• 한국과학교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.29-40
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• 1999

현행 과학교육은 일반적으로 언어적 설명보다는 실험활동을 중심으로 수업을 진행하기를 권하고 있다. 더나아가 과학교육에 관련된 많은 연구들(예를들면, 학습성취도, 사고능력향상, 과학에 관련된 태도 등)도 이러한 실험 활동을 중심으로 한 조작적 교수 학습 과정의 효율성에 대해서 지지해 왔다. 이렇게 과학교육에 대한 연구결과들과 실제 경험들이 학습자의 효과적인 학습을 위해서 실험활동 중심의 교수 학습 과정을 장려하고 있지만, 이들 연구들은 왜 실험활동 중심의 교수학습이 언어적 설명 수업보다 효과적인가에 대한 구체적인 설명을 제공해 주지를 못하고 있다. 본 연구는 이러한 의문에 대해서 최신의 신경학적 연구결과를 바탕으로 설명하고자 하였다. 최근의 신경학적 연구는 다중적 감각경로를 통한 정보의, 전달이 단일적 감각경로를 통한 정보의 전달보다 신경 세포 반응의 효율성과 반응시간의 신속성에 있어서 훨씬 효과적이라는 연구결과들을 제시하여 왔다. 따라서 이 연구결과를 과학학습에 적용할 경우, 실험활동 중심의 수업은 체감각-시각-청각적 감각경로를 통한 정보의 전달이 이루어질 수 있는 교수전략이고 언어적 설명 수업은 청각을 주로 활용하고 부분적으로 시각을 사용하므로, 신경세포 반응의 효율성과 시간의 신속성에 있어서 실험활동 중심의 수업이 훨씬 효과적이기에 실험활동을 통한 수업이 과학학습에 효율적이라는 설명이 가능하다. 이 가설을 테스트하기 위하여 본 연구는 비율추론과제의 해결에 실패한 중학교 학생 56명을 무작위적으로 두집단으로 나눈다음, 한 집단에게는 조작적 활동중심 피이드백을, 그리고 다른 집단에게는 언어적 설명 중심 피이드백을 제공하였다. 연구결과는 조작적 활동 중심 피이드백을 제공받은 집단이 언어적 설명 중심 피이드백을 제공받은 집단보다 통계적으로 의미있게 학습한 결과를 보여주었다. 따라서 본 연구는 실험활동 중심 수업의 효율성에 대한 신경학적 설명을 지지하는 증거를 제시하였다. 또한 이 연구는 연구결과의 교육적 활용을 위한 적용방안도 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권2호
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• pp.177-190
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• 2006

많은 과학교육자들이 과학 실험활동의 목적에 대하여 연구해 왔지만, 연구자에 따라 매우 다양하게 제시되고 있다. 그러나 불행하게도 지금까지도 과학교육 전문가 커뮤니티에 의해 합의된 실험목적이 없다. 이 연구의 목적은 델파이 기법을 사용하여 과학실험활동에서 추구되어야 할 목적을 전문가 커뮤니티로부터 합의된 견해를 얻고자 하는 것이다. 전문가 커뮤니티는 4명의 과학자, 4명의 과학교육전문가, 6명의 초등교사, 7명의 중등교사로 구성되었다. 이들로부터 얻은 실힘목적이 수렴되고 있는지를 확인하기 위해 윌콕슨 부호검정을 시행하였다. 연구결과 각 학교급에 따른 실험목적이 얻어졌다. 초등학교 과학 실험 활동의 목적은 7 항목이며, 중등학교 과학 실험 활동 목적은 9 항목, 대학교의 과학 실험 활동 목적은 13개 항목이다.

• 한국생활과학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-12
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• 2000

이 프로젝트는 미국의 소수민족학생들의 과학과 수학의 수행능력과 흥미를 갖도록 혁신적인 교육전략을 개발하기 위한 준 실험설계연구이다. 연구대상은 중학교 7학년과 8학년 학생으로, 과학과 수학에 흥미가 있고 성적이 우수하며, 신체적으로나 기능적으로 장애가 있고, 소수민족이고, 경제적으로 빈곤한 계층이며 여학생을 우선조건으로 실험집단 52명, 비교집단 28명이 무선표집되었다. 연구대상 대부분(72명)이 흑인이고, 나머지(8명)는 히스파니아인이다. 연구내용은 1) 방과후 학술활동 2) 사회적 기술활동 3) 현장학습 4) 가족지원 프로그램을 실험집단에 실시한 후 실험집단과 비교집단의 학업성취도와 실험집단의 자아개념과 프로젝트 활동에 대한 평가를 분석한 것이며, 다음과 같은 연구결과를 얻었다. 1. 학업성취에 있어서 실험집단의 과학성적(CRT)이 통계적으로 비교집단보다 유의한 증가를 보였고, 프로젝트의 목표를 초과달성하였다. 비교집단도 자연적 성숙효과로 증가를 보였으나 유의도는 실험집단보다 낮았다. 2. 학생들의 프로젝트에 대한 평가는 긍정적이었다. 프로젝트 목적과 명확성, 현장학습의 적절성, 게임이나 학술활동보다 현장학습의 선호, 특히 자아존중감 활동이 많은 도움이 되었다고 보고하였다. 3. 실험집단의 자아개념은 프로젝트 기간동안 통계적으로 유의한 증가를 보였으나 학업 성취와의 상관관계는 유의하지 않았다. 이상의 연구결과를 토대로 이 프로젝트의 한국적 상황의 적용에 대한 시사점을 얻을 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제15권4호
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• pp.487-494
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• 1995

본 연구는 우리 나라의 성인들이 자신의 초중등 학교 시절 경험하였던 학교 과학교육에 대해 어떤 종류의 즐거운 혹은 괴로운 기억들을 현재까지 갖고 있는가를 탐색하였다. 성인들은 오래 전 경험하였던 매우 인상적인 활동이나 장면들을 통해 학교 과학교육을 기억할 것이고, 이러한 기억은 그들의 학교 과학교육에 대한 전반적인 태도에 결정적인 역할을 할 것이다. 따라서 성인들의 학교 과학교육에 대한 이러한 기억들을 살펴보면, 학교 과학교육의 특징을 이해하고 장기적으로 학교 과학교육을 보다 즐거운 경험의 장으로 만드는 데 도움이 될 것이다. 본 연구는 소규모의 설문 조사를 통해 이루어졌으며, 설문 대상은 대구지역의 30-50대 성인 88명이었다. 설문은 현재 과학과 관련된 특정한 직업을 갖고 있지 않은 사람을 대상으로 하였으며, 설문에서 응답자들은 자신들의 초중등 학교 과학교육을 받으면서 가장 즐거웠던 기억과 가장 괴로웠던 기억이 구체적으로 무엇이며 이러한 경험은 초중고 어느 때이었는가를 응답하였다. 성인들이 가장 즐거웠던 기억으로 지적한 것은 실험 실습 활동(65.9%), 야외학습 활동(19.3%) 등으로 전통적인 교실수업 이외의 활동이 약 86%로 나타났다. 그리고 효과적인 교실수업, 교사의 인성적 특징, 과학전람회 참가 등의 경험을 언급한 경우도 부분적으로 있었다. 성인들이 가장 괴로웠던 기억으로 지적한 것은 따분한 교실수업(51.1%), 실험 실습 활동의 부정적인 측면(28.4%) 등으로 나타났으며, 부분적으로 과다한 숙제, 교사의 인성적 특징, 야외학습 활동, 과학수업의 부재 등을 지적한 경우도 있었다. 또한 전체적으로 즐거웠던 기억은 국민학교 시절의 경험에서(56.8%), 반면 괴로웠던 기억은 고등학교 시절의 경험에서(44.3%) 많이 나타났다. 특히, "개구리 해부 실험" 의 경우, 7명이 가장 즐거웠던 기억으로 8명은 가장 괴로웠던 기억으로 언급하여 매우 상반된 견해를 나타냈다. 따라서 동일한 활동일지라도 학생들에게는 매우 상반된 경험으로 작용하게 되며, 이 경우 생명체에 대한 과학실험의 윤리적 문제와 이에 대한 갈등을 분명하게 드러냈다.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.271-289
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• 2009

이 연구는 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타나는 과정요소와 특성을 분석한 것이다. 연구대상으로 동물행동생태를 전공한 생물학자 4명과 과학영재 생물반 학생 32명을 선정하였고, 연구를 위해 주어진 과제는 Fowler(1990)의 DCT이다. 그들의 실험설계활동과 관련된 모든 자료를 수집하였고, 이 자료를 분석하기 위한 분석틀을 개발하였다. 분석 결과, 첫째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 과정요소는 문제 확인, 준비물 열거, 실험대상에 대한 고려, 변인 탐색, 변인 소거, 변인 선택, 변인 조작 방법 계획, 환경적 변인 통제 계획, 생물적 변인 통제 계획, 관찰 측정 방법 계획, 자료 수집 계획, 자료 해석 계획, 실험의 반복 계획, 측정의 반복 계획, 안전 수칙으로 총 15가지가 있다. 생물학자는 특정한 과정요소에 집중하는 반면, 과학영재는 정형화된 과정요소를 나타냈다. 둘째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 특성을 종합하면 다음과 같다: 1) 생물학자와 과학영재 모두 영역특수적인 과정기술이 포함된 과정요소를 나타냈다. 2) 생물학자는 특정한 과정을 반복적으로 점검하면서 정교하게 실험을 설계하는 반면, 과학영재는 피상적으로 실험을 설계한다. 3) 생물학자는 영역특수적인 기술과 노하우를 가지고 있으나, 과학영재는 그렇지 않다. 이러한 결과는 과학영재의 실험설계활동 교육 프로그램은 생물학자들이 집중하는 과정요소를 중심으로 구성하고, 정교한 실험 설계를 할 수 있도록 피드백을 제공하고, 생물학자의 과정기술이나 노하우를 학습할 수 있는 형태로 개발되어야 함을 시사한다.

• 과학교육연구지
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• 제37권1호
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• pp.68-78
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• 2013

그동안 예술활동과 과학교육을 통합하는 연구는 학생들의 예술교육에 직접적으로 관여하는 유아교육과 초등교육분야에서는 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나 일부 과학교육자들은 STEAM 교육을 통해 디자인의 원리를 이용하여 산출물을 시각화하거나 실험결과를 표현하는데 주된 관심을 보였다. 이에 미술활동이 과학교육과 통합된 수업을 실시할 때, 학생들의 능력 변화에 대한 연구가 필요하다. 그래서 이 연구의 목적을 미술활동과 연계한 과학실험활동이 초등학생들의 자기주도학습능력과 창의적 성격에 미치는 영향을 알아보는 것으로 하였다. 이 연구는 창원에 있는 C초등학교 4학년 30명(남 16, 여 14)을 대상으로 하였다. 수업자료는 2007 개정 교육과정 초등과학교과서와 '신나는 과학을 만드는 사람들' 실험자료집에서 추출되었다. 수업처치는 5가지 주제에 대해 10차시로 진행되었으며, 사전-사후검사로 G-TAGAS가 실시되었다. 그 결과 미술활동과 연계한 과학실험활동은 자기주도학습능력과 창의적 성격에서 유의미한 향상이 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권6호
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• pp.885-899
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• 2018

본 연구는 그간 탐구 및 실험중심의 교육이 미비했던 고등학교 현장에 '과학탐구실험'이 신설 도입됨에 따라 교사의 과학탐구실험 실행과 그 과정에서 발생하는 모순을 문화역사적 활동이론(CHAT)의 관점으로 심층적으로 분석하였다. 연구참여자는 경기도에서 과학탐구실험을 전담하고 있는 신교사로, 1학기의 과학탐구실험 수업 운영에 대한 반성을 시작으로 2학기 과학탐구실험 수업 운영과 함께 과학탐구실험 운영과 관련된 활동체계 요소를 중심으로 참여자에 대한 면담, 수업에 대한 참여관찰, 과학탐구실험 운영과 관련된 현지자료 등을 분석에 사용하였다. CHAT의 6가지 활동체계 요소를 중심으로 신교사의 과학탐구실험 실행에 대한 기술적 분석을 실시하였으며, 신교사의 활동체계 내에서 발생하는 모순을 규명하였다. 신교사의 통합과학과 과학탐구실험 실행 전반에 걸쳐 드러나는 모순은 신교사(주체)와 동료교사와의 공유된 책무성의 부재(분업) 사이에서, 그리고 신교사(주체)와 상반된 내용의 직무 연수(공동체) 사이에서 발생하였다. 신교사의 과학탐구실험 실행 과정에서의 특이적 모순은 교과 특성에 대한 인식(주체)과 업무분장 시기(규칙), 탐구실험의 특징(객체)과 미비한 실험실 환경과 도구준비 과정(도구), 그리고 과학탐구실험의 목표(객체)와 평가 지침(규칙) 사이에서 발생하였다. 이러한 모순은 직 간접적으로 신교사의 과학탐구실험 교수 실천에 영향을 끼쳤으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 교사의 과학탐구실험 수업 실행을 지원하고 촉진할 수 있는 활동체계가 조성되기 위한 지원과 구조적 체제가 마련되어야 할 필요가 있다. 본 연구는 과학탐구실험이라는 신설 교과를 운영하는 과정에서 교사를 둘러싼 문화적, 구조적 요인들과 활동체계 요소들의 연관 속에서 발생하는 모순에 주목하였다는 점에서 의의가 있다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권2호
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• pp.142-157
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• 2022

휴리스틱은 불확실하거나 시간과 정보가 충분하지 않을 때 신속하게 사용하는 경험적 방법이다. 본 연구는 초등학생들의 과학실험활동 중 실험매뉴얼 처리에서 나타나는 휴리스틱이 무엇인지 알아보는 것이 목적이다. 이를 위해 초등학교 5학년 학생 20명(여 10, 남 10)을 연구 참여자로 과학 실험활동을 수행하게 하여 실험행동자료과 시선이동자료를 수집하였고, 회고적 인터뷰를 실시하였다. 수집한 자료에서 휴리스틱에 의한 행동을 추출하고 귀납적으로 개념화 하였다. 연구결과, 실험매뉴얼 처리에서 나타나는 휴리스틱은 "목표상태와 현재상태의 차이 줄이기", "실험 절차를 짐작하기", "기대되는 결과에 주의하기", "실험매뉴얼 사진과 비교하기", "시행착오 전략 사용하기"의 5가지였으며, 각 개념에 따라 실험활동에 유리한 측면과 불리한 측면이 나타났다. 학생들이 처음 경험하게 되는 과학실험활동에서는 정보가 부족하고 상황이 불확실하므로 휴리스틱에 의한 행동이 본성적으로 나타난다. 이에 교육자들은 학생들의 휴리스틱에 대해 이해하고 과학실험활동을 지도할 필요가 있다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제26권3호
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• pp.260-266
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• 2007

대개 학교에서 이루어지는 과학 실험은 추상적인 과학 지식이 실제에 어떻게 적용되는지를 보여주기 위한 것이다. 그러나 많은 경우 학습자들은 실험을 하더라도 그 실험이 어떤 의미를 가지고 있는지 이해하지 못한다. 이 연구는 초등 예비교사를 대상으로 하였으며 실험 활동과 관련된 과학사를 연극의 형태로 도입하여 실험 내용에 대한 이해를 증진시키고자 하였다. 먼저 전자기 유도에 관련된 몇 개의 실험을 실시한 후 패러데이의 전자기 유도 발견에 관한 짧은 과학 연극을 준비하고 실시하였다. 그리고 이러한 과학 연극의 도입이 이전에 실시한 실험 내용(실험 결과와 이에 대한 해석)을 이해하는데 도움이 되는지를 알아보기 위해 실험 직후, 과학 연극 실시 직후 동일 검사지를 실시하여 비교 분석하였다. 또한 과학 연극을 실시하는 것이 과학 학습에 도움을 주는지에 대한 예비교사들의 의견도 설문을 통해 조사하였다. 연구 결과 과학 연극을 실시한 직후 이전에 실시한 실험의 내용을 이해하고 그 실험으로부터 얻은 지식을 적용하는 능력이 향상된 것으로 나타났다. 연극 공연자가 관람자에 비해 실험에 대한 이해가 더 많이 증가하였지만 통계적으로는 유의미한 차이가 없었다. 또한 80% 이상의 참여자가 과학 연극이 실험 내용의 이해에 도움이 되는 것으로 안식하였으며 공연자가 관람자보다 더 긍정적으로 인식하였다. 참여자들의 반응으로부터 어떠한 점에서 과학 연극이 과학 학습에 도움이 되는지, 과학 연극의 장점과 한계점이 논의되었다.

• 과학교육연구지
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• 제37권3호
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• pp.417-433
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• 2013

이 연구는 우리나라의 학생들이 과학을 어려워하고, 과학에 흥미가 없으며, PISA 평가에서도 과학적 소양이 하락하고 있는 현실을 개선하고자 과학교과를 중심으로 한 STEAM 활동이 초등학생들의 과학탐구능력 및 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 경기도 소재 초등학교 6학년 실험집단 31명(남자 15, 여자 16), 비교집단 31명(남자 17, 여자 14)의 두 집단을 선정하고, 창의적 설계, 감성적 체험, 내용 통합을 고려하여 STEAM 프로그램을 개발하였다. 또한, 사전-사후 실험설계를 통하여 과학탐구능력(TSPS 검사지)과 과학에 대한 태도(과학과 관련된 정의적 영역 평가지)를 검사하였다. 과학탐구능력의 경우 사전검사에서 실험집단이 16.77, 비교집단이 17.81로 비교집단의 평균 점수가 높았으나, 사후검사에서 실험집단이 20.48, 비교집단이 18.00으로 실험집단의 점수가 더 높았으며, 유의미한 수준에서 실험집단의 과학탐구능력이 향상되었음을 알 수 있었다(p<.05). 과학에 대한 태도의 경우 사전검사에서 실험집단이 3.13, 비교집단이 3.43 이었으나, 사후검사에서 실험집단이 3.50, 비교집단이 3.33으로 실험집단의 점수가 더 높았으며, 유의미한 수준에서 실험집단의 과학에 대한 태도가 향상되었음을 알 수 있었다(p<.001). 또한, STEAM 활동에 대한 학생들의 인식 조사를 통하여 STEAM 프로그램을 적용한 실험집단의 학생들이 STEAM을 긍정적으로 인식하고 있다는 설문 결과를 얻을 수 있었다. 결론적으로, STEAM 활동이 초등학교 학생들의 과학탐구능력 향상 및 과학에 대한 태도 개선에 효과가 있고, 학생들은 STEAM 활동을 긍정적으로 인식하고 있다고 할 수 있다.