• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제17권3호
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• pp.423-446
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• 2015

본 연구의 목적은 고등학교 확률 수업의 '몬티홀 문제' 과제 맥락에서 나타난 논증과 정의 특징을 알아보는 것이다. 고등학교 2학년 상 수준 한 학급의 학생을 대상으로 교사와 학생 사이의 논증과정에 관한 수업담화를 Toulmin의 논증패턴을 이용하여 분석한 결과, 논증 중심의 담화 공동체로 만들기 위한 과제 맥락과 학생들이 질문하고 반박할 수 있는 안전한 교실 문화의 중요성이 밝혀졌다. 또한 복잡한 문제를 함께 해결해 나가는 논증과정을 통해 학생들은 수업에 더 몰입하게 되었으며, 실제적인 경험적 맥락은 개념의 이해를 풍부하게 해 주었다. 그러나 논증과정에서 나타난 추론은 통계적 추론이 아니라 대부분 확률 문제 풀이 위주의 수학적 추론이 나타났다. 이러한 연구 결과는 맥락에 따라 결과를 해석하는 과정에서 학생들의 통계적 추론이 일어남을 교사가 이해할 필요가 있고, 과제 맥락과 질문을 통해 학생들이 논증과정에 적극적으로 참여하도록 해야 한다는 확률 통계 수업에 대한 시사점을 제공할 수 있다.

• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제14권3호
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• pp.221-237
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• 2004

본 연구는 개념적 은유의 분석을 통해 RME 기반 대학 미분방정식 수업에 참여한 학생들의 개념적 모델의 변환을 탐구하였다. 분석 결과 학기초 이산적이고 양적인 개념적 모델이 학생들의 수학적 토의 맥락에서 지배적이었으나 맥락문제탐구에 기반한 수학적 의미의 재조정 과정을 통해 연속적이고 질적인 사고를 반영하는 개념적 모델이 발생하여 기존의 개념적 모델이 확장됨이 밝혀졌다. 이와 같은 개념적 모델의 변환은 본 프로젝트 교실 참여가 학생들의 미분방정식에 대한 문제해결적 사고의 유연성을 증대시키는데 기여하였음을 보여준다. 이와 같은 분석 결과에 기초하여, 본 논문은 학생들의 개념적 모델의 변환을 촉발한 교수학적 요소에 대한 논의를 통해 학생들의 개념적 모델 변환이 가지는 사회문화적 의미를 조명하고 RME 기반 수학 수업 모델의 학교 현장 적용에 유용한 시사점을 제공하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권1호
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• pp.11-26
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• 2018

본 연구는 소집단 논변 활동을 도입한 과학 수업에서 소집단 논의 후 이루어지는 교실 전체 논의에서의 반응적 교수 실행을 탐색하고, 이로부터 드러나는 교사의 인식론적 프레이밍을 파악했다. 이를 위해 교사 3명과 이 교사들이 담당한 학급의 학생들 총 84명이 본 연구에 참여했고, 자극과 반응 단원의 학습 개념을 바탕으로 설계된 논변 수업을 진행했다. 연구자들은 수업에서 이루어진 학생들의 논의를 녹화하고 교사와의 인터뷰를 실시했으며, 교사와 학생들의 담화와 인터뷰 내용을 전사하여 분석 자료로 활용했다. 연구 결과, 교사의 반응적 교수 실행은 교실 구성원 간의 상호작용의 특성과, 논변을 발전시키는 과정에서 활용되는 개념적 또는 인식론적 자원이 누구로 부터 활성되었는지에 따라 네 가지로 구분되었다. 교사가 전체 논의를 '학생들이 논의를 통해 정답에 도달하는 활동'으로서 프레이밍한 경우에는 각 소집단의 논변을 과학 개념과의 비교하고 과학 개념을 전달했고, '적절한 개념적 자원을 이끌어내어 논변을 비판적으로 검토하고 수정하는 활동'으로 프레이밍한 경우에는 각 소집단의 논변을 과학 개념으로 나아갈 수 있는 자원으로서 여기며 교사가 직접 논의에 참여하여 학생과 함께 정당화를 수정하는 반응적 실행을 보였다. 전체 논의를 '소집단의 논변을 명확히 표현하여 공유하는 활동'으로서 프레이밍한 경우에는 각 소집단의 논변을 하나의 나름대로 타당한 논변으로 보아 이를 구체적으로 표현하도록 지원했으며, '비판적 평가를 바탕으로 교실 전체에서 합의된 논변을 구성하는 활동'으로 프레이밍한 경우 각 소집단의 논변을 교실 전체의 합의된 논변을 구성하기 위한 자원으로 여기고 학생들 간 상호작용을 통해 논변의 비판적 검토와 발달이 이루어지도록 중재했다. 본 연구는 다양한 맥락에서 드러나는 교사의 프레이밍과 반응적 교수 실행이 지니는 의의와 제한점을 살펴보아, 현장의 상황을 고려한 논변 활동에서의 반응적 교수 전략을 마련하는 데에 기여할 것이다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제10권4호
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• pp.515-535
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• 2008

본 연구는 교육실습 프로그램 개발연구의 일환으로서 개발 프로그램에 참여한 예비교사의 발문을 양적 질적으로 분석하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 첫 째, 실습과정을 통해 실습생의 교실담화에서 발문이 차지하는 비중이 증가하였다. 둘 째, 수업상황에서 제기하는 발문의 유형이 다양화면서 학생들에게 설명, 정당화 등과 같이 보다 고등수준의 수학적 사고에 몰입할 수 있는 기회를 제공하였다. 세 째, 재성을 동반하는 발문이 증가하였으며, 학생 개인을 대상으로 하는 발문과 학급 전체를 대상으로 하는 발문을 효과적으로 활용하게 되었다. 본 논문에서는 위의 발문 유형에서의 변화 양상을 수업 수행 능력 개발 양상과 연결지어 설명하여 개발 프로그램이 예비교사의 수업 능력 개발에 기여하는 바와 사범대학 교육실습 개선에 대한 시사점을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.419-429
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• 2015

이 연구에서는 과학적 논변활동에서 드러나는 학생들의 인식론적 프레이밍을 확인하고, 소집단 구성원들의 프레이밍 사이의 상호작용이 논변활동에 어떠한 영향을 미치는지를 탐구하였다. 21명의 과학영재 학생들이 세 명 혹은 네 명이 한 집단을 이루어 연구에 참여하였고 학생들이 광합성 속도에 대한 탐구 데이터를 해석하는 논의 과정이 분석되었다. 학생들의 활동은 소집단별로 녹화되었고 학생들의 담화 전사본과 행동이 분석 자료로 활용되었다. 탐구 과정에서 변칙 사례에 반응하는 학생들의 발화 및 행동을 분석하여 그들의 인식론적 프레이밍을 확인하였고 주장에 대한 정당화의 근거와 소집단 논변활동 수준이 분석되었다. 연구 결과, 학생들은 탐구에 대해 '현상 이해'와 '교실 게임'이라는 두 가지 방식의 프레이밍을 보였다. 구성원들이 '현상 이해'의 프레이밍을 보인 경우에는 다른 구성원들에게 데이터의 신뢰성과 타당성 점검을 통해 변칙 사례의 원인을 정당화할 것을 요구하였으며, 이는 높은 수준의 논변활동으로 나타났다. 반대로 구성원들이 '교실 게임'에 해당하는 프레이밍을 보인 경우에는 변칙 사례를 설명할 필요성을 인식하지 않았고, 단순한 경험적 근거만 고려함으로써 낮은 수준의 논변활동을 보였다. 논의 전반에 걸쳐 구성원들의 프레이밍이 일치하지 않는 경우에는 집단 내의 감정적 갈등이 유발되어 깊은 논의가 이루어지지 않았다. 한편, 이러한 논의 과정에서 학생들의 프레이밍 전환이 관찰되었는데, 여기에는 집단의 리더가 큰 영향을 끼친 것으로 나타났다. 본 연구는 과학 교실에서 과학적 논변에 요구되는 생산적인 프레이밍 형성을 위한 기초 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권2호
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• pp.372-387
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• 2012

이 연구는 자연스러운 소집단 탐구 맥락에서 형성된 집단의 고유한 규범을 밝혀내고, 소집단 규범이 과학적 모형 구성에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 학생들의 상호작용을 잘 드러낼 수 있는 심장 혈액 흐름의 모형 구성 수업을 개발하였고, 서울 소재 중학교 2학년을 대상으로 수업을 진행하였다. 이 가운데 임의로 10개의 소집단을 추출하여 학생들의 담화와 활동을 녹음하고 비디오 촬영을 하였다. 수집한 자료는 먼저 집단의 상호작용 유형을 분류하였고, 각 유형을 대표적으로 보여주는 5개 집단에서 나타나는 규범과 모형의 특징을 분석하였다. 연구 결과, 집단마다 다양한 상호작용 유형을 보였으며, 소집단에서 구성한 모형의 질과 협력 및 모형 구성을 위한 규범 또한 집단마다 다르게 나타났다. 동일한 교사의 지도를 받는 탐구 맥락에서 학생들이 동일한 과제를 진행한다고 하더라도, 각 집단의 인지적인 책임감, 정당화에 대한 필요성, 협력과 참여, 멤버십에 대한 규범이 바탕이 되어 집단마다 다른 담화와 행동을 보였다. 또한, 한 집단을 제외하고, 모형 구성을 위한 인지적 책임감과 정당화와 같은 규범은 잘 발달하지 않았다. 이러한 규범은 궁극적으로 집단 모형 구성에 영향을 미쳤다. 구성원들의 적극적인 참여를 독려하여 협력을 촉진하고, 인지적 책임감을 가지고 자신의 의견을 정당화하면서 모형 구성을 촉진하는 규범을 형성하고 있는 집단은 구성원들의 추론적 사고를 촉발하였고 보다 목표 모형에 가까운 집단의 공동 모형을 구성하였다. 이 연구 결과는 소집단 활동을 통한 학습을 촉진하는 교실 환경을 구축하고, 이와 관련된 교사 교육 방안을 모색하는데 시사점을 제공한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권3호
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• pp.321-336
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• 2020

본 연구는 실제 교실에서 이루어진 학생의 과학 논증과정을 기계학습을 활용한 자동 채점에 적용함으로써, 논증 자동 채점의 가능성 및 개선 방향을 탐색한다. 분자 구조에 대한 고등학생의 과학 논증수업 중 발생한 2,605개의 모든 발화를 대상으로 연구를 진행하였다. 지도 학습을 위해 5가지의 논증 요소로 발화를 분류하였고, 분류된 발화를 대상으로 텍스트 전처리를 수행하였다. 전처리된 학생 발화를 활용하여 서포트 벡터 머신, 의사결정나무, 랜덤 포레스트, 인공신경망의 기계 학습 방법으로 자동 채점 모델을 구성하였다. 불용어 처리가 되지 않은 학생 발화를 활용한 자동 채점의 결과 랜덤 포레스트의 정확도는 65.96%, kappa는 0.5298의 유미한 결과를 얻었다. 불용어 처리를 수행한 학생 발화를 활용한 새로운 채점 모델의 결과 채점의 정확도가 크게 변화하지 않음에도 논증 발화 중 과학 용어 및 논증 요소의 담화표지가 채점 모델의 분류 기준이 되는 결과를 얻었다. 또한 인간 전문가의 논증 채점 과정을 분석하여 얻어진 전문가 형태소를 자동 채점 모델에 생성 규칙 알고리즘으로 적용하였다. 그 결과 의사결정나무에서 반박에 대한 재현율(recall)이 21.74% 증가하였다. 이에 본 연구 결과는 과학 교육 연구에서 기계 학습 및 논증에 대한 자동 채점의 활용 가능성과 연구 방향성을 제안하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.440-451
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• 2020

본 연구는 모바일 러닝이 한국어 말하기 수업의 단점을 보완할 수 있다 보고, 이를 효과적으로 활용할 수 있는 말하기 활동 방안을 제시하는 데에 그 목적이 있다. 현재 한국어 교육 현장에서 이뤄지는 말하기 수업은 교사 한 명과 학습자 여러 명의 수업 방식을 취하고 있기 때문에 개별적이고 즉각적인 상호작용이 어렵다. 따라서 교실 현장에서 학습자들의 말하기 능력을 향상시키기가 현실적으로 힘든 상황이다. 하지만 모바일 러닝을 활용하면 학습자가 자신의 발화를 녹음하여 즉각적이고 개별적인 말하기 평가를 받을 수 있다. 이에 본 연구는 모바일 기기를 사용하여 자신의 발음을 확인, 교정하며 발음의 정확성과 말하기의 유창성을 향상시킬 수 있는 본 활동과 이를 바탕으로 학습자간 경험 공유하기를 통해 담화 구성 능력을 향상시킬 수 있는 사후 활동으로 구성하였다. 이러한 활동 방안은 실제 교육 현장에도 적용하여 학습자들의 만족도와 모바일 러닝에 관한 의견 등을 조사하였는데 그 결과 모바일을 활용한 말하기 활동에 긍정적인 반응을 보인 학습자들이 많았으나 향후 APP 개발에 있어 보완해야 할 점들도 시사하고 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.219-234
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• 2018

본 연구에서는 국내 교육학 연구에서 거의 사용되지 않던 머신 러닝 기술을 과학 교육 연구에 접목하여, 학생들의 과학 논변 활동에서 나타나는 논변의 구성 요소를 분석하는 과정을 자동화할 수 있는 가능성을 탐색해보았다. 학습 데이터로는 Toulmin이 제안하였던 틀에 따라 학생들의 과학 논변 구성 요소를 코딩한 국내 선행 문헌 18건을 수합하고 정리하여 990개의 문장을 추출하였으며, 테스트 데이터로는 실제 교실 환경에서 발화된 과학 논변 전사 데이터를 사용하여 483개의 문장을 추출하고 연구자들이 사전 코딩을 수행하였다. Python의 'KoNLPy' 패키지와 '꼬꼬마(Kkma)' 모듈을 사용한 한국어 자연어 처리(Natural Language Processing, NLP)를 통해 개별 논변을 구성하는 단어와 형태소를 분석하였으며, 연구자 2인과 국어교육 석사학위 소지자 1인의 검토 과정을 거쳤다. 총 1,473개의 문장에 대한 논변-형태소:품사 행렬을 만든 후에 다섯 가지 방법으로 머신 러닝을 수행하고 생성된 예측 모델과 연구자의 사전 코딩을 비교한 결과, 개별 문장의 형태소만을 고려하였을 때에는 k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 54%의 일치도(${\kappa}=0.22$)를 보임으로써 가장 우수하였다. 직전 문장이 어떻게 코딩되어 있는지에 관한 정보가 주어졌을 때, k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 55%의 일치도(${\kappa}=0.24$)를 보였으며 다른 머신 러닝 기법에서도 전반적으로 일치도가 상승하였다. 더 나아가, 본 연구의 결과는 과학 논변 활동의 분석에서 개별문장을 고려하는 단순한 방법이 어느 정도 유용함과 동시에, 담화의 맥락을 고려하는 것 또한 필요함을 데이터에 기반하여 보여주었다. 또한 머신 러닝을 통해 교실에서 한국어로 이루어진 과학 논변 활동을 분석하여 연구자와 교사들에게 유용하게 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권3호
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• pp.430-445
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• 2022

이 연구는 광물과 암석을 주제로 진행된 야외지질학습에 참여한 초등학생들의 학습 효과를 생소한 경험 공간(Novelty space) 개념을 중심으로 탐색하는 것을 목적으로 한다. 방과 후 자율 동아리 활동 형식으로 서울의 한 공립초등학교에서 진행된 본 프로그램에 6학년 학생 총 10명이 참여하였다. 학생들은 교실 학습 환경에서 광물과 암석 표본을, 야외 학습 환경에서 노두에 노출되었거나 정원석 등으로 쓰이고 있는 광물과 암석을 각각 관찰하였다. 저자들은 각 차시별 연구 참여자들이 작성한 활동지(글, 그림), 연구자 참여 노트, 연구 참여자의 활동이 담긴 영상 및 음성 자료와 사후 인터뷰 자료를 수집하였다. 인지적 영역에서 학생들의 학습 효과를 분석하기 위해 Remmen and Frøyland (2020)의 암석 분류를 위한 관찰 분석틀과 Oh (2020)의 암석 기술어 분석틀을 활용하였다. 또한 심리 및 지리적 영역의 학습 효과를 탐색하기 위해 학생들의 그림과 담화 및 면담 자료를 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과 학생들은 교실 학습 환경에서 '일상적', '과도기적' 관찰 양상을 보였으며 야외 학습 환경에서(학교 운동장, 지역사회)는 '과도기적' 및 '과학적' 관찰 단계까지 발전하는 모습을 나타냈다. 덧붙여 과학적 관찰 단계로 갈수록 더 많은 종류의 암석 기술어가 사용되는 것 또한 확인되었다. 심리, 지리적 측면에서 학생들은 익숙한 야외 학습 환경으로의 답사 장소 선정, 야외지질학습에 대한 긍정적인 인식, 심미적 감상 등을 표현하였다. 끝으로 이 연구는 학생들의 학습 효과 분석을 위한 도구로써 생소한 경험 공간 개념이 유용한 도구가 될 수 있음을 강조하며 아울러 가상야외지질학습과 같은 새로운 학습환경을 고려하는 학술적인 접근이 필요함을 제안하는 바이다.