• 한국과학교육학회지
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• 제43권3호
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• pp.321-331
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• 2023

본 연구는 고등학교 학생을 위한 공학 설계 기반 과학 교육 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 고등학생의 과학 관련 태도와 공학 설계 능력에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 본 연구에서 개발한 공학 설계 기반 과학 교육 프로그램은 '바른 자세를 유지할 수 있는 건강 신발 만들기'이며 공학 설계 과정인 문제 정의, 정보 수집, 창안, 구현, 평가 및 반성 등의 과정을 거쳐 학생이 일상생활의 문제를 해결하기 위해 공학 설계 과정을 방법론적으로 사용하여 창의적인 해결방안을 창안할 수 있는 활동으로 구성하였다. 공학 설계 기반 과학 교육프로그램을 적용한 결과, 고등학생의 과학 관련 태도와 공학 설계 능력이 향상되었다. 따라서 본 연구에서 개발한 공학 설계 기반 과학 교육 프로그램은 고등학생의 과학 관련 태도와 공학 설계 능력 향상에 긍정적인 영향을 주고 있으며, 앞으로의 미래 과학 인재 양성을 위한 교수 학습 전략으로서 과학 교육에서 공학 설계 과정을 접목한 활동의 지속적인 운영과 확대가 필요함을 시사한다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권1호
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• pp.16-26
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• 2022

이 연구는 초등 예비교사들이 과학수업을 설계할 때 무엇에 주목하는지 알아보는 것이었다. 초등 예비교사들의 응답을 분석한 결과, 초등 예비교사들은 과학탐구를 강조하는 수업, 학생의 흥미, 수준, 오개념 처치를 고려한 수업, 일상생활과 밀접한 수업에 주안점을 두며 과학수업을 설계하고 있는 것으로 분석되었다. 특히, 초등 예비교사들은 실험 및 탐구를 강조하는 과학수업 설계에 대해 많은 언급을 한 것으로 보아 탐구를 강조하는 것이 과학수업 설계에서 중요한 점으로 인식하고 있는 것으로 나타났다. 예비교사들이 탐구를 강조하는 것과 같이 과학교육의 중요한 측면을 인식하고 있는 점은 매우 긍정적이라고 할 수 있다. 더불어 예비교사들의 교사 전문성 계발을 위해 교사 및 동료와의 협업을 통한 수업설계 및 실연 기회를 늘려가야 함을 제안한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권5호
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• pp.835-846
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• 2017

본 연구에서는 중학교 과학영재들의 성별과 재능영역에 따른 공학 설계 과정에 대한 인식을 조사하였다. 공학 설계 과정에 대한 인식 조사 도구는 문제 정의 능력, 정보 수집 및 활용 능력, 아이디어 도출 능력, 탐구 수행 능력, 협업능력(의사소통, 협동, 리더십) 등의 총 5개 영역으로 구성되어 있으며, 리커르트 5점 척도로 설문에 응답하도록 하였다. 연구 대상으로는 총 102명(남자 69명, 여자 33명)의 중학교 과학영재들이 설문 조사에 참여하였으며, 성별과 재능영역(물리학, 생명과학, 소프트웨어, 수학, 천문지질, 화학)에 따라 비교 분석하였다. 과학영재들은 자신의 공학 설계 과정에 대해 높은 수준의 인식을 갖고 있었다. 따라서 과학 영재들의 성별과 재능영역에 따라 관심분야의 영재성이 충분히 발휘될 수 있도록 공학 설계 과정을 반영한 맞춤형 영재 교육 프로그램의 개발이 필요하다. 또한 과학영재들의 실제적인 요구를 충분히 반영하여 과학 영재를 위한 공학 설계 프로그램의 교수 학습 방법 및 전략이 수립되어야 할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.271-289
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• 2009

이 연구는 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타나는 과정요소와 특성을 분석한 것이다. 연구대상으로 동물행동생태를 전공한 생물학자 4명과 과학영재 생물반 학생 32명을 선정하였고, 연구를 위해 주어진 과제는 Fowler(1990)의 DCT이다. 그들의 실험설계활동과 관련된 모든 자료를 수집하였고, 이 자료를 분석하기 위한 분석틀을 개발하였다. 분석 결과, 첫째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 과정요소는 문제 확인, 준비물 열거, 실험대상에 대한 고려, 변인 탐색, 변인 소거, 변인 선택, 변인 조작 방법 계획, 환경적 변인 통제 계획, 생물적 변인 통제 계획, 관찰 측정 방법 계획, 자료 수집 계획, 자료 해석 계획, 실험의 반복 계획, 측정의 반복 계획, 안전 수칙으로 총 15가지가 있다. 생물학자는 특정한 과정요소에 집중하는 반면, 과학영재는 정형화된 과정요소를 나타냈다. 둘째, 생물학자와 과학영재의 실험설계활동에서 나타난 특성을 종합하면 다음과 같다: 1) 생물학자와 과학영재 모두 영역특수적인 과정기술이 포함된 과정요소를 나타냈다. 2) 생물학자는 특정한 과정을 반복적으로 점검하면서 정교하게 실험을 설계하는 반면, 과학영재는 피상적으로 실험을 설계한다. 3) 생물학자는 영역특수적인 기술과 노하우를 가지고 있으나, 과학영재는 그렇지 않다. 이러한 결과는 과학영재의 실험설계활동 교육 프로그램은 생물학자들이 집중하는 과정요소를 중심으로 구성하고, 정교한 실험 설계를 할 수 있도록 피드백을 제공하고, 생물학자의 과정기술이나 노하우를 학습할 수 있는 형태로 개발되어야 함을 시사한다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제11권2호
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• pp.90-106
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• 2018

이 연구에서는 초등 과학과 수업에서 과정 중심 평가가 반영된 백워드 설계가 과학 학업성취도 및 과학 학습 동기에 미치는 효과를 확인하고자 하였다. 학습자의 성장과 발달을 지원하는 과정 중심 평가와 학습자의 온전한 이해를 추구하는 백워드 설계는 과학 학습에 큰 도움을 줄 수 있다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, '지구와 달의 운동' 단원을 중심으로 과정 중심평가가 반영된 백워드 설계를 실시하였고, 성취기준도달에 도움이 되는 다양한 과정 중심 평가를 반영하였다. 둘째, 실험집단 학생들은 과학학업 성취도 검사와 과학학습 동기 검사에서 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈다. 과학 교과의 특성을 반영한 과정 중심 평가가 백워드 설계와 연계되어 학교 현장에서 의미 있게 활용되길 기대한다.

• 과학과기술
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• 제33권1호통권368호
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• pp.18-21
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• 2000

우리나라에서도 연평균 19회의 지진이 발생하고 있으며 78년에 일어난 홍성지진은 건물에 균열이 가는 피해를 입었다. 지진에 무감했던 우리나라는 88년 처음으로 내진설계기준을 건축법에 도입했고 96년엔 5층 이상 공동주택에도 적용, 실시했다. 내진설계는 2가지 개념으로 나누는데 면진구조설계는 구조물의 고유주기를 길게 하는 것으로 당산철교 등에 적용했고 제진구조설계는 건물의 흔들림을 컨트롤 제어하는 설계로 인천국제공항 22층 관제탑 시공에 적용하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제13회 학술강연논문집
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• pp.5-5
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• 1999

3단형 과학로켓(KSR-III)의 기본형 및 응용형에 공통으로 사용되는 주엔진은 액체산소를 산화제로, 케로신을 연료로 사용하는 액체추진기관이다. 엔진 기본설계를 통하여 로켓 임무 요구사항에 부합되도록 엔진 각 부분의 기본제원을 설정하였고, 엔진의 형상을 결정하였다. 설계된 엔진의 성능검증 작업은 분사시험용 엔진, 축소형 엔진, 엔지니어링 모델 및 비행시험모델의 설계/제작/시험을 통하여 순차적으로 수행할 계획이다. 본 연구는 3단형 과학로켓 엔진의 기본설계 및 성능검증 계획에 관한 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권1호
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• pp.208-227
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• 2013

본 연구에서는 중등 과학교사의 통합과학수업을 설계하는 과정에서 나타나는 특징을 심층적으로 사례분석하였다. 이를 위하여 통합과학교육과 관련된 선행 연구와 문헌을 분석하여 이 연구에서 적용할 통합과학이론을 정립한 후, 이를 실제 수업을 설계할 교사(중학교 교사1인, 고등학교 교사 1인)와 공유하였다. 그리고 선행연구에서 적용하였던 '통합과학 5단계 수업 계획서' 양식을 연구진과 교사가 공유하고, 이를 적용하여 교사가 통합과학수업 계획서를 설계하도록 하였다. 통합과학수업을 위한 단원 선정, 교육과정 분석, 구체적인 수업 계획서 설계(8차시분) 등의 모든 과정은 연구진의 컨설팅 내용을 바탕으로 교사가 주도적으로 개발하도록 하였다. 모든 컨설팅 과정은 연구진의 관찰일지로 정리하였으며 협의 과정에서 면담지를 작성하였고, 이를 통하여 수업교사의 수업설계 과정에서의 어려움과 특징을 심층적으로 분석하였다. 연구결과, 중학교 교사와 고등학교 교사는 모두 통합과학수업을 준비하는 데 있어서 많은 어려움을 겪은 것으로 나타났다. 특히 통합과학수업을 위한 전체적인 통합의 방향과 수업주제를 설정하여, 이와 관련된 내용을 선정하고, 수업 내용을 재구성 및 조직화하는 단계에서 가장 어려움을 크게 느낀 것으로 분석되었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.59-59
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• 2003

과학위성 1호는 고도 685 km 태양동기궤도에서 운용되는 소형인공위성으로 지구 그림자에 의한 주기적인 온도변화, 태양과 지구로부터의 자외선복사, 진공환경과 같은 가혹한 우주환경에서 정상적으로 임무를 수행해야 한다. 이러한 가혹한 우주환경에서 위성 각 시스템의 온도를 허용범위 내에서 조절하고 구조적인 열변형을 최소화하기 위하여 열제어 시스템이 필요하며, 위성개발과정에서 상세한 열설계 요구조건을 도출하고 반영하여 과학위성 1호의 열제어 시스템을 설계하였다. 열제어 시스템은 위성의 내\ulcorner외부에서 위성외부로부터의 열유입을 최소화하고 위성내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 열제어 시스템의 성능을 검증하기 위하여 다양한 임무와 궤도를 고려한 궤도열해석이 수행되었으며, 주기적인 온도변화와 진공환경을 모사하는 열진공시험을 통하여 예상되는 우주환경에서 위성 각 시스템의 정상동작 여부가 검증되었다. 본 연구는 과학위성 1호의 열설계 결과와 효과적인 열설계를 위한 궤도열해석 과정 그리고 위성 시스템의 신뢰성 검증을 위한 열진공시험결과를 다룬다.

• 과학교육연구지
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• 제45권3호
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• pp.364-378
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• 2021

본 연구는 융합 인재 교육 경험을 오랫동안 해 온 교사들의 공학적 설계에 대한 인식을 탐색한 것이다. 본 연구에 참여한 교사들은 융합 인재 교육 경험을 5년 이상 해 온 초·중등 교사 12명으로 진행하였으며, 반구조화된 인터뷰를 통해서 진행되었으며, 면담은 1~2회에 걸쳐 60~90분 정도로 진행되었다. 면담 질문은 융합 인재 교육 경험과 공학적 설계에 대한 인식, 공학적 설계의 교육과정 반영 여부, 공학적 설계를 도입한 융합 인재 교육의 실제사례 등을 중심으로 진행하였다. 본 연구의 결과로는 과학, 기술, 공학에 대한 개념의 동일시 그리고 혼재, 공학적 설계는 창의적 설계를 위해 필요한 요소들의 적절한 조합, 공학적 설계는 창의적 설계에 유용성과 경제성을 추구했을 때 가능, 공학적 설계는 이공계 진로를 선택한 학생들만을 위한 것으로 인식하고 있었다. 본 연구를 토대로 과학, 기술, 공학에 대한 올바른 개념을 정립하여 제시하고 과학적 문제 해결을 위한 공학적 설계에 대한 내용을 교육과정에 포함시키는 노력이 필요하다. 또한, 공학적 설계가 포함된 융합 인재 교육 프로그램을 개발하고 확산하여 현장에 적용해야 할 것이다. 이를 통해 교사와 예비 교사들의 과학, 공학 융합 프로그램과 공학적 설계에 대한 인식을 개선시킬 수 있는 구체적인 실행 방안을 모색해야 할 것이다.