• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2005.09a
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• pp.199-206
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• 2005

지구과학은 실생활과 직접적으로 관련되거나 학생들이 친숙하게 생각하는 많은 개념들을 포함하고 있으며 이런 특성은 과학캠프나 자연탐사 활동에서 지구과학과 관련한 탐구주제가 학생들의 큰 호응을 얻는 사실을 설명할 수 있다. 하지만 정규 수업에서 이루어지는 지구과학 실험 수업은 교과서에 제시된 자료해석 위주의 실험이 많아 학생들의 흥미를 반감시키는 경우가 많으며 자료 측정과정에서 과학자가 느낄 수 있는 중요하고 귀중한 경험을 놓칠수 있다. 그런데 인터넷에서는 해양과 대기, 천문, 지질 각 분야에서 지속적으로 갱신되는 실시간 관측 자료를 제공해 주는 곳이 많으며 이 실시간 자료들을 고등학교의 지구과학 실험에 이용할 수 있도록 학습 프로그램을 개발하면 기존의 자료해석 실험이 가지는 한계를 극복하고 학생들의 지구과학에 대한 호응도를 높일 수 있으며 보다 다양한 탐구 능력을 향상 시킬 수 있다. 이러한 학습 프로그램의 특징은 탐구 중심 혹은 문제 해결 학습을 강조하는 현재의 교육 목표를 잘 반영할 수 있다. 본 연구의 목적은 인터넷에서 제공되는 지구과학 관련 실시간 자료들을 활용할 수 있는 고등학교 지구과학 학습 프로그램을 개발하고 이를 지원할 수 있는 홈페이지를 구축한 후 실제로 수업에 적용하여 교육적 효과를 확인하는 것이다. 연구 결과 실시간 자료를 이용하는 고등학교 학생들을 위한 지구과학 학습 프로그램을 12개의 주제에 대해서 완성했다. 먼저 지구과학실험 시간에 적용할 수 있는 2차시 분량의 학습 프로그램 6주제를 개발했는데 개발 주제는 '지진이 일어나고 있는 곳은 어디인가?', '진앙으로 판의 경계를 결정하기', '진앙의 위치를 찾아라', '암영대를 찾아라', '태양의 자전 주기를 측정하기', '태양활동' 이다. 각 주제별로 수업소개, 학습목표, 과정, 학습자료(학생 활동지, 기타 자료, 수업 내용과 관련한 실시간 자료 제공 사이트 목록), 평가 자료를 만들었다. 학생들의 활동 내용은 <지진이 일어나고 있는 곳은 어디인가?>의 주제를 예로 들면 학생들이 실시간으로 전 세계의 지진활동을 모니터하는 사이트에 접속하여 최근에 지진이 어디에서 일어났는지 알아보고 지난 30일 동안에 일어났던 규모 4 이상의 지진 자료를 다운 받아 세계 지도에 점으로 표시한다. 이 때 학생들은 손으로 진앙의 위치를 지도에 그리는 대신 엑셀의 그래프 기능을 이용하여 지도에 진앙의 위치를 나타내게 한다. 또 개인 과제 연구에 적용할 수 있는 학습 프로그램을 5가지 개발하여 학생들이 특정한 주제에 대하여 탐구 과제를 수행할 수 있게 했는데 개발된 주제는 '태양 활동으로 오로라 예측하기', '국제 우주 정거장을 찾아내자', '한반도 부근의 해양 기상과 해수의 물리적 상호 관계', '일기도 분석을 통한 태풍의 진로 예측', '우리 나라 조석 예측' 이다. 마지막으로 사이버 학습을 통해서 수업 시간의 제약 없이 과제 형태로 처치 가능한 학습 프로그램 개발 했는데 그 주제는 '태풍이 저위도에서 북상하는 이유?'이다. 개발된 프로그램 중 2차시 학습 프로그램은 과학고 중학생 영재반에게, 개인 탐구 과제는 과학고 1학년 학생들에게, 사이버 수업 형태는 과학고 2학년 학생에게 적용시켰다. 실시간 자료 활용을 지원하는 홈페이지를 만들어 자료 제공 사이트에 대한 메타 자료를 데이터베이스화했으며 이를 통해 학생들이 원하는 실시간 자료를 검색하여 찾을 수 있고 홈페이지를 방분했을 때 이해하기 어려운 그래프나 각 홈페이지가 제공하는 자료들에 대한 처리 방법을 도움말로 제공받을 수 있게 했다. 실시간 자료들을 이용한 학습은 학생들의 학습 의욕과 탐구 능력을 향상시켰으며 컴퓨터 활용 능력과 외국어 자료 활용 능력을 향상 시키는데도 도움을 주었다.

• Journal of The Korean Association For Science Education
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• v.39 no.4
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• pp.545-562
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• 2019

The purpose of this study is to develop cognitive scaffolding tools and to explore their effects on integrated science process skills of high school students. For this purpose, we developed cognitive scaffolding tools including one kind of classroom instruction for training integrated process skills and two kinds of individual learning materials that students can selectively study according to their level of inquiry ability. In addition, we developed hypothetico-deductive inquiry tasks as a tool to investigate the level of students on the integrated process skills for pre-test and post-test respectively. In order to verify the effectiveness of the cognitive scaffolding tools, we conducted inferential statistics on the pre-and post-tests of the experimental group and control group to examine statistical significance of students' inquiry level change depending on the usage of the cognitive scaffolding tools. We also produced Wrightmaps based on Rasch model to compare the change of inquiry ability depending on usage of the cognitive scaffolding tools. As a result, the experimental group using the cognitive scaffolding tools showed a significantly higher scores in all the components of integrated process skills namely, designing inquiry, collecting data, analyzing data, and forming conclusion than the control group. In addition, students who used cognitive scaffolding tools improved their inquiry ability and showed a distinct transition to higher level in each component of the integrated process skills. The results of this study suggest that high school students need cognitive scaffolding to alleviate or eliminate the functional barriers they face in conducting scientific inquiries.

• Journal of Science Education
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• v.37 no.2
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• pp.323-337
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• 2013

The purpose of this study was to analyze the scientific reasoning ability during open-inquiry activities of science-gifted 2nd middle school students. Open-inquiry activity is similar to process of scientists' science knowledge generation. Identifying and analyzing the scientific reasoning process and the scientific reasoning ability during open-inquiry activities of science-gifted students, will be able to provide implications for future research. CSRI Matrix(Dolan & Grady, 2010) was used to analyze the complexity of the scientific reasoning ability. The higher degree of complexity of the scientific reasoning is similar to process of scientists' science knowledge generation. The results showed that each process of the open-inquiry activities were distributed by various steps of complexity of the scientific reasoning. Particularly, 'The generating questions' and 'Connecting data to the research question' were 'most complex' step in all teams. On the other side, 'Posing preliminary hypotheses', 'Selecting dependent and independent variables', 'Considering the limitations or flaws of their experiments' were low steps in most teams. And 'Communicating and defending findings' was distributed by most various steps of complexity of the scientific reasoning.

• Journal of The Korean Association For Science Education
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• v.19 no.4
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• pp.507-515
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• 1999

This study is to develope the performance scoring rubrics for the inquiry-based experiments of general chemistry course in the college of education. Two types of analytic scoring rubrics have been developed for nine different experiments. The first one is to assess scientific process skills from the written experimental reports. These analytic scoring rubrics include seven process skills selected from the Lawson's 'creative and critical thinking skills' and other known process skills. The second one is to assess the individual manipulative skills and experimental attitudes through direct observations by the teacher. The content validity of all scoring rubrics was testified by six science educators. Also the inter-scorer reliability of analytic scoring rubrics administered on the students' experimental reports was examined. The correlation coefficient between the scores obtained from the experiments and those of the written test for theoretical knowledges was found to be r=.663(p <.01). From the variance($r^2$=.440), we would say indirectly that the 56% of this experimental assessment does not overlap with the theoretical knowledges test and assesses students' science process skills, manipulative skills, and attitudes.

• Journal of The Korean Association For Science Education
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• v.19 no.1
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• pp.19-28
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• 1999

The major purposes of this study are to examine the effects of portfolio assessment on elementary school student's science knowledge, inquiry ability, science attitudes and to investigate students' perceptions on portfolio assessment. Control group consists of 45 fourth-graders at M-Elementary school located at Miwon, Chongwon-gun, Chung-buk and experimental group 36 fourth-graders of G-Elementary school located in Daejeon-si. The inventories of scientific knowledge I, inquiry ability, and science attitudes were administered to both groups as a pre-test. The experimental group was given portfolio assessment instruction and control group traditional instruction for about six weeks. Inventories about scientific knowledge 2, inquiry ability, and science attitudes were administered to both groups as a post-test. A questionnaire on the perception on portfolio assessment was given to experimental group after the treatment. The results were statistically analyzed with SPSS. Control group showed higher score on scientific knowledge than that of experimental group (p<0.5). No statistically meaningful difference was identified in inquiry ability and scientific attitude. More in-depth analysis revealed that scientific attitudes were improved statistically meaningfully by portfolio assessment. The students' perceptions on portfolio assessment is very positive. Students have positive responses on interests in portfolio assessment, feelings of involvement in learning, self-regulated learning, higher levels of thinking, intentions of participation in portfolio assessment.

• 대한지구과학교육학회:학술대회논문집
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• 2010.08a
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• pp.32-32
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• 2010

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.62 no.4
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• pp.299-313
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• 2018

Inquiry-centered education is important in science education, but in the actual education field, scientific research is being done in a uniform manner due to realistic difficulties. In this study, we use RS (Reverse Science) as a secondary chemistry class to provide opportunities for students to engage in inquiry learning and scientific thinking through process-oriented activities. In this study, we developed and applied it to explore the effects on the scientific inquiry abilities of middle school students and checked the students' perception of it. For the application of the program, 128 students were selected from 6 classes of the 2nd grade in D district middle school, 64 from the experimental group and 64 from the comparative group. The experimental group taught RSP-based the chemistry inquiry programs and the comparative group taught instructor-led classes and verification experiments on the same topic over the seventh hour with three themes. In addition, we analyzed the results of the pre- and post-test by using the science inquiry ability test, and discussed the effects of the program based on the students' perceptions through class observation, student activity area, questionnaire and interview. As a result, the class using the program showed statistically significant changes in the science inquiry ability of secondary school students. Specifically, the experimental group was found to be significant in its prediction among the subcomponents of basic exploration ability compared to the comparative group. The differences have also been shown to be significant in terms of data translation, hypothesis setup and variable control, which are subcomponents of integrated exploration capabilities (p <. 05). In addition, students became interested in the process of creating the theory of science, and were highly interested in collaborating with their friends. It also provided students with opportunities to experience scientific thinking through process-oriented inquiry. Finally, based on the positive impact of the RSP-based chemistry inquiry program on students, we were able to identify the potential use of the program.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2010.04a
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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.

• Journal of The Korean Association For Science Education
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• v.30 no.6
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• pp.681-692
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• 2010

The purpose of this study is to analyze the teaching-learning effect of using self-regulated learning strategy on experimental classes for the 'kinetics' unit of 10th grade science textbook. Six classes were chosen and classified into two groups: the first group, the control group, was taught with the regular laboratory activity and the other group, the experimental group, was taught with the teaching-learning method using self-regulated learning program. After the laboratory activity for the unit using self-regulated learning program, the mean values of the scientific inquiry, scientific attitudes, and performance assessment of the experimental group were larger than those of the control group. There were significant differences between the two groups in the post-test. With the results of the post-test for the experimental group, the self-regulated learning program has significant relationships on scientific inquiry, scientific attitudes, and scientific achievements.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.49 no.5
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• pp.488-496
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• 2005