• 과학교육연구지
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• 제47권1호
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• pp.11-23
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• 2023

이 연구에서는 과학기술 관련 사회쟁점(SSI) 기반 과학 수업이 중학교 3학년 과학 학습부진 학생들에게 미치는 효과를 조사하였다. 연구를 위해 과학 교육과정과 연계된 2개의 SSI를 중심으로 총 7차시의 수업을 개발하여 실시하고, 그 효과를 진단하였다. 연구 자료는 광역시의 한 중학교 3학년 학생 185명을 대상으로 수집하였다. 그중 37명을 과학 학습부진 학생으로 판별하여 연구의 초점으로 하였다. 양적 자료는 과학성취, 태도 및 역량 측정에 대한 사전 및 사후 검사로 수집하였다. 정량적 데이터를 보완하기 위해 교사의 수업 관찰지, 일부 학생과의 면담을 통해 정성적 자료를 수집하였다. 정량적 자료 분석은 윌콕슨 부호순위 검정과 대응 표본 t 검정으로 진행하였다. 분석 결과 SSI 기반 수업이 과학 성취도에서는 학습부진 학생집단에 유의한 효과를 보이는 것으로 드러났지만 태도와 역량의 변화에는 유의한 영향이 없는 것으로 나타났다. 수업 관찰 자료는 학습부진 학생들이 SSI 기반 수업에 더 적극적으로 참여하는 모습을 보여줬으며, 학생의 면담에서 과학 학습부진 학생의 성취에 긍정적 영향을 미치는 수업의 성격을 밝힐 수 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 추가 연구 주제를 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제43권6호
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• pp.583-594
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• 2023

본 연구는 코로나19 관련 데이터를 활용한 고등학생을 위한 e-PBL 프로그램을 개발하고 개발된 프로그램이 학생들의 과학과 핵심역량에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 학습자와 e-PBL의 특성을 고려한 e-PBL 프로그램과 과학과 핵심역량 분석틀을 개발하여, 일반고 생명과학동아리 학생 26명에게 적용했다. 질문지를 통한 과학과 핵심역량 검사가 수업 전·후로 실시되었고, 수업 중 담화 데이터를 수집하여 분석틀로 분석하였다. 연구 결과, 개발된 프로그램은 다섯가지 과학과 핵심역량 향상에 효과가 있었다. 과학과 핵심역량 설문지 분석 결과에서는 과학적 사고력, 과학적 탐구능력, 과학적 문제해결능력에서만 유의한 영향이 있는 것으로 나타났고, 과학적 의사소통 능력과 과학적 참여 및 평생학습 능력은 질문지에서는 유의미한 결과를 나타내지 않았지만, 담화 분석 결과에서는 유의미한 결과를 나타내었다. 특히, 과학적 의사소통 능력과 과학적 참여 및 평생 학습 능력은 프로그램 단계를 통해 가장 고르게 나타났다. 본 연구를 통해 개발한 코로나19 관련 데이터를 활용한 고등학생용 e-PBL 프로그램은 학생들의 과학과 핵심역량 향상에 효과적임을 확인했으므로 과학교육 현장에서 유용하게 사용될 것으로 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제63권3호
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• pp.196-208
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• 2019

본 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정의 물질의 성질과 물질의 변화 영역의 성취기준과 과학 1 교과서에 포함된 활동과 평가 문항을 과학과 핵심역량별 하위요소를 기준으로 분석하였다. 성취기준에는 5가지 과학과 핵심역량 중 '과학적 참여와 평생 학습 능력'은 전혀 포함되어 있지 않았고, 과학적 사고력의 '논리적 사고하기', 과학적 탐구 능력의 '탐구 설계와 수행', '자료분석 및 해석', '모형의 개발과 사용', '결론 도출 및 평가', 과학적 문제 해결력의 '정보와 자료를 수집 및 선택하기', 과학적 의사소통 능력의 '말 글 그림 기호 등 다양한 의사소통 방법 사용하기'만 포함되어 있었다. 교과서의 활동에는 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으며 과학적 문제 해결력의 '합리적 의사결정'과 과학적 의사소통 능력의 '타인의 생각을 이해하며 조정하기'를 제외한 모든 하위요소가 포함되어 있었다. 교과서의 평가 문항에도 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으나 과학적 사고력의 '논리적 사고하기', '창의적 사고하기', 과학적 탐구 능력의 '탐구 설계와 수행', '결론 도출 및 평가', 과학적 문제 해결력의 '문제 발견하기', '정보와 자료를 수집 및 선택하기', '문제 해결방안 제시하기', '실행하기', 과학적 의사소통 능력의 '말 글 그림 기호 등 다양한 의사소통 방법 사용하기', '증거에 근거하여 논증하기', 과학적 참여와 평생 학습 능력의 '과학 기술의 사회적 문제 관심 갖기'만 포함되어 있었다.

• 대한화학회지
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• 제67권4호
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• pp.271-280
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• 2023

본 연구에서는 실감형 콘텐츠를 활용한 메타인지 학습전략 기반 화학 프로그램이 예비 교사의 창의적 사고역량 및 과학과 핵심 역량에 미치는 효과와 이에 대한 인식을 조사하는데 목적이 있다. 특히, 메타인지를 강화시키는 전략을 도입하여 프로그램의 효과를 더욱 향상시키고자 하였다. 참가자는 새로 개발한 화학 프로그램을 적용 받는 실험반과 실감형 콘텐츠와 메타인지 전략을 포함하지 않은 일반적인 수업을 적용 받는 전통반으로 분류하였다. 두 집단 모두에게 프로그램 적용 전과 적용 후 설문을 실시하여 메타인지 역량과 창의적 사고역량 및 과학과 핵심역량의 변화 정도를 측정하였다. 또한 메타인지 역량과 과학과 핵심역량이 창의력 사고역량에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 연구 결과, 실험반의 메타인지 역량, 창의적 사고역량 하위요소 중 적절성과 합리성, 과학과 핵심 역량 중 과학적 참여 및 평생 학습 능력을 제외한 모든 하위요소가 유의하게 향상되었다. 또한 메타인지 역량 중 메타인지적 지식, 과학과 핵심역량 중 과학적 탐구능력과 과학적 사고력이 창의적 사고역량에 영향을 미친다는 결과가 도출되었다. 결과를 통해 창의력 사고역량의 향상을 위해 메타인지 학습전략을 접목시킨 실감형 콘텐츠 개발이 필요하며 이를 활용할 수 있는 학습모형 및 프로그램 개발이 필요하다는 시사점을 얻었다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제14권2호
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• pp.136-145
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• 2021

영재교육 프로그램은 복잡한 문제를 해결할 수 있는 종합적인 역량을 지닌 인재를 요구하는 4차 산업혁명 시대에 맞게 핵심역량 중심 프로그램으로 개편되었다. 이에 영재교육종합데이터베이스(GED)에서 제공하는 역량중심 초등과학 영재교육 프로그램은 2015 개정 과학과 교육과정의 과학적 사고력, 과학적 탐구능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력의 5가지 핵심역량에 따라 개발이 이루어졌다. 본 연구는 GED에서 제공하는 역량중심 초등과학 영재교육 프로그램 중 지구과학 영역에 초점을 두어 개발된 3개의 프로그램에 과학과 핵심역량이 어떻게 나타나고 있는지 정량 분석 및 정성 분석하고 논의한다. 이 연구가 영재수업에 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램을 활용하고자 할 때, 학생들이 길러졌으면 하는 핵심역량에 따라 주제를 선정하는데 지침이 되고자 한다. 또한, 앞으로의 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램 개발이 나아가야 할 방향을 제시하는데 도움을 주는 목적으로 한다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램에서는 과학적 의사소통 능력과 과학적 사고력의 반영 비율이 가장 높고, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제해결력 순이며, 과학적 참여와 평생학습능력은 상대적으로 반영 빈도가 낮다. 둘째, 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램에서 하나의 활동이 여러 핵심역량을 포함하는 경우가 많다. 본 연구가 영재수업에 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램을 활용하고자 할 때, 학생들이 길러졌으면 하는 핵심역량에 따라 주제를 선정하는데 도움이 될 정보를 제시하였다는 점에서 의의가 있다. 또한, 역량중심 지구과학 영재교육 프로그램을 개발할 때 반영 빈도가 낮았던 역량을 보완함으로써, 영재 학생들이 영재교육 프로그램으로 과학과 핵심역량을 골고루 함양할 수 있을 것이라 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제63권6호
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• pp.486-504
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• 2019

본 연구에서는 2015 과학과 교육과정에 따른 통합과학, 화학 I, 화학 II의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 관련 성취기준과 교과서 활동 및 평가 문항을 과학과 핵심역량과 과학과 핵심역량별 하위요소를 기준으로 분석하였다. 통합과학의 성취기준에는 과학적 사고력이 가장 많이 포함되어 있었고, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 참여와 평생 학습 능력 순으로 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으나, 화학 I의 성취기준에는 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 의사소통 능력이 포함되어 있었고, 화학 II의 성취기준에는 과학적 사고력만 포함되어 있었다. 통합과학, 화학 I, 화학II 교과서의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 활동에는 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었고, 각 교과에서 과학적 탐구 능력과 과학적 사고력이 높은 비율로 포함되어 있었다. 통합과학, 화학 I, 화학 II 교과서의 '산·염기·중화반응', '산화·환원' 평가 문항에도 5가지 과학과 핵심역량이 모두 포함되어 있었으며, 각 교과에서 모두 과학적 사고력이 포함된 비율이 매우 높게 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권2호
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• pp.155-175
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• 2020

본 연구는 우리나라 과학교육에서 통합교육의 주제로 다루어지는 환경문제와 관련하여 환경교육의 현황과 교육과정을 비교 분석하여 상호연계성과 시사점을 제공하고자 하였다. 이를 위해 2015 개정 환경과 교육과정과 2015 개정 과학과 교육과정을 분석대상으로 선정하고, 각 교과의 교육과정과 그 변천에 대한 문헌연구와 내용분석(Content Analysis)을 수행하였다. 교육과정 분석은 선행연구를 토대로 핵심역량과 교육목표를 비교하고, 과학과 및 환경과의 공통 소양 요소인 지식, 태도, 탐구, 그리고 참여와 실천의 4가지 범주를 도출하여 분석틀을 구안하고 이를 토대로 내용체계를 재구성하였다. 연구결과 핵심역량과 목표에서 환경교과는 총론기반의 지속가능한 사회참여를, 과학교과는 과학탐구능력과 과학적 소양이 강조되는 차이가 있었다. 또한 내용체계에서는 환경교과가 학습자의 관점을 중시한다면 과학교과는 과학탐구자로의 자세를 강조하였으며, 내용지식의 체계를 중요시하는 과학교과에 비해, 환경교과는 학년간 경계가 거의 없이 과학개념이 적용되는 것으로 나타나 국가 교육과정에서 교과간 내용 지식 연계성에 대한 충분한 정보를 제공할 필요성이 제기되었다. 또한 환경교과가 참여와 실천에 목적을 둔다면 과학교과는 지속가능한 과학기술개발과 개선, 과학적 흥미와 의사결정능력을 기르는데 초점을 두고 있어 체계적인 지속가능발전 교육을 위해 과학과 및 환경과 교육과정이 상호보완 될 필요가 있으며 과학과 교육과정에서 탐구활동의 주제를 더욱 다양하고 통합적인 주제로 다룰 필요가 있음을 제안하였다. 이를 통해 탐구 중심의 통합 교과서에서 보다 과학적 문제해결과 평생학습과 참여 역량을 강조하는 교과서로 바꿀 수 있는 기반이 될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 지속가능발전 교육을 위해 과학과 및 환경과 교육과정의 상호보완에 대한 시사점과 함께 과학교육이 환경교육의 버거운 역할을 분담할 수 있기를 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권4호
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• pp.495-504
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• 2018

이 연구는 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학과 핵심역량에 관한 서술문을 기초로 학생들의 과학과 핵심역량을 측정할 수 있는 문항을 개발하고, 그 타당도와 신뢰도를 확인하기 위하여 진행되었다. 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력에 대한 설명을 근거로 각 역량별로 5개 문항씩, 총 25개 문항이 개발되었다. 개발된 문항은 전국 17개 시도에 고루 분포한 학생 참여형 과학수업 선도학교의 초등학교, 중학교, 고등학교 학생 11,348명을 대상으로 과학과 핵심역량을 조사하여 문항의 타당도와 신뢰도를 분석하였다. 타당도는 Messick(1995)이 제안한 6가지 타당도 중 내용 타당도, 실제 타당도, 내적 구조 타당도, 일반화 타당도 등 4가지를 확인하였다. 라쉬 모델의 문항 적합도(MNSQ)를 분석한 결과, 25개 문항 중 부적합 문항은 없었으며, 구조방정식을 활용한 확인적 요인 분석 결과 5개 요인 모델은 적합한 모델로 확인되었다. 성별과 학교급별에 따른 차별적 문항 반응을 분석한 결과, 부적합 값은 175개 중 2개에서 나타났다. 성별과 학교급별 다변량 이원분산분석을 실시한 결과, 학교급 간 및 성별 간에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며, 교호작용 효과 역시 유의미하였다. 결론적으로 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학과 핵심역량의 설명에 기초하여 개발한 과학과 핵심역량 평가문항은 정신측정학적 관점에서 타당하며, 따라서 교육 현장에서 그 활용 가치가 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.311-324
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• 2021

최근 화성시의 국가지질공원 인증 추진을 위해 10개의 지질명소가 개발되었으며, 이 중에서 제부도 지질명소는 다양한 지질·지형(경관)·생태유산이 분포하여 고정리, 우음도 지질명소와 함께 수도권 남부의 새로운 지구과학 교육 장소로 개발 잠재성이 크다. 이번 연구에서는 화성지질공원 제부도 지질명소의 야외조사를 통해 지질유산의 특징을 기재하고, 화성지질공원 내 다른 지질명소와의 비교·분석을 통해 지질교육 명소로서 개발 가능성을 평가하였다. 또한, 지질공원 및 지질명소에서의 현장교육이 현행 2015 개정 과학과 교육과정에서 강조하는 핵심개념과 교과역량 중심 교육에 실질적으로 미칠 수 있는 효과를 제부도 지질명소에 적용해 제시하였다. 제부도 지질명소에는 규암, 편암, 천매암 등 다양한 변성암류가 분포하며, 쇄설성암맥, 석영맥, 단층, 절리, 엽리, 편리 등의 지질구조들도 함께 관찰되어 지질다양성이 풍부하다. 또한, 해안가를 따라서는 역빈과 사빈, 해안사구, 갯벌 등 해안 퇴적지형과 연흔 등의 퇴적구조가 발달하고 있으며, 해식절벽, 해식동굴, 시스택 등의 해안침식지형과 함께 바다갈라짐 등 다양한 해안지형을 관찰할 수 있다. 제부도 지질명소는 기존에 현장교육에 활용되고 있는 화성지질공원의 고정리 공룡알화석산지 및 우음도 지질명소와 지질 및 지형학적으로 차별점을 가지므로 새로운 지질교육 현장으로서 충분한 가치를 지닌 것으로 판단된다. 아울러 제부도 지질명소에는 갯벌체험장과 같은 지질교육 및 지질관광 연계 콘텐츠가 풍부하고, 해안산책로, 전망대와 같은 탐방인프라 또한 잘 조성되어 있어 다채로운 교육프로그램 개발이 기대된다. 더 나아가 각 지질명소별 특성을 중심으로 최적화된 지질공원 교육을 수행함으로써 1) 학교에서 지질공원으로 학습 공간의 확장, 2) 구체적인 내용 요소의 이해도 향상과 핵심개념 사이의 연계, 3) 지구시스템 전반으로 교육 영역의 확대가 이루어질 수 있어 과학과 교육과정의 핵심역량인 사고력, 탐구력, 문제해결력을 향상시킬 수 있고, 지질공원 교육의 주체로 참여하는 경험을 통해 의사소통 능력 및 참여와 평생학습능력 강화에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.