• 한국지구과학회지
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• 제31권3호
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• pp.267-275
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• 2010

본 연구의 목적은 9학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전 개념을 알아보는 것이다. 광역시 소재 9학년 학생 83명중 천체의 공간운동 개념 평가(김기정, 1997)에서 개념 획득 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 질적 분석의 대상으로 삼았다. 연구 결과, 공간능력이 높은 학생일수록 개념이 올바르고 개념들을 입체적 공간으로 재구성하여 이해하였다. 공간능력이 낮을수록 개념이 불완전하고 단편적인 개념들을 암기하고 있었다. 성별에 따라서는 공간능력이 높은 남학생은 개념들을 간단 명료하게 표현하였고, 낮은 학생은 자전에 대한 방향을 일주운동과 연관시켜 해석하지 못했다. 반면에 여학생은 공간능력이 높을 때 개념들을 구체적으로 표현하였으며, 낮을수록 개념들을 입체적으로 표현하지 못하였다. 따라서 공간능력이 높은 학생은 문제 상황을 제시하여 스스로 해결할 수 있도록 하고, 낮은 학생은 현상들을 직접 관찰하여 쉽게 이해 할 수 있도록 학습 자료를 개발하여야겠다. 여학생은 공간을 입체적으로 조작해 볼 수 있도록 하고 남학생은 사물을 여러 관점으로 생각해 볼 수 있도록 교수 전략 및 학습 자료 등을 개발 한다면 천문단원의 공간능력이 향상되고, 개념 획득이 잘 될 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권1호
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• pp.113-128
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• 2012

본 연구에서는 현재 우리나라에서 강조하고 있는 창의 인성 교육의 한 방안으로 과학과 관련된 사회적 윤리적 문제(SSI)의 도입을 제안하고자 하였다. 이에, 서울 및 경기지역에 위치한 30명의 중고등학교 과학교사들과 개별 면담을 진행하여, 그들의 창의 인성 교육에 대한 인식과 SSI를 통한 창의 인성 교육의 실현 가능성에 대한 의견을 살펴보았다. 연구 결과, 연구 참여 교사들이 생각하는 창의성과 인성의 관계, 그리고 SSI를 통한 창의 인성교육의 실현 가능성에 대한 인식은 크게 4가지 유형(A-D 유형)으로 나뉘었다. A 유형의 교사들은 창의성과 인성의 여러 요소들을 폭넓게 이해하고 있었으며, 두 개념이 서로 정적 상관관계가 있다고 응답하였다. 이들은 SSI를 통한 창의 인성교육의 실현 가능성에 대해서도 매우 긍정적이었다. B 유형의 교사들도 창의성과 인성의 요소들을 폭넓게 이해하고 있었으나, 두 개념이 서로 부적 상관관계에 있다고 보았다. 그러나 SSI의 도입이 창의성과 인성을 동시에 함양할 수 있는 방안이 될 수 있겠다는 긍정적인 반응을 보였다. C 유형의 교사들은 창의성과 인성은 서로 상관이 없다고 응답하였다. 또한 창의성의 경우 여러 하위 요소들을 모두 언급하였지만 인성의 경우는 인간관계덕목에 한정하여 이해하고 있었다. 이들은 SSI의 도입에 대해 긍정적 입장을 취했으나, 그 효과에 있어서도 인성판단력 등 인성 요소 함양은 고려하지 않는 경향을 보였다. D 유형의 교사들도 창의성과 인성이 서로 상관이 없다고 응답하였으며, 창의성과 인성을 모두 좁은 의미로 이해하고 있어 SSI를 통한 창의성 및 인성의 신장에 대해서도 회의적인 태도를 보였다. 결과적으로 본 연구는 대부분의 연구 참여자들이 SSI를 활용한 창의 인성 교육의 가능성에 대해 긍정적인 의견을 보였으며, 이는 그들의 인식하고 있는 창의 인성 개념과 관련됨을 밝혔다. 따라서 SSI 도입을 통한 창의 인성 교육을 효과적으로 실현하기 위해서는 교사들이 창의성과 인성에 대한 개념을 현재 그리고 미래 과학기술 사회에서 요구되는 더 넓은 창의 인성으로 재개념화 할 필요가 있겠다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.58-71
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• 2010

본 연구의 목적은 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 초등과학 영재학생들이 갖고 있는 선개념을 확인하여 유형별로 분류하고, 개발한 수업 모듈을 적용해 봄으로써 지구와 달의 운동 개념이 어떻게 변화되어 가는지 확인해 보기 위함이다. 이를 위해 J대학교 초등과학영재 15명의 학생들을 대상으로 질문지법과 면담법, 역할극을 활용하여 선개념을 조사한 후 지구과학교육 전문가와 2명의 박사과정 대학원생과 함께 분석하였다. 또한 수업 모듈을 개발하여 사전 모의수업을 통해 보완한 후, 동영상 촬영을 하면서 실제 수업을 녹화하였다. 녹화한 동영상을 토대로 프로토콜을 분석하였으며, 다음과 같은 연구결과가 나왔다. 첫째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대한 초등과학 영재학생들의 선개념은 달이 한 쪽 면만 보이는 이유에 대해 달이 지구주위를 돌기 때문이라는 막연한 개념의 '가' 유형, 달이 지구주위를 한 쪽 면만 쳐다보기 때문이라는 현상적 개념의 '나' 유형, 달의 자전과 공전주기가 같기 때문이라는 암기 개념의 '다' 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 둘째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 역할극으로 표현했을 때 나타난 선개념은 달의 회전 방향에 대해 잘못된 개념을 갖고 있는 A 유형, 달의 자전과 공전이 동시에 나타나도록 표현하지 못한 잘못된 개념을 갖고 있는 B 유형, 지구의 움직임을 정확하게 표현하지 못한 C 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 여기에 좀 더 세분화시키면 A 유형은 달의 자전과 공전의 방향을 제대로 이해하지 못한 채 움직임을 표현한 A-1 유형과 달의 움직임 자체를 역할극으로 표현하지 못한 A-2 유형으로, C 유형은 지구가 움직이되 달만 쳐다보고 움직이는 C-1 유형과 지구와 달이 정량적으로 움직이지 않게 표현한 C-2 유형으로 분류되었다. 셋째, 선개념을 수정하기 위해 본 연구자가 개발한 수업 모듈을 통해 A 유형의 경우는 1단계(달만 공전)과 2단계(달만 자전)의 수업단계에서, B 유형의 경우는 3단계(달의 자전과 공전)의 수업단계에서, C-1 유형의 경우는 4단계(달의 자전과 공전 주기 관련 표현하기)와 5단계(지구의 자전을 고려한 달의 움직임 생각하기)에서, C-2 유형의 경우는 6단계(지구와 달의 움직임과의 관계 조작하기) 수업을 통해 긍정적인 개념 변화가 가능했다. 본 연구는 지구와 달의 운동 개념 변화를 위해서는 역할극과 함께 탐구자료 제작 및 단계별 탐구활동을 동시에 실시하면 보다 효과적인 개념 변화가 이루어질 수 있음을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권4호
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• pp.533-540
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• 2005

이 연구에서는 물질의 입자적 성질이 강조되는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진시키는 방법으로서의 그리기와 쓰기의 효과에 대해 알아보았다. 남녀공학 중학교 1학년 224명을 통제 집단, 그리기 집단, 쓰기 집단으로 배치한 후,'보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대하여 2차시 동안 수업을 하였다. 세 집단 모두 거시적인 현상을 실험을 통해 관찰하게 한 후, 통제 집단 에서는 시각적 정보와 언어적 정보를 동시에 제공하여 학습하게 하였고, 그리기 집단에서는 제공된 언어적 정보에 대한 정신 모형을 그림으로 그리게 한 후, 이를 시각적 정보와 비교하게 하였으며, 쓰기 집단에서는 시각적 정보에 대한 정신 모형을 글로 쓰게 한 후, 이를 언어적 정보와 비교하게 하였다. 이원 공변량 분석 결과, 쓰기 집단의 개념 이해도 점수가 통제 집단보다 유의미하게 높았으며, 그리기 집단은 통제 집단보다 통계적으로 높은 경향성을 보였다. 개념 이해도 점수에서 수업 처치와 공간 시각화 능력 사이의 상호 작용 효과는 없었다. 학생들의 수업 인식 검사 결과에서는 대부분의 학생들이 쓰기와 그리기 활동을 통해 개념 이해가 잘 되었다고 응답하였으며, 일부 학생들은 쓰기와 그리기가 재미있었다고 응답하기도 하였다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권3호
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• pp.367-375
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• 2006

이 연구에서는 물질의 입자성에 대한 개념 학습에 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진시키는 방안으로 고안된 그리기와 쓰기에서, 학생들에게 제공되는 시각적 정보의 형태(정화상/동화상)에 따른 교수 효과를 조사하였다. 남녀공학 중학교 1학년 233명을 통제 집단, 정적 그리기(SD) 집단, 동적 그리기 (DD) 집단, 정적 쓰기(SW) 집단, 동적 쓰기(DW) 집단으로 배치한 후, '보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대하여 2차시 동안 수업을 실시하였다. 개념이해도 검사 점수에 대한 이원 공변량 분석 결과, 그리기(SD, DO) 집단과 쓰기(SW,DW) 집단의 점수가 통제 집단의 점수보다 통계적으로 유의미한 차이로 높았다. 사각적 정보의 형태(정화상/동화상)에 따른 교수 효과를 비교한 결과, 쓰기에서는 정화상보다 동화상을 제공하였을 때 공간 시각화 능력이 낮은 학생들의 개념 이해도 검사 점수가 더 높았으며, 그 차이가 통계적으로 유의미하였다. 반면, 그리기에서는 공간시각화 능력에 관계없이 시각적 정보의 형태에 따른 개념 이해도 검사 점수 차이가 유의미하지 않았다. 수업에 대한 인식 검사 결과에서는 동화상을 사용하는 집단(DD, DW) 학생들의 대부분이 그리기나 쓰기에서 동화상을 제공하는 것에 대해 긍정적으로 인식하는 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권2호
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• pp.156-167
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• 2009

이 연구에서는 다중표상을 활용한 화학 개념 학습에서 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 동화상의 효과를 연계 오류와 개념 이해 측면에서 조사했다. 남녀공학 중학교 1학년 학생 123명을 글과 정화상을 통해 학습하는 정화상 집단과 글과 동화상을 통해 학습하는 동화상 집단으로 배치한 후, '보일의 법칙'과'샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 정화상 집단보다 동화상 집단의 연계 오류 비율이 낮았으나, 장독립성 장의존성에 관계없이 학생들의 연계 오류의 발생 비율은 여전히 높았다. 또한, 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 두 집단의 연계 오류 발생 비율의 차이는 연계 오류 유형에 따라 다소 다른 경향이 있었다. 개념 이해도 검사에서는 정화상 집단보다 동화상 집단의 점수가 높았으며, 그 차이가 통계적으로 유의미했다. 그러나 수업 처치와 학생들의 장독립성 장의존성 사이의 상호작용 효과는 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.

• 영재교육연구
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• 제14권4호
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• pp.15-45
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• 2004

본 연구의 목적은 과학일지 쓰기 활동이 과학영재의 인지적 ${\cdot}$ 정의적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위한 것으로 대학 부설 영재교육원 소속 과학영재 21명을 대상으로 6 개월간 온라인으로 과학일지를 쓰게 하고 분석하였다. 연구 결과 과학일지에서 글쓰기 형식에 따라 과학개념이 드러나는 양상과 함께 과학영재의 심리 ${\cdot}$ 행동적 특성이 정적 양상과 부적 양상을 보이고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 과학일지 쓰기는 인지적 측면에서 과학영재의 과학개념에 대한 이해와 탐구력을 향상시키며, 정의적 측면에서 관찰력이나 과학에 대한 흥미와 태도 및 글쓰기에 대한 태도를 향상시킨다. 따라서 과학일지 쓰기는 과학영재의 인지적 ${\cdot}$ 정의적 특성에 긍정적인 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 또한 과학영재는 과학일지 쓰기가 매우 유익하며 영재교육 프로그램으로도 적합하다고 인식하고 있어, 이러한 결과는 과학일지 쓰기 활동이 영재교육 프로그램으로 활용 될 수 있다는 것을 의미한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제44권2호
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• pp.155-166
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• 2024

이 연구에서는 초등 일반 학생과 과학영재 학생의 과학 탐구 학습 지향을 조사하여 비교했다. 또한 이들의 과학 탐구 학습 지향과 불일치 상황에 대한 대처 전략의 관련성도 조사하여 비교했다. 이를 위해 서울특별시에서 초등 일반 학생 61명과 과학영재 학생 53명을 선정한 뒤, 과학 탐구 학습 지향을 조사하는 설문과 불일치 상황에 대한 대처 전략을 조사하는 설문을 실시했다. 또한 일부 일반 학생 및 과학영재 학생을 대상으로 반구조화된 심층 면담을 개별로 실시했다. 연구 결과, 학년과 관계없이 과학 탐구 학습 지향 중에서 초등 일반 학생은 '개념이해' 지향이 가장 많이 나타났으며, '과학적 실천' 지향이 두번째로 많이 나타났다. 반면 초등 과학영재 학생은 '과학적 실천' 지향의 빈도가 가장 높았으며, '개념이해'와 '복합' 지향도 비교적 자주 나타났다. '활동' 지향은 일부 일반 학생에게서만 나타났고, '공학적 실천' 지향은 일부 과학영재 학생에게서만 나타났으며, '과정기능' 지향은 나타나지 않았다. 과학 탐구 학습 지향과 불일치 상황에 대한 대처 전략 사이에 명확한 관련성을 확인하지는 못했다. 그러나 같은 과학 탐구 학습 지향을 가진 경우라도 불일치 상황에 대한 대처 전략을 선택하는 양상은 초등 일반 학생과 과학영재 학생 사이에 약간의 차이가 있음을 발견할 수 있었다. 이에 대한 교육적 시사점을 논의했다.

• 과학교육연구지
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• 제32권2호
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• pp.121-145
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• 2008

이 연구는 고등학교 10학년의 '과학'과목에서 '지구의 변동' 단원 내의 마그마와 판구조론 영역에서 학생들이 가지고 있는 오개념을 조사하였다. 이 연구를 위해 여러가지 서술문항을 개발하고, 심층조사를 위해 그림을 그리게 하였다. 또한 고등학교 1학년 140명을 대상으로 면담을 실시했다. 이 연구를 통해 학생들은 마그마와 판구조론 영역에서 다양한 형태의 오개념을 가지고 있음을 확인 할 수 있었다. 마그마 영역에서는 마그마의 정의와 섭입경계에서 마그마의 생성에 대한 개념이 서있지 않음을 알 수 있다. 마그마의 정의부분에서는 31%의 학생들이 용암과 동일시하는 경향이 있었다. 90% 이상의 학생들이 섭입대에서 마그마는 마찰열에 의해 생성된다는 오개념을 가지고 있었다. 이 개념형성에 작용한 주요 요인으로 교과서와 참고서를 지적했다. 판의 구조에 대하여 87% 이상의 학생들이 지각 또는 판의 아래 부분으로 잘못알고 있었다. 해령의 개념은 비교적 잘 정립되어있으나, 열곡은 66%의 학생들이 수렴형 경계 그리고 대륙판의 발산지역으로 잘못알고 있었다. 또한 대륙판의 충돌경계도 63%의 학생들이 섭입경계나 발산경계로 잘못 알고 있었다. 해구와 베니오프대를 드로잉하게 시킨 결과, 86%의 학생들이 판의 섭입방향이나 수렴하는 판들의 밀도를 잘못 이해하고 있었다. 연구 결과 이 마그마와 판구조론에 대한 오개념 형성은 교과서와 참고서에 제시된 내용의 오류, 설명의 불명확성, 잘못된 그림이나 자료가 주된 역할을 하였으며, 수업이나 웹사이트도 오개념을 형성하는데 영향을 주었다. 이 연구결과는 오개념을 개선하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제43권2호
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• pp.99-110
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• 2023

이 연구에서는 중등 과학 예비교사들의 AI 활용 역량 강화를 위하여, 구글의 티쳐블머신을 활용하여 예비교사들이 'AI 기반 분자구조 맞춤형 학습 지원 도구'를 직접 생성해 보는 프로젝트 활동을 개발 및 적용하였다. 이를 위하여, 충청북도 소재 H 대학교 화학교육과에 재학 중인 3학년 예비교사 26명을 대상으로 비교과 활동 시간에 개발된 프로그램을 14차시 동안 적용하였고, 'AI의 작동 원리 이해', '과학 수업에서 AI 활용에 대한 효능감', '과학 수업에서 AI 활용 방안'에 대한 인식을 살펴보았다. 연구 결과, 본 연구에서 개발한 프로그램은 예비교사들에게 머신러닝에 대한 AI 기술의 작동 원리를 기초적 수준에서 이해시키고, 그 사용법을 익히는 데 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 개발한 프로그램은 과학 수업에서 AI 활용에 대한 예비교사들의 효능감을 높이는 데에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 예비교사들은 학생들의 과학 개념 이해를 도울 수 있는 새로운 교수학습 전략이자 도구로서 AI 기술의 활용 방안 측면을 인식한 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서 개발한 프로그램은 기초적 수준에서 예비교사들의 AI 활용 역량 강화 및 인식 개선 등에 긍정적 영향을 미쳤음을 알 수 있었다. 이에 대한 시사점에 대해 논의하였다.