• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.19-29
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• 2012

최근 PISA와 TIMSS 연구에 따르면 우리나라 학생들은 수학과 과학에 대한 높은 성취 결과에 비해 교과의 흥미는 매우 낮은 것으로 나타났다. 본 연구의 목적은 초등학교에서 로봇 활용 STEAM 교육이 수학 학습태도 및 과학 학습동기에 미치는 영향을 검증하는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 실험집단에는 과학, 수학, 미술교과를 '에너지'라는 주제로 로봇활용 융합적인 STEAM 수업을 실시하였고 통제집단은 세 교과를 분과적인 방식으로 수업하였다. 로봇활용 STEAM교육 수업을 위해 4학년 2학기 수학, 과학, 미술교육과정을 분석하였으며 선택된 '에너지' 주제를 중심으로 STEAM 수업모형을 설계하고 적용하였다. 과학수업은 로봇을 활용하여 열전달 실험을 실시하였으며 얻어진 실험결과는 수학수업의 꺾은선그래프 단원에 연계하였다. 미술수업에서는 열에너지의 느낌을 형과 색으로 표현해보고 상상 표현을 위해 로봇부품을 활용 하였다. 연구결과 로봇활용 STEAM 수업을 실시한 실험집단에서 전통적 교과수업보다 수학 학습태도 및 과학 학습동기가 높게 나타났다(p<.05). 이와 같은 결과는 초등학교에서 로봇활용 STEAM 수업이 수학 및 과학의 흥미 신장에 효과적임을 입증하였다.

• 과학교육연구지
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• 제34권2호
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• pp.193-202
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• 2010

본 연구에서는 학습자 중심 수업이 중학생들의 학업성취도와 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 알아 보았다. 또한 성취 수준과 성별에 따른 차이를 알아 보았다. 연구대상은 중학교 2학년 학생 208명으로 사전-사후 검사 통제집단 설계 방법을 사용하였다. 통제집단은 전통적 강의식 수업을, 실험집단1은 전통적 강의식 수업과 학습자 중심의 수업을 반씩, 실험집단 2는 학습자 중심의 수업을 실시하였다. 연구 단원은 "자극과 반응" 단원으로 15차시 수업처치를 하였다. 학업성취도는 검사지를 개발하여 측정하였고, 과학에 대한 태도는 이경훈이 개발한 검사지를 수정, 보완하여 사용하였다. SPSS 12.0을 이용한 공변량 분석(ANCOVA)으로 데이터를 분석하였다. 학업 성취도 검사 결과, 학습자 중심의 수업은 학생들의 과학 학업성취도를 향상시킨다는 것을 알 수 있었다(p< .01). 학업성취도의 향상을 위해서는 학습자 중심의 수업을 어느 정도 지속적으로 실시하는 것이 필요하다. 학습자 중심 수업을 통한 학업성취도의 향상은 성별과 학업 성취 수준에 따라 차이가 없었다(p> .05). 과학에 대한 태도 검사 결과, 학습자 중심의 수업은 학생들의 과학에 대한 태도를 향상시킨다는 것을 알 수 있었다(p< .01). 수업의 반 정도만 학습자 중심의 수업을 실시해도 학생들의 과학에 대한 태도를 향상시킬 수 있었다. 학습자 중심의 수업은 학업 성취 수준이 상위인 학생보다 중위와 하위인 학생들이 과학에 대한 태도 향상에 더 효과적이었다(p< .05).

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권2호
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• pp.285-298
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• 2022

본 연구는 공학 설계를 적용한 과학 수업이 참여 학생들의 창의공학적 문제해결성향에 미치는 효과를 알아보기 위한 연구이다. 본 연구에서 사용된 공학 설계를 적용한 과학 수업은 미국 미네소타대학과 퍼듀대학에서 공동 제작한 10차시의 프로그램을 번역하여 사용하였으며, P 광역시에 소재한 H 초등학교 6학년 24명의 학생들에게 적용하였다. 본 연구의 주요 데이터는 연구 사전과 사후에 수집한 창의공학적 문제해결성향 검사지이다. 창의적 공학문제해결력 검사는 대응표본 t-검증과 계층적 군집분석을 통해 분석하였다. t-검증 결과 공학 설계를 적용한 과학 수업은 전반적으로 참여 학생들의 창의공학적 문제해결성향에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 군집분석 결과 창의공학적 문제해결성향은 2가지 군으로 분류할 수 있다는 것을 확인하였으며, 5명의 학생의 경우 사전과 사후에 유의미한 차이로 성향(분류군)이 바뀐 것을 확인할 수 있었다. 군집의 변화가 생긴 5명의 학생들을 인터뷰하여 중심도 분석을 실시하고 하이브리드 분석 방법에 따라 해석한 결과, 학생들이 공통적으로 경험한 것은 '협업을 통한 문제해결'과 '반복실험(재설계)를 통한 문제해결', 그리고 '과학 지식의 활용'으로 나타났으며, 소수반응으로 '최선의 실험방법 선택'과 '과학과 공학의 차이' 등이 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제46권3호
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• pp.312-325
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• 2022

이 연구의 목적은 인문사회계열 학생을 대상으로 한 교양 과학 수업에서 플립러닝 적용 사례와 함께 교양 과학 교과목의 수업 설계 과정에서 필요한 과학사 내용 체계를 제공하는데 있다. 연구를 위해 기존 운영중인 대학교 교양 과학 수업 및 과학사 수업의 실태를 분석하고, 다양한 선행연구 분석을 통해 플립러닝 방식을 적용한 '과학사의 이해' 교과목을 개발하였다. 과학교양교육의 본질적 목표에 도달할 수 있는 과학사 강의 목표로 지식의 습득과 다양한 역량 강화를 포함함과 함께 과학적 태도 함양을 설정하고 이를 고려하여 15주차의 내용 체계를 설계하였다. 구성된 '과학사의 이해' 내용 체계 중 '과학의 역사' 부분에 해당하는 4개의 주제는 플립러닝으로 수업을 구성하고 온라인 영상자료와 집단 토의 활동을 포함해 교수학습활동을 구성하였다. 인문사회계열 학생을 대상으로 강좌를 개설하고 56명의 대학생을 대상으로 수업을 운영한 결과 학생들의 과학에 대한 흥미와 인식이 높아진 것을 확인할 수 있었다. 이 연구의 사례를 통해 과학사 및 교양 과학 교육에 대한 교육적 시사점을 제공하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권2호
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• pp.258-266
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• 2004

본 연구는 EQ(Emotional Quotient)향상 프로그램을 과학교과에 도입하여 학생들의 정의적 영역의 능력을 향상시켜 보다 효과적인 과학교육을 하기 위해 수행되었다. EQ 향상 프로그램을 적용한 수업이 학생들의 EQ, 과학적 태도, 과학 불안도, 학업성취도에 어떤 효과를 주는지 알아보았다. 연구대상은 경기도 안산시 소재의 중학교 1학년 남 녀 학생 168명이었으며 두개 학급은 전통적인 수업을, 두 개 학급은 EQ 향상 프로그램을 적용한 수업을 하였다. 본 연구에서 사용한 EQ향상 프로그램은 한국교육 개발원의 수업과정 일반모형을 근거로 개발하였다. 본 연구는 사전-사후 검사 통제 집단(pretest-posttest control group) 설계에 기초하였으며 약 14주간 42차시에 걸쳐 수업처치를 하였다. 연구결과는 이원공변량분석(2-way ANCOVA)과 상관분석으로 처리하였다. EQ향상 프로그램을 활용한 수업은 학생들의 정서지능을 높이고 과학 불안도를 낮추는데 전통적 수업보다 효과적이었다(p< .05). EQ향상 프로그램을 활용한 수업은 학생들의 전반적인 과학적 태도를 향상 시키데는 효과적이지 않았으나(p> .05) 그 하위 영역 중에서 '과학수업의 즐거움'의 영역에서는 효과적이었다(p< .05). EQ향상 프로그램을 활용한 수업은 전통적 수업에 비해 학업성취도를 향상 시키는데 효과적이었다(p< .05). EQ향상 프로그램을 활용한 수업을 통해서 학생들의 과학불안도를 낮추고 과학수업에 즐거움을 줄 수 있으며 따라서 학업성취도도 향상될 수 있음을 알았다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권1호
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• pp.106-115
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• 2009

본 연구에서는 과학교사 모임에 참여하고 있는 교사의 수업 전문성을 알아보고자 교실 수업을 촬영하고 분석하였다. 수업 평가 기준은 한국교육과정평가원에서 제시한 과학과 수업 평가 기준의 평가 요소 중 12개를 사용하였다. 조사 결과, 첫째, 교사들은 학생과의 상호작용에서 가장 높은 수행 수준을, 수업 목표 진술 요소에서 가장 낮은 수행 수준을 나타내고 있었다. 둘째, 수업 수행 수준을 기준으로 분석했을 때, 우수 수준의 교사들은 경력이 15년 이상인 베테랑 교사들이었고 다양한 수업 자원을 사용하고 유의미한 학습 프로그램을 설계하고 있었다. 이에 비해 초보 수준의 교사들은 경력이 짧아서 수업 자원이 다양하지 못하고, 탄력적 수업 운영 요소가 부족하며 학생들과의 긍정적 상호작용이 적은 경직된 유형의 수업을 하고 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권3호
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• pp.342-355
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• 2006

이 연구는 과학교육에서 중요한 위치를 차지하고 있는 실험수업의 유형을 분류할 수 있는 틀을 개발하는데 목적이 있다. 분류틀을 개발하기 위해 실험의 유형에 관한 선행연구들을 분석하고, 실험수업의 다양한 특성들을 분명하게 나타내는 실험수업 분류틀(CSLI)을 생성하였다. 실험수업 분류틀(CSLI)은 실험수업에 따르는 절차와 접근방식의 두 개의 분류자로 구성하였다. 실험수업에 따르는 절차는 절차 제시의 주체에 따라 절차가 외부에서 공급되는 경우와 학생들에 의해 설계되는 학생생성으로 구분하였으며, 실험수업의 접근 방식은 개념 제시의 순서에 따라 연역적 접근과 귀납적 접근으로 이분법적으로 구분하였다. 두 개의 분류자에 의해 실험수업을 네 가지 유형 - 확인실험, 발견실험, 탐색실험, 연구실험 -으로 분류하고, 각 유형의 실험수업들의 특성과 장단점을 기술하였다. 개발한 실험수업분류틀에 대해서 과학교육전문가 6인의 타당도 검증을 거쳐 분류틀을 완성하였다. 개발된 실험수업 유형 분류틀이 현장검증의 부족으로 인해 실험수업의 다양한 특성을 제한적으로 나타낼지라도 보다 나은 연구를 위한 모델로서 공헌할 수 있을 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권1호
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• pp.48-63
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• 2024

본 연구에서는 맥락을 중요시하는 수업 절차를 제안하고, 과학 수업을 진행하여 어떠한 효과가 있는지 살펴보고자 하였다. 과학지식과 관련이 있는 다양한 맥락 중에서 발견의 맥락과 실생활 맥락을 중심으로 수업을 설계하기 위한 수업 절차를 개발하였다. 맥락중심설계와 이를 적용한 프로그램에 대하여 전문가의 내용 타당도 검증 후 수업을 진행하였고, 학생들의 반응을 확인하였다. 수정·보완을 거쳐 완성된 수업 설계의 최종안은 다음과 같다. 맥락중심설계를 4단계 PEAS(1단계 - 맥락 제시하기(Presentation), 2단계 - 맥락 탐색하기(Explore), 3단계 - 맥락 적용하기(Adapt), 4단계 - 정리하기(Share & Synthesize)) 절차로 제시하였다. 과학지식이 어떠한 사회적·역사적 맥락에서 생성되었는가(발견의 맥락)부터 실생활에서 어떻게 활용되고 있는가(실생활 맥락)까지 폭넓게 다룸으로써 단편적인 지식 습득에만 치우치지 않고, 과학지식의 전반적인 흐름을 경험할 수 있도록 하는 데 목표를 두고 있다. 새롭게 제안한 수업 절차에 대한 이해를 돕고, 그 효과를 확인해보고자 5학년 2학기 '재미있는 나의 탐구', 2. 생물과 환경 단원을 선정하여 프로그램을 개발하였다. 연구 결과, 맥락중심설계를 적용한 초등과학 프로그램은 학생들의 자기주도적 학습능력 향상에 효과적이었고, 특히 내재적 동기 영역에서 효과가 두드러졌다. 학생들은 과학지식과 관련된 발견의 맥락과 실생활 맥락을 경험하면서, 과학 학습에 능동적으로 참여하고자 하는 욕구가 생겼고, 이것이 적극적인 학습 효과를 이끌어내는 데 필수적인 조건이 되면서 의미 있는 학습이 일어날 수 있는 선순환 고리가 만들어졌을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 도출된 시사점을 바탕으로 다양한 영역 및 내용을 대상으로 맥락중심설계를 적용한 프로그램을 개발할 수 있을 것이다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.1-11
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• 2014

본 연구에서 프로그래밍 교육과정의 내용 요소는 정보과학 영재가 아닌 과학영재학생들을 위한 도구교과로 설계되었다. 먼저, 도구교과로써의 프로그래밍 교육과정은 2학기 동안의 수업 결과를 바탕으로, 프로그래밍의 이해, 객체지향 프로그래밍, 시뮬레이션 프로그래밍의 3영역으로 구성하여 내용요소를 설계하였다. 그 후, 과학영재 고등학교 학생들에게 수학, 과학 수업이나 연구에서 활용 가능 여부 확인을 위해, 한 학기동안 수업 및 프로젝트과제, 문제해결과제를 수행하였다. 연구 결과를 통해, 학생들이 Computational thinking 기반의 문제해결능력 뿐 아니라 수학, 과학 분야에서의 수치 해석 및 시뮬레이션 프로그램 개발 역량이 향상됨을 알 수 있었다. 또한, 학생들은 프로그래밍 학습이 과학, 수학 공부나 연구를 하는데 필요한 도구교과라는 생각으로 바뀐 것을 알 수 있었다. 본 연구결과가 과학영재학교에서 도구교과 성격으로서의 정보 교과의 프로그래밍 교육과정을 설계하는데 가이드라인을 제시할 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권5호
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• pp.565-582
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• 2020

본 연구에서는 과학 실천 수업을 위한 교사학습공동체를 형성한 5명의 중학교 과학 교사들이 1년간의 교사학습공동체 활동을 통해 과학 실천 수업에 관한 어떠한 PCK를 구성하였는지 분석하였다. 교사학습공동체에서 교사들은 협력적인 수업 설계, 수업 실행 공유 및 성찰을 반복하였다. 본 연구에서는 사전·사후 설문과 면담을 시행하고, 교사학습공동체 모임에 참여 관찰 및 녹음을 하고, 수업계획안, 과학 실천 수업 녹화 영상, 수업 일기 등의 자료를 수집하였다. PCK 이론적 틀에 기반하여 연역적으로 분석하고 다시 귀납적 분석을 통해 그 범주를 정교화하고 수정하여 본 연구의 교사들이 과학 실천 교육과정, 과학 실천 교수 전략, 학생의 과학 실천 학습, 과학 실천 학습평가의 네 가지 PCK 요소에 포함된 총 11개 하위 요소의 PCK를 구성한 것을 밝혔다. 본 연구의 교사들은 과학 실천 교육과정에 관한 지식으로 과학 실천 교육과정 자료에 관한 지식, 핵심 개념 선정 및 교육과정 구조화에 관한 지식을 구성하였고, 과학 실천 교수 전략에 관한 지식으로 과학 실천 특이적 전략, 과학 실천 활동 선정 및 구조화 전략, 과학 실천 학습 가이드 전략에 관한 지식을 구성하였다. 학생의 과학 실천 학습에 관한 지식으로 과학 실천 선지식, 과학 실천 수행 어려움, 과학 실천 동기, 과학 실천 수행 다양성에 관한 지식을 구성하였고, 과학 실천 학습 평가에 관한 지식으로 과학 실천 학습 평가내용, 과학 실천 학습 평가 방법에 관한 지식을 구성하였다. 본 연구의 교사들이 구성한 과학 실천 수업 PCK는 학생들의 과학 실천을 통한 핵심 개념 학습을 위해 고도로 구조화된 지식으로 사료된다.