• 한국과학교육학회지
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• 제40권1호
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• pp.41-50
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• 2020

과학 개념에 대한 이해를 언어학적 관점에서 바라보면 학생들이 과학 개념어에 대한 깊고 정교한 이해와 더불어 정확하게 사용할 수 있는 능력을 길러주는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 지금까지 과학 교육에서 과학 개념어에 대한 생산적 지식 교육의 기틀이 잘 마련되어 있지 않음에 주목하고, 과학 개념을 구성하고 있는 단어들 사이의 관계를 생산적이고 효과적으로 교육할 수 있는 방안을 탐색함으로써 과학 개념어의 생산적 지식 교육의 기틀을 제공하고자 하였다. 이를 위해 첫째, 몇 가지의 계량 언어학적 텍스트 분석 방법을 이용하여 과학 교과서 텍스트로 부터 과학 개념을 구성하고 있는 단어들과 그들 사이의 관계를 추출하고, 둘째, 각 방법의 결과로 추출된 단어 관계의 의미를 정성적으로 살펴본 뒤, 셋째, 이를 이용하여 과학 개념어의 생산적 지식 향상에 도움을 줄 수 있는 쓰기 활동 방법을 제안해 보았다. 중학교 1학년 과학교과서 '힘과 운동' 단원 텍스트를 클러스터 분석, 공기 빈도 분석, 텍스트 네트워크 분석, 그리고 워드임베딩의 네 가지 계량 언어학적 분석 방법을 사용하여 분석해 보았다. 연구 결과 첫째, 클러스터 분석 결과를 활용하여 문장 완성하기 활동을 제안하였다. 둘째, 공기 빈도 분석 결과를 이용한 빈 칸 채우기 활동을 제안하였다. 셋째, 네트워크 분석 결과를 이용하여 소재 중심 글쓰기 활동을 제안하였다. 넷째, 워드임베딩을 이용한 학습 중요 단어 목록 작성을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제43권6호
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• pp.495-507
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• 2023

센스메이킹 활동에서 교사는 학생과 함께 질문을 고안하고 조사과정을 설계할 때 많은 어려움을 겪는다. 그 주된 이유로 새로운 설명을 고안하는 과정에서 개념적 이해가 어떻게 활용되는지 예상하기 어렵다는 점이 있다. 본 연구에서는 센스메이킹 목표하에 이루어지는 활동 설계에서 어떠한 인식적 준거 활용되는지 밝히고, 각 준거를 중심으로 한 논의에서 학생의 개념적 이해가 어떻게 활용되는지 드러내고자 했다. 이를 위해 센스메이킹 활동에 참여한 학생들의 조별 활동 과정을 탐색했으며, 이때 센스메이킹의 목표하에 이루어진 질문 고안과 조사 과정 설계과 탐구활동의 단순화된 절차 수행의 목표가 잘 반영된 과정을 비교 탐색했다. 분석 결과, 센스메이킹 과정 설계에서 활용되는 인식적 준거는 현상의 흥미로움 여부, 자료 수집 가능성, 관측 가능하며 현상을 설명할 수 있는 변인으로의 해석 가능성으로 도출되었다. 이에 반해 탐구활동의 단순화된 절차 수행의 목표가 두드러진 사례에서는 자료 수집 가능성만이 인식적 준거로 활용된 것으로 나타났다. 현상의 흥미로움 여부를 중심으로 한 논의에서는 탐구하는 현상 속 요소의 구조, 기능에 관한 개념적 이해가 학생들이 탐구하고자 하는 현상을 규명하고 해당 현상에 대한 기존 지식을 점검하는 과정에서 활용되었다. 야외에서 자연현상을 탐색하는 과정에서 관측 자료, 즉 사실적 이해가 형성되는 것으로 나타났다. 이와 더불어 탐구하고자 하는 현상과 관련하여 문헌에서 찾아낸 정보인 사실적 이해는 해당 현상에 대한 새로운 지식 고안이 필요한지 여부를 판단하는 데 활용되었다. 자료 수집 가능성에 대한 논의에서는 탐구 현상의 구성 요소를 주어진 자원 내에서 조사할 수 있을지 판단하는 과정에서 각 요소에 대응하는 구조, 기능에 관한 개념적 이해가 활용되었다. 이때 각 요소의 관측 가능성을 논하며 절차적 이해가 함께 활용되었다. 세 번째 인식적 준거는 관측 가능하며 현상을 설명할 수 있는 변인으로의 해석 가능성이었다. 이 준거를 바탕으로 한 논의에서는 일상 용어를 활용한 표현을 관측 가능한 변인으로 변환하고, 다시 관측 결과 구성한 사실적 이해의 의미를 일상 용어로 해석할 수 있는 방안이 다루어졌다. 이 과정에서 기능에 관한 개념적 이해, 해당 개념과 관련된 사실적 이해가 활용되었다. 그리고 탐구하는 현상의 요소들을 변인으로 해석하기 위해서 해당 현상을 설명할 수 있는 포괄적인 기작에 대한 개념적 이해가 활용되었다. 본 연구 결과는 과학 수업에 자연현상에 대한 설명 구성 과정을 도입한 취지를 반영한 센스메이킹 활동을 운영하고, 학생과 함께 센스메이킹 과정을 설계할 때의 개념적 지원 방안을 마련하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권5호
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• pp.437-447
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• 2014

Learning Progressions(학습진행과정, 이하 LP)은 "과학의 핵심 아이디어(core idea) 혹은 과학 활동(scientific practices) 이해 과정을 상대적으로 단순한 체계에서 전문가의 지식체계로 논리적이고, 순차적인 단계로 정교하게 설명한 틀"로서, 한 교과 내 및 다른 과학영역들(물리, 지구과학, 생물, 화학)과 연결하여 연계적 교육과정을 구성하는 이론적 기반을 제공한다. 학습은 개개인의 선지식, 선경험, 교과교육과정, 교육과정 등의 여러 요소에 영향을 받는 복잡한 이해 과정으로, LP 단계를 모든 학생들이 동일하게 이동하지 않는다. 학생과 학습환경의 특성에 따른 이동 가능한 학습경로의 서술을 위해서는 다양한 학생데이터의 수집과 분석이 필요하다. 이러한 과정을 통해서 가설의 LP는 과학적으로 증명된 LP로 규명되며. 비로소 교과과정 개발의 틀(framework)로 역할을 할 수 있다. 본 연구는 미시간 대학 연구팀이 개발한 "물질의 본성(nature of matter)" 주요 개념에서, 하위개념인 "물질의 입자성(particule nature of matter)과 입자적 표상(submicroscophic representation)"의 LP와 관련 평가지를 우리나라 과학교육과정과 연계, 수정하여 개발하였다. 수정된 평가지와 LP는 124명의 중고등학생의 LP 경로 특성을 분석하는데 사용되었다. 학생들의 입자적 개념과 표상의 이해도, 개념과 표상 이해도 연관성을 중점으로 분석하여 관련 과학교육과정과 현장 수업의 문제점과 시사점을 도출하였다. 본 연구결과를 종합해 보면, 높은 레벨 문항의 정답을 고른 빈도수는 낮은 레벨 문항을 모두 정답으로 고른 경우에 높았으며 이는 학생들이 본 연구팀이 개발한 LP 경로로 이해과정을 정교화시킴을 알 수 있다. 하지만, 대부분의 학생들, 특히 고등학생들은 초등학교 수준의 거시적 물질의 본성 개념 LP 단계에 머물고 있으며, 중학교 수준인 미시적 표상 LP 단계에 있다. 입자적 개념과 표상 이해 실패의 주요 원인은 1) 과학적 모델의 본질, 2) 관련 선지식, 3) 미립자 표상의 이해부족으로 정리된다. 본 연구결과는 물질의 입자성과 관련된 개념, 과학활동(특히 모델링)을 증진시키고 개개인 특성에 맞는 맞춤형 학습환경 제공을 위한 학습, 교수, 평가자료 개발에 기여하는 바가 크다. 더 나아가 '물질의 본성'에 대한 LP연구와 과학적 소양 증진에 긍정적 역할을 할 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권2호
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• pp.169-179
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• 2008

본 연구에서는 과학의 본성을 진술하는 총 42개의 진술문 각각에 대해서 1년간에 걸쳐 과학의 본성 지도자료 46개를 개발하였다. 개발한 자료는 구체적인 과학적 상황에서 과학의 본성을 이해할 수 있도록 과학개념과 탐구기능이 포함되도록 하였다. 각 자료는 학생용 활동지와 교사용 안내서로 개발되어 현장에 직접 적용할 수 있는 형태로 개발되었다. 개발된 자료 중, 과학적 사고의 본성에 대한 11개 자료를 과학 영재 3명을 대상으로 시험 적용하였다. 시험 적용 결과, 난이도는 적절했으며, 학생들은 과학개념이나 탐구활동 경험보다는 과학적 사고 자체에 대해 배웠다고 반응하였고, 마찬가지로 과학적 사고 자체가 흥미로운 내용이었다고 보고하였다. 그리고 학생의 반응과 교사의 관찰로부터 과학적 사고의 본성 이해가 과학적 탐구활동을 보다 참답게(authentic) 수행하는데 도움을 줄 수 있다고 판단되었다. 또한 학생들은 과학적 사고의 본성 이해가 과학적 창의성 개발에도 도움을 준다고 하였으며, 그러한 반응이 이전의 이론적인 논의(박종원, 2007a)와도 일치하여 과학적 사고의 본성 이해가 창의력 개발 프로그램으로 활용할 수 있다는 시사점을 얻을 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권5호
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• pp.412-420
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• 2007

이 연구에서는 인식론적 신념이 개념변화 과정에 미치는 영향을 인지갈등, 상황흥미, 주의집중, 상태 학습 전략을 고려하여 조사했다. 사전 검사로 인식론적 신념 검사를 실시한 후, 선개념 검사를 통해 밀도에 대한 특정 오개념을 지닌 중학교 1학년 218명을 선발했다. 변칙사례에 대한 반응 검사와 상황흥미 검사를 실시하고, CAI 프로그램을 통해 밀도 개념학습을 진행했다. 사후 검사로 주의집중, 상태 학습전략, 개념 검사를 실시했다. 연구 결과, 인식론적 선념의 요소인 고정된 능력, 빠른 학습, 확실한 지식들 사이에는 밀접한 관련성이 있었으나, 확실한 지식만이 개념이해에 직접적으로 부정적인 영향을 주었다. 이 영향력보다 상대적으로 영향력은 작았지만, 확실한 지식은 직접적으로 또는 상황흥미를 매개로 주의집중에 영향을 줌으로써 개념이해에 긍정적인 영향을 미치기도 했다. 그러나 인식론적 신념이 얀지갈등과 상태 학습전략을 통해 개념이해에 미치는 영향은 매우 작았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.345-352
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• 2019

2015 개정 정보 교과에서는 컴퓨터 과학의 기본 개념과 원리 및 기술을 바탕으로 실생활과 다양한 학문 분야의 문제를 창의적이고 효율적으로 해결할 수 있는 능력을 강조하고 있다. 교과서의 내용이 어떻게 설계되어 있는지는 이러한 교육 목표 달성 여부와 교육 내용을 쉽고 명확하게 전달할 수 있느냐에 있어 중요한 문제이다. 본 연구는 중학교 정보 교과서에 제시된 개념 제시 방법을 텍스트 중심 유형, 그림 중심 유형, 사례 중심 유형의 3가지로 분석하여 학생의 개인 변인(성별, 선호 과목)에 따라 이해도에 어떤 차이가 있는지 분석해보고자 수행되었다. 서울 소재 중학교 1학년 학생 75명을 대상으로 개념 제시 방법을 제시하기에 앞서 사전 진단평가를 실시하고 개념 제시 방법을 제시한 후 학생들의 이해도를 평가하는 사후 평가지와 선호도를 묻는 설문지를 제시하였다. 분석 결과 그림 중심 유형이 가장 높은 이해도를 보였으며 개념 제시 방법의 선호도와 성별에 따른 이해도 차이는 유의미하게 나타나지 않았다. 선호하는 과목에 따라 개념 제시 방법의 이해도 차이는 선호하는 과목에 따라 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.93-104
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• 2010

이 연구의 목적은 고등학생들을 대상으로 흙에 대한 흥미도와 이해도 및 그 특징을 알아보기 위한 것이다. 연구대상은 대구지역 고등학생(교) 남학생 72명과 여학생 82명이었다. 설문지는 학생들의 흥미도 8문항과 이해도 10문항이 개발 되었다. 흙 개념에 대한 학생들의 흥미도는 남학생의 경우 5점 중 3.2점(64.9%)이고 여학생의 경우 5점 중 3.2점(64.6%)을 보이고 있다. 한편 학생들의 이해도는 평균 47.4%이며, 남학생과 여학생의 이해도는 각각 48.2%와 46.6%로 남학생이 여학생보다 이해도가 조금 높게 나타났다. 그리고 학생들은 흙 개념을 가시적 측면에서 이해하고 있으며 지질학적 관점이라기보다 생물학적 관점으로 접근하고 있다. 학생들은 흙에 대한 개념을 지질학적 관점에서 광물 및 암석 개념과 관련지어 생각하지 못했다. 흙 개념에 대한 흥미도와 이해도의 상관계수는 r=.170(p<.05)로서 매우 약하게 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권2호
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• pp.305-314
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• 1999

선행연구에서 조사한 화학 변화에 대한 학습자의 선개념과 이를 근거로 개발한 개념변화 수업 지도안 및 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업 지도안을 학생들에게 투입하였을 때, 학습자의 학습 동기에 따라 개념변화 수업 모형의 효과가 어떻게 나타나는지 알아보았다. 본 연구를 통하여 학습자의 흥미나 태도, 동기 등 정의적인 측면을 고려하지 않고 단지 학습자의 인지구조에만 초점을 맞춘 기존의 개념변화 수업 모형틀을 재평가하고자 하였다. 이를 위하여 중학교 2학년 학생들을 대상으로 통제 집단과 실험 집단을 구분하고 수업 전 학습 동기를 조사하였다. 그 후에 '화학 변화' 단원을 전통적인 수업과 개념변화 수업으로 지도하고 사후 학습 동기를 조사하였다. 학습동기를 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 그리고 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 집단 모두 수업을 받은 후에 학습 동기가 증진된 것으로 나타났다. 특히 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업은 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업이나 교과서에 의존한 전통적인 수업보다 학습 동기의 증진에 효과적이었다. 이러한 효과는 특히 수업을 받기 전에 학습 동기가 낮았던 학생들에게 더욱 크게 나타났다. 수업에 따른 개념의 이해도 증진의 효과를 분석한 결과에 따르면, 세 종류의 수업을 받은 학생들은 모두 수업 후에 개념의 이해도가 증진된 것으로 나타났다. 그러나 그 중에서도 학습동기를 고려한 개념변화 수업 집단과 학습자의 인지만을 고려한 개념 변화 수업 집단이 교과서에 의존한 전통적인 수업 집단(통제 집단)보다 사후 개념 이해도가 높았다. 특히 수업 전 학습동기가 높았던 학생들은 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받았을 경우 교과서 중심의 전통적인 수업을 받았을 경우보다 개념의 이해도가 높아진 것으로 나타났다. 또한 수업 전 학습동기가 낮았던 학생들의 경우에는 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받음으로써 학습동기가 증진하는 것으로 나타났다.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제18권1호
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• pp.31-44
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• 2015

본 연구는 수학 교과에서 학습한 지식을 과학적 개념을 학습하는데 직접 적용해보는 전이학습프로그램의 효과를 확인하는데 있다. 구체적으로 수학 교과에서 학습한 비율 개념이 과학 교과의 속력 개념과 어떻게 관련이 있는지를 학생들 스스로 탐구해보는 전이학습프로그램을 개발 적용하고, 그것이 학생들의 비율 개념 이해와 수학적 태도에 어떤 영향을 미치는 지를 확인하는 것을 목적으로 한다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 전이 학습은 학생들의 비율 개념 이해를 향상시키는데 통계적으로 또한 실제적으로 효과가 있었다. 더욱이 '고정된 비' 수준에 머물러 있던 35명의 학생 중, 17명의 학생이 '내면화된 비' 수준으로 이동하였다. 둘째, 학생들의 수학학습 태도를 긍정적으로 변화시키는데 효과가 있었다. 따라서 전이 학습 프로그램은 학생들의 비율개념이해 수준을 높이고 긍정적인 수학학습 태도를 형성하는데 효과적인 학습 방법이다. 본 연구는 전이에 성공할 수 있는 인지적 조건을 찾는데 주안점을 두기보다는 전이를 직접 경험할 수 있는 학습 프로그램을 구안하고 그것의 효과를 검증했다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권2호
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• pp.320-330
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• 2012

기초과학과 응용과학의 관련성에 관한 이해는 과학지식과 인간 생활의 관련성을 이해하고 과학 지식 학습의 필요성과 과학 동기를 향상 시킬 수 있을 것이다. 이 연구는 과학 지식의 융합에 대한 이해와 학습 필요성, 과학 동기에 관한 경로모델의 적합도를 분석하는 것을 목표로 한다. 또한 4가지 변인에 대한 성별과 선호 계열 별 차이, 과학 개념 별 인식의 차이, 기초과학과 응용과학에 대한 학생들의 이해를 조사하였다. 서울특별시 소재 남녀공학 고등학교 1학년(10학년) 학생 325명이 참여하였다. 연구 결과, 기초과학과 응용과학의 관련성을 강조한 전략은 기초과학이 인간생활과 관련성이 있음을 이해하게 하고 과학 지식의 학습 필요성과 과학 동기를 형성할 수 있게 한 이론적 모델은 타당한 것으로 확인되었다. 기초과학과 응용과학의 관련성 이해, 기초과학과 인간 생활과의 관련성 이해, 기초과학 지식의 학습 필요성, 과학 동기에서 성별과 선호 계열별 복합효과가 나타났다. 기초과학 개념 별로 학생들의 인식은 통계적으로 차이가 있었다. 학생들은 기초과학에서 파생되는 응용과학에 대한 지식보다 응용과학에서 기초과학을 추론하는 지식은 더 낮은 것으로 확인되었다.