• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권1호
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• pp.18-34
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• 2024

본 연구는 데이터 시각화에 기반한 과학 학습 프로그램이 초등학교 과학영재의 과학 탐구 능력과 창의적 문제해결능력에 미치는 영향을 탐색하고자 한 것이다. 이를 위해 총 12차시의 테블로를 활용한 데이터 시각화 과학 학습 프로그램을 개발하였다. 연구 대상은 연구자가 지도하고 있는 3개의 영재학급 학생 61명으로 하였으며, 환경과 상황에 맞게 수정된 과학 탐구 능력 검사지와 창의적 문제해결력 검사지를 사전, 사후에 투입하였다. 연구 결과 데이터 시각화에 기반한 과학 학습은 과학 탐구 능력 중 기초탐구 능력에는 별다른 영향을 미치지 못하였다. 다만 하위영역 중 추리 영역에서만 유의미한 결과가 나타났다. 반면 기초 탐구 능력과 대조적으로 통합 탐구 능력에는 통계적으로 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 5개의 하위영역 중 자료변환, 자료해석, 변인통제 3개의 영역에서 유의미한 결과가 나타났다. 하지만 변인통제와 연관이 있는 가설설정의 경우 학생들이 변인통제 과정과 가설설정의 정확한 개념을 혼동한 것으로 나타났다. 한편, 프로그램 적용을 통해 창의적 문제해결력에 미치는 영향을 탐색하였는데 통계적으로 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 4개의 하위영역 모두에서 유의미한 결과가 나왔다. 테블로의 기능을 학생들이 능숙하게 익히게 된 것과 토의 토론하는 협력학습, 절차적 사고를 중시하는 데이터 시각화 프로그램의 주제적 영향이 이와 같은 결과에 기인한 것으로 해석되었다. 본 연구를 통해 데이터 시각화에 기반한 과학 학습과 앞으로의 미래교육 방향에 대하여 시사점을 얻을 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제31권7호
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• pp.798-812
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• 2010

과학교육의 목표인 과학탐구에 대해서 초임과학교사들은 어떻게 인식하고 있는지를 조사하였다. 교사의 과학탐구에 대한 인식은 학생들의 과학탐구에 대한 인식에 영향을 미치는 것을 고려할 때 연구의 의미가 있다고 할 수 있겠다. 126명의 초임교사들을 대상으로 일반적인 과학탐구에 대한 인식과, 과학의 본성, 그리고 과학-기술-사회의 관계에 대한 인식을 파악할 수 있는 설문지를 개발하였다. 초임과학교사에 의한 과학의 본성과 과학-기술-사회 관계에 대한 인식을 포함하여 전반적인 과학탐구에 대한 인식은 코딩작업을 통해 파악되었으며 이 과정을 통한 자료수집 및 분석의 타당성 및 신뢰성은 과학교육전문가와의 토론을 통해 구축되었다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 초임교사들은 과학탐구를 실험적인 절차적 기술과 과학적 사고를 함양하는 기회로 정의하고는 있지만 과학탐구를 하는 이유와 과학탐구를 실행하는 데 있어 교사의 역할은 실험적인 절차적 기술을 함양하는 기회로 파악하고 있었다. 과학탐구에 대한 정의나 목적 또는 교사의 역할에 대해서는 정의적 영역에 해당하는 요소는 거의 파악되지 않았다. 과학의 본성에 대해서는 과학적 관점보다는 순수한 관점으로 인식하고 있었으며 과학-기술-사회의 관계에 대한 인식은 긍정적인 태도를 보여 주었었다. 초임교사를 위한 조직적인 교사교육을 개발할 필요가 있다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2005년도 추계학술발표회 논문집
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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.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제16권2호
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• pp.196-209
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• 2023

본 연구는 학교 밖 과학교육 활동 중 하나인 과학전람회의 교육수요자로서 교사의 인식과 요구를 파악하기 위하여 전국과학전람회를 지도한 경험이 있는 교사 11명을 대상으로 개방형 질문지를 활용하여 그들의 의견을 심층 조사하였다. 총 7문항에 대해 평균 3,600자 이상을 서면 답변하였으며, 이에 대한 질적 분석을 통해 과학전람회 참여로 인한 학생과 교사의 성장, 대회 참여의 어려운 점, 활성화를 위한 교사의 목소리를 알아볼 수 있었다. 교사들은 과학전람회 참여가 개방형 탐구과정을 경험하고 이로 인해 학생의 과학 관련 지식 및 태도의 향상, 이공계 분야 진로 진학으로의 연계가 활발해진다는 점에서 긍정적인 의견을 제시하였다. 다만 대회 참가 학생들은 학교생활기록부에 탐구내용을 기록할 수 없고, 지도교사들은 참신한 주제 발굴에 대한 강박과 탐구과정 지도에서 오는 부담, 전공지식에 대한 전문성 한계를 지적해 과학전람회 참여에 어려움이 있음을 알 수 있었다. 과학전람회 활성화를 위해서는 지도교사와 학생의 역량 강화를 위한 17개 시·도 교육청 수준의 지원 방안, 국립중앙과학관의 홍보 방법 및 심사 방식 개선, 교육부의 학교생활기록부 기재 요령의 개선을 요구하였고, 이를 통해 학교 현장에서 공감할 수 있는 과학전람회 제도 개선의 필요성을 도출하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권8호
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• pp.1199-1213
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• 2011

이 연구는 자유탐구의 주제 선정과정에서 중학생들이 겪는 어려움의 유형을 파악하기 위해 실시되었다. 연구목적의 달성을 위해 중학교 1학년 학생 11명이 참여하였고, 자유탐구 활동지와 심층면담의 분석을 통해 귀납적 분석을 실시하였다. 학생들은 자유탐구를 경험하면서 주제선정단계에서 한번 이상의 어려움을 경험하였고, 어려움의 경중은 개인차가 있었지만 주제 선정과정의 체계화된 안내가 필요함을 확인하였다. 자유탐구활동의 주제선정단계 중 탐구대상선정의 어려움으로는 제한 없는 탐구대상 선정에 대한 부담감, 과학적 탐구대상의 이해 부족, 학생들의 과학적 탐구 호기심 부족이 나타났다. 탐구대상을 제한하는 것에 대해서는 학생 선택이 필요하다. 대상선택의 기회제공 유무를 판단하여 자유탐구의 본 취지가 수용된 전략적 지도가 필요하다. 자유탐구활동의 주제선정단계에서는 과학적이지 못한 주제 선정, 단답형식의 해결 가능한 주제 선정, 탐구의 실현 가능성 여부, 주제에 관한 선언적 지식의 부족, 재미에만 집중된 주제를 선택하여 어려움을 겪는 것으로 나타났다. 참가학생들은 자유탐구활동에 대한 경험 부족, 주제선정단계별 실패로 인한 흥미 저하, 자유탐구활동 자체에 대한 부담감을 이유로 자유탐구활동을 중단하는 것으로 나타났다. 자유탐구활동의 성공적 실행을 위해 주제선정단계에 대한 구조화된 안내가 이루어져야 한다.

• 과학교육연구지
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• 제37권2호
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• pp.261-277
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• 2013

본 연구에서는 교육대학교 초등과학교육론 수업에서 과학 활동지 만들기 수업 프로그램을 통해 초등 예비교사들의 과학에 대한 태도와 과학 탐구에 대한 태도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구대상은 교육대학교 3학년에 재학중인 예비교사 141명을 대상으로 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 탐구활동지 만들기 수업 프로그램은 초등 예비교사들의 과학에 대한 태도를 개선시켰으며, 과학에 관한 지식을 갖추는 것이 중요하다는 인식에 도움을 주어 장래 학교에서 과학을 가르치는 일을 더 즐거운 것으로 느끼게 만들 수 있었던 것으로 판단된다. 둘째, 과학 탐구활동지 만들기 수업 프로그램은 초등 예비교사들의 과학 탐구에 대한 태도에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 즉, 탐구 기반 학습 유형을 중요한 과학 수업의 과정으로 생각하는 것으로 나타났다. 셋째, 과학 탐구활동지 만들기 수업 프로그램이 현장에 가서 어떠한 도움이 될 수 있는지에 대한 개방형 질문 결과, 수업모형의 활용 방안 측면에서 도움이 된다는 반응이 가장 많았고, 초등학생들의 과학적 지식이나 탐구과정 이해에 도움을 줄 것으로 생각하고 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권4호
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• pp.519-526
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• 2018

본 연구의 목적은 고등학교 물리 교사들이 물리 교과서에 제시된 탐구를 지도할 때의 어려움 정도와 어려움의 요인을 분석하는 것이다. 이를 위하여 고등학교 물리 교사 63명을 대상으로 설문을 실시하였다. 교사들은 물리 교과서에 제시된 탐구에 대해 지도하는 데의 어려움 수준을 표시하고, 지도하기 어려운 탐구에 대해 그 이유를 설명하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 물리 교사들의 교과서 탐구 지도의 어려움 수준은 평균 2.79로 보통 이하의 수준이었다. 가장 지도하기 어려운 탐구는 '마이스너 효과 실험'과 '$Cu_2O$판과 ZnO가루를 이용한 다이오드 특징 탐색'이었다. 둘째, 교사들의 물리 교과서 탐구 지도의 어려움 요인은 환경 영역, 교과서 영역, 학생 영역, 교사 영역의 순으로 많이 제시되었으며, 특히 환경 영역에서 '실험기구 준비의 어려움'과 '안전 문제'와 관련하여 탐구 지도가 어렵다는 의견이 많이 제시되었다. 교과서 영역에서는 '실험 자체의 문제점', 학생 영역에서는 '조작 능력 부족'과 관련한 의견이 많이 제시되었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 고등학교 물리 교과서의 탐구를 활성화하기 위한 논의를 추가하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권3호
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• pp.448-460
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• 1999

수준별 학습지는 열린 교실에서 주요한 학습 자료이다. 그러나, 초등 학교에서 학습지들이 종종 원칙없이 개발되어 왔다. 특히, 과학 교육적 요소들이 학습지 개발에서 무시되어 온 경향이 있다. 이러한 문제점들을 개선하고자 과학 지식의 맥락적 특성과 교육적 구성주의를 고려한 수준별 학습지 모형을 개발하였다. 이 모형의 틀은 탐구와 학습 과제에 나타나는 맥락으로 구성되어 있다. 학습지의 수준은 탐구요소의 통합성과 맥락의 친근성을 바탕으로 결정하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권6호
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• pp.969-978
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• 2016

이 연구의 목적은 초등과학영재가 동료평가 후에 개방적 탐구를 수행할 때 어떠한 양상으로 개선이 이루어지는가를 알아보는 것이다. 서울시 강서교육지원청 영재원 과학분야 소속 학생들은 총 3회에 걸쳐 개방적 탐구와 동료평가를 실시하고 탐구 보고서를 제출하였다. 학생들의 개방적 탐구는 초등학생의 개방적 탐구 활동 평가 준거에 의해 평가되었다. 이후 동료평가 활동 모습과 비교하여 세 번에 걸친 개방적 탐구가 개선되는 양상을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 첫째, 동료평가 활동 시 피드백이 빈번하거나 하나의 피드백에 대하여 오랜 시간 여러 의견이 오고갔던 평가 준거의 경우 평가 점수가 향상하였지만 피드백이 활발히 오고가지 않았던 평가 영역의 점수는 대부분 비슷하거나 소폭 향상하였다. 둘째, 초등과학영재가 동료평가를 통해 개방적 탐구 수행을 개선하는 유형을 세 가지로 분류할 수 있었다. 첫 번째 유형은 자신의 모둠이 받은 피드백을 수용하고 적용하는 유형이었고, 두 번째 유형은 다른 모둠이 받은 피드백을 바탕으로 본인의 탐구를 반성하여 개선이 이루어지는 유형이었으며, 마지막 유형은 별다른 피드백 없이도 다른 모둠의 개방적 탐구 발표를 듣는 것만으로도 스스로 반성이 이루어지는 유형이었다. 셋째, 초등과학영재가 동료평가를 할 때 피드백을 제공하는 방식에는 5가지 유형이 있었다. 즉, 탐구 내용을 이해하기 위한 피드백, 깊이 생각하지 않고도 동료의 탐구에서 부족한 점을 지적하는 피드백, 탐구의 유용성을 평가하는 피드백, 탐구의 과학적 논리적 타당성을 평가하는 피드백, 구체적인 개선방안을 제시하는 피드백 등이었다. 이 중 두 번째, 세 번째, 네 번째 피드백 유형이 빈도가 가장 높게 나타나 동료평가가 학생들의 비판적 사고력을 기르기 위한 수단이 될 수 있음을 시사한다. 반면 확산적 사고를 촉진하는 다섯번째 피드백 유형은 드물게 나타나 교사의 지도가 필요하다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제5권2호
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• pp.175-188
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• 2012

이 연구의 목적은 학생들의 과학적 소양 향상을 위한 과학적 논증활동이 수반된 과학 탐구학습 지도방법을 탐색하는데 있다. 연구 목적 해결을 위해, 문헌 연구를 통해 학생들의 논증활동을 평가 틀이 포함된 지도 방법을 개발하였다. 그리고 이 지도방법을 7학년 학생과 9학년 학생들에게 시범적으로 적용하고 사전, 사후 설문지를 통해 학생들의 견해에 변화가 있는지 조사하였다. 교사들에게 참여한 학생들의 과학적 논증활동에서 태도 변화가 관찰되는지와 지도방법의 적용가능성에 대해 물어보았다. 그 결과, 학생들의 태도가 통계적으로 유의미하게 변화되었으며, 교사들로부터도 학생들의 태도 변화가 관찰되었다는 의견을 얻었다. 또한 교사들은 지도방법이 학교현장에서 적용가능하다는 의견을 제시하였다. 따라서 이 방법은 학생들의 과학적 논증활동을 수반한 과학 탐구학습 지도방법으로 적용가능하다는 것이 확인되었다.