• 대한화학회지
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• 제64권6호
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• pp.416-428
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• 2020

이 연구는 2015 개정 교육과정에 따른 중학교 1학년 과학과 디지털교과서의 물질 단원에 제시된 외적 표상의 활용 실태를 분석하였다. 5종의 디지털교과서에 제시된 외적 표상의 수준, 양식, 제시 방법, 상호작용성을 분석하였다. 외적 표상의 수준은 거시적 수준의 외적 표상이 주로 제시되었고, 입자적 설명은 거시적 수준과 미시적 수준의 외적 표상이 함께 제시되었다. 외적 표상의 양식은 주로 시각언어와 시각비언어 표상으로 제시되었고, 청각언어 표상이나 청각비언어 표상은 거의 제시되지 않았다. 시각언어 표상과 청각언어 표상은 대부분 형식적인 형태로 제시되었고 시각비언어 표상은 운동성이 포함되지 않은 정화상이 가장 많이 제시되었다. 외적 표상의 제시 방법은 세 가지 측면에서 분석하였다. 첫째, 주로 시각언어 표상과 시각비언어 표상이 함께 제시되었고, 청각언어 표상과 시각비언어 표상이 함께 제시된 경우는 나타나지 않았다. 청각언어, 시각언어, 시각비언어 표상이 함께 제시된 경우, 일부는 청각언어 표상의 정보가 시각언어 표상에서 중복적으로 제시되었다. 둘째, 학습 내용과 관계없는 청각비언어 표상이 다른 외적 표상들과 함께 제시되었다. 셋째, 시각언어 표상과 시각비언어 표상을 다른 페이지에 배치하는 형태는 거의 나타나지 않았고, 청각언어 표상과 시각비언어 표상은 항상 동시에 제시되었다. 외적 표상의 상호작용성에서 설명 영역은 조작 수준의 상호작용성이, 활동 영역은 피드백 수준의 상호작용성이 주로 제시되었고, 두 영역 모두 적응과 소통 수준의 상호작용성은 거의 나타나지 않았다. 이상의 결과를 바탕으로 디지털교과서 집필 방향에 대한 시사점을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권3호
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• pp.190-200
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• 2007

이 연구에서는 다중 표상 학습과 관련된 이론 및 연구 결과에 기초하여 제7차 중학교 1학년 과학 교과서의 물질 단원에 제시된 외적 표상들의 활용 실태를 분석했다. 분석 결과, 상징적 표상이나 거시적 표상보다 미시적 표상이 많았다. 외적 표상들만 제시된 경우보다 외적 표상들이 그리기 또는 쓰기와 함께 제시된 경우가 많았다. 또한, 다중 표상 학습에서 효과적으로 외적 표상들을 활용하는 방법과 관련된 원리(개인화 원리 등)와 이론(이중 부호화 이론, 인지적 부담 이론, 사회적 구성주의 이론 등)에 적합하게 외적 표상들이 활용되지 않은 것으로 나타났다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.

• 현장과학교육
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• 제12권2호
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• pp.164-177
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• 2018

이 연구의 목적은 원자와 이온 생성 과정의 표상에 대한 중학생들의 이해도를 파악하는 것이다. 이를 위하여 교과서에 제시되어 있는 원자와 이온 생성 과정의 표상을 선정하여 서술형 검사를 구성하였고, 원자와 이온 생성 과정에 대한 이해도를 추가적으로 파악하기 위한 선다형 검사를 개발하였다. 임의로 표집한 서울 시내 중학교 한 곳의 2학년 학생 237명을 대상으로 연구를 진행하였다. 원자의 구성 입자와 이온의 생성 과정을 나타낸 표상에 대한 학생들의 서술 내용을 분석한 결과, 교육과정에 제시된 성취기준과 관련된'원자에는 원자핵과 전자가 있다'와 '원자가 전자를 잃으면 양전하를 띠고, 전자를 얻으면 음전하를 띠게 된다'는 내용이 가장 높은 빈도로 나타났다. 또한 원자의 구성 입자에 대한 표상에 비하여 동적인 표상이 강화된 이온 생성 과정에 대한 표상에서는 현상 자체에 대한 서술보다 과정에 대한 서술 내용이 더 높은 빈도로 나타났다. 한편 학생들은 표상에 나타난 표면적인 정보를 위주로 서술하는 경향을 보였으며, 이로 인해 상황 특수적인 정보를 일반화하는 오류가 나타났다. 서술형 응답과 선다형 응답 내용을 비교한 결과, 선다형 검사에서 올바른 응답을 했더라도 관련 개념을 총체적으로 이해하고 있지 못하고 있는 학생들이 있음을 확인할 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 교육적 시사점을 논의하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권2호
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• pp.418-431
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• 2022

이 연구에서는 2015 개정 교육과정에 따른 초등학교 과학 디지털교과서의 물질 영역에 제시된 외적 표상의 양식과 제시 방법, 상호작용성을 분석하였다. 선행연구의 분석틀을 본 연구의 맥락에 맞게 수정·보완하여 사용하였으며, 3~6학년 디지털 과학교과서에서 물질 영역을 다루는 단원을 '본문'과 '탐구'로 구분하여 분석하였다. 분석 결과, 외적 표상의 양식은 시각언어 표상과 시각비언어 표상이 가장 많이 제시되었으며, 청각비언어 표상은 본문에만 높은 빈도로 제시되고 청각언어 표상은 본문과 탐구 전체에서 낮은 빈도로 제시되었다. 제시 방법 측면에서 언어적 표상과 시각비언어 표상이 함께 나타난 경우에는 대부분 시각언어 표상과 시각비언어 표상이 함께 제시되었다. 시각언어 표상, 청각언어 표상, 시각비언어 표상이 함께 제시된 경우 중 일부에서 시각언어 표상과 청각언어 표상의 정보가 중복적으로 제시되었다. 그리고 내용과 관계없는 청각비언어 표상이 다른 외적 표상들과 함께 제시되었으며, 그 빈도는 특히 본문에서 높았다. 근접성 측면에서 시각언어 표상과 시각비언어 표상이 다른 페이지에 배치되는 경우는 없었고, 청각언어 표상을 시각비언어 표상과 다른 시점에 제시하는 경우도 없었다. 상호작용성 측면에서는 설명적 피드백과 낮은 수준의 조작이 주로 나타났다. 이상의 결과를 바탕으로 다중 표상 학습의 관점에서 디지털교과서를 개선하기 위한 방안을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권1호
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• pp.61-75
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• 2020

이 연구에서는 2015 개정 교육과정 7학년 과학의 물질 영역인 '기체의 성질'과 '물질의 상태 변화' 단원에 제시된 외적 표상을 분석하여 표상을 활용한 과학교육을 위한 시사점을 도출하고자 하였다. 표상의 유형, 표면적 특성의 해석, 본문과의 관련성, 캡션의 존재와 특성, 복합적 표상에서 표상 간 관련성, 표상의 기능의 여섯 가지 범주로 구성된 분석틀을 이용하여 다섯 종의 교과서에 나타난 표상의 특성을 분석하였다. 또한, '기체의 성질'과 '물질의 상태 변화' 단원의 성취기준을 설명하는 각 교과서에 제시된 대표적인 표상의 특징을 분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 먼저 표상의 유형에서는 거시적 표상이 가장 높은 빈도로 나타났으며, 표면적 특성의 해석 범주에서는 명시적 특성을 가진 표상의 빈도가 가장 높았다. 본문과의 관련성 범주의 분석 결과, 대부분의 표상이 완전한 연관성과 연결 또는 완전한 연관성과 비연결에 해당하여 표상과 본문 내용은 일관성 있게 연관되어 있는 것으로 나타났다. 캡션의 존재와 특성 범주에서는 적절한 캡션이 존재하는 표상의 빈도가 가장 높았고, 복합적 표상에서 표상 간의 관련성은 충분히 연결된 표상이 대부분이었다. 표상의 기능 범주에서는 완성형이 가장 높은 빈도를 보였으나 탐구 활동에 제시된 표상에서는 미완성형이 높은 빈도를 나타냈다. 성취기준과 관련된 대표적인 표상을 분석한 결과, 표상의 유형, 표상에 제시된 정보및 기호의 사용 등에서 교과서별로 차이를 나타냈다. 연구의 결과로부터 7학년 물질 영역의 표상 활용과 관련된 교육적 시사점을 논의하였다.

• 현장과학교육
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• 제12권3호
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• pp.309-330
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• 2018

초연결성이 강조되는 앞으로의 사회에서 디지털교과서는 학습 자료와 교실에서의 소통 방식을 확장시킬 수 있는 중요한 매체가 될 것이다. 본 연구에서는 현 디지털교과서가 서책형교과서와 얼마나 차별화된 방식으로 의미 있게 구성되었는지 살펴보기 위해 디지털교과서에 제시된 외적 표상의 유형과 특징들을 서책형교과서에 제시된 외적 표상과 비교하여 살펴보았다. 특히 2009 및 2015 개정 교육과정에서 검정 받은 디지털교과서 간의 비교를 통해 교육과정에 따른 크고 작은 변화들을 진단하고 앞으로의 발전 방향을 모색하고자 하였다. 분석 결과, 디지털교과서는 물리적 한계를 넘어서는 공간 속에서 양적으로 확장된 자료들과 표상들을 제공하고 있었으나 이러한 표상들이 주로 언어적 표상에 집중되는 모습을 보였다. 이러한 경향성은 두 교육과정의 교과서에서 동일했으나 2015 개정 교육과정에서 좀 더 다양한 유형의 표상들이 발견되었다. 표상의 기능적 측면에서 디지털교과서의 표상들은 서책형교과서와 같이 설명적 기능과 예시적 기능을 가장 많이 수행하고 있었다. 하지만 디지털교과서에서는 보충적 기능의 표상들이 급증하였고, 서책형교과서와는 차별화된 요약적 기능, 수행적 기능의 표상들이 추가되었다. 다만, 2015 개정 교육과정의 교과서에서는 2009 개정 교육과정에 비해 보충적 기능의 표상이 약간 줄고, 요약적 기능과 수행적 기능을 하는 표상들이 상대적으로 많이 활용되었다. 표상의 제시방법 측면에서 디지털교과서에서는 클릭을 하면 팝업창이나 화면 전환 기능을 통해 여러 표상들을 제시하는 방법으로 공간을 활용하고 있었으며, 특히 2015 개정 교육과정의 교과서에서는 화면 전환 기능을 통한 제시 방법이 많이 활용되었다. 끝으로 이러한 분석 결과가 디지털교과서 개발 및 과학수업 개선의 측면에서 갖는 시사점을 제안하였다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제14권1호
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• pp.1-28
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• 2012

본 연구는 30명의 고등학교 2학년 학생들을 통해서 수학적 시각화의 구성 요소를 알아보고, 시각화 구성 요소들이 수학 문제 해결 과정에서 어떻게 활용되는지를 알아보는 것이다. 특히, 30명의 학생들 중 시각성 평가가 높은 5명의 학생들에 대해서 질적 사례 연구를 실시하였다. 분석 결과를 보면, 시각화의 구성 요소는 크게 정신적 이미지, 외적 표상, 이미지의 변형 및 조작, 공간 시각화 능력으로 범주화 (Guti$\acute{e}$rrez, 1996) 되었고, 각 요소마다 더 세분화되어져 나타났다. 또한, 수학 문제 해결 과정에서 시각화 요소들은 외적 표상을 생성하기 전에 기본적으로 정신적 이미지를 생성하고 있었고, 정형화된 정신적 이미지의 경우 문제 해결에 대한 학생들의 풍부한 사고를 억제하고 문제에 대한 부적절한 풀이 결과를 이끌어낼 수 있는 부정적인 영향을 주었다. 차원 변화에 의해서 이루어지는 이미지 변형 및 조작을 어려워하는 학생들이 있었으나, 문제 해결 과정에서 답을 추론하기 위한 이미지 탐색 활동과 도출된 답의 정당화를 위해서 이미지 조작 활동을 활용하고 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권4호
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• pp.510-517
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• 2006

이 연구에서는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진하는 방안으로서의 그리기에 미치는 상황 흥미, 주의 집중, 인지적 노력의 영향을 조사하였다. 2개 남녀공학 중학교 1학년 178명을 대상으로 '보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 그리기를 활용한 수업을 실시하였다. 학생들은 거시적인 현상을 시범 실험을 통해 관찰한 후, 제공된 언어적 정보에 대한 자신의 정신 모형을 그림으로 그리고 이를 시각적 정보와 비교하였다. 사후 검사로 상황 흥미, 주의집중, 인지적 노력, 개념 이해도 검사를 실시하였다. 연구 결과, 상황 흥미는 주의집중에 직접적인 영향을 주고, 주의집중은 직접적으로 또는 인지적 노력을 경유하여 개념 이해도에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 이런 결과는 그리기에서 처음으로 유발되는 것은 상황 흥미이며, 주의집중과 인지적 노력이 그리기를 통한 개념 이해에 직접적인 영향을 주는 요인일 수 있음을 시사한다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권4호
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• pp.533-540
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• 2005

이 연구에서는 물질의 입자적 성질이 강조되는 화학 개념 학습에서 학생들에게 제공되는 다양한 외적 표상들 간의 연계와 통합을 촉진시키는 방법으로서의 그리기와 쓰기의 효과에 대해 알아보았다. 남녀공학 중학교 1학년 224명을 통제 집단, 그리기 집단, 쓰기 집단으로 배치한 후,'보일의 법칙'과 '샤를의 법칙'에 대하여 2차시 동안 수업을 하였다. 세 집단 모두 거시적인 현상을 실험을 통해 관찰하게 한 후, 통제 집단 에서는 시각적 정보와 언어적 정보를 동시에 제공하여 학습하게 하였고, 그리기 집단에서는 제공된 언어적 정보에 대한 정신 모형을 그림으로 그리게 한 후, 이를 시각적 정보와 비교하게 하였으며, 쓰기 집단에서는 시각적 정보에 대한 정신 모형을 글로 쓰게 한 후, 이를 언어적 정보와 비교하게 하였다. 이원 공변량 분석 결과, 쓰기 집단의 개념 이해도 점수가 통제 집단보다 유의미하게 높았으며, 그리기 집단은 통제 집단보다 통계적으로 높은 경향성을 보였다. 개념 이해도 점수에서 수업 처치와 공간 시각화 능력 사이의 상호 작용 효과는 없었다. 학생들의 수업 인식 검사 결과에서는 대부분의 학생들이 쓰기와 그리기 활동을 통해 개념 이해가 잘 되었다고 응답하였으며, 일부 학생들은 쓰기와 그리기가 재미있었다고 응답하기도 하였다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권5호
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• pp.471-481
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• 2008

이 연구에서는 학생들이 현재의 과학 교과서에서 화학 개념 학습을 위해 제시된 외적 표상들을 연계하는 과정에서 범하는 오류 유형을 학생들의 장독립성-장의존성에 따라 조사했다. 1개 중학교 1학년 학생 196명을 '보일의 법칙'을 학습하는 BL 집단과 '샤를의 법칙'을 학습하는 CL 집단으로 배치한 후, 장독립성-장의존성 검사를 실시했다. 각 집단 학생들에게 물질의 입자성이 강조된 글과 그림으로 해당 개념을 학습하게 한 후, 연계 과정 검사를 실시했다. 연구 결과, '불충한 연결', '부적절한 연결', '무분별한 연결', '불가능한 연결', '연결 불이행'의 5가지 연계 오류 유형이 나타났다. 이 중에서도 목표 개념과 관계없이 '연결 불이행', '부적절한 연결', '무분별한 연결'이 많이 나타났다. 장독립적 학생들과 장의존적 학생들이 범한 연계 오류의 빈도 사이에는 통계적으로 유의미한 차이가 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.