• 대한화학회지
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• 제58권5호
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• pp.463-477
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• 2014

본 연구는 과학계고등학교 11학년 '산화-환원' 단원에 대해 자기조절학습 전략을 활용한 실험수업을 실시한 후, 과학탐구능력, 과학적 태도 및 학업성취도에 대한 교수-학습 효과를 분석하였다. 통제집단에 대해 교과서 및 교사용 지도서에 따라 실험수업을 실시하였으며, 실험집단에 대해서는 자기조절학습 전략을 활용한 실험수업을 실시하였다. 사전검사에서 두 집단 간에 유의미한 차이가 없었으나, 사후검사에서 실험집단의 평균값이 유의미하게 차이가 나타났다. 자기조절학습 전략을 활용하여 실험수업을 처치한 후, 과학고 학생들의 성향에 따른 자기조절학습 요소의 평균값 차이를 조사하였다. 사후검사의 인지조절 및 동기조절에서는 유의미한 차이가 나타났으나, 행동조절에서는 차이가 없었다. 과학탐구능력의 실험설계, 가설설정, 변인통제 및 일반화에 대해 두 집단사이에 유의미한 차이가 나타났다. 까다로운 변인통제가 실험의 성공여부와 직결된다는 생각에, '변인통제'를 신중하게 처리하였다. 이런 경향성은 실험횟수가 진행될수록 자기조절학습 전략에 대한 자신감이 생겼으며, 실험활동을 스스로 통제 조절하려는 노력이 더 적극적으로 나타났다. 이 같은 결과에 의해, 이들 요소에서 유의미한 차이가 생겼을 것으로 생각된다. 자기조절학습 세부요소와 과학탐구능력 사이에 상관성이 유의미하게 나타났으며, 인지요소에서 가장 높게, 행동조절에서 가장 낮은 상관관계를 나타내었다. 과학적 태도에서 두 집단 간에 평균값의 차이가 유의미하게 나타났다. 신중성, 자진성 및 호기심에서 평균값의 차이가 크게 나타났다. 자기조절학습 능력과 과학적 태도 사이에 유의미한 상관관계가 나타났으며, 인지조절과 동기조절에서 유의미한 상관관계가 나타났다. 과학적 태도의 하위변인인 신중성, 자진성 및 호기심에서 높은 상관성을 나타내었다. 학업성취도에 대해 실험집단의 평균점수가 약간 높게 나타났다. 자기조절학습 요소들과 학업성취도 사이에 유의한 상관성이 나타났으며, 인지조절과 동기조절에서 유의미한 상관관계를 나타내었다.

• 과학교육연구지
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• 제37권3호
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• pp.525-537
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• 2013

과학영재교육원 학생들이 성공적으로 과학 탐구를 수행하기 위해서는 문제 인식, 가설 설정, 탐구 설계, 결론 도출 등의 과학 통합 탐구 능력이 요구된다. 이 연구에서는 김유향(2013)이 개발한 '과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구'를 사용하여 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 평가 요소별, 성별, 이수 과정별, 전공 분야별로 비교하였다. 이 평가도구는 탐구 사고력의 주요 요소들인 탐구 문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출, 일반화, 평가에 관한 문항이 각 2개씩 총 18문항으로 구성되어 있다. 이 평가도구를 2013년 현재 C 대학교 부설 과학영재교육원에 다니고 있는 학생들 중 102명 학생들(초등과학반 15명, 중등과학심화I반 58명, 중등과학심화II반 29명)을 대상으로 시행하였다. 그 결과, 과학 통합 탐구 능력의 요소 중 가설 설정, 변인 추출의 점수는 상대적으로 높았고, 자료 변환, 자료 해석, 평가의 점수는 상대적으로 낮았다. '자료 변환'에 해당하는 선 그래프 그리기 문항과 '평가'에 해당하는 실험 설계의 개선점 찾기 문항의 정답률은 약 40 %로 상대적으로 낮게 나타났다. 영재교육을 받은 단계별로 비교하면 과학 통합 탐구 능력의 요소들 중 일반화의 경우 유의미한 차이가 있었다. 남학생과 여학생의 점수 차이는 유의미하지 않았다. 이 연구에서 사용한 평가도구가 생물 분야의 소재를 다루고 있어 생물 분야의 영재학생들과 다른 분야(물리, 화학, 지구과학)의 영재학생들과 비교한 결과, 유의미한 차이가 없었다. 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력 향상을 위하여 자료 변환, 자료 해석, 평가에 관한 교수 학습을 강화하고, 과학 탐구와 관련된 구체적인 교수 학습 자료를 개발할 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제51권1호
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• pp.73-81
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• 2007

이 연구의 목적은 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과의 목표와 성격에 대한 화학 교사들의 인식을 조사하고, 학습 지도 시 화학 교사들의 학습 내용 선택도와 학습 지도 방식에 대해 조사하여, 화학I 교과가 교육 현장에서 어떻게 운영되고 있는지 알아보고자 한 것이다. 연구를 위하여 40개 고등학교 화학 교사 44명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 연구결과, 화학 교사들은 제7차 교육과정의 화학I 교과의 목표가 화학적 소양을 갖춘 민주 시민의 양성이라고 인식하고 있었으며, 화학I 교과의 목표에 적합한 수업 방식은 실험·실습 수업 혹은 조사 및 토의 수업과 같은 탐구 중심의 수업 방식이라고 인식하고 있었다. 그러나 실제 수업에서는 개념 중심의 수업이 이루어지고 있었으며, 화학 교사에 따라 학습 내용 선택도에 차이가 많았다. 그리고 화학 교사들은 화학I 교과가 화학 학습에 흥미와 호기심을 갖게 하는데 적합하다고 생각하지만 화학 개념을 체계적으로 이해시키기엔 부적당하기 때문에, 화학I 교과의 학습 내용을 개선할 필요가 있다고 생각하고 있었다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과의 목표에서 탐구 학습을 강조하고 있으므로 탐구 중심의 수업이 이루어질 수 있도록 충분한 교사 연수와 교수-학습 자료의 개발이 필요하며, 교육과정 개정 시에 화학 교사들의 경험이 충분히 반영되어야 한다고 생각된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권6호
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• pp.931-941
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• 2011

이 연구의 목적은 논의가 강조된 일반화학실험이 학생들의 글쓰기에서 나타난 다중 표상 및 다중 표상의 내재성에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 탐구적 과학 글쓰기 전략을 바탕으로 일반화학실험 프로그램을 개발하였고, 이 프로그램을 적용한 후, 학생들의 글쓰기에서 나타나는 다중 표상의 양식과 내재성을 비교하였다. 이 연구는 일반화학실험을 수강하는 학생들을 대상으로 화학교육과 1학년 23명을 실험집단으로, 물리교육과 1학년 16명을 비교집단으로 선정하여 총 5개의 주제를 적용하였다. 학생들이 작성한 Summary Writing에서 나타난 다중 표상의 양식과 내재성을 공변량 분석으로 비교한 결과, 양식과 내재성 모두에서 실험집단의 평균이 비교집단에 비해 통계적으로 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 논의가 강조된 일반화학실험은 다중 표상 및 다중 표상의 내재성의 발달에 있어서 전통적인 실험방식에 비해 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 논의와 글쓰기를 지속적으로 수행하는 과정이 학생들의 과학적 개념에 대한 이해에 도움이 될 것이라 보이며, 연구 결과가 대학생을 대상으로도 효과가 있다는 것에서 프로그램의 적용 범위의 확대 측면에서 의미가 있다고 본다.

• 대한화학회지
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• 제56권2호
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• pp.290-296
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• 2012

화학교육 연구의 최근 동향을 파악하기 위하여 국내와 국외 화학교육 학술지에 게재된 논문을 비교 분석하였다. 국내 학술지로는 대한화학회지와 한국과학교육학회지를 선택하였고, 국외 학술지로는 Journal of Chemical Education을 선택하였다. 세 학술지에 2000년에서 2009년까지 10년간 게재된 논문을 분석하였다. 연구 결과, 연구 주제로 '교수법 및 교육공학', '학습자 특성', '화학 개념 및 실험' 순서로 많이 연구되었고, 한국의 사회적 특성이 반영된 '교육과정 및 교과서' 연구도 종종 이루어졌다. 연구에서 다루어진 화학교육 목표는 '개념 이해 및 개념 변화'가 가장 많았고, 국외의 경우 '성취도 또는 성적'이, 국내의 경우 '실험·탐구 능력'과 '태도, 흥미, 동기'가 두 번째로 많았다. 연구 대상으로 국내에서는 중학생과 고등학생을 대상으로 하는 연구가 많은 반면 국외에서는 대학생을 대상으로 하는 연구가 많아, 국내 연구에서 고등교육에 대한 관심이 요구된다. 연구 방법으로 '조사 및 검사'가 가장 많이 사용되었고, 국내의 경우 '자료 분석 및 내용 분석'과 '실험 연구', 국외의 경우 '실험 연구'가 두 번째로 많았다. 미래의 화학교육 연구에 대한 시사점을 논의하였다.

• 대한화학회지
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• 제50권4호
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• pp.328-337
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• 2006

연구의 목적은 고등학교 과학 교과서에 제시된 염화구리(II) 수용액의 전기분해 실험의 문제점을 분석하여, 학생들이 실험을 용이하게 수행하게 하고 환기 장치가 없는 과학실 여건을 고려해 염소 기체 발생으로 인한 안전 문제의 발생을 줄이기 위한 개선 실험을 제시하기 위한 것이다. 연구를 위하여 고등학교 11종 과학 교과서에 제시된 염화구리(II) 수용액의 전기분해 실험을 실험 방법에 따라 분류하고, 중등학교 화학 교사들에게 과학 교과서에 제시된 실험 방법대로 실험을 수행하게 한 후 문제점을 분석하여 개선 실험을 모색하였다. 연구 결과에 의하면, U 자관과 가지달린 U 자관을 반응 용기로 사용한 염화구리(II) 수용액의 전기분해 실험에서는 반응속도가 느려서 부반응으로 부산물이 발생하는 문제점이 있었으며, 비커를 반응 용기로 사용한 실험에서는 두 전극이 분리되어 있지 않아 각 전극에서 일어나는 화학반응을 분리하여 관찰할 수 없었다. 그리고 전기분해 장치를 반응 용기로 사용한 실험에서는 반응 생성물의 성질을 확인하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 ㅂ자 모양의 반응 용기를 사용한 결과, 전기분해 반응속도가 빨라졌고, 각 전극에서 생성되는 반응 생성물의 특성을 분리해서 관찰할 수 있었다. 또한, 염화구리(II) 수용액의 사용량과 (-)극 주변에서 일어나는 부반응으로 인한 부산물의 생성량을 줄일 수 있었다. 그러므로 ㅂ자 모양의 반응 용기를 사용하는 개선 실험을 고등학교 과학 탐구 실험에 활용한다면, 염화구리(II) 수용액의 전기분해 실험을 용이하게 수행할 수 있어, 수용액의 전기분해에 관한 과학적인 개념 형성에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제55권6호
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• pp.1056-1073
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• 2011

이 연구의 목적은 탐구 과정을 수행하는 동안 발산적 사고와 수렴적 사고를 경험할 수 있는 수업 전략을 개발하고 이를 적용함으로써 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위하여 발산하기 모형, 수렴하기 모형, 발산-수렴 함께하기 모형을 탐구의 각 단계에 활용할 수 있는 수업 전략을 개발하였다. 그리고 중학교 1학년을 대상으로 개발한 수업 전략을 실시한 후 이 수업 전략이 창의적 사고력, 비판적 사고력, 창의적 인성 및 학업 성취도에 미치는 효과를 알아보았다. 그 결과 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제의 모든 영역에서 창의성의 하위 범주인 유창성과 융통성이 유의미하게 향상되었다. 독창성에 대해서는 실험 집단의 교정 평균이 통제 집단에 비해 높게 나타났으나 통계적으로는 유의미하지 않았다. 비판적 사고력에 대해서는 문제 인식, 결론 도출 및 일반화 과정에서 유의미한 신장을 나타냈다. 또한, 본 연구의 수업 전략은 학업 성취도에도 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 창의적 인성에 대해서는 모든 하위영역에 대하여 유의미한 차이가 나타나지 않았다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권8호
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• pp.1158-1174
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• 2011

이 연구에서는 2009년에 시행된 까오카오의 구성 및 출제의 기본 원칙과 범위, 검사지 구성 등 을 파악하고, 문항 유형, 특이 사항 등을 분석하였다. 또한 까오카오 전국권1과 전국권2의 이과 종합 및 상해 이과 종합과 상해 화학 문항을 수능과 관련하여 내용 수준 및 행동 요소별로 분석하였고, 아울러 우리나라 수험생의 관점에서 예상 정답률을 추정하였다. 분석 결과, 까오카오 전국권 시험의 이과종합은 시험시간이 총 150분이며 300점 만점이고 상해 이과종합과 화학은 총 120분이며 각각 150점 만점이다. 또한 선택형 문항과 서답형 문항을 포함하고 있으며 서답형 문항은 실험 문제, 단답형과 서술형 문제 등 다양한 문제 유형으로 이루어져 있다. 이과종합 시험은 물리, 화학, 생물로 구성되어 있으며 우리나라 수능과 달리 지구과학 내용은 포함되어 있지 않다. 기본적인 이해나 관찰 능력부터 추리나 종합적인 사고 능력을 요구하고 있으며, 특히 실험 능력을 강조하고 있다. 시험의 출제 내용은 교육과정이 아닌 출제 요강에서 제시하고 있으며, 대체로 우리나라 고등학교까지의 교육과정 수준을 벗어나는 대학 수준의 비율이 다소 높았다. 행동 영역에 따른 분석에서 이해와 적용에 해당하는 문항의 비율이 우리나라 수능에 비해 매우 높게 나타났으나 탐구 설계 및 수행에 해당하는 문항의 경우는 비율이 높지는 않지만 매우 심도 있게 탐구 영역을 다루고 있다. 예상 정답률의 경우 전국권1과 전국권2의 예상 정답률 분포가 큰 차이를 보이지 않았으나, 예상 정답률이 20 39%에 해당하는 어려운 문항이 우리나라 수능과 비교할 때 4~5배로 높아 어렵게 출제되는 것으로 평가된다. 특이 사항으로는 까오카오 문항이 실험 능력을 강조하고 있으며 일상생활과 관련된 문항도 낮은 비율이지만 생활에 유용하게 출제되고 있다.

• 과학교육연구지
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• 제34권2호
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• pp.291-305
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• 2010

이 연구의 목적은 초등 교사들의 미량화학(Small-Scale Chemistry lab programs, SSC) 프로그램에 대한 교사의 인식을 알아보았다. SSC 연수 후 인식조사 참여 교사는 266명이다. 설문 내용은 SSC lab programs 교육과 적용의 필요성, 장점, 위험 및 안전, 환경오염과 처리, 경제성, 탐구능력 신장 등이다. 교사가 생각하는 전통적인 실험방법의 문제는 실험 준비시간이 많이 들고, 위험과 안전 그리고 사고에 대한 교사의 법적 책임, 경제적인 문제, 실험 후 폐기물 처리 어렵다, 자료 부족 순으로 답하였다. SSC를 경험한 교사는 거의 없었으며 SSC 연수 후 대부분의 교사들은 SSC 도입과 교육의 필요성에 긍정적으로 답하였다. 그리고 SSC 교육은 교과서 반영, 교사연수, 방과 후 교육, 강사 초청 순으로 하는 것이 좋겠다고 답하였다. SSC 교육에 필요자료로서는 CD, 비디오, 책자, 인쇄물 순으로 답하였다. SSC 장점을 묻는 설문에서는 단순, 편리, 시간절약, 다양성, 정성, 정량, 수업병행, 장난감 등 교사들 대부분이 긍정적으로 답하였다. 시약 등의 소량 사용으로 말미암아 폭발, 화재에 안전하다고 답하였고 플라스틱 사용으로 깨질 염려가 없어 안전하다고 답하였다. 또한 실험 후 처리가 쉽고 환경오염을 줄일 수 있겠다고 대부분이 긍정적으로 답하였다. 생활속 도구 사용으로 친숙하고 또한 장비구입이 용이하고 경제적이었다. 학습내용이해는 대체적으로 긍정적으로 답하였다. 개별 또는 2인 1조 편성으로 서로 충분한 토의가 부족하다고 생각하는 시각도 있었다. 문제해결력과 기술향상은 긍정적으로 답하였다. 특히, 창의력 신장에서 긍정적으로 답한 교사는 51.5% 였다. 대체적으로 탐구 능력 신장에는 교사들이 아직 체계화되지 않아 판단하는데 혼란스러운 것 같았다. 이 미량화학 프로그램이 초등현장에 간편하게 활용할 수 있게 교수-학습 자료의 개발을 위한 노력 및 보급 그리고 계속적인 연수가 이루어져서 초등 현장에 넓게 확대되었으면 한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.347-358
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• 2017

본 연구에서는 중등 예비 화학교사가 사범대학의 삶과 교육을 통해 발달시켜가는 교사 전문성을 실천적 지식(PPK)의 관점에서 분석함으로써 예비 화학교사 교육을 위한 시사점을 도출하고자 하였다. 서울 소재 사범대학에 재학 중인 5명의 예비 화학교사가 실행 공동체(CoP) 활동을 통하여 사범대학 삶과 교육에 대한 반성적 논의에 참여하였으며, 논의의 내용을 분석한 결과 예비 화학교사의 실천적 지식의 5가지 영역 중 교과내용 지식은 방대한 화학 지식으로 편극화된 경향이 있고, 교육과정 지식은 교육과정 자료들을 비판적으로 선택 분석 응용하는 수준으로 이어지는 데 한계가 있는 것으로 나타났다. 교수 학습 지식에서는 특히 탐구실험 지도력이 부족하며, 교수 학습환경 지식은 사범대학-지역사회 간 연계부족, 교육 관련자들과의 소통의장 부족으로 인해 발달에 제한이 있는 것으로 나타났다. 한편 예비 화학교사들은 교직에 목적을 두지 않는 주변인들로부터 부정적인 영향을 받고 있었고, 교사로서의 신념을 충분히 숙고할 수 있는 대화의 장이 학과 내 부족하여 교사자신관련 지식을 충분히 함양하지 못하는 것으로 나타났다. 예비 화학교사의 실천적 지식 향상을 위해서는 무엇보다 교사자신관련 지식을 강화시킬 필요가 있으며, 이를 위해 예비교사 현직교사 교수자 지역사회 담당자 교육행정가 교육 연구자 등이 함께 하는 전문적 학습공동체의 운영이 효과적일 수 있다. 또한 교과내용 지식의 깊이와 방향성에 대한 제고, 교육과정을 비판적으로 검토하고 재구성해볼 수 있는 기회의 제공, 탐구실험 지도력 향상을 위한 교과내용실험 과목의 개선, 교육봉사 활동의 개선이 예비 화학교사의 실천적 지식 함양에 도움이 될 수 있음을 제언한다.