• 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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• 제24권3호
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• pp.333-357
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• 2014

본 연구에서 제시하는 무게중심 확인실험 프로그램개발은 2013년 '동국대학교 과학영재교육원'에서 융합형 영재프로그램으로 개발되어 초등 영재학생 10개 집단 120명과 중등수학영재학생 24명을 대상으로 진행되었다. 무게중심 확인실험은 한국 과학창의재단에서 제시하는 융합형인재교육(STEAM) 학습준거 틀에서 수행된 3단계 과정을 이행하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화하였다. 본 연구가 갖는 3가지 특징은 다음과 같다. 첫째, 연구에서 새롭게 개발된 무게중심 확인실험은 수학과 물리가 융합된 교육방식이다. 둘째, 실험에 사용되는 모형은 학생들의 능동적 활동으로 창의적인 모형 설계가 가능하다. 셋째, 무게중심 확인실험 프로그램은 학습 능력에 따라 수준별 수업으로서 전환이 가능하다. 위에서 제시한 특성들을 바탕으로 무게중심 확인실험을 통하여 창의적 융합교육의 효과를 극대화시킨다. 설문조사 결과는 주어진 지식을 단순 암기하는 학습에서 벗어나 실험에 필요한 배경지식 이해, 실험 설계, 실험 과정, 실험 결과의 단계를 거쳐 학습된다. 설문조사와 학생들의 실험 후 토의 결과, 현재 수학 또는 과학 교육과정이 제시하는 무게중심 학습과 비교하여, 새롭게 개발된 융합형 프로그램이 교육의 효과가 뛰어남을 보여 준다. 본 연구는 수학이 다른 교과영역과 융합되는 새로운 융합형 교육방식을 제시한다. 특히 무게중심을 찾고 이를 확인하는 새로운 형태를 제시한다. 결론적으로 교수자와 학습자가 모두 만족할 수 있는 새로운 무게중심 교육의 틀을 제시한다.

• 과학교육연구지
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• 제46권2호
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• pp.178-194
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• 2022

이 연구는 과학 글쓰기 교육 관련 국내 연구의 동향을 분석하는 것이다. 분석 대상은 2004년부터 2021년까지 국내 과학 글쓰기 교육 관련 연구 논문 152편이다. 분석 기준은 연구 문제, 연구 대상, 연구 방법, 연구 적용방식, 그리고 연구 적용 결과로 설정했다. 분석 결과 2014년까지는 꾸준히 증가하는 경향을 보였으나, 이후부터는 감소하는 것으로 나타났다. 연구 문제들을 분석한 결과 과학 글쓰기 활동의 효과를 알아보는 연구가 가장 많은 것으로 나타났다. 연구 대상은 초·중·고등학생 대상 연구가 대부분을 차지하였다. 연구 방법 분석 결과에서는 질적 연구가 많은 비중을 차지하였고, 양적 연구와 질적 연구를 병행한 혼합연구도 많았다. 연구 적용방식에서는 정규수업에서의 적용 연구가 가장 많았다. 적용 효과에 대해 분석한 결과 과학 개념, 과학에 대한 태도, 사고력, 창의적 문제해결력 등에 대한 연구가 대부분이었다. 과학 수업에서 실험관찰 글쓰기 등 글쓰기 교육은 2007 개정 교육과정 도입 이전부터 꾸준히 이루어져 왔다. 특히 과학 글쓰기는 2007 개정 교육과정 이래 2022 개정 교육과정 총론에 이르기까지 텍스트 기반 교육으로서 중요성이 강조되고 있다. 과학교육에서 학생들이 자신의 생각을 생성하고, 공유하고, 설명하고 확장하는 데 있어 글쓰기는 중요한 학습 전략이다. 이에 과학 글쓰기 교육 관련 국내 연구 동향을 살펴보는 것은 향후 과학 글쓰기 교육의 나아갈 방향을 설정하는 데 중요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제24권4호
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• pp.391-398
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• 2005

최근 연구에 따르면 학생들의 진로 선택에서 비정규학습이 정규학습 못지않게 영향을 주고 있는 것으로 나타났다. 다양한 형태의 비정규 과학교육 활동이 시행되고 있는 가운데, 2004년 국내에서는 한국공학 한림원을 중심으로 기업의 공학 기술인이 학교 현장에 찾아가 학생들과 함께 과학 실험, 공작 활동을 하는 것이 새롭게 시도되었다. 이러한 '주니어 공학기술 교실' 사업은 한국공학한림원에서 과학기술자에 대한 올바른 인식과 첨단 과학기술에 대한 이해 증진을 위해 민간주도로 지역의 과학기술자가 초${\cdot}$중등 학교를 직접 방문하여 과학기술 교육을 지원하는 형식으로 시행되고 있다. 2004년 현재 대기업과 중소기업 17개 기업이 참여하고 있다. 주니어 공학기술교실에서는 공학 기술인이 학생을 가르치는 교사(이하 기업 교사)로, 현직 교사는 기업 교사와 학교 현장을 중계하는 매개자 역할을 하게 된다. 새롭게 시도되는 비정규 과학 활동이라는 점에서 이 프로그램의 직접적인 운영자인 기업 교사와 이를 바라보는 학교 현직 교사의 인식은 매우 중요하다. 본 연구에서는 비정규 학습에 대한 현직 교사와 기업 교사의 인식을 조사함으로써, 기업 교사가 학교 현장에 참여하는 비정규 과학교육 활동에 대한 시사점을 알아보고자 하였다. 설문과 현장 수업 참관을 통해 조사한 결과, 기업 교사와 현장 교사 모두 본 사업의 취지에 공감하였으며, 사업의 시행 결과에 매우 만족한 것으로 나타났다. 하지만 일부 기업 교사는 교재와 교구, 학교와 기업의 협조 분위기에 불만족을 나타내기도 하였다. 또한 현장 교사와 기업 교사 모두 프로그램의 적절성이 주니어 공학기술 교실과 길은 비정규 과학교육 사업의 성공과 실패를 좌우한다고 생각하였다. '주니어 공학기술 교실'과 같은 비정규 과학교육 활동이 효과적으로 시행되고 사회적으로 확산되기 위해서는 적절한 프로그램의 개발 노력이 무엇보다 중요하며, 학교와 현직 교사 등 교육계의 적극적인 수용 및 활용 의지가 더욱 필요한 것으로 보인다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권5호
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• pp.919-929
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• 2015

본 연구에서는 지질구조에 대한 모델링기반 학습 프로그램을 개발하고 모델링기반 학습에서 나타나는 논증패턴과 학생들의 정신모형 수준과의 관계를 밝히고자 하였다. 고등학교 2학년 126명을 대상으로 대륙이동설, 해령, 변환단층, 단층의 특징에 대하여 4회의 모델링기반 학습을 실시하였다. 연구대상 중에서 2개 학급은 실험집단으로 모델링기반 학습을 실시하였고 나머지 2개 학급은 비교집단으로 교사중심 설명식 수업을 실시하였다. 모델링기반 학습 후 실험집단과 비교집단의 사후 성취도와 학생들의 정신모형 분포를 정량적으로 비교하였다. 실험집단 중 5개 조의 논증활동을 녹음 전사한 자료에 대하여 본 연구에서 설정한 분석틀을 근거로 정성적으로 분석하였다. 본 연구의 분석틀은 TAP의 5가지 요소와 학생들의 대안개념이 포함되는 요소 5가지 등 총 10가지의 코딩 요소로 구성하였다. 정신모형 유형을 조사한 결과, 실험집단에서 단면 인과모형과 입체형 모형의 비율이 높게 나타난 반면, 비교집단에서는 2차원 모형과 단면 단순모형의 비중이 높게 나타났다. 논증유형을 분석한 결과, 주장의 빈도가 높을수록 논증활동이 성공적으로 이루어졌고 정신모형의 수준이 높게 나타났다. 반박이 제기된 경우, 만든 모형을 다시 관찰하여 자료를 수정하고, 이에 따라 주장을 다시 전개하였다. 이로써 모델링기반 학습에서 모형이 학생들의 논증 과정에 긍정적으로 작용함을 확인할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권5호
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• pp.681-691
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• 2018

이 연구에서는 과학교과에 협력적 문제해결(Collaborative Problem solving for Character competency, CoProC) 전략이 중학생의 실천적 인성 역량에 미치는 영향을 알아보고, 이 전략을 적용한 학생들의 반성 글쓰기에서 나타나는 협력적 문제해결력의 변화를 알아보고자 하였다. 이를 위해 광역시에 위치한 중학교 1학년 여학생반을 대상으로 하여 2개 학급 49명은 협력적 문제해결(CoProC) 전략을 적용한 집단(CoProC 집단)으로, 2개 학급 46명은 전통적인 강의식 수업 및 실험 수업을 적용한 집단(비교 집단)으로 나누었다. 두 집단에는 한학기 동안 5개 주제의 프로그램을 적용하였다. CoProC 집단은 비교 집단 보다 실천적 인성 역량의 총점에서 통계적으로 유의미하게 높은 결과를 나타냈으며, 하위 항목에서는 협력, 소통, 책임, 긍정적 자기이해에서 통계적으로 유의미하게 높게 나타났다. 협력적 문제해결(CoProC) 전략을 적용한 수업에서 학생들의 실천적 인성 역량의 하위항목별 효과 크기(effect size)를 분석해보면, CoProC 집단은 비교 집단 보다 배려, 협력, 소통, 정직, 책임, 긍정적 자기이해, 자기조절에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 중학교 과학수업에서 적용한 협력적 문제해결(CoProC) 전략이 협력적 문제해결력에 미치는 영향을 알아보기 위해 CoProC 집단의 학생들이 수행한 5개 주제의 활동 중 초기와 후기의 수업에서 작성된 반성 글쓰기를 분석하여 협력적 문제 해결력의 사회적 역량에 한정하여 그 변화를 알아보았다. 그 결과 협력적 문제해결력의 총점에서 큰 수준의 효과 크기를 보였다. 하위 항목인 구성원의 탐색과 이해는 작은 수준의 효과 크기를 나타냈으며, 조직 구성 및 유지는 중간 수준의 효과 크기를 나타냈다. 또한 의사소통과 자기 행동 반성은 큰 수준의 효과 크기를 나타냈다. 과학교과 중심의 협력적 문제해결(CoProC) 전략은 과학적 탐구 과정에서 이루어지는 과학적 의사소통을 통한 문제해결의 과정을 통해 학생들의 협력적 문제해결력을 향상시킬 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권5호
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• pp.552-563
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• 2009

우리나라 최초의 과학영재학교인 한국과학영재학교의 과학교육을 위한 학습 지원 체제 및 학습 환경을 진단하고 그 유용성에 대한 학생들의 인식을 분석하였다. 이 조사를 위하여 자체 개발한 선다형 검사 문항을 사용하였으며 각 학년별로 학습 지원 체계의 효용성에 대한 인식의 차이를 조사하였다. 연구대상은 한국과학영재학교의 재학생 129명을 대상으로 설문 조사하였다. 연구결과로 첫째, 한국과학영재학교의 과학교육을 위한 학습 지원 체제는 대체로 유용한 것으로 나타났으며, 학생들은 교과수업, 인터넷활용, 실험 및 실습실, 독서실, 자연과학도서관, 연구회활동 및 동아리, AA(Academic Advisor)제도 , SAF(Science Academy Fair), 전자교재, 외부연사 초청특강의 순으로 유용성이 높다고 평가하였다. 둘째, 학생들이 추가로 희망하는 학습관련 지원으로는 교과교사의 학습방법 안내, 구두발표 능력 향상 프로그램, 온 오프라인 학습공동체 구축 등이 있었다. 이러한 결과는 과학영재의 잠재적 미성취 현상을 줄이고 학생들의 학교 부적응 상태를 호전시킬 수 있는 하나의 방안이 될 수 있을 것이다. 또한 학교 측면에서의 학습지원 체제를 개선하여 향후 고등학생 수준의 과학영재교육의 방향을 설정하는 데에 시사점을 제공 할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권5호
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• pp.401-414
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• 2021

본 연구의 목적은 PISA 2015 결과와 비교하여 PISA 2018 과학 영역에서 성취수준 집단별로 과학적 소양 성취 특성을 알아보고, PISA 2018에서 PISA 2015보다 정답률이 특히 상승한 '인식론적' 지식에 대해 PISA 참여 학생들이 경험한 교육과정을 중심으로 비교 분석하는 것이다. PISA 2015와 PISA 2018 평균 정답률을 PISA 과학 영역 평가틀 차원별 하위영역별로 분석하였다. 특히, '역량' 차원에서 중집단과 하집단에서 '과학 탐구의 평가 및 설계' 정답률이 가장 낮았지만, PISA 2015과 비교하여 모든 성취집단에서 정답률이 상승하였다는 점에서 고무적이다. '지식' 차원에서 '생물계' 지식과 '인식론적' 지식에서 정답률이 낮았지만, PISA 2015와 비교하면 '인식론적' 지식에서 상집단과 중집단의 정답률이 상승하였다. PISA 2015에 비해 PISA 2018에서 정답률이 상승한 '인식론적' 지식과 관련하여 PISA에 참여한 학생들이 경험한 교육과정의 변화를 살펴보았다. 과학에 대한 이해 측면에서 2009 개정 교육과정에서는 '과학이란?' 단원과 과학 탐구 활동에서 모형에 대한 이해를 향상시킬 수 있도록 하였다. 과학 지식을 정당화하는 과정에 대한 이해 측면에서 2009 개정 교육 과정에서는 탐구 활동의 수는 증가하고 실험 결과에 기반한 과학적 설명을 강화하였으며 '과학과 인류 문명' 단원을 도입하여 학생들이 STS를 이해하는 것과 동시에 논변활동을 할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 PISA 2015와 비교한 PISA 2018의 성취수준별 인지적 성취 결과를 알아보았고 우리나라의 과학과 교육과정 개정이 탐구 수업을 통한 인식론적 지식 함양 교육 측면에서 긍정적인 방향으로 나타났다는 것을 확인하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권5호
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• pp.421-436
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• 2014

이 연구의 목적은 과학 학습부진을 해소하기 위해 부진 원인에 따라 맞춤형 지도를 할 수 있는 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 그 효과를 확인하는 것이었다. 이를 위해 과학 학습부진의 특성 및 원인을 분석하여 중학교 1학년 과학학습 부진아 22명을 과학 탐구능력 부족형, 과학 학습동기 부족형, 과학 학습전략 부족형의 세 가지 유형으로 나누고 실험 집단과 비교 집단으로 구분하였다. 두 집단에 적용한 프로그램은 동일 단원과 주제로 구성했으며, 비교집단에는 기본 개념과 활동 중심 프로그램, 실험집단에는 원인 유형별 프로그램을 주 1회, 60분씩 15주 동안 투입하였다. 투입이 끝난 후, 적용한 프로그램에 대한 인식검사, 과학탐구능력 검사, 학습동기 및 학습전략 검사, 학업성취도 평가를 하였으며, 이들 평가 결과와 함께 학생활동지, 연구일지, 수업 전사내용, 학생 면담 등을 통해 프로그램 효과를 분석하였다. 연구 결과, 실험 집단에 투입된 맞춤형 프로그램은 세 가지 부진유형 집단별로 탐구능력, 학습동기, 학습전략이 각각 향상되어 부진원인을 해소하였고, 더불어 학업성취도도 향상되었다. 과학 학습동기 부족형과 과학 학습전략 부족형은 다른 부진 원인도 함께 향상되는 경향을 보였다. 또한 실험집단에서 과학 학습부진 유형별 맞춤형 프로그램에 대해 높은 만족도를 보였다. 이러한 연구 결과로부터 과학 학습부진 원인에 따른 맞춤형 프로그램이 과학학습 부진아들의 부진원인 해소와 학업성취도 향상에 효과적임을 알 수 있었다.

• 현장농수산연구지
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• 제23권1호
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• pp.89-104
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• 2021

비정형 데이터인 한국농수산대학 신입생 자기소개서에서 의미 있는 정보를 추출하기 위하여 핵심적인 역할을 하는 단어의 중요도를 평가하는 TF-IDF 가중치를 기초로 한 언어네트워크분석을 하였다. TF-IDF 가중치에 의한 핵심단어는 문항 1에서는 '농업', '수학', '공부', '문제', '친구', 문항 2에서는 '동아리', '식물', '친구', '농업', '작물', 문항 3에서는 '친구', '동아리', '의견', '갈등', '관리', 문항 4에서는 '버섯', '곤충', '아버지', '농업', '농장' 등으로 나타났다. 또한 빈도수는 낮은 단어이지만 핵심단어로 나타난 단어를 보면 문항 1에서는 '수학', '자격증', '성적', '영어', '과학', 문항 2에서는 '식물', '작물', '공부', '쓰레기', '발표', '실험', 문항 3에서는 '동아리', '청소', '봉사', '갈등', '봉사활동', 문항 4에서는 '버섯', '곤충', '양식', '한우', '조경' 등으로 나타났다. 단어들 간의 관계를 시각적으로 분석이 가능한 언어네트워크분석 결과 매개중심성이 높은 단어는 문항 1에서는 '이유', '고등학교', '재학', 문항 2에서는 '쓰레기', '고등학교', '학교', 문항 3에서는 '중요', '오해', '완성', 문항 4에서는 '가공', '사료', '농가'로 나타났다. 연결정도중심성은 문항 1에서는 '고등학교', '탐구', '성적', 문항 2에서는 '쓰레기', '정리', '수업시간', 문항 3에서는 '의견', '회의', '봉사활동', 문항 4에서는 '가공', '공간', '실습'으로 나타났다. 매개중심성 값이 클수록 네트워크의 중앙에 위치하고, 두 범주 사이의 관계가 강할수록 서로 근거리에 위치한다. 연결정도중심성이 클수록 노드의 크기가 크게 나타나며, 노드 연결선은 단어들의 동시 출현 빈도가 높을수록 edge가 굵게 나타났다. 동시 출현 빈도가 높은 즉 상관관계가 높은 단어 조합은 '자격증 - 취득', '문제 - 해결', '과학 - 생명', '오해 - 양보' 등으로 나타났다. 단어 기반의 계층적 클러스터링 기법에 의하여 단어 간 인접, 상호 관계를 계층적으로 나타낸 클러스터 덴드로그램으로 군집의 개수를 결정하였다. 단어들의 군집 간 비유사도의 차이가 큰 군집을 구한 결과 문항 1은 2개, 문항 2와 문항 4는 4개, 문항 3은 5개의 군집으로 분류할 경우 군집내 응집력이 높고, 군집 간 이질성이 큰 적절한 군집을 구할 수 있었다.