• 한국과학교육학회지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.249-261
• /
• 2019

본 연구의 목적은 과학자들의 문제 해결 과정에서 공감요소를 추출하고 그 공감요소가 과학자들의 문제 해결 상황에서 어떤 영향을 주고 있는지 확인해보고자 한다. 이에 본 연구는 창의성 연구자들이 언급한 과학자들 중 공통인물 6명을 분석대상으로 선정하고 그들의 자서전 및 그들의 일대기에 관련한 논문을 통해 그들의 문제 해결 사례에서 공감요소를 추출하여 이를 유목화 하였다. 총 12개의 서적과 50여개의 논문에서 제시한 사례를 Davis의 공감척도를 분석틀로 분석하였고 공통요인을 추출하였다. 그 결과 총 182개의 사례에서 과학 공감요소가 추출되었고, 이 중 33개의 공통요소가 발견되었다. 과학교육전문가집단의 내용타당도 검사를 통하여 본 사례의 타당도를 확인한 결과, 전문가의 내용타당도 I-CVI 평균은 .86, S-CVI 평균 .90값이 확인되었다. 과학자들이 문제 해결사례에서 활용하고 있는 공감요소는 인지적 공감으로 관점 취하기 측면에서 3가지(다른 학문 분야를 통한 공감, 연구대상의 관점에서 공감, 다른 사람의 의견 수용), 상상하기 측면에서 3가지(관찰 근거의 상상, 사고 실험, 연구 대상에 대한 유기체적 느낌), 정서적 공감으로 공감적 관심측면에서 3가지(동료 연구자의 의욕에 따른 반응, 연구대상에 대한 감동, 더 연구하고 싶은 흥분), 개인적 각성 측면에서 2가지(타인의 연구실패에 대한 불편한 감정, 문제에 대한 민감성)가 추출되었다. 이는 Davis의 공감요소와 완벽하게 일치한다고 할 수 없었으나 과학자들의 사례에서 발견되는 이러한 공통되는 요소를 기초로 과학 공감요소에 대한 정의가 가능할 것이다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.499-510
• /
• 2019

오랜 기간 과학사 과학철학은 과학교육 분야에서 다양한 목적을 위해 중요성이 강조되어왔다. 특히 새로운 2015 개정 교육과정에는 '과학사' 교과가 교육과정 내에 별도의 교과목으로 편성되었으므로 학교 교육 상황에서 과학사 과학철학 내용을 다양하게 활용할 수 있는 방안을 모색할 필요가 있다. 본 연구는 문제기반학습 프로그램에서 과학사 과학철학 기반 융합 문제를 해결한 대학생들의 사례를 살펴보았다. 특히 이공계열 학생들과 인문사회계열 학생들의 문제 구조화 과정과 해결 경험의 의미를 비교함으로써 문 이과 통합 교육을 위한 전략을 모색해보았다. 연구참여자는 각각 3명의 이공계열과 인문사회계열 대학생들이며, 이들은 한 학기 동안 대학의 문제기반학습 프로그램에 참여하여 과학사 과학철학 분야의 내용 기반의 융합 문제를 구성하고 해결하는 활동을 했다. 참여자들이 활동하는 동안 작성한 신청서, 계획서, 포스터, 보고서를 살펴보고, 두 차례의 면담을 통해 그들의 사례를 분석했다. 연구결과는 우선 이공계열 학생과 인문사회계열 학생들의 과학사 과학철학에 대한 관점을 파악하고, 이들과 융합할 소재를 선정한 이유와 이후에 융합 문제가 구조화되는 과정에 초점을 두었다. 그리고 과학사 과학철학 내용을 기반으로 자신들이 직접 구성한 융합 문제를 해결해본 경험이 참여자들에게 어떤 의미로 다가왔는지 살펴보았다. 끝으로 본 연구결과를 바탕으로 과학사 과학철학이 과학교육 맥락에서, 그리고 문 이과 통합 교육의 맥락에서 제공하는 몇 가지 시사점을 제시하였다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.30-45
• /
• 2013

이 연구에서는 과학자의 창의성이 발현되는 과정을 분석할 수 있는 모델을 개발하고, 이를 사용하여 Archimedes의 왕관 문제를 해결하는 사고과정을 분석하였다. 그 결과 복잡해 보이는 과학자의 문제해결과정을 반복적이며 순환적인 모델로 표현할 수 있으며, Archimedes의 사례를 통해 과학자의 창의성에서 요구되었던 다양한 사고의 융합 과정을 분석할 수 있었다. 이 연구에서는 또한 과학자들의 창의적인 발견에서 실험의 역할을 제시하였으며, 과학교과서의 시각이 과학사적인 사실과 다른 이유에 대해서도 고찰해 보았다. 그리고 창의적 사고과정에서 귀추적 추론과 사전 지식의 중요성도 언급하였다. Archimedes는 역학이라는 사고판과 목욕이라는 일상의 사고판이 교차를 이루면서 왕관의 문제를 창의적으로 해결했다. 이 과정에서 귀추적 추론 과정과 사전 지식이 중요한 역할을 했다. Archimedes의 사례 이외에도 우리가 교과서를 통해 다루는 다양한 과학자들의 창의적인 발견 과정을 재구성할 수 있다면, 이러한 과정을 학생들이 경험하도록 교육의 단계를 제공함으로서 학생들이 창의적 사고 능력을 키워나갈 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.867-876
• /
• 2016

지식과 정보의 양이 폭발적으로 증가하는 최근 사회의 변화에 의해 지식의 선택과 활용 능력을 신장해야 한다는 요구가 더 높아지고 있다. 이를 반영하기 위한 하나의 방안으로 문제기반학습은 구체적 맥락에서 문제를 해결하여 지식의 이해와 활용을 가능하게 하는 접근 방안임을 강조했다. 하지만, 주어진 문제를 해결하는 경험만으로는 본래의 목표를 달성하기 어렵다는 비판이 많은 것이 사실이다. 따라서 학생들이 주어진 상황으로부터 문제 해결을 위한 구체적 목표와 방법을 결정하는 경험을 쌓게 하여 문제를 발견하는 능력을 강조해야 한다. 본 연구는 대학생들이 과학기술 분야를 어떻게 활용하여 문제를 발견하는지 이해하고자 하였다. 이러한 선상에서 융합형 교수학습프로그램에 참여한 대학생들 중, 과학기술 분야를 활용한 네 명의 참여자들의 사례에서 문제발견 과정과 과학기술 분야의 활용 방식, 활용 이유를 조사하였다. 연구결과는 문제 제안서, 중간발표인 포스터, 최종 보고서와 함께 인터뷰 자료를 분석하여 도출하였다. 연구결과, 연구 참여자들은 초기의 비구조화된 문제로부터 구조화하여 결론을 구체적으로 도출할 수 있는 형태로 변화시켰다. 과학기술 분야는 문제의 구조화를 위한 구체적 사례로 활용되거나, 타 학문 분야와 연계하기 위한 분석 도구 혹은 배경 이론으로 활용되는 것을 확인하였다. 과학기술 분야가 도입된 이유는 사전 경험에 근거한 개인적 흥미와 불만족 해소를 위한 기존 학문 분야의 대안으로 설명할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 문제기반학습에서 문제발견을 촉진할 수 있는 방안으로 직관적 사고와 논리적 사고의 통합적 관점, 메타인지적 조절을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.425-443
• /
• 2013

이 연구는 과학자의 연구과정을 반영한 문제해결형 탐구학습 프로그램을 이용하여 고등학교 과학 영재학급 학생들을 대상으로 수업을 한 후, 문제해결형 탐구활동 수업에 대한 학생들의 인식, 활동 내용 및 수업의 효과를 분석한 것이다. 이를 위해 고등학교 부설 영재학급 1학년 학생 12명을 대상으로 사전 실험설계 능력 검사(DCT)를 한 후, '주기가 일정한 흔들이 만들기', '표면성장 실험', '메트로놈의 동기화현상'의 세 모듈을 적용하여 수업을 하였고, 그 후 사후 실험 설계능력 검사, 설문과 학생 면담을 실시하였다. 각각의 모듈은 과학적 의문의 생성, 해결 방안 모색을 위한 실험설계, 문제 해결 활동과 같은 일련의 과정들로 이루어져 있어 이를 통해 학생들이 문제해결형 연구 형태를 경험할 수 있도록 하였다. 조사 결과 학생들은 주어진 과정에 따라 기계적으로 하는 기존의 학교 수업과는 달리 자기주도적으로 실험을 설계하고, 해결 방안을 다양한 각도로 모색하여 직접 문제를 해결한다는 점에서 문제해결형 탐구 활동과 기존 수업과의 차별성을 인식하였다. 수업 과정 중 학생들은 발견한 문제를 해결하기 위해 끊임없이 사고하고 실험을 설계 해 보고, 직접 실험을 수행하면서 마침내 처음에 발견했던 문제를 해결할 수 있었다. 이러한 반복적인 과정을 통해 학생들은 과학자의 연구과정의 한 형태를 경험할 수 있었으며, 문제 해결형 연구과정에 대한 이해를 바탕으로 과학자의 연구과정에 대한 인식의 변화도 생겼음을 확인할 수 있었다. 수업의 효과 면에서 본 프로그램은 학생들의 체계적인 실험설계 능력의 향상, 현상의 원인에 대해 자유롭게 생각해 보고 의견을 발표하는 기회를 갖게 한 점 등에서 학생들에게 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 실험 설계 능력 사전 사후 검사 점수를 비교한 결과, 수업 후 대부분의 학생들은 실험설계 능력에 향상을 보였다. 기존의 따라 하기 식 실험에 익숙해져 있던 학생들은 처음에는 스스로 실험을 설계하는 데 다소 어려움을 느꼈지만 두 번째, 세 번째 수업을 하면서 체계적으로 실험을 설계하여 문제를 해결해 나가는 데에 조금씩 익숙해진 것을 확인할 수 있었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2012년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.1406-1409
• /
• 2012

최근 학문간 융합을 통한 STEAM 융합인재교육에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. STEAM 교육은 과학, 기술, 공학, 예술 그리고 수학의 학문 영역을 유기적으로 융합하여 차세대 학습자들이 미래 사회에 필요한 핵심역량을 높일 수 있도록 하는 교육방식이다. 국가적인 차원에서 창의적인 융합인재를 위한 미래형 과학기술 교육을 중요하게 여기고 있으며, 과학기술 교육 패러다임에 변화를 기대하고 있다. 따라서 본 연구에서는 융합형 인재양성을 위한 집단지성 기반의 STEAM 교육 방안을 연구하고, 학습자의 과학기술에 대한 흥미와 이해를 높이고 융합적 사고와 문제해결 능력을 배양하기 위한 지능로봇 교육과정을 제시한다. 또한 집단 학습자들 간의 교육 적용 사례를 소개하고, 학습자의 만족도 분석을 통하여 검증하였다. 향후 본 연구의 결과로 집단 학습자의 학습 성취도를 향상시키고, 융합형 과학기술 인재양성 교육방안으로 발전하기를 기대한다.

• 과학기술학연구
• /
• 제16권2호
• /
• pp.65-98
• /
• 2016

최근 국내에서도 사회 주체(주민, 사용자 등) 주도형 혁신모델이자 지역 현장 기반형 혁신의 장으로서 리빙랩이 도입 적용되고 있다. 본 연구는 지역사회문제 해결을 위한 실험으로 '리빙랩'을 명시하고 추진된 북촌 리빙랩, 성대골 리빙랩, 건너유 프로젝트 3개 사례를 분석하였다. 각 사례의 지역문제, 문제해결 목표, 참여주체 및 주체별 역할, 리빙랩 추진체계, 의의를 분석하고 리빙랩의 유형 특성을 도출했으며, 향후 발전 방안을 모색하였다. 분석 결과 각 사례는 기술 활용 방식과 사용되는 기술의 특성은 차이가 있으나 과학기술 ICT와 지역문제 해결을 연계하고자 했으며 지역주민이 문제 발굴부터 기술 실험 및 확산 적용까지 리빙랩 전반에서 주도적인 역할을 수행하였다. 또한 공통적으로 중간지원조직의 역할이 리빙랩 운영에 중요한 요인으로 작용하였다. 각 사례는 서로 다른 리빙랩 유형을 보이고 있는데, 북촌 IoT 리빙랩은 정부/지자체가 리빙랩 활동기반 조성 또는 행위자 활동을 지원하고 프로젝트 형태로 운영된 반면, 성대골 에너지전환 리빙랩과 건너유 프로젝트는 시민사회 스스로 지역문제를 해결하기 위해 문제를 정의하고 기술을 탐색하는 형태로 진행되었다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.546-558
• /
• 2006

본 연구의 목적은 지구환경적 문제를 해결하는 과정 중에 귀추법이 어떻게 활용되는가를 발견법적으로 확인하기 위한 것이었다. 현직 지구과학 교사, 사범대학의 예비 과학 교사, 그리고 고등학교 학생 등 서로 다른 배경을 지닌 참여자들이 총 32개 조를 이루어 끝이 열린 형태의 지구환경적 문제를 해결하였고, 그 과정에서 자신들의 추론 과정이 기록된 텍스트를 산출하였다. 이 텍스트에 포함된 추론 과정을 귀추법의 삼단논법적 형식에 따라 정리하고 귀추적 추론에서 사용된 사고 전략들을 반복적으로 분석하였다. 그 결과, 추론자들이 지구환경적 문제 해결 상황에서 귀추법을 사용하였으며, 그들은 다양한 사고 전략들을 활용하여 귀추적 결론을 낳게 하는 규칙을 추리해 내었음을 알 수 있었다. 이 전략들은 자료의 재구성, 연쇄적 귀추, 특이 정보의 채택, 모델 구성 및 조작, 인과적 결합, 제거, 사례 기반의 유추, 그리고 존재에 관한 전략 등이었다. 결론적으로, 학생들의 사고 능력을 증진시키고 지구과학과 지구환경적 문제 해결 과정의 특징에 대한 학생들의 이해를 함양하기 위하여 귀추적 추론 과제가 이용될 수 있다는 것을 시사 받을 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.522-537
• /
• 2013

이 연구는 과학적 문제해결을 위한 소집단 논의과정에서 생성된 비유의 수준, 상호작용, 결과 예측에 대한 불확실성을 분석하여 설명적 모델과의 관계를 논의하였다. 이 연구의 참여자는 4년제 K 대학에 재학 중인 대학생 8명으로 4명 2개조로 편성되어 과학적 문제해결과제를 수행하였다. 연구 참여자들은 개별적으로 과학적 문제해결과제 수행한 이후, 조별로 모여 논의에 참여하였다. 이후 다시 개별적 면담을 통해 소집단 논의 활동을 통한 사고의 변화를 알아보았다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 논의 과정에서 속성/실체 수준의 비유는 논의 과정에서 어떠한 실체나 속성의 특징을 보다 명료하게 이해시키기 위해 사용되었다. 논의과정에서 생성된 공간적 배치/움직임 수준의 비유는 다른 참여자가 문제해결결과를 예측하는데 불확실성을 낮추어주었다. 메커니즘/인과성 수준의 비유 생성은 문제 상황의 구조를 변화시켜 다른 참여자가 설명적 모델을 재구성하는데 도움을 주거나, 자신이 생성한 메커니즘을 정당화하기 위해 메커니즘 상황이 유지된 채 이전에는 경험하지 못하였던 새로운 상황을 떠올려 적용하는 형태의 비유로 생성되었으며, 이를 통해 논의과정에서 사고실험의 생성 사례를 확인할 수 있었다. 소집단 과정에서 생성된 비유의 변화를 살펴보면, 논의과정에서 각 개인의 비유 패러다임은 생산적 패러다임, 수용-생산 패러다임, 생산-수용 패러다임, 수용 패러다임으로 나타났다. 설명적 모델의 생성과 재구성은 비유의 생산적 패러다임에서 나타났으며, 비유의 수용적 패러다임에서 예측이 바뀌거나, 예측에 대한 불확실성이 달라졌다.

• 과학기술학연구
• /
• 제18권1호
• /
• pp.177-217
• /
• 2018

이 글은 사회문제 해결형 기술개발사업에서 진행된 리빙랩 활동을 검토하고 그 의의와 과제를 분석하고자 한다. 분석 사례는 2014년에서 2015년에 과학기술정보통신부(구 미래창조과학부)가 추진한 사회문제 해결형 기술개발사업 중 대표 사례인 '안저카메라 기술개발'과 '보행자 자동감지 시스템 개발'을 대상으로 한다. 분석 결과 두 사례 모두 리빙랩 방법론을 활용하여 기술개발부터 실용화 단계까지 사용자 참여형 연구개발 구조로 설계되었다. 즉 리빙랩은 최종 사용자의 지속적인 상호작용을 통해 최종 수요를 구체화하고, 제품과 서비스를 개선 실증할 수 있는 있는 하부구조로 기술-제품-서비스를 진화시키는 시스템으로 작동하였다. 1차 시도된 단계이나, 그 과정에서 최종 수혜자인 국민의 관점을 반영하면서 R&D 성과를 확산시키고 새롭게 일하는 방식을 만드는 계기를 만들어내고 있다. 향후 리빙랩이 확대되기 위해서는 중앙정부 및 지자체의 명확한 문제 인식과 일하는 방식의 변화가 필요하다. 또한 최종사용자, 매개사용자, 기업, 시민사회 등 관련 주체의 적극적인 참여 및 조직화를 필요로 한다. 현재 리빙랩 활동은 소수의 전문가가 의제를 주도하고 있기 때문에 다양한 리빙랩 실험과 함께 시행착오를 통한 학습 체계의 구축이 중요한 과제이다. 또한 현장지향성 문제해결을 위해서는 일반시민 담당 공무원을 포함한 과학기술자, 정책 전문가, 현장 활동가 등을 포함하는 다학제 초학제 연구팀의 구성과 운영이 필수적이다.