• 제목/요약/키워드: 과학 개념 이해

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과학기술관련 사회쟁점에 대한 의사결정에서 나타나는 NOT 이해 수준의 평가를 위한 루브릭 개발 및 적용 (Development and Application of Rubric for Assessing Nature of Technology in the Context of Socioscientific Issues)

  • 이현옥;이현주
    • 한국과학교육학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.323-334
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    • 2017
  • 과학기술관련 사회쟁점(SSI) 교육은 다양한 영역에서 긍정적 효과를 보여주고 있는데, 학생들이 책임 있는 미래 사회 시민으로 합리적인 SSI 의사결정을 할 수 있도록 안내하는 것을 주요 목표로 한다. 저자의 선행연구에서 기술의 본성(NOT) 요소가 SSI 맥락에서 명시적으로 나타날 뿐 아니라 NOT 이해 수준이 높은 경우가 좋은 SSI 의사결정의 특징과 겹친다는 결과를 얻었다. 따라서 NOT 이해의 수준은 SSI 의사결정의 질을 가늠하는데 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 SSI 의사결정에서 NOT 이해 수준을 평가하기 위한 루브릭을 제안하였다. 또한, 이 루브릭을 활용하여 SSI 수업 전후에 나타나는 NOT 변화를 탐색하였다. 연구 참여자는 58명의 대학생으로 SSI 수업을 6주간(주 1회 105분) 수강하였다. 자료 수집을 위하여 SSI 수업 전후로 대학생들에게 황금쌀(유전자재조합식품의 일종)에 관련된 지문을 읽고 의사결정 글쓰기를 작성하도록 하였다. 학생들의 황금쌀관련 의사결정에서 NOT 이해 정도를 평가하고 분석하기 위하여 개발한 루브릭은 저자의 선행연구에서 제시한 NOT 개념틀(기술의 양태를 드러내는 '인공물', '지식', '실행', '시스템' 차원에 각 3개의 하위요소를 포함하여 총 12개의 요소를 가짐)을 기반으로 하였다. 더욱이 NOT 이해 수준을 구분하기 위하여 두 가지 기준을 도입하였다. 학생들이 얼마나 많은 NOT 요소를 파악하는지와 주어진 지문의 맥락에 맞추어 근거를 제시하는지가 해당 기준이다. 결국 NOT 요소를 인식하지 못하거나 잘못 이해하는 경우가 '수준0' 이고, 주어진 지문에 명시적으로 제시되지 않은 NOT 요소를 폭넓게 제시하면서 다양하고 구체적인 정보와 근거를 제안하는 경우는 '수준3' 으로 전체 4 단계로 구분하였다. 연구결과로 학생들의 SSI 의사결정에 NOT 요소가 명시적으로 나타나고 이해 수준은 다양하게 분포하였다. 또한, SSI 수업 후 NOT 이해 수준이 향상된 것으로 나타났다. 결론 및 함의에서는 SSI 의사결정에서 NOT 이해의 역할과 SSI 수업의 어떤 측면이 NOT 이해를 향상시켰는지를 추론하여 제시하였다.

전기분해 관련 개념에 대한 고등학생, 예비 교사, 화학 교사들의 어려움에 대한 분석 (An Analysis of Conceptual Difficulties in Electrolysis of High School Students, In-service Chemistry Teachers, and Chemistry Teachers)

  • 박진희;백성혜;김동욱
    • 한국과학교육학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.660-670
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    • 2003
  • 이 연구에서는 고등학교 학생들과 화학을 전공하는 예비 교사들, 그리고 화학교사들을 대상으로 전해질 수용액에서의 전기분해과정에 대한 이해의 정도를 설문과 면담을 통하여 알아보았다. 또한 이들에게 영향을 미치는 요인으로 고등학교 화학 II교과서의 서술 내용에 대한 분석도 같이 하였다. 연구 결과, 많은 교사들이 전기분해과정에서 산화반응과 환원반응과 전극에 대한 이해는 화학전지와 반대라고 단순히 암기하도록 설명하였다. 그러나 학생들의 이해 수준을 고려할 때, 그 원리를 명확하게 학생들에게 전달할 필요는 없다고 생각하였다. 또한 일부 교사들은 수용액의 전기분해에서 물의 전기 분해는 고려하지 못하는 오류도 발견하였다. 이들은 이미 이온화 된 입자들의 산화환원 반응에만 관심을 가지고 있었으며, 정작 전기분해를 통해 생성되는 물질에 대한 이해는 없는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 고등학생들과 예비교사의 경우에도 유사하였다. 이러한 사고의 원인을 교과서의 서술 방식에서도 찾아볼 수 있었다.

협동적 CAI에서 소집단 구성 방법의 효과 (The Influences of Group Composition in Cooperative CAI)

  • 노태희;차정호;박혜영;김경은
    • 한국과학교육학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.508-516
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    • 2002
  • 이 연구에서는 소집단 구성 방법에 따른 협동적 CAI의 효과를 개념 이해도, 개념 응용력, 과학 학습 동기, 수업 참여도에 대한 인식 측면에서 조사하였다. 서울시의 한 남녀공학 중학교에서 1학년 97명을 선정하고 '분자의 운동'에 대하여 5차시 동안 수업을 실시하였다. 두 처치 집단에서는 사전 과학 청취도를 기준으로 이질적 소집단과 동질적 소집단을 구성하여 협동적 CAI를 실시하였고, 비교 집단에는 전통적인 수업을 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과, 처치 집단들의 개념 검사 점수가 비교 집단에 비하여 유의미하게 높았다. 그러나 집단 구성 방법에 따른 차이는 유의미하지 않았다. 개념 응용력 검사와 과학 학습 동기 검사 점수에서는 세 집단 간에 유의미한 차이가 없었다. 그러나 협동적 CAI 집단의 수업 참여도에 대한 인식이 비교 집단에 비하여 더 긍정적이었다.

중학교 화학전지에 관련된 동영상교수 자료의 개발 및 교육적 효과에 관한 연구 (Development of Animation Materials for a Unit related to )

  • 백성희;김진규
    • 대한화학회지
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    • 제46권5호
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    • pp.456-465
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    • 2002
  • 이 연구의 목적은 눈에 보이지 않는 미시세계의 현상을 눈으로 볼수 있도록 애니메이션 자료를 개발하고 그 교육적 효과를 알아보는 것이다. 개발한 11개의 애니메이션 자료는 분자, 이온, 전자 등 입자 수준의 미시세계를 동영상으로 나타내었으며 교사가 ''전기화학''단원을 가르칠 때 사용할 수 있도록 하였다. 연구대상은 중학교 3학년 151명이었으며, 실험 집단과 통제 집단으로 나누어 애니메이션 자료를 이용한 수업과 전통적 수업을 16차시 동안 실시하였다. 처치 전에 학습자의 특성을 조사하기 위해 논리적 사고력 검사와 사전 개념 검사를 실시하였고 처치 후에는 사후 개념 검사, 과학에 관련된 태도 검사, 수업에 대한 인식 검사를 실시하였다. 그리고 4개월 후에 파지 효과를 알아보기 위해 사후 개념 검사를 다시 한번 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 애니메이션 자료를 활용한 수업을 실시한 실험 집단이 개념 이해 검사에서 통제 집단보다 유의미하게 높은 점수를 얻었으며, 파지 검사와 태도 검사에서도 유의미하게 높은 점수를 얻었다. 이는 눈으로 볼 수 없는 미시세계에서 입자의 움직임을 보여준 수업 자료가 학생들의 개념이해와 학습 흥미도 증진에 효과적임을 의미하는 것이다.

10학년의 화학반응속도 학습에서 스캐폴딩 전략을 적용한 코스웨어 수업의 효과 (The Effects of Courseware Instruction Using Scaffolding Strategy on 10th Grade Students' Learning Chemical Reaction Rate)

  • 조향숙;최병순;박국태
    • 대한화학회지
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    • 제48권3호
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    • pp.283-290
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    • 2004
  • 이 연구의 목적은 과학 개념 학습 환경에서 스캐폴딩 전략을 적용한 코스웨어와 활동지를 개발하고 적용하여, 코스웨어 수업이 개념 이해도와 노력, 자기 점검 등을 포함한 정의적 영역에 미치는 효과를 알아보는 것이었다. 연구 대상은 충북 청원군에 소재한 인문계 고등학교 10학년 2개 반으로 실험집단과 통제집단으로 나누어, 실험집단에는 코스웨어와 활동지를 이용한 수업을, 통제집단에는 교사 중심의 설명식 수업을 화학반응속도 단원에 대해 3차시에 걸쳐 실시하였다. 수업 처치 전에 사전 문제 해결 능력 하위 변인 검사를 실시하고, 중간고사 과학 성적을 조사하였다. 수업 처치 후에는 개념 이해 검사와 사후 문제 해결 능력 하위 변인 검사를 실시하였다. 연구 결과에 의하면, 스캐폴딩 전략을 적용한 코스웨어와 활동지로 학습한 실험집단은 교사 중심의 설명식 수업을 받은 통제집단과 통계적으로 비슷한 수준의 개념 이해 점수를 획득하였다. 이는 스캐폴딩 전략을 적용한 코스웨어가 학습자의 개념 발달을 위한 개별화 수업의 도구로 활용될 수 있음을 나타내준다. 한편, 문제 해결 능력 하위 변인 검사에서 실험집단은 통제 집단에 비해 노력과 자기 점검 그리고 인지전략 변인에서 통계적으로 유의미하게 향상되었는데, 이는 스캐폴딩 전략이 학습의 책임을 학습자에게 이양함으로써 자기 조절력이 향상된 것으로, 자기 주도적인 학습 능력의 향상을 위해 스캐폴딩 전략을 수업에 활용할 수 있음을 나타내준다.

분자확산에 대한 이론적 고찰과 탐구실험을 통한 예비교사의 개념변화 (Theoretical Investigation on Molecular Diffusion and Conceptual Change of Preservice Teachers by Inquiry Experiment)

  • 성숙경;백종호;정대홍
    • 한국과학교육학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.80-93
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    • 2010
  • 이 연구에서는 확산을 이론적으로 정리하고, 확산에 관한 탐구실험을 개발하여 예비교사의 확산에 대한 이해를 조사하였다. 이 탐구실험을 수행한 3개 대학의 41명을 대상으로 설문조사를 하였고, 이 중 20명이 면담에 참여했다. 탐구실험을 수행하는 과정에서 3개 모둠에서 6명의 실험과정을 녹음, 녹화하였다. 예비교사의 개념에 대한 이해를 돕기 위해 면담과 녹음자료의 전사본, 보고서와 설문지, 확산에 대한 시험 답안지를 분석하였으며, 공동연구자와 결과에 대해 논의하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 분출과 확산 그리고 확산 중 등압확산과 등유량확산에 대해서 논의하였다. 둘째, 예비교사들은 분출과 확산 등을 Graham의 확산속도법칙에 의해 기계적으로 이해하고 있었으며 대부분의 학생들이 확산에 대한 오개념을 가지고 있는 것으로 조사되었다. 셋째, 탐구실험과정에서 예비교사들은 등압 및 등유량의 두 가지 확산실험에 대해 직접 관찰하였으나, 대부분의 경우 두 실험의 개념적 차이를 구별하는데 실패하였다. 탐구실험 후, 확산에 대한 개념의 수정이 이루어진 예비교사는 약 40%였다.

과학적 모델과 모델링에 대한 중등 과학 교사의 인식 탐색 (An Investigation into the Secondary Science Teachers' Perception on Scientific Models and Modeling)

  • 조은진;김찬종;최승언
    • 한국과학교육학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.859-877
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    • 2017
  • 과학 교육의 궁극적 목표인 학생들의 과학적 소양을 배양하는데 있어 이하 모델과 모델링이 차지하는 핵심적 역할을 고려할 때, 중등 과학 교사의 모델과 모델링에 대한 인식을 조사하는 것은 모델 기반 교수 학습을 실제 과학 수업에 적용하기 위한 토대를 마련하기 위해 필수적이라고 할 수 있다. 모델 기반 교수 학습이란 학생들이 자신의 모델을 생성(generating), 평가(evaluating), 수정(modifying)하는 모델링을 통해 과학적 내용 지식을 학습하고 나아가, 과학의 본성에 대한 바람직한 이해를 구축하도록 모델과 모델링 과정에 대하여 학습하는 것을 의미하며, 그러한 모델링 수업의 안내자로서 과학 교사는 모델과 모델링에 대하여 튼튼한 이해를 소유하여야 한다. 이에 본 연구자는 현재 학교 현장에서 과학 교과를 가르치는 50명의 중등 과학 교사를 대상으로, 10개의 개방형 문항을 사용하여 다음과 같은 두 가지 범주의 모델과 모델링에 대한 여러 측면의 인식, 첫째, 모델과 모델링에 대한 여러 측면의 이해, 즉 정의, 예시, 목적, 다양성, 변화성, 설계와 구성, 평가 기준, 둘째, 교수도구로서의 모델과 모델링 활용의 중요성과 교수 의사를 조사하였다. 수집된 자료에 대한 질적 분석을 통하여 다음과 같은 결론에 도달하였다. 첫째, 대부분의 과학 교사들은 모델이 갖는 교수도구로서의 기능적 측면에 집중하여, '실제의 단순화된 표상'이라는 모델 개념을 소유하지만, 과학 내용 전달 측면의 효용에만 집중하기 때문에, 과학에 있어서 모델과 모델링의 역할을 파악하지 못 하고 있다. 둘째, 대부분의 과학 교사들은 하나의 자연 현상을 표상하기 위해 다양한 모델이 구성될 수 있다는 사실과, 그러한 모델의 변화 가능성에 대하여 비교적 잘 인식하고 있으나, 모델의 설계와 구성이나 평가 기준 측면의 이해는 수정을 필요로 하는 제한적 수준에 머물러 있다. 셋째, 많은 교사들이 모델과 모델링에 대하여 가르치는 것의 중요성을 인식하지만, 여러 교육 과정 상의 현실적 어려움과, 교사의 지식 부족을 토로하여 모델과 모델링의 실제 현장 적용에 대해 부정적 시각을 견지하는 교사들이 상당하였다. 넷째, 물리, 화학, 지구과학 전공 교사들에 비하여, 생물 전공 교사들은 전공 또는 과목 의존적 이해의 양상, 즉 생물교과에 자주 등장하는 기능적, 실물 모델에 국한된 모델 개념을 소유하였고, 그러한 관점은 교수도구로서 모델과 모델링을 활용하는 것에 대한 부정적 견해로 나타나, 모델에 대한 지식과 신념 사이의 상호관련성이 일견 탐지되었다. 본 연구에서 중등 과학 교사들이 모델과 모델링에 대하여 무엇을 알고, 어떻게 가르치는가에 대한 기존의 인식을 탐색하여 분석한 결과는 과학 교사의 모델과 모델링에 대한 이해의 제고를 위한 적극적인 개입에 대하여 큰 시사점을 갖는다.

2009 개정 및 2015 개정 초등 과학교과서에 제시된 안개 발생 실험에 대한 초등 예비교사의 이해 (Pre-service Elementary School Teachers' Understanding of the 'Fog' Generation Experiment Presented in the 2009 and 2015 Revision Elementary Science Textbooks)

  • 정정인
    • 대한지구과학교육학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.257-266
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    • 2021
  • 본 연구에서는 2009 개정 및 2015 개정 초등 과학교과서에 제시된 5학년 '날씨와 우리생활' 단원의 탐구 중 '안개 실험'과 관련하여 예비교사들의 이해를 알아보았다. 연구 대상은 교육대학교 학생 100명으로 초등과학교재연구 강의에 참여한 학생들이다. 예비교사들은 두 교육과정에 대해 사전학습 후, 실험을 비교수행하고 논의하는 자율적인 교재연구를 하였다. 그 후 예비교사들이 개별적으로 답한 결과와 과제를 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 2009 개정과 2015 개정 교육과정에서의 안개 발생 차이를 응결, 수증기 등의 관련 과학적 개념으로 설명한 예비교사는 24명(24%)이었고 그중 1명(1%)만이 포화개념을 이용하여 설명하고 있었다. 둘째, 교육과정 변화에 따른 안개실험 방법의 변화에 대해 그 이유를 알아낸 예비교사들은 48명(48%)이었다. 셋째, 예비교사들은 과학적 지식의 중요성보다는 실험의 재현과 성공을 중요시하였으며, 그런 예비교사들은 대체실험이나 동영상 자료 활용을 제안하였다.

집합론은 메타논리학에 필수불가결한가?

  • 강수휘
    • 한국수학사학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.23-56
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    • 2010
  • 본 논문의 목적은 집합론이 메타논리학에 필수불가결하다는 주장, 즉 필수불가결성 논제에 반대하는 것이다. 만일 집합론이 메타논리학에 필수불가결하다면, 집합론을 포함하게 되는 논리적 탐구는 논리학의 가장 근본적인 특성들인 주제중립성과 보편적 적용가능성을 결여하게 되기 때문이다. 논리학의 주제중립성은 논리학의 명제들이 개별 과학과 같은 특정한 지식 분야에 국한되지 않는다는 것을 말하며, 논리학의 보편적 적용가능성은 논리학의 명제들과 추론 규칙들이 모든 과학 분야들과 합리적 담론들에서 사용될 수 있다는 것을 말한다. 나아가 주제중립성과 보편적 적용가능성을 지니기 위해서는, 논리학을 기술하는 메타논리적 용어들과 개념들 역시 이러한 특성들을 지녀야만 한다. 하지만 필수불가결성 논제를 받아들이게 되면, 우리는 논리학이 적용되는 모든 분야에서 집합론의 용어들과 집합론적 개념들이 필수불가결하다는 것을 받아들여야만 한다. 그리고 이는 분명 불합리한 일이다. 필수불가결성 논제가 그럴듯하지 않다는 것을 보이기 위해서 나는 집합과 관련된 존재론적 문제를 살펴볼 것이다. 이러한 탐구는 집합이 어떤 식으로 이해되든지 간에 존재론적으로 보수적인 "논리적 존재자" 로 간주되기 어렵다는 것을 보여줄 것이다.

객체의 구조적 속성 정보를 포함하는 연상 네트워크 모델의 개념적 설계 (A Conceptual Design of Associative Network Model Including Structural Attribute Information of Objects)

  • 박형근;이일병
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2012년도 추계학술발표대회
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    • pp.452-454
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    • 2012
  • 이미지 형태로 표현된 외부 정보를 입력으로 사용하는 다양한 응용에서, 이미지 내에 포함된 오브젝트의 의미를 이해하는 것은 매우 중요하다. 이를 위해, 이미지로부터 대상 오브젝트를 구성하고 있는 요소들에 대한 정보를 구조적으로 파악하는 과정이 필요하다. 연상 네트워크 모델은 이러한 문제 해결을 위한 효과적인 솔루션을 제공할 수 있다. 그러나 기존에 제안된 연상 네트워크 모델들은 오브젝트를 구성하고 있는 지역적 속성 정보들을 독립된 형태로 구조적으로 연상하기에는 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 오브젝트의 구성 요소들에 대한 구조적 속성 정보를 포함할 수 있는 새로운 연상 네트워크 모델을 개념적으로 설계하고, 실험을 통해 그 가능성을 확인하였다.