creative design stage of the design thinking based on STEAM class and what factors affect the creative design process. Students who served as the subjects of this study were 4 elementary school students. We developed the design thinking based on STEAM program to look more specific the creative design process. The project was conducted with a total of 12 sheets of paper materials. The conclusions of this study are as follows. First, the problem solving process of the design thinking based on STEAM classes is not anticipatory and is cyclical and complex. So, teachers should provide sufficient time for students to create and simulate ideas and accept the solving problems through trial and error. Second, Having presented the STEAM class as a practical problem in the real world, there was less fear of students' failure and heightened motivation and enthusiasm. Providing with the real topic and open questions in classrooms can lead to students' voluntary participation in the classroom. Third, In the design thinking based on STEAM class, students develop concrete ideas through visualization courses. The group of students made the best solutions through communication.

• 과학교육연구지
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• 제46권2호
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• pp.165-177
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• 2022

본 연구는 포천 한탄강 지질공원에 대한 야외학습 프로그램을 개발하기 위하여 Orion의 야외학습 모형을 적용하여 개발하였다. 야외학습 지점은 포천 한탄강 지질공원의 지질명소 중 화적연과 비둘기낭 폭포로 선정하였다. 준비 단계 6종, 야외학습 단계 2종, 정리 단계 2종의 총 10종의 자료를 개발하였으며, 예비수업에 적용하고 설문 조사를 하였다. 준비 단계에서 인지적, 심리적, 지리적 요소를 고려하여 생소함의 공간을 줄이는 데 도움이 되도록 구성하였다. 야외학습 단계에서는 학생들이 교육과정과 연계된 학습 개념을 과학적 방법으로 습득하고 과학에 대한 흥미를 높일 수 있도록 설계하였다. 정리 단계에서는 학생들이 야외에서 관찰한 지질학적 현상을 정리하고 포천 한탄강 일대의 지사를 유추하는 데 도움이 되도록 구성하였다. 개발된 야외학습 프로그램을 예비수업에 적용하여 학생 설문 결과를 바탕으로 각 학습 지점에서 학생들의 과학에 대한 흥미를 키워줄 수 있는 관찰 활동에 충분한 시간을 주도록 수정하였다. 또한, 전문가 타당도 검사를 바탕으로 야외학습 단계의 학습 요소와 교육과정과의 연계를 고려하여 융합적 사고가 촉진될 수 있는 발문을 보완하였다. 본 연구에서 개발한 포천 한탄강 지질공원에 대한 야외학습 프로그램은 야외 지질학습을 통해 학생들의 과학에 대한 흥미와 과학적 태도를 높여줄 수 있었다.

• 영재교육연구
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• 제18권1호
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• pp.139-165
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• 2008

본 연구는 과학영재들을 위한 지구과학 영역 해파 실험 모듈을 개발하고 그 활용가능성에 대해 알아보고자 하였다. 과학영재들을 위한 해파 실험 모듈은 참여, 탐색, 설명, 정교화 및 확장 등 5단계로 구성된 특징을 가지고 있다. 실험 모듈의 교육적 효과를 알아보기 위하여 대전광역시교육청 지정 영재교육원 교육생으로 고등학교 10학년에 재학 중인 16명의 영재들을 대상으로 연구를 수행하였다. 수업 중의 연구보고서를 바탕으로 과학탐구능력과 사전 사후 검사에 의한 지식성취토의 변화를 분석하였다. 그 결과 변인 통제, 실험 설계, 실험과정 중의 도구의 선택과 활용 측면에서 효과적인 것으로 나타났으며, 지식 성취도에 있어서도 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로부터 과학영재를 위한 실험 모듈의 활용은 과학성을 기르기에 매우 유의미하며, 과학영재들의 적합한 다양한 실험모듈의 개발과 활용이 필요하다고 하겠다.

• 과학교육연구지
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• 제39권2호
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• pp.267-277
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• 2015

본 연구에서는 초등학교 교사들의 과학 탐구 지도에 대한 인식을 조사하였다. 먼저 교사들의 탐구 지도 경험에 대해 자유롭게 서술하도록 하여, 교사들이 인식하고 있는 탐구 지도 유형을 세 가지로 분류할 수 있었다. 관찰, 분류, 측정, 예상, 공정한 비교 등을 강조하는 '과학 과정기능 중심' 범주, 학생들이 스스로 문제를 생성하도록 하는 '과학 문제 발견' 범주, 그리고 제시된 절차에 따라 실험을 수행하며 과학적 개념이나 내용을 증명하는 '개념이나 내용 예증' 범주이다. 다음으로 18개의 활동이 각각 적힌 카드를 '탐구를 통한 과학 수업' 카드를 중심으로 한 이차원적 평면에 자유롭게 배치하도록 한 후, 중심 카드와 각 카드 사이의 상대적인 거리를 측정하였다. '학생들이 적절한 절차를 설계하고 수행'하는 것이 탐구와 가장 밀접하게 관련 있는 활동으로 인식되고 있었다. 이러한 결과는 (예비)교사의 탐구 이해도를 증진시키기 위해 적극 활용되어야 하고, 나아가 초등학교 현장에서 탐구를 통한 과학교육이 보다 활성화되어야 할 것이다.