• 한국과학교육학회지
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• 제34권7호
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• pp.677-691
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• 2014

과학의 본성(Nature of Science)에 대한 이해는 오랜 시간동안 과학교육학계의 가장 중요한 연구 주제중의 하나가 되어 왔다. 지난 20여년간 과학교육에서 과학의 본성이 가지는 중요성에 의해 다양한 연구가 진행되어 왔음에도 불구하고 실제로 현장에서 과학 활동을 하고 있는 과학자들이 어떻게 과학의 본성을 인식하고 있는지에 대한 연구는 거의 없었다(Taylor et al., 2008; Wong & Hudson, 2008; Bayir et al., 2014). 최근에 들어서 과학교육 연구자들은 과학교육에서 과학자들의 긍정적 영향과 참여의 중요성을 인식하면서 과학자들의 과학의 본성에 대한 개념을 알아야 할 필요성을 말하고 있다(Southerland et al., 2003; Taylor et al., 2008). 이와 같은 필요성을 바탕으로 본 연구는 과학교육계에서 널리 인식된 과학의 본성 주요 측면이 실제 현장에서 과학 활동을 하는 과학자들에 의해서는 어떻게 인식되고 있는지를 조사하기 위하여 미국에서 활동하고 있는 재미한국 과학기술자협회(KSEA: Korean-American Scientists and Engineers Association) 소속의 과학자들 35명의 과학의 본성에 대한 견해를 조사하였다. 과학자들의 과학의 본성에 대한 견해는 과학적 소양에 근거한 4가지 영역의 과학의 본성 틀(Lee, 2013)을 기반으로 개방형 질문을 통한 설문지 작성 형식으로 이루어졌으며 전체 참여 과학자들의 설문 후 지원한 4명의 과학자를 심층 면담하였다. 연구 결과는 과학자들은 대부분의 영역에서 과학 교육에서 제시된 과학의 본성과 일치되는 견해를 갖고 있었으나 몇 가지 영역에서는 상반되는 견해를 보이는 것으로 분석되었다. 구체적으로 우리나라 과학자들은 과학교육에서 제시된 다양한 과학의 본성 측면 중에서 과학지식의 잠정성 및 가변성, 과학의 다양한 사회적 영향, 과학의 한계성, 그리고 과학 활동의 협력성 등의 과학의 본성은 비교적 잘 이해하고 있었으나 반면 다양한 과학지식의 차이, 과학 탐구의 다양성, 그리고 상상력 및 창의력의 중요성에 대해서는 이해가 부족한 모습을 보여주었다. 4가지 영역의 과학의 본성측면으로는 1. 과학 지식에 대한 본성에서는 약 60% 이상의 설문 참여 과학자들이 과학적 이론이 더 많은 증거로 뒷받침되면 과학적 법칙이 될 수 있다고 말하였으며 2. 과학의 탐구적 본성에서는 약 60%이상의 과학자들이 과학의 탐구 방법을 몇 가지 단계를 거치는 실험과정에 국한하는 매우 제한된 과학의 본성을 보여 주었다. 또한 3. 과학적 사고의 본성에서는 약 50% 과학자들이 과학 활동에 있어서 상상력에 의존하지 않는다고 견해를 보여주었다. 그러나 대부분의 과학자들은 4. STS적인 과학의 본성(Theme IV) 측면에서는 과학교육에서 제시하는 과학의 본성 견해와 높은 일치률(약 90%)로 같은 견해를 갖고 있음을 보여 주고 있다. 이것은 과학자들이 현장에서 과학 활동만으로 철학적 반성을 통한 모든 과학의 본성을 이해하기는 어렵지만(Bayir et al., 2014) 사회 속에서 직업 활동으로써 체험한 STS적인 과학의 본성 측면은 내면화한 것으로 판단된다.

• 영재교육연구
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• 제21권2호
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• pp.511-530
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• 2011

이 연구에서는 과학영재들이 과학개념을 잘 이해하는 데 필요한 과학의 본성과 과학탐구 관점의 인식률 위치를 파악하고자 하였다. 내용타당도 지수 97.0%, 신뢰도 지수 0.86인 총 19문항으로 구성된 과학의 본성과 과학탐구 관점 검사지를 40명의 과학영재집단과 35명의 일반학생집단에 투입하여 비교 분석하였다. 과학의 본성 관점에 대한 과학영재집단의 인식률은 세부 논의 관점에 따라 다르나 20.0~97.5% 범위에 위치하고 있으며, 평균은 67.0%(일반학생 집단 50.0%)였으며, 특히 '과학자들의 의견이 다를 수 있다'는 하위 관점의 인식률은 여성과학영재가 높았다. 과학탐구 관점에 대한 과학영재집단의 인식률은 세부 논의 관점에 따라 다르나 27.5~77.5% 범위에 위치하고 있으며, 평균은 53.0%(일반학생집단 41.8%) 이었으며, 하위 요소 '과학자들이 연구하는 방법'에 대한 인식률은 여성과학영재가 높았다. 과학영재들 중에서 과학의 본성 관점을 잘 못 인식하고 있는 비율은 33.0%였고, 과학탐구 관점을 잘 못 인식하고 있는 비율은 47.0%였다.

• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.197-204
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• 2020

이 논문에서는 2차원 미학적 모델의 적합성과 유용성을 찾기 위하여 과학자들이 아름답게 생각하는 10가지 과학 실험들을 과학의 미학적 공간에 표상하였고 동시에 10가지 과학 실험을 바탕으로 과학 실험의 그림을 함께 제시하는 리커트 척도의 측정 도구를 개발할 수 있었다. 이를 통해 과학의 미학적 모델을 기반으로 과학의 본성을 지도하는 방안과 그 방안의 효과 측정에 대한 활용 가능성을 제안하는 바이다.

• 영재교육연구
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• 제21권2호
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• pp.391-405
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• 2011

과학의 본성이 과학 교육에서 차지하는 의미에 비하여 실제 과학 영재교육에서는 과학 영재들의 과학의 본성에 대한 인식을 향상시키기 위한 획기적인 수업이 제공되고 있지 않다. 과학영재 담당 교사들에게 과학의 본성에 대한 효율적 수업 구성을 위한 기초 자료를 제공하고자, 본 연구의 과학 영재들의 과학의 본성에 대한 인식을 알아보고 인식 간에 존재하는 상충된 관점을 파악하였다. 연구는 서울의 한 대학부설 영재센터에 재학 중인 중학생 과학영재 73명을 대상으로 VNOS를 활용하였다. 인식조사 결과, 과학영재 학생들은 '과학지식의 잠정성' 영역을 제외한 다섯 개 영역에서 인식의 개선이 요구되었고 과학의 본성영역 간에도 서로 일치하지 않는 관점을 보였다. 과학 영재학생들의 과학의 본성에 대한 인식을 전문가적 관점으로 향상시키고 각 요소 간에 일관적인 관점을 갖도록 이끌기 위하여 두 가지를 제안한다. 첫째는, 실험 자료와 과학적 지식에 대한 인식을 변화시키기 위해 지식을 확인하기 위한 실험에서 지식을 구성해가는 과정을 강조하는 실험으로 바뀔 필요가 있다는 것이다. 둘째는 과학에 대한 안목을 넓히기 위해 과학자 문화와 과학자 공동체에 다양한 방법으로 경험할 기회가 제공되어야 할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제39권1호
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• pp.15-27
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• 2015

본 연구에서는 과학의 본성을 현대적 관점으로 변화시킬 수 있는 프로그램으로서 2 종류의 과학사-역할놀이 프로그램을 고안하여 그 프로그램의 적용 효과와 과학사 주제별 과학의 본성의 인식의 변화에서 차이가 있는 지를 알아보았다. 과학사 주제에 따른 역할놀이 활동 전후의 과학의 본성 인식변화 효과의 차이를 분석한 결과 I 그룹(원자모형의 변천-역할놀이 활동)과 II 그룹(멘델레프 주기율 표-역할놀이 활동)을 수행한 그룹 사이에 과학의 본성 인식 정도가 통계적으로 차이가 없는 동질한 그룹이었으나, 각각의 주제로 과학사-역할놀이 처치를 한 후 시행한 사후검사에서 I 그룹이 II 그룹보다 그 인식의 정도가 통계적으로 유의미한 차이로 높게 나타났다. 이는 과학사-역할놀이 활동을 처치한 후에 과학의 본성에 대한 인식의 변화 정도는 각각의 역할놀이와 결합시키는 과학사의 주제에 따라 그 효과가 차이가 있을 수 있음을 의미하는 것이다. 본 연구결과는 주제의 흥미도와 난이도를 고려하기 보다는 시계열적 과정을 거쳐 다수의 과학자들이 과학적 이론을 정립해 가는 과정이 포함된 과학사 주제를 선택하여 과학사-역할놀이 활동을 할 경우 과학의 본성의 변화에 더 효과적일 수 있다는 가능성을 시사한다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제9권2호
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• pp.217-232
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• 2016

본 연구는 최근 과학의 본성이 강조되어가고 있는 시점에서 우리나라 7차 교육과정 공통과학 교과서에서 2009개정 교육과정 융합과학 교과서로 교육과정의 발전에 따라 과학의 본성 반영정도와 수준이 어떻게 변화되고 있는지 알아보았다. '과학의 본성'의 수준은 과학자들의 과학에 대한 관점을 나타내는 과학적 관점과 일반적으로 생각하거나 과학적 오개념을 나타낼 수 있는 순수한 관점으로, 교수 방법은 명시적 방법과 암시적 방법으로 분류하였다. 그렇게 과학적관점인지 순수한관점인지, 명시적인지 암시적인지의 총 4가지의 경우의 수를 이용하여 정의 하였다. Lederman(2001)의 7가지 정의를 참고한 10가지 항목을 이용해 교과서 안에 반영된 구성요소와 수준을 확인 할 수 있도록 '과학의 본성 분석 틀(NOSAT: Nature of Science Analyzing Tool)'을 개발하여 자료 분석에 사용하였고 연구결과, 교육과정이 7차 교육과정 공통과학에서 2009개정 교육과정 융합과학으로 변화함에 따라 과학의 본성에 대한 반영 정도는 발전보다 오히려 역행하고 있음을 확인 할 수 있었다. 탐구단원을 제외한 7차 교육과정 공통과학의 이론단원에서 명시적인 과학의 본성은 찾기 어려웠고, 2009개정 교육과정에서는 2007교육과정 탐구단원에서 볼 수 있었던 과학의 본성마저 사라진 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 앞으로의 교육과정에서 과학의 본성이 제한적으로 표시될 것이 아니라 좀 더 적극적으로 반영하되 그 방법을 암시적이 아닌 명시적으로 반영하여 직접적인 교수가 되어야 할 것을 시사한다. 이를 위해서 교과서 집필자가 과학의 본성에 대한 정확한 이해를 가지고 집필해야 하고, 올바른 교수를 위해서 교사의 역량이 중요하며, 교사들을 대상으로 하는 과학의 본성에 대한 정확한 이해 및 실천에 대한 연수가 필요하다고 할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권4호
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• pp.539-556
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• 2011

이 연구는 원자모형 사례를 이용한 과학의 본성 검사지를 사용하여 중등예비 과학교사들이 가지고 있는 과학의 본성에 대한 인식이 '원자모형'이라는 과학지식과 관련되어 어떻게 드러나는지를 살펴보고, 기존의 선행연구와 비교해 보았다. '모형에 관한 인식', '과학지식의 잠정성', '과학에서의 주관성', '추론과 상상력의 사용', '보편적인 과학적 방법에 대한 잘못된 신념', '과학과 예술의 비교'라는 6 관점을 조사하였다. 연구결과, 예비과학교사들은 과학지식(구름원자모형)의 잠정성, 과학에서의 주관성(톰슨과 러더퍼드의 알파입자 산란실험에 대한 해석)에 대해 비교적 잘 이해하고 있는 것으로 나타난 반면, 보편적인 과학적 방법과 관련하여 가장 바람직하지 못한 인식을 드러냈다. 모형(원자모형)에 관한 인식과 과학(보어의 원자모형)과 예술(피카소의 작품)을 비교하는 영역에서는 존재론적 관점과 구성주의적 관점이 혼재되어 나타났으며, 과학연구에서 상상력의 사용은 필수적인 동시에 최대한 자제되어야 한다는 다소 모순된 생각을 보여줬다. '모형'이나 '과학이론'과 같은 일반적인 용어를 사용하여 조사된 기존의 선행연구들을 본 연구결과와 비교한 결과, 과학지식의 잠정성에 대해 보다 높은 긍정을 나타내게 했으며, 과학자의 연구방법에 대해 구체적인 과학자를 제시하였을 때, 응답자들은 좀 더 바람직한 인식을 드러내는 경향을 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권3호
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• pp.273-290
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• 2020

본 연구에서는 서울 지역 일반 공립 고등학교 2019학년도 1학년 재학생 100명의 과학적 탐구의 본성에 대한 이해 양상을 탐구하여, 학생들의 과학적 탐구 역량 배양을 위한 과학교육의 개선과 발달에 함의를 제공하고자 하였다. 이에 과학적 탐구의 본성 8가지 측면을 평가 내용으로 하는 VASI 검사 도구를 사용하여 학생들의 과학적 탐구의 본성 이해 양상을 조사하였다. 학생들의 응답 자료에 대해 반복적 비교법을 적용하여 분석한 결과, 5명의 학생이 과학적 탐구의 본성의 8가지 측면에 대해 일관되게 전문적 관점을 소유한 것으로 나타났으며, 대부분 학생의 이해에서, 3가지 측면, 즉 '모든 과학자가 같은 과정을 수행한다 해도 같은 결론을 얻게 되는 것은 아니다.', '탐구 과정은 탐구 문제에 의해 안내된다.', '연구 결론은 수집된 자료에 모순되지 않아야 한다.'에 대해서는 전문적 관점이, 4가지 측면, 즉 '과학적 탐구는 서로 다른 방법을 취할 수 있다.', '모든 과학적 탐구는 질문을 제기하여 시작하지만, 반드시 가설을 시험하는 것은 아니다.', '탐구 과정은 그 결과에 영향을 미칠 수 있다.', '과학적 자료와 증거는 다르다.'에 대해서는 혼합적 관점이 우세하였다. 하지만 1가지 측면, 즉 '수집된 자료와 이미 알려진 바를 종합하여 설명이 구축된다.'에 대해서는 초보적 관점을 표출한 학생들이 가장 많았다. 이러한 연구 결과에 대한 분석 및 해석과 현시점의 과학 교육과정 사이의 관련성을 논하면서, 장차 학생들의 과학적 탐구의 본성 이해 및 과학 탐구력 신장을 위한 교육적 시사점을 제시하고, 연구 관련 제안을 하였다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.70-70
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• 2010

이 연구의 목적은 귀추적 탐구 방법과 관련된 전략들을 적용하여 지구온난화에 관련되어 측정된 다양한 유형의 데이터를 관련된 사실, 원리, 법칙, 선행 연구 결과 등을 토대로 지구통합적인 관점과 지구계를 구성하는 요소들 간의 상호작용과 영향을 중심으로 재해석하고 이해하는 것이다. 지구과학(지구시스템과학)의 학문 성격, 최근 동향, 본성 및 탐구 대상의 특성에 대한 내용과 지구과학의 본질적 속성에 잘 부합하는 귀추적 탐구 방법에 대해 학습한 후, 학생들은 인천 및 다양한 지역의 기상과 해양 자료 분석을 통하여 관찰되는 현상(결과)의 원인과 영향을 파악하는 연구 활동을 하였다. 이 과정에서 귀추적 탐구를 충분히 이해할 수 있도록, 과학 탐구에서 귀추적 탐구 방법을 사용하는 과학자들의 예시와 모의 활동을 통하여, 귀추적 탐구 방법에 사용되는 다양한 사고 전략(예, 데이터의 재구성 전략, 유추 전략, 개념적 결합 전략 등)에 대한 예시를 경험하였다. 학생들은 지구온난화에 관련되어 나타나는 현상(조사된 사항 포함)과 영향에 대해 지구시스템적으로 이해하고 재해석하기 위해 지구시스템을 구성하는 요소(예, 수권, 대기권)와 관련된 데이터 정보를 검색하고 수집하였다. 1) 지구시스템과 지구온난화에 대한 조사하고, 2) 지구온난화 및 기후변화의 변동성 확인한 후, 3) 지구온난화와 관련된 선행 연구 결과 분석하였다. 또한, 지구과학의 본질적 속성에 잘 부합하는 귀추적 탐구 방법의 이해와 적용하는 과정에서 1) 지구 온난화 및 기후 변화의 실태 파악하고, 2) 인천 지역의 월별, 계절별 기온 변화 분석 및 경향 조사(탐색: 연구문제 규명)한 후, 3) 인천과 속초 지역의 기온, 수온의 변화 추이 및 분석 (조사: 원인 조사 과정)하였다. 4) 속초 지역의 평균해면기압변화 추이 및 분석한 후, 그 결과를 토대로 5) 문헌조사 및 선행연구 결과 분석을 통한 지구 온난화의 영향을 미치는 요인 재검토 및 확인(선택 및 설명)하여, 6) 인천지역과 속초지역의 지구온난화 원인 분석 및 문제점 보완(설명)하기 위해 7) 겨울철 지구온난화가 더 심각한지 부산지역과 포항지역의 자료 분석을 통하여 연구 결과 내용의 보완 (추가 조사 및 설명)한 후, 8) 분석 결과 및 해석 내용을 전문가와 상담 실시하였다. 이 연구는 연구를 진행하면서 얻은 결과를 교육적 측면에서 다시 정리해 보면 다음과 같다. 우선, 학생들의 지구환경적 문제 해결 과정에서 귀추적 탐구 방법을 활용한 문제 해결 능력을 향상시켰다. 아울러, 지구과학의 탐구 본성, 최근 동향, 탐구대상의 특성 등의 학습을 통해 지구과학도로서의 기본적인 소양과 자질 향상에 기여하였으며, 사회과학의 연구방법을 순수과학연구에 접목하여 과학자로서의 문제해결 능력과 시스템 사고력을 향상시켰다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권5호
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• pp.541-551
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• 2009

본 연구에서는 6명의 예비 과학교사들이 30주간 핵물리 관련 URP 프로그램에 참여하면서 어떠한 경험을 하며 이러한 경험이 그들의 과학 지식 및 과학 탐구 과정, 과학자에 대한 인식, 그리고 그들이 자신의 진로를 탐색하는 데 어떠한 영향을 주는지에 대해 알아보았다. 참여 학생들에 대한 심층적 이해를 위해, 실험과정 및 토의과정에의 참여 관찰 및 필드노트, 개별 심층 면담 및 그룹면담, 연구일지 등이 주요 자료로 수집되었다. 연구 결과, 참여 학생들은 과학이론이 생성되기까지의 과정에서 드러나는 특성들, 즉 계속적인 반복의 과정으로 시간과 인내를 요구하며, 창의성과 공동 연구의 중요성 등을 인식하게 되었다. 또한 전형적인 과학자의 이미지에 대해 다소 변화된 부분이 있었다. 뿐만 아니라 그들은 URP 프로그램 참여를 통해 물리학에 대해 더욱 관심을 갖게 됨과 동시에 물리학에 대한 자신의 적성을 확인하는 기회를 갖게 되었다.