본 연구는 우리나라 산업구조에 있어서 지식과 기술의 영향을 파악하기 위하여 기술지표(R&D, IT집약도, 특허)와 인적자원지표(R&D인력, 대졸자수, 과학기술인적자원)를 기초로 117개 산업에 대한 지식기반도 측정을 시도한 것이다. 지식기반도 측정을 위한 분석모형으로 LISREL 모형이 적용되었다. 지식기반산업에 대한 기존의 연구로서는 OECD(1996)에 의한 R&D 직접투자와 간접투자를 이용한 분석이 있으나 기술과 인적자본 지표를 모두 활용하여 계량적으로 분석한 것은 새로운 시도이다.
본 연구의 목적은 중학생들이 유전과 관련된 과학적 현상에 대한 설명 글쓰기에서 드러나는 개념 성취 수준을 살펴보고, 과학적 현상을 설명하기 위해 어떠한 논변 구조와 정당화 방식을 사용하는지, 과학적 지식을 적절하게 정당화에 이용하고 있는지를 살펴보는 것이다. 이를 위해 서울시 소재 중학교 3학년 학생들 162명이 '유전과 진화'를 학습한 후에 크기와 모양이 같은 초록색 피망과 빨간색 피망이 같은 종류인지 다른 종류인지 다른 주장을 하는 경쟁 논변 중 하나를 선택하여 그 이유를 설명하도록 하였다. 연구 결과, 개념 성취 개념 성취 수준에서 전체 응답자(162명) 중 47%(77명)는 정답을, 53%(85명)는 오답을 제시하였다. 논변 수준을 살펴보면, 정답 학생들은 자료를 주장이나 결론에 연결하여 논거를 제시하는 수준인 수준 3(Constructing warrant)이 오답 학생들은 주장과 자료를 논리적으로 연결하지 않고 증거만 제시하는 수준인 수준 2(Providing evidence)가 가장 많았다. 정당화를 하면서 과학 지식(Scientific idea)의 사용을 학생들의 조사한 결과, 인과적 설명의 질을 결정할 수 있는 요소로 과학 지식을 사용한 학생 중 36%가 옳은 과학 지식(Correct scientific knowledge)을 사용하였으나, 나머지 학생들은 옳지 않은 과학 지식이나 특정되지 않은 과학 지식을 사용하였다. 이와 같은 연구 결과들은 인식적 실행인 과학적 현상을 설명하는 논변적 글쓰기를 장려하기 위해서 논변의 구조에 대한 영역 일반적인 지식의 교수 실행을 통해 관련된 특정 과학 지식을 적용하여 자신의 생각을 증거와 주장을 잘 연결할 수 있도록 훈련하는 것이 필요하다는 것을 강조한다.
이 연구에서는 초등학교 과학 수업에서 교사의 PCK, 그릿, 교수 효능감 사이의 구조적 관계를 확인하고자 하였다. 문헌 분석 결과에 기초하여 PCK를 수업 지식 영역과 수업 실행 영역으로 구분하고, 이들 두 가지 영역을 외생잠재변수로 설정하여 PCK와 교수 효능감 사이의 구조적 연관성을 확인하였다. 또한, 구조방정식 모형에 교사의 그릿을 외생잠재변수로 추가하여 수업 지식, 수업 실행, 그릿이 교수 효능감에 미치는 영향을 조사하였다. PCK와 교수 효능감 사이의 구조적 관계를 확인한 결과, 수업 지식과 수업 실행 사이에 높은 상관관계가 나타났으며, 수업 지식은 수업 실행과 비교하여 교수 효능감에 더 큰 영향을 미치고 있었다. PCK, 그릿, 교수 효능감 사이의 구조적 관계를 확인한 결과, 수업 지식과 그릿은 모두 교수 효능감에 통계적으로 유의한 영향을 미치고 있지만, 수업 실행과 교수 효능감 사이의 관계는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과를 토대로 초등학교 과학 수업에서 교사 전문성과 교수 효능감을 강화하는 방안과 교사 전문성 영역에서 그릿이 갖는 의미에 대해 논의하였다.
고등학교 지구과학에서 다루는 천문학 개념의 위계를 밝히고, 그에 따른 교수-학습의 효과를 알아보기 위해 지식공간론을 활용하여 학습과제 속에서 내재되어 있는 학습자의 지식상태를 분석하였다. 고등학교 학생들의 천문학적 공간개념에 대한 구성 요인 간 위계는 '공간위치 $\rightarrow$ 공간추리 $\rightarrow$ 공간변화' 순이었다. 학습자의 천문학적 공간개념 점수가 같아도 개념의 구조화( 지식상태 )가 다르게 나타나는 경우가 있었다. 이는 학습자에 따라 개별화 학습의 처방이 달라져야 함을 시사한다. 천체관측 개념의 위계는 '지구운동 $\rightarrow$ 천구좌표계 $\rightarrow$ 천체관측( 망원경 원리 $\rightarrow$ 망원경 설치 $\rightarrow$ 망원경 관측 )' 순으로 분석되었으며 2007개정교육과정에서 제시하는 순서와는 차이가 있었다. 고등학생들의 천체관측 개념에 대한 지식상태 분석에서 개념의 구조화가 잘 이루어진 학생의 경우에는 하위 위계를 이루는 지구운동과 천구좌표계, 망원경 원리에 관한 문항을 잘 맞추었고, 상위 위계에 있는 망원경 설치와 관측 문항에서 정답률이 낮았다. 그러나 개념의 구조화가 덜 이루어진 학생의 지식상태는 하위 위계를 이루는 지구 운동 관련 문항에서 더 많이 틀렸고, 최상위 위계( 망원경 설치, 관측 )를 이루는 문항에 대한 정답률이 높았다. 지구과학I의 천체관측 단원에 대하여 학습자의 심리적 위계와 교과서의 논리 위계에 따라 학습과제를 제시하여 교수-학습한 결과, 개념의 형성률은 심리적 위계에 따라 수업한 경우가 유의미( p & .05 )하게 더 높았다.
과학의 본성(NOS)에 대한 교육 담론들은 과학지식의 역할에 따른 구분, 특히 이론과 법칙의 구분을 과학교육의 중요한 학습목표로 규정한다. 그런데 과학자집단은 법칙, 이론, 원리 등의 용어를 명확한 정의없이 사용하며, 이 용어들이 관습적인 언어표현 속에서 일관된 의미를 갖지도 않는다. 당위와 현실사이의 이러한 차이는 교수학습의 혼란을 유발할 수 있다. 이러한 문제의식에서 본 연구는 법칙, 이론, 원리의 의미, 그리고 과학지식의 구조에 대해 논의한 과학교육연구와 과학철학문헌을 비판적으로 검토하였다. 과학교육연구에 대한 검토 결과 NOS 연구자들에 의한 법칙과 이론의 규범적 정의와 이 용어들의 실제 사용 사이의 불일치는 상당히 심각한 것으로 드러났다. 또한 과학철학문헌에 대한 검토를 통해 법칙과 이론의 구분이라는 이분법을 넘어서 과학지식에서 법칙, 이론, 원리라는 세 범주를 구분해야 할 필요성을 제기하였고, 관련 논의를 종합하여 법칙, 이론, 원리에 해당하는 지식의 특성을 정리하였다. 규범적 정의와 관습 사이의 불일치를 고려하면 세 범주와 관련된 교육의 목표로 용어의 정확한 구분을 강조하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 그보다는 서로 다른 기능과 특징을 갖는 세 종류의 지식이 있다는 것에 교육의 초점을 맞출 필요가 있다.
이 연구는 지식유형에 따른 표상 차이를 확인하기 위해서 범주지식과 각본지식의 위계성과 전형성에 대한 점화효과를 측정하였다. 실험 1에서는 상위개념을 점화단어로 제시하고 하위개념을 목표단어로 제시한 다움 목표단어의 어휘판단시간을 측정하였다. 그 결과, 범주지식은 전형단어가 비전형단어보다 반응시간이 빨랐지만, 각본지식은 두 조건간의 차이가 없었다. 실험 2에서는 하위개념을 점화단어로 제시하고 상위개념을 목표단어로 제시한 다음 목표단어의 어위판단시간을 측정하였다. 범주지식이 각본지식보다 반응시간이 빨랐으며, 두 지식 모두 전형성 효과는 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 범주지식은 전형성에 따른 위계구조를 구성하지만 각본지식은 범주지식에 비해서 위계성과 전형성이 약회된 구조로 표상될 가능성을 시사하는 것이다.
화학관련 지식계층구조를 기반으로 기 구축된 인공화학실험실의 시스템 구조를 바탕으로 한, 전기실험 관련 인공과학실험실은 초.중.고 수준의 교과과정에 한정해서 기초 직류(直流)회로실험, 자기력(磁氣力)에 관련한 자기장(磁氣場)의 실험, 화학지식을 이용한 화학전지실험을 모의할 수 있는 시스템으로 개선 발전되어 왔다. 본 논문에서는 기존의 추론 모델을 개선/변경하여, 회로에 대한 해석 주체를 구성하고 있는 각 소자(素子)들 중심으로 좀 더 현실세계에 부합되는 시스템으로 확장함으로 해서 관련 지식 추가와 함께 직류 실험에 추가적으로 교류(交流)회로실험이 가능하도록 그 실험 범위를 확대한다.
본 연구는 '식물의 구조와 기능' 단원의 학습 전 아동의 지식구조와 학습과정 및 학습 종료 7개월 후까지의 지식구조의 변화를 아동의 학습성향(유의미학습과 암기학습)과 관련지워 조사한 것이다. 연구단원과 관련된 기존의 지식구조를 알아보기 위하여 5학년 아동들에게 1차 개념도를 그리게 하고, 매 4차시 수업후 각각의 개념도를 그리게 했다. 그리고 지식구조의 지속효과를 알아보기 위하여 단원 학습이 종료된 직후와 3개월, 7개월 후에도 각각의 개념도를 그리게 했다. 학습과정 동안에는 기존의 개념도를 근거로 하여 개념도를 그리게 하였으며, 단원 학습 종료 후에는 기존의 개념도가 제시되지 않은 상태에서 개념도를 그리게 하였다. 아동들이 그린 각각의 개념도는 그 당시의 식물의 구조와 기능에 대한 이해 정도를 나타내었다. 초등학교 5학년 아동들은 '식물의 구조와 기능' 단원의 학습에 들어가기 전에 이와 관련된 여러 가지 개념들로 이루어진 사전 지식구조를 가지고 있으나 그 중 과학적으로 타당한 것은 개념도 상에서 2단계의 위계와 5개의 관계에 불과하였다. 한 단원의 학습이 진행되어감에 따라 아동들의 지식구조는 꾸준히 그리고 점진적으로 증가였다. 그러나 이러한 증가는 학습성향에 따라 차이를 보이며, 유의미 학습자가 암기 학습자보다 더 많이 증가하였다(관계, 연관, 예: p < .01, 위계: p < .05). 지식구조의 변화에 있어서 학습성향간에 다소 차이가 있으나 재구조화는 단원 학습의 초기에 높은 빈도로 일어났으며, 말기에는 전혀 일어나지 않았다. 조정은 유의미 학습자보다 암기 학습자에서 더 많이 일어나고 확장은 이와 반대로 유의미 학습자에서 더 많이 일어났다. 암기 학습자의 개념도 점수는 단원 학습을 마친 후 시간이 경과함에 따라 모든 범주에서 차츰 감소하였다. 그러나 유의미 학습자의 경우 단원 학습 후 3개월보다 7개월에서 오히려 소폭 증가했다. 그러므로 대체로 암기 학습자가 학습과정에서 새로이 구축하고자 하는 더 분화되고 정교한 지식구조가 유의미 학습자보다 불안정한 상태에 있으며, 지식구조의 분화 정도도 유의미 학습자에 비해 낮다고 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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