• 한국과학교육학회지
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• 제25권3호
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• pp.371-381
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• 2005

본 연구에서는 물리교육에서 신념 연구의 동향을 고찰하고 최근 과학교육학의 주요 연구 과제로 제기되고 있는 과학교육학에서 문화적 연구의 동향과 의의를 물리학습 상황에서 고찰한 후 이어서 물리교육에서 신념과 문화라는 주제가 어떻게 연결될 수 있는지를 논의하였다. 물리교육에서 신념은 자연세계, 물리학, 물리학습과정, 물리학습의 기대와 가치, 물리학습능력 등에 대한 신념으로 구분할 수 있고 이와 같은 신념은 물리학습과정을 폭넓게 이해하는데 도움이 될 것이며, 이를 위하여 물리교육학 연구에서 다양한 문화적 접근이 필요함을 논의하였다. 이상의 물리학습에 대한 신념 연구와 문화적 접근의 동향과 의의에 대한 논의로부터 물리교육 연구의 문화적 접근에 대한 방향을 제안하였다.

• 공학교육연구
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• 제16권2호
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• pp.50-57
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• 2013

공학 교육에서 물리학의 중요성에도 불구하고, 실제로 공과대학 학생의 물리학습 수행과 관련된 연구는 비교적 적은 편이다. 물리학습의 수행과 관련된 선행연구 결과에 의하면 물리학습에 대한 인지적 신념과 동기 신념은 물리학습에 강하게 영향을 미친다. 본 연구는 공과대학 학생의 물리학습에 대한 인지적 신념과 동기 신념에 대한 교수자의 기대와 공과대학 학생의 인식 비교를 통해서, 교육적 시사점을 얻고자 하였다. 물리학습에 대한 인지적 신념과 동기 신념의 5가지 하위 차원 중에서, 교수자의 기대와 공과대학 학생의 인식에서 가장 큰 차이를 보인 차원은 기대 차원이었다. 교수자들은 공과대학 학생들이 물리학습에 대해서 자신감을 가지기를 바라는데 비해서, 학생들의 자신감과 기대는 낮은 수준이다. 공과대학 학생에게 물리학을 가르치는 교수자는 이러한 차이를 인식하고, 신념적 측면의 정의적 영역에 관심을 가지고 지도할 필요가 있다. 또한, 공과대학 학생의 물리학습 수행에서의 과제 수행 능력에 대한 신념, 물리학에 대한 목적, 중요성, 흥미 등을 이끌 수 있는 교수 학습 전략을 고안할 필요가 있다.

• 과학교육연구지
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• 제39권3호
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• pp.333-342
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• 2015

이 연구는 단계적 상황 교수자료를 개발하고 대학 물리학 수업에 적용하여 물리 학습에 대한 효과를 조사하는 데 있다. 연구대상은 지방 소재 대학의 사범대학 자연계열 1학년 대학생 총 35명으로 했다. 단계적 상황 교수자료는 상황 이상화하기, 상황 확장하기, 상황 비교하기 단계로 개발하고, 일차원 운동, 이차원 운동, 뉴턴의 운동 법칙 등 6차시 물리 수업에 적용했다. 물리 학습에 대한 효과는 힘 개념 검사지(FCI)와 물리 학습에 대한 신념(MPEX) 설문지를 사용하여 조사했다. 연구결과 단계적 상황 교수자료는 대학생의 힘 개념 변화에는 효과가 있었지만, 물리 학습에 대한 신념에는 유의미한 변화가 없었다. 결론적으로 단계적 상황 교수 학습 전략으로 개발된 교수자료는 학생에게 과학개념을 다양한 상황에 적용하는 기회를 주어 물리 개념 변화를 돕는 데 효과가 있다. 끝으로 연구 결과들을 통해 단계적 상황 물리 수업에 대한 교육적 시사점을 논의했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.375-382
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• 2015

교과서는 교육과정의 구체적 산물이며, 교수-학습-평가의 가장 중요한 자료이기 때문에 교육과정의 의도에 맞게 잘 만들어진 교과서가 필요하다. 특히 교과서에 기술된 학습목표는 학습자에게 학습의 대상을 명확하게 제시하여 학습을 촉진하는 역할을 하므로 명확하게 진술될 필요가 있다. 본 연구에서는 우리나라 고등학교 물리I, 물리II 교과서에 진술된 학습목표에 사용된 서술어의 특징을 정리하고, 미국과 싱가포르 물리 교과서의 경우와 비교하였다. 우리나라 물리 교과서 2종에 기술된 학습목표의 특징을 정리해 본 결과 서술어에 사용된 동사의 종류가 22종, 14종으로, 미국과 싱가포르 물리 교과서의 65종, 26종에 비해 적었으며, 주로 '이해하다', '알다'와 같은 추상적이고 포괄적인 뜻을 가진 동사가 사용되고 있다는 점이 문제점으로 드러났다. 미국 물리 교과서의 경우 65종이나 되는 다양한 동사를 서술어에 사용했을 뿐만 아니라, 10% 이상 사용된 것이 없고 소수로 사용된 동사가 대부분이라는 점이 두드러지게 나타났다. 학습목표를 영역별로 분류했을 때 우리나라의 경우 2종의 교과서에서 인지적 영역에 해당되는 학습목표가 98~99%를 차지하고 있으며, 탐구과정 영역에 해당되는 학습목표는 1~2%에 불과했다. 이는 학습목표의 진술 형태가 구체적이지 않을 뿐만 아니라 교과서의 탐구활동이나 읽기자료 등의 내용이 학습목표에 명시되지 않았기 때문에 학습목표의 대부분이 인지적 영역에 해당될 수밖에 없는 것으로 나타났다. 미국 물리 교과서의 경우 탐구 영역이 타 교과서에 비해 많은 비중을 차지하고 있었으며 이 영역의 학습목표 서술어 진술에 사용된 동사의 종류도 또한 많은 것으로 나타났다. 싱가포르의 경우 학습목표가 인지적 영역에 치우쳐있는 것은 우리나라의 경우와 비슷하나 학습목표의 서술어가 행동동사를 사용해 구체적인 형태로 진술되어 있다는 점에서 차이가 났다.

• 과학교육연구지
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• 제41권2호
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• pp.213-225
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• 2017

대부분의 학생들은 물리 학습에 대한 어려움과 부정적인 인식을 가지고 있다. 특히 내러티브 사고가 배제된 논리-과학적 사고를 기반으로 하는 학습으로 학생들은 전체 맥락을 이해하기 어려워한다. 본 연구에서는 물리 수업에 내러티브 사고를 활용하는 스토리텔링 교수 학습 방법을 개발하여 학생들의 물리 학습에 대한 어려움을 개선하고자 하였다. 이를 위해 과학적 태도 향상, 개념이해가 가능한 스토리텔링 교수 학습 방법을 문헌연구를 통해 개발하였다. 이를 고등학생과 중학생들을 대상으로 하는 수업에 적용하여 그 효과를 확인한 결과는 다음과 같다. 첫째, 학습에 흥미가 낮은 고등학생을 대상으로 하는 스토리텔링 활용 교수 학습 방법은 과학 관련 직업, 과학 및 과학관련 활동에 대한 흥미를 높였고, 비판성, 개방성, 협동성, 자진성 등에서 유의한 효과가 있었다. 둘째, 학습에 적극적인 중학생은 스토리텔링 활용 교수 학습 방법이 물리 개념을 이해하는 데 도움을 준다고 인식하였다. 이번 연구를 통해 개발된 스토리텔링 교수 학습 방법은 학생들의 물리에 대한 흥미와 동기유발을 일으키고, 과학적 사고력을 증진시켜 개념 학습에 도움을 줄 것으로 기대한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.94-102
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• 2016

본 논문에서는 기계학습 알고리즘을 이용하여 다중물리(Multi-physics) 시뮬레이션의 반복 횟수를 획기적으로 줄일 수 있는 다중물리해석 예측 방법을 제안한다. 기존의 다중물리해석 시뮬레이션의 경우 소요되는 시간과 노력을 줄이기 위해 시뮬레이션 자체에 대한 방법과 환경 개선에 초점이 맞추어져 있으나 본 논문에서는 다중물리 시뮬레이션 결과를 기계학습 알고리즘으로 학습하여 추가적인 시뮬레이션을 수행하지 않고 학습된 기계학습 알고리즘을 사용하여 수십분에서 수시간에 걸리는 다중 물리 해석과 유사한 결과를 수초 내에 예측할 수 있음을 보였다. 기계학습 알고리즘 간의 성능을 비교하여 다중물리해석에 적합한 기계학습 알고리즘을 확인하였으며 가장 우수한 성능을 보인 가우시안 프로세스 회귀(Gaussian Process Regression)의 경우 100개 이하의 학습 샘플만으로도 우수한 예측 결과를 얻어낼 수 있음을 확인하였다. 제안하는 방식을 통해 시뮬레이션을 하고자 하는 모델의 형상이나 재질이 변경될 경우 기존의 시뮬레이션 결과로 학습된 알고리즘이 있다면 시뮬레이션을 반복 수행하기 전에 알고리즘을 이용하여 결과를 예측할 수 있어 시뮬레이션의 반복 횟수를 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

• 과학교육연구지
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• 제47권2호
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• pp.154-166
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• 2023

물리적 도구와 가상도구가 가진 서로 다른 도구적 특성은 사용자의 지식획득과 개념 이해에 있어 각기 다른 기제로 작용하여 학습에 영향을 미친다고 알려져 왔다. 본 개관연구는 문헌고찰을 통해 물리적 도구와 가상도구의 사용을 통한 학습과정을 도구가 부여하는 행동유도성의 관점과 인지적 개입의 깊이에 따른 관점에서 정리하였다. 또한 이를 바탕으로 기존에 수행된 물리적 도구와 가상도구의 사용을 통한 학습수행 정도를 비교한 연구의 결과들을 재해석하였다. 비록 물리적 도구와 가상도구의 사용에 있어 각기 다른 행동유도성이 관여되긴 하지만 실제 학습에 영향을 미치는 요인은 가상도구를 사용하느냐 혹은 물리적 도구를 사용하느냐가 아니라, 도구가 제공하는 새롭고 부가적인 정보의 양과 학습자가 도구를 이용한 다양한 학습활동을 통해 개념을 이해하는 과정에서 발생하는 인지적 개입의 깊이에 달려 있음을 확인하였다. 본 연구는 교사들이 물리적 및 가상도구를 사용하여 학생들의 개념 이해를 돕기 위한 학습 시 행동유도성과 인지적 개입의 관점에서 수업 계획을 세울 때 고려해야 할 시사점을 제시하였다.

• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.214-224
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• 2020

물리 이미지 및 관심은 물리 학습에 영향을 미치는 요인 중에 하나이다. 공과대학 신입생은 고등학교 때에 다양한 학습 환경 조건에서 대학에 입학한다. 대학 물리교육을 위하여 공과대학 신입생의 특성에 따른 물리 이미지 및 관심을 조사할 필요가 있다. 이 연구는 공과대학 신입생의 성별과 고등학교 때 물리 이수 여부에 따른 물리 이미지와 관심 여부를 조사하여, 공과대학 학생의 대학 물리 학습에 대한 교육적 시사점을 논의한다. 연구 대상은 공과대학 1학년 공과 계열 286명, 정보기술 계열 242명, 건설환경 계열 136명 총 664명이다. 분석 내용은 공과대학 신입생의 성별과 고등학교 때 물리 이수 여부에 따른 물리 이미지 및 관심 여부를 분석한다. 분석결과 첫째, 물리 이미지는 공과대학 신입생의 물리 이수 여부에 따라 유의미한 차이가 나타났다. 고등학교 때 물리를 배우지 않은 학생의 물리 이미지 점수가 물리I 또는 물리I,II를 배운 학생보다 높게 나타났다. 둘째, 물리 관심 여부는 성별과 물리 이수 여부에 따라 유의미한 차이가 나타났다. 성별에서는 남학생이 여학생보다 물리 관심이 높았고 고등학교 때 물리 이수 여부에서는 고등학교 때 물리를 이수하지 않은 학생이 물리를 이수한 학생보다 물리 관심이 높았다. 끝으로 공과대학 학생의 대학 물리 학습에 대한 교육적 시사점을 논의한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권7호
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• pp.693-701
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• 2014

사회적 인지 이론에 기반을 둔 자기효능감은 학습 맥락에서의 학생들의 학습 동기와 수행의 예측자로 강조되어 왔다. 따라서 물리 학습에 대한 자기효능감 측정 도구의 개발은 학생들의 물리학습 능력의 발달과정의 변화를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 물리 학습과 관련된 수행 능력에 대한 학생들의 믿음을 측정할 수 있는 타당도와 신뢰도가 높은 도구를 개발하는 과정을 서술하고, 한국 자연계 고등학생들의 물리 학습과 수행에 대한 자기효능감을 조사하였다. 본 연구에서는 물리 자기효능감 척도(Physics Self-Efficacy Inventory: PSEI)는 Cronbach 알파 계수와 탐색적 요인분석을 통해 신뢰도와 타당도가 검증하였다. 요인분석결과를 통해 PSEI가 네 개의 하위 영역(물리 개념의 이해와 적용, 물리 실험, 성취동기, 수학 능력)으로 구조화될 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 본 연구 결과는 한국 자연계 고등학생들이 네 영역 모두에서 비교적 높지 않은 자기효능감을 가지고 있음을 나타내었다. 개발된 측정 도구는 학생들의 물리 학습에 대한 동기, 자신감 등의 심리적 구인에 대해 이해할 수 있는 기반 자료가 될 수 있을 것이다. 또한 PSEI를 사전-사후 연구에 활용하면 학생들에 대한 자신감의 수준을 측정할 수 있어, 이러한 정보를 반영하여 학생들의 물리 개념이해를 높일 수 있는 교수-학습 전략에 대한 방안을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권4호
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• pp.677-688
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• 2001

본 연구의 목적은 교사가 과학 과목에 있어 우수하다고 지명한 학생(과학 우수아)들을 대상으로 이들의 물리심화 학습성취도는 어느 정도이고 논리적 사고력수준은 어느 정도인지 조사하고, 물리심화 학습성취도와 논리적 사고력 수준의 상관 관계는 어떠한지를 분석하는 것이다. 연구 대상은 학교과학 학습성취도가 높은 35명의 중학교 1학년, 2학년 학생들이다. 물리심화 학습성취도 측정도구는 본 연구자들이 개발한 것으로 중학교 과정에 해당하는 내용을 중심으로 단순 지식으로 풀 수 있는 문제는 아니며, 한 두 단계의 사고를 요하는 것으로 서술형 문항으로 구성하였다. 논리적 사고력 검사도구는 로드랑카 등에 의해 개발된 GALT를 번안하여 사용하였다. 연구 결과, 과학우수아들의 물리심화 학습성취도 수준은 150점 만점에 56.3점으로 낮게 나타났으며, 이것으로 중학교 과학 우수아들은 교과서 내용 외에 그보다 심화된 과학학습을 별로 하지 않음을 알 수 있었다. 과학 우수아들의 단지 54.3%만이 논리적 사고력이 형성 단계에 있었으며, 과학 우수아들의 논리적 사고력 수준과 물리심화 학습성취도의 상관 관계를 살펴본 결과 상관계수 r=0.l74 로 거의 상관관계를 가지지 않는 것으로 나타났다. 그러므로 학교과학 학습성취도 또는 물리심화 학습성취도만으로 과학 영재를 판별하는 것은 바람직하지 않으며, 물리심화 학습성취도와 논리적 사고력 수준을 측정하기 위한 시험은 두 가지 모두 행해져야한다.