• 한국과학교육학회지
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• 제19권2호
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• pp.266-274
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• 1999

본 연구에서는 협동적인 CAI와 개별적인 CAI가 중학생들의 과학 개념, 학업 성취도, 수업 환경에 대한 인식, 그리고 학습동기에 미치는 효과를 조사하였다. 중학교 3개 학급을 대상으로 분자 운동 단원에 대해 5차시 동안 협동적 CAI, 개별적 CAI, 전통적 수업을 실시하였다. 분석 결과 개념, 수업 환경에 대한 인식, 학습동기 검사에서 협동학습 집단의 평균이 전통적 수업 집단에 비해 유의미하게 높았으며, 개념의 파지 검사에서 협동학습 집단의 개념 이해도가 더 높게 나타났다. 또한, 개념의 파지 및 학습동기 검사에서 수업 처치와 사전 성취 수준 사이의 상호작용 효과가 있었다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권4호
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• pp.267-276
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• 2014

본 연구의 목적은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 알아보는 데 있다. 연구의 대상은 경기도 안성시 소재 K 고등학교 2학년 2개 반이다. 수업 처치 전에, 판구조론에 대한 학생들의 선개념을 조사하기 위해 개념 검사가 실시되었다. 비교 집단은 전통적 수업을, 실험 집단은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업을 적용하였다. 수업 적용이 끝난 후에 실험 집단과 비교 집단의 과학 관련 태도 변화를 알아보기 위해 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)를 사용하였다. 연구 결과, 수업처치에 따른 판구조론에 대한 개념 변화는 비교 집단보다 실험 집단에서 개념 이해도가 더 높게 향상되어 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 올바른 개념 변화에 더 효과적임을 알 수 있었고, 과학 관련 태도는 실험 집단의 경우 '과학자의 평범성', '과학 수업의 즐거움', '과학에 대한 취미로서의 관심'의 범주에서 통계적으로 유의미한 증가가 있었다. 이러한 연구 결과로 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 긍정적인 변화를 준다는 것을 확인하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제23권3호
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• pp.246-253
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• 2003

이 연구에서는 역할놀이 비유 활동의 효과를 학생들의 개념 이해도, 개념 응용력, 학습 동기 측면에서 조사하였다. 서울시의 남녀공학 중학교에서 1학년 4학급을 선정하여 처치 집단과 통제 집단에 무선배치하고 '분자의 운동'에 대하여 4차시 동안 수업을 시시하였다. 처치 집단은 역할놀이 비유 수업을 실시하고 통제 집단은 전통적 수업을 실시하였다. 분석 결과, 개념 이해, 개념 응용의 파지, 그리고 학습 동기 중 자신감에서 처치 집단의 점수가 통제 집단에 비해 유의미하게 높았다. 또한, 개념 응용과 학습 동기 중 주의집중 및 관련성 영역에서 수업 처치와 성의 상호작용 효과가 있었다. 개념 응용력 검사의 경우 처치 집단의 남학생과 여학생 모두 통계 집단의 학생들보다 유의미하게 높은 점수를 받았다. 주의집중 및 관련성 검사에서는 처치 집단의 남학생들이 통제 집단의 남학생들 보다 유의미하게 높은 점수를 받았다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의 하였다.

• 정보기술과데이타베이스저널
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• 제4권1호
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• pp.51-64
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• 1997

최근 컴퓨터 응용이 우주 항공, 천체 기상, 환경 관리, 공장 자동화(FA) 등의 분야로 확산되면서 물리, 화학, 생물, 기계 등의 과학 응용에서 생성되는 자료를 처리하는 기법에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이들 과학 응용에서는 물리적 실험 장치나 측정 기계, 또는 시뮬레이션으로부터 데이터를 시간별로 측정(또는 수집)하므로 이들 과학 데이터는 시간에 종속된 데이터이다. 많은 과학 응용의 시간 지원 데이터는 과학 분야의 특성에 따라 매우 정밀한 시간 단위로 수집하기도 하고 실험 시작부터 경과된 상대적인 시간에 따라 데이터를 수집한다. 달력상의 시간을 사용하는 기존의 시간지원 데이터베이스는 과학 응용의 이러한 특징을 지원하지 못한다. 따라서 이 논문에서는 과학 실험 응용에서 요구하는 시간에 대한 특징과 요구 사항을 분석하고, 이들 과학 응용의 요구 사항을 만족하도록 확장한 새로운 시간 지원 데이터 모델을 제안한다. 이 모델에서는 실험이 경과된 상대적인 시간에 대한 데이터의 이력을 확장형 집합 개념을 사용하여 표현한다. 기존의 관계 데이터 모델과 유사하게, 이 모델은 집합 개념에 바탕을 두고 있으므로 데이터 모델과 그 연산의 의미를 쉽게 이해하고 사용할 수 있다는 장점이 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권7호
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• pp.631-638
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• 2007

이 연구에서는 물리적 비유를 사용한 학생 중심 비유 수업의 효과를 학생들의 개념 이해와 응용, 개념 이해 및 응용의 파지, 과학 수업 환경에 대한 인식, 비유 수업에 대한 인식 측면에서 조사하였다. 서울시에 소재한 중학교에서 1학년 6학급(208명)을 선정하여 통제 집단, 교사 중심 비유(TCA) 집단, 학생 중심 비유(SCA) 집단에 배치하고, '물질의 세 가지 상태' 및 '분자의 운동'에 대해서 8차시 동안 수업을 실시하였다. 연구 결과, 개념 이해, 개념 및 응용의 파지, 과학 수업 환경에 대한 인식에서 SCA 집단의 점수는 다른 집단들보다 유의미하게 높았다. 개념 응용에서도 SCA 집단의 점수가 다른 집단들보다 높았으나, SCA 집단과 통제 집단 간에만 유의미한 점수 차이가 있었다. TCA 집단은 응용의 파지에서만 통제 집단보다 학생들의 점수가 높았다. 또한, SCA 집단의 학생들은 TCA 집단에서보다 비유 수업에 대해 긍정적으로 인식하고 있었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.

• 과학교육연구지
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• 제37권1호
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• pp.87-116
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• 2013

본 연구에서는 중등학생과 과학교사의 사이비과학의 인식을 조사하고 이들의 인식의 차이를 분석해 보았다. 서울, 경기도, 그리고 충청북도에 소재한 중등학교의 학생 491명과 전국에 소재한 중등학교의 과학교사 65명을 연구대상으로 하였다. 검사지는 사이비과학의 이해도를 조사하기 위하여 운수와 운명 5문항, 초심리학 5문항, 내세와 영적 존재 5문항, 대체 의학 5문항, UFO와 미스터리 5문항, 그리고 창조과학 5문항의 총 30문항으로 구성하였다. 또한 비과학적 신념의 전환을 위한 과학교육과 관련된 문항 3개를 구성하였다. 이에 대한 분석을 통해서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 사이비과학의 이해에 대한 30개 문항에서 중등학생의 평균 동의 정도는 2.52로 나타났으며 대체의학 영역에서 동의 정도가 가장 높게 나타났다. 둘째, 사이비과학의 이해에 대한 30개 문항에서 과학교사의 평균 동의 정도는 2.39로 나타났으며 대체의학 영역에서 동의 정도가 가장 높게 나타났다. 셋째, 사이비과학의 이해에 대한 30개 문항 중 8개의 문항에서 중등학생과 과학교사의 사이비과학에 대한 인식은 유의미한 차이가 나타났다. 특히 인간의 체질에 대한 문항18과 식물의 영에 대한 문항 23에서 과학교사의 사이비과학에 대한 동의 정도가 중등학생보다 높게 나타났다. 넷째, 비과학적 신념의 전환을 위한 과학교육에 대한 3개 문항에 대한 설문 결과, 과학교사가 중등학생보다 사이비과학과 관련된 개념을 들어본 경험이 많았으나 사이비과학 개념의 과학 교육과정 도입의 필요성은 중등학생이 과학교사보다 더 심각하게 인식하고 있었다. 장기적으로는 사이비과학과 관련된 내용이 과학 교육과정 구성과 과학 교과서 개발에 적극적으로 반영되어야 할 것으로 생각된다. 중등학교에서 사이비과학을 극복할 교육프로그램을 활용한 교육의 필요성을 제기할 수 있다. 교원 양성기관에서도 과학교사를 대상으로 사이비과학에 대한 교육이 이루어질 수 있도록 교육과정의 전반적인 개선이 필요한 것으로 생각된다. TV나 서적과 같은 매체가 올바른 과학을 알리기 위한 과학문화운동에 앞장서야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권4호
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• pp.510-517
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• 2006

이 연구에서는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진하는 방안으로서의 그리기에 미치는 상황 흥미, 주의 집중, 인지적 노력의 영향을 조사하였다. 2개 남녀공학 중학교 1학년 178명을 대상으로 '보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 그리기를 활용한 수업을 실시하였다. 학생들은 거시적인 현상을 시범 실험을 통해 관찰한 후, 제공된 언어적 정보에 대한 자신의 정신 모형을 그림으로 그리고 이를 시각적 정보와 비교하였다. 사후 검사로 상황 흥미, 주의집중, 인지적 노력, 개념 이해도 검사를 실시하였다. 연구 결과, 상황 흥미는 주의집중에 직접적인 영향을 주고, 주의집중은 직접적으로 또는 인지적 노력을 경유하여 개념 이해도에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 이런 결과는 그리기에서 처음으로 유발되는 것은 상황 흥미이며, 주의집중과 인지적 노력이 그리기를 통한 개념 이해에 직접적인 영향을 주는 요인일 수 있음을 시사한다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권5호
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• pp.359-370
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• 2021

본 연구에서는 과학 교과에 메이커 교육을 융합한 프로그램의 특징을 파악하고 학생들에게 발현되는 메이커 역량을 탐색하고자 한다. 이를 위하여 과학 개념에 기반한 메이커 활동 프로그램을 개발하여 H 대학교 1학년 학생 20명을 대상으로 일반화학실험 강좌에서 적용하였고, 활동 자료를 분석하였다. 과학 개념에 기반한 메이커 활동의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들은 '아이디어 제시', '아이디어 선정 및 계획', '프로토타이핑'의 과정을 거쳐 활동을 수행하였고, 특히 프로토타이핑은 '부분 프로토타이핑'과 '전체 프로토타이핑' 활동의 단계로 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 둘째, 활동의 특징으로서, '메이커 활동 과정에서 코딩을 위한 로직으로 과학 개념의 사용', '과학 개념에 대한 심층 이해', '학습의 주도성 이양을 통한 높은 성취감 및 흥미 유발'이 나타났다. 셋째, 활동 과정에서 협업과 메이킹 수행 역량이 많이 발현되었으나, 인간 중심 역량군은 거의 발현되지 않았다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권3호
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• pp.446-463
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• 2022

이 연구는 전 지구적 환경 변화에 대응하려는 인류 공동의 노력에 발맞추어 과학교육 측면에서 기후 변화를 설명하는 효과적 개념 체계로서 극지 소양 교육의 필요성을 제안한다. 이를 위해 현재 고등학생들의 극지 소양 현황을 양적 검사와 질적 면담을 통해 조사하고 시사점을 논의했다. 연구에 참여한 대상은 2개 고등학교 2학년 학생 329명으로 극지 소양 원리를 참조해 개발한 진위형 25문항으로 이루어진 검사에 참여했고, 이들 중 13명이 면담에 참여했다. 연구 결과, 극지 소양 원리의 일부 영역에서 다소 미흡한 이해와 함께 개념적 공백이 나타났다. 극지의 지리적 특징에 대한 지식이 견고하지 못하고, 빙권의 구성 요소와 주요 특성을 거의 알지 못했다. 이러한 개념의 결손으로 극지 변화와 전 지구적 기후 변화의 작동 기작을 잘 연결하지 못했다. 학교 교육과정에서 충족되지 못한 개념을 학교 밖 매체로 부터 비판 없이 수용하면서 기후 변화의 기작을 다소 단조롭거나 왜곡되게 인식했다. 한편, 극지와 기후 변화에 대한 모호한 이해와 함께 이를 보완하기 위한 인지 전략으로 언어 정보, 비유, 시각적 관찰 등을 활용했다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 학교 과학 교육과정에 기후 변화를 체계적, 종합적으로 이해할 수 있는 새로운 지식 체계로서 극지 소양 교육을 도입할 것을 주장했다. 이밖에도 타교과의 극지 소양 관련 지식의 일관성 검토, 기후 변화를 다루는 학교 밖 매체 정보에 대한 비판적 기준 제공, 학생들의 오개념 점검 및 사고 전략 파악 등을 시사점으로 제시했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권5호
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• pp.814-824
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• 2004

본 연구는 속력과 밀도 개념에 대하여 어림활동을 실시하고, 학생들의 문제 해결과정에 미친 효과를 분석하였다. 그리고 사례 분석을 통하여 어림활동이 밀도 문제 해결과정에 주는 영향을 미시적으로 살펴보았다. 연구 대상은 중학교 1학년 남학생 192명이었다. 어림활동반의 세 명의 학생이 면담과 활동 녹취를 하였다. 연구 결과 어림활동과 측정활동이 모두 밀도 개념에 대한 정성적인 이해와 계산 능력에 도움을 주었으나, 계산 문제의 해답을 예측하는 능력은 어림활동반에서만 유의미하게 향상하였다. 사례 분석 결과, 어림활동은 학생들이 밀도의 관계식과 밀도 값을 경험세계와 관련지어 이해할 수 있도록 도와주었으며 이와 같은 이해를 바탕으로 계산 문제의 해답을 예측하도록 도왔다. 그리고 계산 능력이 부족한 한 학생은 계산 문제를 정성적으로 이해하여 답이 어떻게 되어야 할지를 말할 수 있었다. 결론적으로 어림활동은 개념과 관련된 관계식이나 값들을 경험적으로 이해하도록 도와 문제를 해결하는 과정에서 해답을 예측하도록 하였으며, 수학적인 능력이 부족한 학생이 계산 문제를 이해하는 데에 도움이 되었다.