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교육용 로봇을 활용한 초등학교 과학교과의 STEAM교육 수업 방안 (A Study of STEAM Education for Elementary Science Subject with Robots)

  • 홍기천;심재국
    • 정보교육학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.83-91
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    • 2013
  • 교육과학기술부는 2011년 융합형인재교육의 일환으로 STEAM교육을 발표하였다. 가장 중요한 문제는 "어떻게 STEAM교육의 목표를 달성하는가?"이다. 그래서 본 논문에서는 상황제시를 위한 초등학교 5학년 과학의 광합성 단원의 내용과 "심해탐사로봇"이라는 창의적 주제를 가지고 로봇을 활용한 STEAM교육을 실시하였다. 학생들은 13차시의 로봇 기초교육과정을 이수한 후, 10차시의 주제중심 로봇활용교육을 실시하였다. 로봇기초교육과정에서는 로봇을 제어할 때, 정규 수학 또는 과학과목에서 배운 내용을 적용할 수 있도록 구성되었으며, 로봇활용교육과정에서는 산소센서를 이용한 광합성 이해, 브레인스토밍, 아이디어 도출, 로봇 설계, 로봇 제작, 시연 및 발표의 과정으로 구성되었다. 이 두 개의 과정에는 STEAM의 모든 요소가 포함되었다. 모든 수업이 끝난 후, 학부모와 학생들의 교사면담을 통해서 창의성, 학습태도, 학교생활의 많은 부분에서 긍정적인 답변을 얻을 수 있었다. 특히 학교생활과 학습태도가 좋지 않은 학생들이 로봇경연 대회에서 우수한 성적을 거둠으로써, 학습의 자신감과 성취감을 가질 수 있었다. 통계적인 수치를 기술하지는 않았지만 이 수업으로 인하여 STEAM교육을 위한 로봇활용교육이 창의 인성, 직업탐색등에 매우 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

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초등 영재학생의 영재학급과 일반학급에서의 교우관계 분석 (A Study of Gifted Students' Peer Relationship in an Elementary School's General and Gifted Classes)

  • 권혁천;하민수;정덕호;이준기
    • 영재교육연구
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    • 제22권3호
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    • pp.757-777
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    • 2012
  • 교우 관계는 학생들의 인지적, 정의적 발달에 영향을 주는 학습의 중요 변인 중 하나이다. 또한 일반 학생들과 차별적인 프로그램에 속해 있는 영재학생들은 일반학급 학생들에 비하여 다른 교우 관계를 가지고 있다. 이 연구 목적은 초등학교 5학년 과학영재학생들의 영재학급과 일반학급에서 나타나는 교우관계의 구조적 차이를 파악하는 것이다. 이 연구를 위하여 남부권 소재 시교육청 영재교육원에 수학중인 5명의 초등 과학영재들이 참여하였다. 사회네트워크 분석 방법을 통하여 참여 학생들의 교우관계 구조를 분석하였으며, 해당 영재 학생의 담임교사 면담을 통하여 학생들의 교우 관계에서 나타나는 심층적이고 맥락적인 특징을 분석하였다. 연구결과 과학영재들의 교우관계에 대하여 '똑똑한 외톨이', '나의 공부친구', '우리 반에서는 내가 최고', '어디서나 좋은 친구'의 네 가지 경우를 발견할 수 있었다. 이를 통해 과학영재들이 영재학급과 일반학급에서 다양한 방식으로 교우관계를 맞고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구는 영재 학생들의 교우 관계를 바탕으로 그들의 프로그램이 특별히 계획되어야 하는 것을 보여준다.

외국 환경교육 연구의 동향 (Trends in Environmental Education Research of Foreign Countries)

  • 이선경;김희백
    • 한국환경교육학회지:환경교육
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    • 제6권1호
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    • pp.199-209
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    • 1994
  • 본 연구에서의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 분석된 총 논문의 수는 178 편이었으며, 전체적으로 볼 때 매년 발표된 논문의 수는 20편 내외로 거의 비슷하나 1990년 이후에는 오히려 발표 논문수가 감소하고 있다. 2. 환경교육 연구에서 주로 연구에 참여하는 학자들은 환경교육 전문가들은 물론 교육학자, 과학자, 환경연구자, 정책결정자, 자연자원 연구자, 수학자, 과학 및 수학 교육 연구자, 사회 학자, 심리학자 등 많은 분야의 사람들이 참여하였다. 3. 각 논문에서 목표로 삼고 있는 혹은 조사 및 실험의 대상으로 삼은 집단 중 가장 많은 비중을 차지한 대상은 중 고생으로 전체 연구 대상 중 17.8%를 차지하였으며, 그 다음이 일 반인(17.1%), 교사(17.1%), 대학생, 국민학생의 순서로 나타났으며, 또한 환경교육 프로그램이나 캠프 등 환경교육 관련 시설 이용자를 대상으로 한 연구와 일반인을 대상으로 한 연 구도 많았다. 4. 가장 많이 사용된 연구 방법은 질문지법으로 101 편의 논문이 이 방법을 사용하였고 이는 전체의 61.6%를 차지하였고, 그 다음이 문헌조사 18.3%, 면담법 11.6% 등으로 나타났으며, 관찰법을 사용한 논문도 7편(4.3%) 있었다. 5. 환경교육연구 형태는 조사연구가 가장 많아 76편의 논문이 있었으며, 전체의 42.7%를 차지하였고, 그 다음이 실험 연구 24 편(13.5%), 환경교육 프로그램이나 자료의 개발 연구가 18편(10.1%)의 순으로 나타냈다. 6. 환경교육연구가 가장 많이 이루어지고 있는 영역은 환경교육을 위한 전략으로 전체적으로 볼 때 77 편의 논문(43.3%) 이 이에 속하였고, 그 다음이 인식, 태도, 지식 등을 조사한 것으로 49편 27.5%, 환경교육실태조사 24 편 13.5% 등이었다. 7. 환경교육연구의 성격에서 가창 많은 비율을 차지한 것은 인지적 영역과 정의적 영역을 모두 고려한 종합적 연구로 79편 44.4% 이었으며 , 그 다음이 정의적인 영역을 고려한 연구 45편 25.3%, 인지적인 영역을 고려한 연구 31편 17.4%로 나타냈다. 8. 이들 중 주제와 관련된 환경 대상은 일반적인 전체 환경을 주로 하였으며 (65.7%), 야생자연환경(7.9%), 에너지(4.5%), 자연자원(3.9%), 수질 (3.9%), 국립공원(3.4%) 등의 순으로 나타나 환경교육에서 다양한 환경대상에 다양한 관심을 가지고 있음을 알 수 있다. 이들 결과로 부터 외국에서 수행원 환경교육 연구의 종류와 동향을 알 수 있으며, 이는 우리나라 환경교육 연구의 방향성을 설정하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

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우리 나라 중학생들의 과학적 탐구 및 과학의 본성 영역에서의 국제 성취도 분석 (An Analysis of Korean Middle School Students' Achievement of Scientific Inquiry and the Nature of Science in TIMSS-R)

  • 홍미영
    • 한국과학교육학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.336-344
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    • 2002
  • 본 연구는 1999년 38개국을 대상으로 시행된, 제3차 수학 과학 성취도 국제비교 반복연구(TIMSS-R) 중 '과학적 탐구 및 과학의 본성' 영역 성취도를 분석하는 데 목적을 둔다. 우리 나라 중학교 2학년 학생의 '과학적 탐구 및 과학의 본성' 영역의 성취도를 외국 및 다른 과학 영역과 비교하고, 소영역별로 각 문항의 정답률을 비교 분석하였다. 우리 나라의 경우, 교육과정에서 독립된 내용 영역으로 다루어지고 있지 않음에도 불구하고 이 영역의 평균 점수가 국제 평균보다 유의미하게 높았고, 다른 영역의 성취수준보다 상대적으로 높았다. 그 원인으로는 실행된 교육과정을 통하여 대부분의 학생들이 학습하였다는 것과 과학 탐구의 중요성에 대한 우리 나라 교사들의 인식이 높은 것을 들 수 있다. 과학적 방법, 실험 설계, 과학적 측정, 자료의 기술과 해석 4개의 소영역별 분석 결과, 국제 평균 정답률은 모두 50% 미만이었으나, 우리 나라의 경우에는 '과학적 측정'을 제외하고는 모두 50% 이상이었다. 특히 '자료의 기술과 해석' 소영역의 평균 정답률이 가장 높았으나, 관찰과 가설, 결론 을 혼동하는 학생들이 매우 많았다.

전문계고 교수-학습 효과성 제고를 위한 학습자 주도형 e-Learning 콘텐츠 모델 개발 및 적용 연구 - 「공업입문」 교과목을 중심으로 - (A Study of Developing and Applying of Learner-leading e-Learning Contents Model for Vacational High school)

  • 김선태
    • 대한공업교육학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.44-66
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    • 2008
  • 본 연구는 공업 입문 과목에 적용할 수 있는 학습자 주도형 e-Learning 콘텐츠 체제를 구안하고 그에 맞는 콘텐츠 개발을 목표로 하고 있다. 주요연구 내용은 첫째, 전문계고 교수-학습과정에서 적용할 수 있는 학습자 주도형 e-Learning 콘텐츠 모델 개발 및 적용, 둘째, 학생들의 특성 및 성취 수준에 적합한 스토리 보드 개발, 셋째, 수학능력시험 직업탐구영역의 "공업 입문" 과목 교수학습 콘텐츠 등을 개발하는 것이다. 주요연구 결과로, 학습자 특성 분석을 통해서 "공업입문" 콘텐츠에 적용될 모델로 선형 모델이 선정되었다. 개발된 콘텐츠에 대한 학교 현장의 만족도 조사 결과 이러닝 콘텐츠를 활용한 수업에서 학습자의 79%가 학업성취도 증진에 도움이 되었다고 답변했으나, 19%는 도움이 되지 않았다고 응답하였다. 국가와 교육청, 학교와 교사는 학생들의 자발적 학습 동기 유발을 위한 다양한 e-learning 콘텐츠의 개발과 교수-학습 환경 조건을 갖추어야 할 것이다. 직업교육 효과성 제고를 위해 학생들의 학업 성취동기를 높일 수 있도록 다양한 학습자 주도형 e-Learning 콘텐츠 개발이 필요하다.

프랑스 대학입학제도의 주요 특징 및 시사점 분석 (An Analysis of Undergraduate School Admission Policy of France)

  • 박상완
    • 비교교육연구
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    • 제26권4호
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    • pp.1-30
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    • 2016
  • 이 논문은 프랑스 대학입학제도의 주요 특징을 분석하고 우리나라의 대학입학제도 개선을 위한 시사점을 도출하는 데 목적이 있다. 이를 위해 이 논문은 문헌연구 방법을 주된 연구방법으로 사용하였으며, 문헌 자료의 확인과 자료 분석 해석의 보완을 위해 면담조사를 활용하였다. 분석 결과, 프랑스 대학입학제도의 주요 특징은 첫째, 프랑스에서 대학 진학을 위해서는 기본적으로 대학입학자격시험(바깔로레아)에 '합격'해야 한다. 바깔로레아는 고교졸업자격시험이자 대학입학자격시험이라는 이중적 성격을 갖고 있으며, 절대평가에 의해 합격 여부를 판정한다. 둘째, 학생 선발권이 없는 대학(모두 국립)은 개방입학제를 채택하고 있으며 학생 선발권이 있는 고등교육기관은 고교 내신 성적(20점 만점의 점수제), 지원서를 토대로 학생을 선발한다. 셋째, 대학별 시험은 학생을 선발하는 고등교육기관에 한해 제한적으로 실시되며 여러 전형요소 중 내신 성적이 가장 중시된다. 넷째, 대학지원은 정부가 운영하는 온라인 사이트(APB)를 통해 체계적으로 이루어지며, 대학지원 관련 다양한 정보가 제공된다. 프랑스 대학입학제도 분석을 통한 시사점으로 우리나라 대학수학능력시험의 성격 재검토(고교 졸업자격시험의 성격 강화), 학생의 부담, 진로를 고려한 시험체제 개발, 시험 출제 관리에서 고교 교사 역할 확대, 서술형 시험 확대 등을 제시하였다.

인수분해에 대한 오류 분석과 온라인 개별화 수업의 효과 (Error analysis on factorization and the effect of online individualization classes)

  • 최동원;허혜자
    • 한국학교수학회논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.83-105
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    • 2021
  • 온라인 수업에서 다양한 상호작용 도구의 적극적 활용은 비대면 수업의 한계를 극복하고 교사와 학생 간의 활발한 상호작용을 돕는다. 본 연구는 인수분해에 대한 오개념과 오류를 분석하고, 분석결과를 이용한 적절한 피드백을 제공하는 온라인 개별화 수업이 성취도에 미치는 효과를 파악하는 데 목적이 있다. 이를 위해 사교육의 영향이 적은 경기도 농촌 지역의 중학교 3학년 학생들을 대상으로 4주 동안(총 16차시) 실험을 실시하였다. 수업은 '구글클래스룸'을 LMS로 활용하고, 동영상 강의는 유튜브에 업로드하였으며, 화상회의 소프트웨어인 '줌(Zoom)'과 '페이스톡'을 통해 학생들과 상호작용을 하였다. 온라인 수업상황에서 '구글클래스룸'을 통해 학생의 과제와 질문을 실시간으로 확인할 수 있으며, 실험군에는 학생들의 질의 여부와 상관없이 과제와 시험에 대해 즉각적인 피드백이 이루어졌고, 대조군에도 피드백이 이루어졌으나 자발적으로 피드백을 원하는 학생에게만 이루어졌다는 점에서 차이가 있다. 학생의 실력 향상과 성취도의 변화 추이를 확인을 위해 사전검사, 형성평가 5회, 사후검사의 순서로 총 7번의 성취도 평가를 실시하였다. 5회의 인수분해 형성평가 분석을 통해 인수분해를 학습하는 과정에서 발생하는 오류 및 오개념의 유형을 파악할 수 있었는데, 학생들이 '다항식으로 된 인수를 하나의 인수로 인식하지 못함'과 '숫자는 인수가 아니다.'라는 오개념을 가지고 있는 것을 확인하였다. 학생들의 오류유형을 정리 또는 정의의 왜곡 오류, 기능상의 오류, 풀이를 검증하지 않는 오류, 무응답의 4가지 유형으로 나누고, 이를 개별화 지도에 이용하였다. 공분산분석 결과 두 집단은 1회부터 4회까지의 형성평가까지는 차이를 나타내지 않았으나, 5회차 형성평가와 사후검사에서는 통계적으로 유의미한 차이를 나타내어 온라인 개별화 수업이 성취도 향상에 기여한다는 것을 확인하였다.

핀란드 교육 관련 연구 동향분석 : 네트워크 텍스트 분석을 중심으로 (Analysis of Finnish Education-related Research Trends in Korean Journals : A Network Text Analysis)

  • 김영환;김영민;김현수;노지화;;박창언;김은지;배진희;손미;정주훈;이채영
    • 국제교류와 융합교육
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    • 제4권1호
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    • pp.85-111
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    • 2024
  • 핀란드 교육은 2001년 PISA 발표 이래 계속 한국 교육의 경쟁자 또는 지향점이었다. 그러나 최근 우리 교육계에 나타나고 있는 분열과 대립, 그리고 불행의 지표들을 보면, 핀란드의 행복교육과는 거리가 너무도 멀다. 이런 배경에서 본 연구의 목적은 한국 학술지에 나타난 핀란드 교육관련 연구동향을 분석하는 것으로, RISS에서 논문 제목에 핀란드와 교육이 들어간 논문 160편을 대상으로 네트워크 텍스트 분석을 실시하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 핀란드 교육에 대한 연구는 점진적으로 증가하고 있다. 그러나 최근 감소세를 보였다. 둘째, 연구주제는 대부분 미시적이었으며 연구방법은 문헌연구 위주였다. 셋째, 소수의 연구자가 전체 연구의 1/3을 출판했다. 넷째, 핀란드와 함께 비교된 나라는 일본, 미국, 영국, 호주, 싱가포르 등 주로 신자유주의적 국가였다. 다섯째, 연구 주제와 대상이 주로 초중등, 수학·과학 등 PISA의 영향권에 있었다. 향후 핀란드 교육관련 연구에서는 지엽적이고 부분적인 영역에 대한 연구를 넘어 종합적인 관점에서 핀란드의 행복교육을 이루어온 과정과 역사에 대한 체제적 연구를 통해 우리가 배워야 할 시사점을 도출하는 후속 연구가 필요하다. 특히, 문헌연구 위주의 방법을 벗어나 핀란드 교육 커뮤니티와 온라인으로 연계하여 실제 교사, 학부모, 학생 그리고 지역협의회와 정부 관계자들이 함께 논의하고 연구하는 국제공동논의의 장을 만드는 것도 고려되어야 할 것이다.

해양단원 개념도 활용 수업이 과학성취도 및 태도에 미치는 효과 (The Effect of the Use of Concept Mapping on Science Achievement and the Scientific Attitude in Ocean Units of Earth Science)

  • 한정화;김광휘;박수경
    • 한국지구과학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.461-473
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    • 2002
  • 본 연구는 지구과학 ‘해양’ 단원에서 제시된 5가지 주제에 대하여 개념도를 작성한 후 이를 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서 작성된 개념도를 활용한 수업을 실험집단인 고등학교 2학년 2개 학급을 대상으로 운영하고 전통적인 수업을 실시한 비교집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 개념도활용 수업과 전통적인 수업이 과학성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 개념도 활용 수업이 전통적인 과학수업에 비해 학생들의 과학성취도에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 또한 학습능력 수준에 따라 두 가지 수업의 효과를 비교한 결과, 학습능력이 높은 학습자보다 학습능력이 중 ${\cdot}$ 하위 수준의 학생들에게 더 효과적인 것으로 밝혀졌으며 개념도에서 위계가 분명한 학습내용일수록 개념도 활용 수업이 더 효과적이었다. 둘째, 개념도 활용 수업과 전통적인 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, ‘과학적 탐구에 대한 태도’ 범주와 ‘과학적 태도의 적용’ 범주에서는 개념도 활용 수업이 전통적인 수업보다 더 효과적이었다. 반면에 ‘과학수업의 즐거움’ 범주에서는 개념도 활용 수업과 전통적 수업의 효과에 차이가 나타나지 않아 개념도 작성에 대한 학습자들의 심리적인 부담을 반영해주었다. 셋째, 개념도 활용 수업 집단에 대한 설문 조사 결과 개념도 수업에 대한 학습자들의 인식은 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 영역 별로 살펴보면 개념도 활용 수업이 학습내용의 이해 증진면에서 유리한 것으로 평가하였으며 학생이 작성한 개념도를 통해 수업 내용에 대한 확인이 용이하기 때문 평가도구로 활용가치가 높은 것으로 인식하였다. 파지력면에서 개념도는 배운 내용을 확인하고, 기억하는데 유용한 것으로 인식하였으나 활동성면과 흥미면에서는 다른 영역점수 보다 낮게 나타났다.가 1.2 mM, 1.8 mM인 경우 배양 14일에 염기성 인산분해효소의 활성도가 유의하게 증가하였으나, 2.5 mM인 경우 활성도가 감소하였다. 4. II-1 ${\beta}$의 활성도는 카페인을 단독 처리한 경우 0.2 mM, 1.0 mM에서, 칼슘 단독 처리시에는 1.8 mM에서, 혼합 처리시 0.1 mM 카페인과 1.8 mM 칼슘 혼합 처리한 경우 높게 나타났고, 고농도의 카페인, 칼슘 혼합 처리 시에는 낮게 나타났다 이러한 실험 결과를 통하여 칼슘이 1.2 mM, 1.8 mM 농도로 존재하는 경우 카페인에 의한 골모세포의 염기성 인산분해효소 활성과 IL-1 ${\beta}$의 활성 억제 효과가 어느 정도 회복되나, 2.5 mM 고농도의 칼슘은 억제된 활성을 회복시키지 못함을 확인하였다.지 않고 다양한 분야 즉 디자인, 생활 속에서의 벽지문양과 포장지, 예술작품 등에 활용되고 있음을 체험함으로써 수학이 실생활에 광범위하게 활용되고 있음을 알게 하였다. 역으로 생활 속에서의 테셀레이션을 통해 수학적 개념을 찾는 과정을 통해 수학이 아름다우면서도 실용적이라는 생각을 심어줄 수 있었다. 셋째, 테셀매니아, GSP, 캐브리, 거북기하 등 평소 수업에서는 활용도가 적은 컴퓨터 소프트웨어를 활용함으로써 컴퓨터 소프트웨어 자체에서 오는 호기심뿐만이 아니라 직접 조작하여 테셀레이션 작품과 개념을 익히고 새로운 작품과 학습을 해 내는 과정을 통해 자신감과 성취감 등에 있어 큰 변화가 있음을 발견할 수 있었다. 컴퓨터 기능이 미숙한 학생의 경우 처음에는 당황해 하고 어려워하는 부분도 있었으나 조작할 시간적 여유를 주고 교사와 우수한 학생들이 도우미로서 역할을 잘해내어 나중에는 큰 어려움 없이 마칠 수 있었다. 테셀레이션이라는 용어가 아직은 생소한 현장에서 교수 학습 자료가 부족하고 그에 따른 이해도 부족한

과학적 문제해결과정과 컴퓨팅 사고의 관련성 탐색을 통한 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 제안 (Suggestion of Computational Thinking-Scientific Inquiry (CT-SI) Model through the Exploration of the Relationship Between Scientific Problem Solving Process and Computational Thinking)

  • 황요한;문공주
    • 과학교육연구지
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    • 제44권1호
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    • pp.92-111
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    • 2020
  • 컴퓨팅 사고(computational thinking)는 2015 개정 과학교육과정 및 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS)에서 새로운 탐구 기능 혹은 역량으로 제시되고 있다. 특히, 2014년부터 교육부가 소프트웨어 교육을 필수화함에 따라 컴퓨팅 사고에 관한 관심은 더욱 커지고 있다. 그러나 과학교육 분야에서 컴퓨팅 사고를 어떻게 접목할 것인가에 대한 논의는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 다양한 관련 분야의 문헌 분석을 통해 컴퓨팅 사고 요소들을 과학 탐구에 접목하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 먼저 컴퓨팅 사고의 요소에 대한 여러 정의를 정리하였고, 이를 활용한 모형을 개발하기 위해 일반 문제해결 과정과 과학적 탐구과정들을 종합적으로 분석하였다. 마지막으로 컴퓨터 과학 분야에서 문제해결에 접목한 사례들과 비교하여 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 요소들을 정리하였다. 정리된 요소들을 이학 전문가들에게 제공하여 각 분야의 연구 과정과 컴퓨팅 사고 요소들을 접목하여 설명하게 한 후, 이를 기반으로 문제발견형 CT-SI 모형과 문제해결형 CT-SI 모형을 개발하였다. 개발된 두 모형은 이학 전문가들에 의해 모형의 단계가 각 분야의 연구에 활용 가능하다고 검토받았으며, '문제발견형'은 과학 연구 과정에서 정보를 선별하고 문제를 분석하는 과정과 이론적 연구에서 근거를 기반으로 하는 추론 연구 과정에 적합하다고 응답하였다. '문제해결형'은 과학의 일반적인 연구 과정 및 공학설계를 활용한 공학적 문제해결과정에 적합하다고 응답하였다. 또한, 현장 교사 2인에 의해 중고등학교 현장 탐구 수업에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 다양한 과학 교과의 탐구 활동과 연계할 수 있으며 이를 통해 2015 개정 교육과정에서 제시하고 있는 '자료의 수집, 분석 및 해석', ' 수학적 사고와 컴퓨터 활용' 역량을 길러줄 수 있을 것이다.