• 한국과학교육학회지
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• 제39권4호
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• pp.511-523
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• 2019

미래의 과학자 양성을 목표로, 진정한 과학 탐구의 경험을 강조하고 있는 고등학생들의 R&E 활동에서 점진적으로 주목하고 있는 것은 진정한 탐구 주체로서의 학생의 활동이다. 본 연구에서는 고등학교에서 수행되고 있는 R&E 활동 중에서 특히 학생이 그 주체가 되어 연구의 과정을 결정하고 실행하는 학생 주도의 R&E를 대상으로 연구 수행의 주요 흐름을 파악하고, 각 단계에서 드러나는 학생의 인식적 행위주체성을 탐색하고자 하였다. 이를 위하여 과학영재학교 1학년 학생들이 수행한 교내 R&E 활동에 대하여 18개월에 걸친 질적 사례 연구를 수행하였으며, 연구 참여자와의 반 구조화된 면담 자료, 연구자의 참여관찰 일지, 학생과의 논의 과정에 대한 녹음자료, 학생 산출물 등과 같은 질적 자료를 수집, 근거이론에 기반한 지속적 비교분석법에 따라 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과, 학생 주도의 R&E 활동은 주제 탐색의 단계-연구 설계의 단계-실험활동 수행의 단계-해석 및 고찰의 단계-과학적 의사소통의 단계를 거치는 것으로 드러났으며, 이와 같은 연구의 흐름은 비선형적이며 단계 간 중첩과 회귀가 빈번하게 드러나는 동적인 특징을 지님을 알 수 있었다. 두 번째로, 학생 주도의 R&E 활동에서 학생의 인식적 행위주체성은 R&E 구조와의 지속적인 상호작용을 통해 발현되었다. R&E의 구조에 의한 인식적 행위주체성의 촉발은 연구의 진행에 따라 점차 자발적 발현으로 전환되었으며, 특히 학생의 인식적 신념과 깊은 관련성을 보였다. 또한 인식적 행위주체성의 발현 과정에서 학생들은 스스로를 R&E 활동의 의사결정자로 배치하는 모습을 보였으며, 이는 R&E 활동에 대한 권위의 재분배와도 밀접한 관련성을 드러냈다. 학생 주도의 R&E 활동이 어떠한 흐름을 가지고 이루어지며, 그 가운데 학생들이 어떠한 인식적 행위주체성을 보이는지에 대한 본 연구는 지속적으로 확산되고 있는 고등학생들의 연구 활동 참여에 대한 심층적 이해를 제공함과 동시에, 학생들이 스스로의 탐구 활동에서 진정한 주체로 자리매김 할 수 있도록 지원하고자 하는 많은 교육 연구자들에게 그 방향성 수립을 위한 단초를 제공할 수 있을 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.58-71
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• 2010

본 연구의 목적은 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 초등과학 영재학생들이 갖고 있는 선개념을 확인하여 유형별로 분류하고, 개발한 수업 모듈을 적용해 봄으로써 지구와 달의 운동 개념이 어떻게 변화되어 가는지 확인해 보기 위함이다. 이를 위해 J대학교 초등과학영재 15명의 학생들을 대상으로 질문지법과 면담법, 역할극을 활용하여 선개념을 조사한 후 지구과학교육 전문가와 2명의 박사과정 대학원생과 함께 분석하였다. 또한 수업 모듈을 개발하여 사전 모의수업을 통해 보완한 후, 동영상 촬영을 하면서 실제 수업을 녹화하였다. 녹화한 동영상을 토대로 프로토콜을 분석하였으며, 다음과 같은 연구결과가 나왔다. 첫째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대한 초등과학 영재학생들의 선개념은 달이 한 쪽 면만 보이는 이유에 대해 달이 지구주위를 돌기 때문이라는 막연한 개념의 '가' 유형, 달이 지구주위를 한 쪽 면만 쳐다보기 때문이라는 현상적 개념의 '나' 유형, 달의 자전과 공전주기가 같기 때문이라는 암기 개념의 '다' 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 둘째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 역할극으로 표현했을 때 나타난 선개념은 달의 회전 방향에 대해 잘못된 개념을 갖고 있는 A 유형, 달의 자전과 공전이 동시에 나타나도록 표현하지 못한 잘못된 개념을 갖고 있는 B 유형, 지구의 움직임을 정확하게 표현하지 못한 C 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 여기에 좀 더 세분화시키면 A 유형은 달의 자전과 공전의 방향을 제대로 이해하지 못한 채 움직임을 표현한 A-1 유형과 달의 움직임 자체를 역할극으로 표현하지 못한 A-2 유형으로, C 유형은 지구가 움직이되 달만 쳐다보고 움직이는 C-1 유형과 지구와 달이 정량적으로 움직이지 않게 표현한 C-2 유형으로 분류되었다. 셋째, 선개념을 수정하기 위해 본 연구자가 개발한 수업 모듈을 통해 A 유형의 경우는 1단계(달만 공전)과 2단계(달만 자전)의 수업단계에서, B 유형의 경우는 3단계(달의 자전과 공전)의 수업단계에서, C-1 유형의 경우는 4단계(달의 자전과 공전 주기 관련 표현하기)와 5단계(지구의 자전을 고려한 달의 움직임 생각하기)에서, C-2 유형의 경우는 6단계(지구와 달의 움직임과의 관계 조작하기) 수업을 통해 긍정적인 개념 변화가 가능했다. 본 연구는 지구와 달의 운동 개념 변화를 위해서는 역할극과 함께 탐구자료 제작 및 단계별 탐구활동을 동시에 실시하면 보다 효과적인 개념 변화가 이루어질 수 있음을 시사한다.

• 영재교육연구
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• 제17권1호
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• pp.51-76
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• 2007

본 연구에서는 경험의 종류를 달리하여 설정된 비계가 아동의 창의성 신장에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 다음과 같이 연구대상을 선정하였다. 즉 경기도 소재 J초등학교 1학년 아동 156명과 6학년 134명을 대상으로 연구자는 상황적 경험과 이야기 경험으로 구성된 비계를 실험집단 아동에게 제공하였다. 창의성 검사 도구로는 Torrance의 창의적 사고력 검사지 중 그림 완성문제를 선택하여 사용하였다. 사전 사후검사를 실시한 후 비계설정을 통한 창의성 변화 양상을 비교 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 사후검사에서 상황적 경험을 이용해 비계가 제시된 실험집단 아동들은 비계설정 후에 오히려 창의성이 감소되는 양상을 나타내보였으며 특히 창의성 하위요소 중 제목의 추상성과 정교성이 통계적으로도 의의 있는 감소 현상을 보여주었다. 반면, 이야기 경험을 이용해 비계가 제시된 실험집단의 경우에는 비계설정후에 매우 의미 있는 창의성 신장 양상을 나타내 보임으로써 상황적 경험을 제공받은 실험집단과 반대되는 모습을 보여주었다. 둘째, 설정된 비계로 인한 학년별 창의성 신장 양상이 어떠한지 알아본 결과, 1학년과 6학년 모두 이야기 경험을 이용해 비계를 설정한 경우, 이들의 창의성이 향상되는 반면, 상황적 경험을 제공하였을 때는 창의성이 감소되는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 계획적 조직적으로 설정되는 모든 비계들이 아동의 능력 향상에 긍정적인 영향만을 미치는 것이 아니라 비계의 종류와 특성에 따라 긍정적인 영향뿐만 아니라 때로는 부정적인 영향도 미칠 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 이러한 연구 결과는 비계설정이라는 교수 학습방안을 적용할 때는 아동의 연령과 흥미를 고려하여 어떠한 종류의 매개체를 이용한 비계설정이 이들의 능력 향상에 긍정적인 영향을 미치는지를 먼저 밝혀낸 후, 구체적인 교수 학습 활동에 적용할 필요가 있음을 시사해 준다.

• 영재교육연구
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• 제14권1호
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• pp.1-27
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• 2004

본 연구는 국가의 경제발전은 물론 대인관계와 사회적응에 매우 중요한 역할을 하는 성취동기 중 아동의 성취동기를 측정할 수 있는 척도를 개발하고자 하였다. 서울시내 초등학교 2곳에 재학중인 5,6학년 아동 586명을 대상으로 설문지 조사를 실시하였다. 예비 연구를 통하여 구성된 81개 문항의 척도를 문항 변별도 측면에서 양호한 수준 $x^2$의 유의도 p<.01과 .25이상 V계수의 68개 문항을 추출하였다. 68개 문항을 요인 분석하여 고유치 1이상, 요인부하량 .30이상인 49개 문항을 추출한 후 회귀분석을 적용한 결과 설명력의 증가분이 3%미만인 13개 문항을 척도 구성에서 제외시켜 총 36개 문항으로 아동의 성취동기 최종 측정 척도가 개발되었다. 척도의 신뢰도는 문항 내적일치도 지수인 Cronbach의 $\alpha$계수로 산출하였는데, .85로 만족할 만한 수준으로 나타나 개발된 척도가 우리나라 아동의 성취동기를 측정하기 위한 유용한 도구로 검증되었다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.1-11
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• 2010

본 연구에서는 한국청소년패널조사(Korea Youth Panel Survey) 1차년도(2003년)-4차년(2006년)도의 방대한 종단적 자료를 활용하여 학업성취 영향을 주는 다양한 변인들을 투입하여 한국청소년들의 수학 과학 학업성취도의 종단적 변화의 패턴을 탐색하고, 수학 과학 학업성취도 초기 형성과 변화에 영향을 주는 요인들을 분석하고자 한다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과를 통해 수학 과학 학업성취도 변화 패턴은 이차곡선적인 패턴을 보여주고 있었으며, 수학은 감소하는 성장모형을, 과학은 증가하는 성장모형으로 확인되었다. 또한 수학 과학 학업성취에 영향을 주는 요인을 분석함으로써 수학 과학 학업성취 초기치와 변화율 그리고 이차곡선요인에 부모관계, 교사관계, 자아관, 월평균소득, 진학계열이 주요하게 영향력 주고 있다. 그러나 아버지 직업의 경우 통계적으로 무의미하였다. 이를 통해 영재성 판별의 주요한 측면을 담당하고 있는 수학 과학 학업성취도의 개선을 위해서는 부모관계, 교사관계의 건강한 개선과 학생들의 올바른 자아관 확립 그리고 소외계층을 향한 우리 사회의 다양한 정책 및 학교 내 프로그램들이 다양한 수준에서 개발될 필요가 있음을 시사하고 있다.

• 영재교육연구
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• 제25권1호
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• pp.119-138
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• 2015

본 연구는 과학고 신입생들을 대상으로 수학, 물리, 화학, 영어 교과에서의 상급 학년 성취 수준을 평가하였다. 상급 학년 수준 시험은 천장효과를 배제한 성취수준을 평가할 수 있는 도구로 대학수학능력시험의 동형검사지를 개발 활용하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 과학고 신입생들의 수학, 과학 교과 학업성취도는 응시생의 50%이상이 수능 5등급이내에 위치하고 영어교과는 19.3%미만의 학생들이 5등급이내의 성적을 나타내어 수학이나 과학보다는 상대적으로 낮았다. 둘째, 과목 내 단원별 학업성취도가 높고 낮은 단원을 보면, 수학은 '행렬' 단원이 높고 '수열' 단원이 낮았다. 미적분과 통계 과목은 '함수의 극한과 연속성' 단원이 높고, '통계' 단원이 가장 낮았다. 물리 과목에서는 '전기와 자기' 단원이 중간 수준, '파동과 입자' 단원이 하위수준이었다. 화학 과목에서는 '생활 속의 화합물' 단원이 높고, '공기' 단원이 낮았다. 영어 교과에서는 읽기 영역의 '실용문'이 매우 높았으며, 쓰기 영역의 '문장'이 낮았다. 결론적으로 상급 학년 수준 시험은 학생들의 수준에 맞는 개별화된 프로그램을 적용하는데 좋은 방안이라 할 수 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.69-77
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• 2022

MBL을 통한 물리 실험은 학생들이 실험 결과를 바로 확인하고 쉽게 실험을 수행할 수 있어 예전부터 많은 학교에서 활용해 왔다. 하지만, 장치의 원리를 모르고 실험을 수행하거나, 단순히 도출된 데이터에만 집중하는 것이 MBL 실험의 문제점으로 꾸준히 제기되어 왔다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 아두이노를 활용하여 MBL 실험에서 많이 사용되는 피켓펜스의 방법으로 중력 가속도를 측정하고 실제 중력 가속도 값과의 비교를 통해 오차율을 계산했으며, 본 튜토리얼의 교육적 활용에 대한 논의를 해보았다. 실험 결과, 실험으로 구한 중력 가속도 값과 실제 중력 가속도 값의 오차율은 1% 내외로 비교적 정확한 측정이 가능한 것으로 나타났으며, 실험값의 표본평균이 95% 신뢰구간 안에 포함되는 것으로 나타나 유의미한 실험이라는 결론을 내릴 수 있었다. 또한, MBL이 가진 구조적인 단점을 보완할 수 있는 점, 물리와 수학의 상호작용을 고려할 수 있는 점, STEAM 교육에서 정보 교과와의 융합이 가능한 점 그리고 장비 구비비용이 저렴한 점을 통해 측정실험의 교육적 활용 가능성을 보여주었다. 본 자료를 토대로 아두이노를 활용한 물리 실험이 과학영재 교육에서 더욱 활성화될 수 있도록 기대하는 바이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권3호
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• pp.212-224
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• 2007

물질대사는 생명 현상을 이해하는데 중추적 위치를 차지하고 있지만, 개념의 추상적 성격으로 인해 학생들이 이해하기 어려운 내용으로 알려져 있다. 이 연구의 목적은 (1) 효소 반응 실험의 결과 해석 과정에서 체계적 비유를 적용한 후에 나타난 학생의 개념 변화를 알아보고, (2) 학생들의 개념 변화에 기여한 체계적 비유의 역할을 확인하며, (3) 개념의 존재론적 속성에 따른 학생들의 개념 이해 정도 차이를 알아보는 것이다. 이러한 연구 목적을 위해 중학교 과학영재 34명을 대상으로 실시한 사전검사와 사후검사 결과, 실험보고서 내용, 수업 후에 뚜렷한 개념 변화를 보인 4명의 학생들을 대상으로 한 면담 결과 등의 자료를 수집하여 분석하였다. 그 결과 수업 후에 활성화 에너지 감소에 의한 효소 반응 촉진 기능 이해, 효소 구조에 따른 반응 속도 변화 이해, 효소 작용 기작에 대한 이해 정도가 전반적으로 향상되었지만, 개념의 존재론적 속성에 따라 학생의 이해 정도에 차이가 있는 것으로 나타났다. 사건 범주에 속하는 효소의 기능에 대한 이해 정도는 높았지만, 평형 범주에 속하는 효소 반응 기작에 대한 이해 정도는 낮게 나타났다. 효소 개념은 이처럼 평형 범주의 속성을 가지고 있어 학생들의 이해가 어렵지만, 본 연구에서 일부 학생들이 사건 범주의 효소 개념에서 평형 범주의 효소 개념으로 변화를 보였으며, 이러한 개념 변화에 체계적 비유가 기여한 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권3호
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• pp.142-161
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• 2013

해양에 대한 관심과 친근감을 함양하기 위하여 해양캠프 '여름바다학교' 프로그램을 개발하여 2004년부터 2012년까지 9년 동안 4학년에서 9학년까지 초등 및 중등학교 학생들에게 적용하였다. 여름바다학교의 프로그램은 스노클링 해상 훈련과 인근 해양관련 연구소 및 박물관 견학활동, 해양 관련 각종 체험 학습, 해양 및 지구과학 관련 야외답사 활동, 그리고 해양에 관한 다양한 주제의 강연으로 구성되었다. 본 해양캠프에 참가한 학생들의 정의적 및 인지적 특성 변화 및 해양학적 소양 변화를 평가하기 위한 9가지의 설문지를 작성하여 실시하였다. 통계 분석 결과, 여름바다학교 시행 후 정도의 차이는 보이나 모든 학생들이 해양에 대한 흥미, 호기심, 열정 등 정의적 특성이 향상된 결과를 보였다. 13가지 소양 항목으로 분석한 해양에 관한 인지적 특성도 40%가 향상된 것으로 나타났다. 여름바다 학교에 대한 학부모들의 반응도 조사 분석하여 제시하였다. 초기에는 전공분야로서 해양에 대한 관심이 크지 않았던 몇몇 학생들이 수 년이 지난 후 앞으로의 전공 분야로 해양학을 선정한 사례도 발견되었다. 이는 해양캠프 활동이 해양 분야의 잠재적 과학영재의 지원 체계로서 성공적인 기능을 한 것으로 평가된다. 본 연구는 여름 해양캠프 활동의 장기 수행이 학생들의 과학에 대한 잠재적 능력이 즉각적으로 나타나지 않더라도 가까운 미래에 발현하게 할 수 있는 긍정적인 효과가 있음을 보였다. 이는 차세대 해양 인력 양성을 위해 과학 캠프와 같은 프로그램들이 좀 더 발전적으로 개발되고 수행될 수 있도록 정책적 지원이 필요함을 시사한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제31권4호
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• pp.513-531
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• 2012

This study was to analyze the characteristic of scientific argumentation in the classes for the gifted of elementary school. The participants of this study were 5 fifth graders and 9 sixth graders, 14 in total, from the basic unit schools for gifted students of J elementary school in Incheon city. And it constituted small scale groups made up of 2~3 students with similar or identical ability in scientific reasoning. It had set up hypothesis for each group before the experiment, and students had a group discussion as a whole after the experiment. Classes were conducted 4 times, all courses were recorded as a sound/video. The ability in scientific reasoning of the students was inspected, making use of SRT II by means of pre-survey, and their argumentation levels were analyzed, utilizing 'Rubric for scientific argumentation course assessment.' As a result, argumentations did not incurred in every class. Analysis in argumentations of the students resulted in low level argumentation. This means argumentation cannot incur based on that with the limit in understanding the principle of experiments over the threshold of textbook no matter that he is an gifted student or not. The student both in formal operational period and transition period (2B/3A), the ability of scientific thinking in upper level, was improved of his argumentative ability in an overall aspect. However, a student of concrete operational period, the ability of scientific thinking in lower level, had argumentation with still lower level even after the experiment at the moment of discussing with the students on the upper level of scientific thinking ability.