• 과학교육연구지
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• 제37권1호
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• pp.157-169
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• 2013

본 연구의 목적은 고등학생들의 지구시스템적 관점에 기반한 탄소 순환 개념을 분석하고자 한다. 이를 위한 연구 대상자로 고등학교 학생들 중 지구과학I 교과를 이수한 학생으로 본 연구에 참여 의사를 밝힌 7명의 학생들을 선정하여 지구시스템적 관점에 기반한 탄소 순환 개념을 분석하였다. 탄소 순환 개념 분석을 위해 학생들에게 탄소 순환과 관련된 단어 연상, 인과 지도 그리기, 그림 그리기를 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 학생들의 탄소 순환 관련 연상된 개념은 7명 중 5명이 3개 이하로 나타났다. 두 번째, 학생들의 탄소 순환 관련 상태 변화와 과정의 개념은 상태 변화 2개, 과정 8개로 나타났다. 세 번째, 학생들의 탄소 순환 관련 연결 고리는 2명의 학생이 2개, 3명의 학생이 1개의 연결 고리를 나타내었고, 2명의 학생은 연결 고리를 나타내지 못하였다. 네 번째, 그림 그리기를 통해서 본 탄소 순환 관련 개념은 1명의 학생이 9개, 3명의 학생이 7개, 나머지 학생들은 각각 5개, 4개, 3개의 개념을 그림으로 표현하였다. 이는 연구 대상 7명의 학생 중 1명은 시스템 사고를 잘 수행하고 있으며, 6명은 탄소 순환에 대한 적은 개념과 연결 고리로 시스템 사고가 미흡함을 보여준다. 학생들에게 지구 시스템과 연결된 지식이나 시스템 사고를 향상시키기 위해서는 고등학교 교육과정의 다양한 교육프로그램이 개발되어야 할 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권3호
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• pp.305-314
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• 2008

이 연구는 7차 고등학교 지구과학 II 교과서의 내용 중 화성암의 조직 개념에 대한 본문 진술을 분석하고 문제점을 지적하고 그 개선 방안을 모색하였다. 과학 교과서의 개념 진술이 정확하지 않아 학습자들에게 오개념을 유발하거나 재강화할 가능성이 있는 여러 진술문이 발견되었다. 화산암에 대하여 세립질, 유리질 또는 반상 조직을 기술하고 있으며, 심성암에 대하여 완정질, 입상, 조립질 및 등립질 조직 등 다양한 조직을 제시하고 있다. 이들은 화성암 조직 분류체계 기준의 혼란에 관련된 것들이었다. 화성암의 조직에 대한 정확한 개념을 전달하기 위한 화성암 분류 기준의 개선방안들을 제시하였다. 화성암을 구성광물의 입도, 상대적인 크기와 결정도에 따라 화산암에는 비현정질 또는 반상 조직을, 심성암에는 현정질 또는 완정질, 등립상 조직을 사용하여야 한다.

• 과학교육연구지
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• 제35권2호
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• pp.274-282
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• 2011

이 연구는 초 중학생의 지구온난화와 기후변화에 대한 인식을 알아보고자 하였다. 이를 위해 기후변화현상, 지구온난화, 지구온난화의 원인과 영향, 지구온난화를 줄이기 위한 실천 등을 내용으로 하는 질문지를 개발하였다. 연구 대상자는 5학년 118명, 7학년 121명으로 중학교는 환경을 배우는 학교와 그렇지 않은 학교를 표집하였다. 연구 수행 결과는 다음과 같다. 첫째, 초 중학생들의 지구온난화와 기후변화에 대한 인식 수준은 낮았다. 둘째, 지구온난화에 대해 대부분 학생들은 온실가스, 빙하, 환경오염 등으로 인식하고 있었다. 또한 지구온난화의 원인에 대해서는 대부분의 학생들은 과학 개념을 가지고 있었으나, 일부 학생들은 지구온난화가 오존층 파괴로 일어난다는 오개념을 가지고 있었다. 셋째, 지구온난화의 원인에 대해 일부 초등학생과 중학생들은 유사한 오개념을 가지고 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권6호
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• pp.441-454
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• 2021

본 연구에서는 교육과정 개정에 따른 지구과학 내용 영역과 핵심개념의 변화에 대한 고등학생의 인식을 조사하고, 국내외 지구과학과 교육과정의 천문 영역 학습 요소 비교·분석을 통해 2022 개정 교육과정 고등학교 지구과학 선택과목의 천문 영역 내용구성(안)을 제안하고자 하였다. 이를 위해 2015 개정 교육과정으로 전환하면서 지구과학 교과목에 도입된 내용 영역 및 핵심개념에 대한 고등학생의 인식을 조사하여 분석하였다. 또한, 4명의 지구과학교육 전문가들이 우리나라를 비롯한 미국, 캐나다 British Columbia(BC)주, 일본, 국제 바칼로레아 디플로마 프로그램(IBDP) 교육과정에 제시된 천문 영역 학습 내용을 비교·분석하였다. 설문 조사 결과, 지구과학 내용 영역 중 학생들이 가장 큰 매력을 느끼는 내용은 천문 영역으로 나타났다. 천문 관련 핵심개념에 가장 큰 흥미를 느낀다고 응답한 고등학생들은 2015 개정 교육과정에서 천체관측 관련 내용이 삭제된 것에 대해 많은 아쉬움을 나타내었다. 국내외 교육과정을 비교한 결과, 우리나라와 IBDP 교육과정이 가장 많은 양의 천문 영역 학습 내용을 다루고 있었다. 캐나다 BC주와 IBDP의 경우, 천문 영역을 독립된 과목으로 개설하며, 우리나라와 가장 유사한 일본의 교육과정은 지구과학 과목에서 천문 영역의 내용을 다루고 있다. 연구결과에 따르면, 천문교육 강화를 위해 학생들이 흥미를 가질 수 있는 학습 요소와 변별력을 확보할 수 있는 천문 관련 내용으로 지구과학 일반 선택과목을 구성할 필요가 있는 것으로 나타났다. 천문 영역은 다양한 학문의 배경지식이 요구되며 교과 연계 학습이 필요하므로 일반적인 천문학의 지식체계를 따라 진로 선택과목을 구성할 필요가 있다. 연구결과를 토대로 천문교육을 통한 과학소양교육 실현에 초점을 두고 2022 개정 교육과정 지구과학 선택과목의 천문 영역 내용 구성(안)을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권8호
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• pp.963-977
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• 2009

이 연구의 목적은 지구계 교육의 학습자로서 대학생들의 지구계 순환에 대한 인식을 밝혀 교육에의 시사점을 찾는 것이다. 지구과학 교양 수업을 수강하는 62명의 비과학 전공 대학생들을 대상으로 8주 동안 창의적 이야기 쓰기 활동을 실시하였다. 창의적 이야기는 스토리맵 그리기 방법으로 순환의 구성 개념과 유형을 분석하여 범주화 하였다. 지구계의 순환 구성 개념은 32가지로 매우 다양하게 표출되었고, 순환 유형은 원형과 복합형이 다수였으나 일부 사례는 순환 고리를 완성하지 못한 가지형과 선형으로 표현되었다. 지구계 순환에 대한 대학생들의 인식은 자연-생물계에 편향되어 있으며, 자연-생물계와 인간계의 3 범주를 모두 인식한 사례는 30% 미만으로 나타났다. 지구계 교육을 통해 인간 활동에 의한 피드백의 영향을 인지할 수 있도록 순환을 소재로 교수 내용을 다양화 하고, 학습자의 시스템 사고를 지원해야 하겠다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권6호
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• pp.469-479
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• 2001

본 연구는 1999 ${\sim}$ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ${\sim}$ 59%와 60 ${\sim}$ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ${\sim}$ 59% 1문항, 60 ${\sim}$ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ${\sim}$ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.490-503
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• 2020

해류와 해양 순환은 지구의 에너지를 분배하는 조절자로서 중요한 역할을 하고 있다. 2015 개정 교육과정에 기반한 중등학교 과학 및 지구과학 교과서에는 한반도 주변 해류 중 북한한류의 계절변동성에 대한 오개념을 포함하고 있는 것으로 드러났다. 이를 분석하기 위하여 중학교 5종, 고등학교 6종 교과서에 제시되어 있는 북한한류와 관련된 교과내용을 수집하였으며, 중등학교 과학교사 30인을 대상으로 해류와 북한한류에 관한 설문 조사를 실시하였다. 설문 내용은 교과서에서 북한한류에 대해서 언급하고 있는지, 북한한류의 시간변동성에 대한 개념의 오류가 있는지에 관한 질문으로 구성하였고, 북한한류와 관련된 자유로운 의견을 수집하였다. 교과서에서는 북한한류의 유속이 겨울에 강하다고 제시되어 있는데, 이는 그동안 장기간의 과학계의 연구 결과와는 정반대로 배치되는 결과이다. 북한한류의 세기는 여름에 강함에도 불구하고 겨울에 강하다고 교과서에서 제시하고 있는 것에 대한 오개념의 원인과 형성 과정을 조사하였다. 교사대상 설문을 분석한 결과, 대부분의 교사들이 북한한류의 세기가 겨울에 강하다는 지식 오류를 가지고 있었다. 이는 교사들이 가지고 있는 용어에 대한 오개념에서 출발하여 교사들의 확고한 지식으로 각인되어 있었다. 이러한 오개념은 교사 자신이 중등학교 재학시절부터 획득한 지식에서 기원하였고, 교과서의 오개념은 수정되지 않은 상태로 오랫동안 교사와 학생들에게 전달되고 있었다. 이러한 상황은 향후 학생들의 오개념을 재생산하는 구조를 가질 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 교사 및 학생들이 가지고 있는 북한한류의 계절변동성에 관한 오개념을 단절하기 위하여 기존의 과학적 연구 결과들의 요약하였고, 교과서 수정의 필요성과 교사 전문성 신장을 위한 재교육의 필요성을 제안하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권6호
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• pp.639-653
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• 2019

본 연구의 목적은 수온-염분도를 분석하여 음속최소층을 유추하는 과정을 통해 과학영재들의 그래프 해석 능력과 해양의 물리적 개념 이해 정도를 살펴보는 것이다. 이에 과학영재학교에 재학 중인 3학년 총 106명의 영재학생을 대상으로 해양학 학술지에 게재된 수온-염분도를 이용하여 SOFAR (SOund Fixing And Ranging) channel의 깊이를 추정하는 논서술형 문항을 만들어 양적, 질적 분석을 수행하였다. 연구결과 수온-염분도를 해석, 모델링, 변환하는 등 과학영재마다 그래프를 분석하는 수준에서 차이가 나타났으며 수온, 염분, 밀도 등에 관한 대안 개념도 노출되었다. 본 연구 결과는 과학영재들의 그래프 해석 수준을 이해하고, 그 과정에서 나타난 대안 개념을 토대로 해양 분야 교수-학습 방법 개선 프로그램 및 그래프 분석과 관련된 소재 발굴을 위한 기초 자료를 제공할 것이다.

• 한국보육학회지
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• 제18권4호
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• pp.65-89
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• 2018

본 연구의 목적은 연령별 누리과정 교사용지도서의 과학교육관련 활동에서 제시하고 있는 과학개념 및 교수학습방법을 분석하는 것이다. 연구자료는 교사용지도서의 과학교육관련 활동 772개이며, 과학개념은 물리과학(힘과 운동, 물리적구조, 전기와 자기, 빛과 그림자, 소리의 성질), 화학(물질의 특성, 물질의 반응), 생명과학(조직적 구조, 성장과 변화, 유전과 진화, 동식물과 인간의 관계), 지구과학(지구시스템의 상호작용, 지구시스템의 구조, 우주), 공학(설계된 세상, 공학 설계, 공학 및 기술과 사회), 생태학(환경보존) 영역에서 제시하는 개념을 토대로 분석하였다. 교수학습방법은 대소집단활동 유형, 자유선택활동 유형별로 분석하였다. 과학개념은 3-5세 공통으로 공학, 화학, 생명과학 영역이 주로 제시되고 있었으며, 물리과학은 전 연령에서 낮은 분포로 제시되고 있었다. 과학개념은 주로 '동식물과 자연', '생활도구', '환경과 생활', '봄 여름 가을 겨울'의 생활주제에서 많이 나타났다. 교수학습방법은 3세, 4세는 자유선택활동(과학영역, 실외자유선택활동, 미술영역, 수조작영역 중심), 5세는 대소집단활동(요리, 이야기나누기, 음악활동)이 많이 사용되는 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권4호
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• pp.345-355
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• 2013

가상 야외 답사(VFT)는 전통적인 야외 답사의 매력적인 대안으로 간주되지만, 지구과학 교육과정에서 어떻게 가장 효과적으로 활용될 수 있는지는 아직 명확하지 않다. 이 연구에서는 플래시 파노라마 기반 VFT를 활용한 지구과학 수업이 고등학교 학생들의 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해에 미치는 영향을 알아보았다. 플래시 파노라마 기반 VFT 활용의 효과를 알아보기 위해 수업 처치 사전 및 사후에 공간 시각화 능력 및 화산 개념 검사를 실시하였으며, 수업 처치 결과를 분석하기 위해 공변량 분석과 선형 회귀 분석을 수행하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 실험집단의 공간 시각화 능력 향상 정도가 통제 집단에 비해 통계적으로 유의미하게 더 높게 나타났다. 특히, 공간 시각화 능력의 세 가지 하부 범주 중 공간 조작 능력 향상이 가장 큰 것으로 나타났다. 둘째, 대부분의 범주에서 실험 집단의 화산 개념 이해 향상 정도가 통제 집단에 비해 더 높게 나타났으나, 1개 범주를 제외하고 통계적으로 유의미한 차이는 아니었다. 셋째, VFT 활용 후 실험 집단이 통제 집단에 비해 공간 시각화 능력과 화산 개념 이해 간의 상관관계가 현저하게 증가하였다.