• 한국과학교육학회지
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• 제32권5호
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• pp.903-927
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• 2012

본 연구는 2007년 개정 교육과정에서 도입된 자유탐구활동의 지도방안에 대한 시사점을 얻기 위하여 중학생의 소집단 자유탐구 활동 중 물리 영역 탐구문제 구성과정을 변인의 추출 및 명료화의 관점에서 분석하였으며, 변인의 명료화가 진행되는 단계에서 학생의 어려움을 조사하였다. 본 연구의 참여 학생은 서울 소재 대학 영재원 과학반 소속 중학생 4명이며 '계란낙하'라는 하나의 주제를 가지고 13차시, 30시간동안 자유탐구활동을 진행하였다. 학생들의 탐구문제 구성에서 나타난 변인의 추출 및 명료화 과정을 분석하기 위하여 선행연구를 토대로 변인 추출의 수준 및 변인의 명료화 수준에 대한 분석틀을 제안하였다. 학생들은 과학적 탐구의 과정을 반복적이고 점진적으로 수행하면서 탐구문제를 5차례 변경하였다. 종속변인이 독립변인보다 먼전 추출되었으며 변인 추출의 수준 및 명료화의 수준도 높게 나타났다. 학생들은 여러 종류의 독립변인들을 외연적 수준에서 추출하는 것으로 나타났는데, 이는 학생들은 이론적 설명 모형의 부재로 중요한 독립변인을 추출하는 것을 어려워하며 그 때문에 독립변인과 통제변인을 구분하지 못하는 현상도 함께 나타나는 것으로 해석할 수 있다. 학생들은 탐구주제의 선택 뿐 만 아니라 종속변인과 독립변인의 추출 및 정의하는데 현실적 여건에 의해 제약을 받는 것으로 나타났다. 또한 학생들은 종속변인이나 독립변인을 추출하는데 있어서 모두 감각적인 현상이나 외연적 특성인 깨지는 것, 높이 등이 부각되는 것으로 판단되었다. 종속변인의 이론적 정의나 조작적 정의를 하는데 있어서 해당 지식이 부족하여 어려움을 겪었으며, 그 결과 해당하는 변인의 과학 사전적 정의를 이해해도 해당 탐구상황에 적용하여 설명모형을 만들어내지는 못하였는데, 이는 이후 독립변인 및 통제 변인을 추출하는데 영향을 준 것으로 판단된다. 이론적 설명모형의 부재는 학생들의 이론적 배경에 대한 이해의 부족에서도 비롯되지만, 과학적 탐구가 시행착오적인 해보기나 무작정적인 변인사이의 관계 설정하기가 아닌 이론에 근거한 실증적 활동이라는 인식이 부족한 것에 기인한다고 판단할 수 있다.

• 대한화학회지
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• 제55권2호
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• pp.290-303
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• 2011

발산적 사고력과 수렴적 사고력 신장 모형을 만들고 난 후에 현행 과학 탐구 교수 전략에 함께 사용한 새로운 수업 전략을 개발하였다. 이 연구에서 창의적 사고력은 협의의 측면으로 발산적 사고력이다. 그리고 과학과에서의 문제 해결력은 탐구 능력이며 수렴적 사고인 비판적 사고력이다. 이러한 창의적 문제해결력 지향 탐구 수업 모형에 의한 수업 전략을 사범 대학 학생들에게 1학기 동안 적용하여 그 적용 효과를 알아보았다. 첫 번째, 이 학생들의 창의적 사고력인 발산적 사고력이 유의미하게 신장되었다. 하위 요소로는 문제를 인식하는 기능, 가설을 설정하는 기능, 자료를 변환하고 해석하는 기능에 있어서 발산적 사고력이 유의미하게 신장되었다. 두 번째, 이 학생들의 문제 해결력인 탐구 능력에서의 비판적 사고력이 유의미하게 신장되었다. 하위 요소로는 가설을 설정하는 기능, 자료를 변환하고 해석하는 기능, 결론을 도출하는 기능에 있어서 유의미하게 비판적 사고력이 신장되고 있음을 알 수 있었다. 세 번째, 이 학생들의 창의적 문제 해결력도 유의미하게 신장되었다. 구체적으로 변인 통제 능력을 제외한 나머지 탐구 능력에서 모두 창의적 문제 해결력이 유의미하게 신장 되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권8호
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• pp.795-806
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• 2014

이 연구는 초등과학부진학생들의 기초과학탐구능력을 향상하기 위해 중재프로그램을 개발하고 안구추적기를 활용해 중재프로그램의 효과를 검증하는데 있다. 연구 참여자는 초등과학부진학생 35명이었다. 안구운동추적기는 SMI사의 iView XTM RED로 고정형이고 샘플링 속도는 120 Hz이었다. 실험을 설계하고 분석하기 위해 Experiment 3.4와 BeGaze 3.4 프로그램을 사용하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째 기초탐구 교수전략, 교사 학생 행동, 교수-학습지도안, 학습 활동지를 포함하여 중재프로그램을 개발하였다. 둘째, 중재프로그램 적용결과 기초과학탐구능력이 향상되었고 전체 문제해결시간이 통계적으로 유의미하게 줄어들었다. 셋째, 기초과학탐구 문제영역과 핵심단어에 대한 평균응시시간이 통계적으로 유의미하게 감소하였다. 넷째, 기초과학탐구문제해결과정에서 동공 크기(pupil diameter)가 통계적으로 유의미하게 확장되었다. 다섯째, 기초과학탐구문제해결과정에서 평균도약시간(average saccade time)은 통계적으로 유의미하게 증가하였다. 여섯째, 문제 단서영역에 대한 평균응시도입시간(average fixation entry time)은 통계적으로 유의미하게 빨라졌고, 평균응시시간은 통계적으로 유의미하게 줄어들었다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권4호
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• pp.267-276
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• 2014

본 연구의 목적은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 알아보는 데 있다. 연구의 대상은 경기도 안성시 소재 K 고등학교 2학년 2개 반이다. 수업 처치 전에, 판구조론에 대한 학생들의 선개념을 조사하기 위해 개념 검사가 실시되었다. 비교 집단은 전통적 수업을, 실험 집단은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업을 적용하였다. 수업 적용이 끝난 후에 실험 집단과 비교 집단의 과학 관련 태도 변화를 알아보기 위해 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)를 사용하였다. 연구 결과, 수업처치에 따른 판구조론에 대한 개념 변화는 비교 집단보다 실험 집단에서 개념 이해도가 더 높게 향상되어 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 올바른 개념 변화에 더 효과적임을 알 수 있었고, 과학 관련 태도는 실험 집단의 경우 '과학자의 평범성', '과학 수업의 즐거움', '과학에 대한 취미로서의 관심'의 범주에서 통계적으로 유의미한 증가가 있었다. 이러한 연구 결과로 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 긍정적인 변화를 준다는 것을 확인하였다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.1-17
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• 2003

이 논문은 수학적인 재능을 가진 농어촌 수학영재지도를 위하여 농어촌 지역에 위치한 과학영재교육원(지역교육청 주관)에서 수학하는 중학교 2학년 학생을 대상으로 창조적인 수학문제 해결력을 증진시키는 방법을 연구한다. 특히 수학영재교육에서 수학 창의적 문제해결력을 증진시키기 위한 탐색방안을 연구하여 탐구학습에 적용하는 수업모형과 학습지도안을 개발하고 개발된 탐구학습지도안을 탐구학습모형에 적용하여 지적능력(IQ)에 따른 수업 형태의 선호도 반응, 지적능력과 수학창의력 능력과의 관계, 탐구학습과 수학 창의적 문제해결 능력과의 관계를 비교분석하여 수학영재교육에 있어서 수학 창의적 문제해결에 알맞는 교수·학습 모형과 학습내용을 탐색하여 보편화된 교재이외의 다양한 수학학습탐구주제를 가지고 학생들의 참여를 이끌어 내어 토론식 수업을 전개하는 것이 바람직한 수업모델이 될 수 있을 것이라는 결론을 얻었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권2호
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• pp.338-355
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• 2022

본 연구는 과학 수업 딜레마 사례에 관한 초등 예비교사의 탐구 활동이 교사교육에서 어떠한 효용성을 가지는지 탐색하는 것을 목표로 한다. 구체적으로 딜레마 사례에 관한 초등 예비교사의 탐구 과정의 특징은 무엇이며 탐구를 통해 그들의 교육적 의사결정이 어떻게 변화하는지 자세히 살펴봄으로써 딜레마 사례 활용 교사교육의 효과에 대한 시사점을 얻고자 하였다. 교육대학교 4학년에 재학 중인 초등 예비교사 20명이 참여하였으며 모둠별 프로젝트 학습 형태로 과학 수업 딜레마 사례에 관한 탐구 활동을 7주간 수행하였다. 연구자는 사전·사후 설문지, 모둠별 KWHL 표, 모둠별 탐구보고서, 모둠별 발표 자료 및 모둠별 토론 내용을 데이터로 수집하고 분석하여 예비교사의 탐구 과정의 특징과 의사결정 변화에 영향을 주는 주요 요인을 추출하였다. 예비교사들은 딜레마 사례에서 다루고 있는 과학 주제를 탐구하면서 자신의 과학 학습 과정, 탐구 과정을 의미 있는 것으로 인식하였고 자신이 탐구를 통해 과학을 학습한 것처럼 초등학생도 유의미한 과학 탐구 활동을 할 수 있을 것으로 유추하였다. 또 예비교사들은 수업 주제와 관련하여 실제 초등학생의 사고 과정이나 배경 지식 등을 다양한 방법으로 탐구하였다. 지도서와 교육과정 등의 문서를 조사하고 현장교사나 초등학생과 면담을 통해 '실제' 학생의 사고 과정이나 수준을 파악하고자 했고 이를 교육적 의사결정에 반영하였다. 또한, 딜레마 상황의 해결 방안을 한 가지 대안으로 귀결하지 않고 여러 가지 교수 방법을 비교하며 상황에 따라 다양한 대안이 가능함을 인식하기도 하였다. 이처럼 딜레마 사례는 비구조화된 문제로서 예비교사에게 일종의 문제해결 상황을 제공하였고 예비교사의 과학적 탐구, 학생의 사고에 관한 탐구를 촉발하였으며 예비교사가 교수-학습의 복잡성을 인식하는 데 일조하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 딜레마 사례 활용 교사교육과 관련된 시사점을 논의하였다.

• 한국영재학회:학술대회논문집
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• 한국영재학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.143-144
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• 2003

6차 교육과정부터는 과학 교육에서 학생들의 학습 목표를 과학 개념에 대한 이해 뿐 아니라 탐구 사고력 및 기능 향상도 중요한 목표로서 취급하고 있다(교육부, 1992). 그런데 학생의 탐구 사고력을 향상시킬 수 있는 과학교육이 제대로 이루어지지 못하고 있는 것이 현재의 실정이다. Schwab(1961)가 탐구 학습의 단계를 분류하면서 지적한 바 있듯이 탐구는 주어진 과제를 해결하는 고정적 탐구보다는 스스로 과제를 설정하고 이를 해결하려 하는 유동적 탐구가 더 바람직한 방향이며, 이러한 유형의 탐구를 통하여 학생들은 창의성의 신장과 함께 과학적탐구가 이루어지는 과정을 더 올바르게 이해할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 탐구의 상황을 학교 실험실만이 아닌 좀 더 생활 주변의 여러 가지 경험과 관련된 쪽으로 안내하는 것도 필요하다. 최근 활발한 컴퓨터의 보급과 인터넷 환경의 확대로 인하여 학생들이 이러한 환경에서 교사와 직접 동일한 시간, 동일한 장소에서 대면하지 않고도 의사소통하고 교수-학습이 이루어질 수 있는 기회가 사회적으로 가능해지고 있다. 이러한 원격교육은 교사의 안내에 따른 탐구 교수 형태의 개념 확인 및 검증 실험이 대부분인 전통적 과학학습 방법과 달리 학생 스스로 문제를 찾고 해결하려고 시도하는 것을 통하여 과학적 탐구 기능의 향상은 물론 과학적 개념의 획득, 과학, 사회, 기술에 대한 폭넓은 인식을 형성하는데 도움이 된다. 또한 인터넷 환경을 이용하면 학교 실험실 상황을 벗어나 학생들에게 다양한 탐구 활동 기회를 제공할 수 있고, 또한 그에 따른 의사 소통이 더 용이해질 수 있다. 이에 따라서 본 연구에서는 탐구 과정기술과 사고력을 중시하는 초등학교 과학과목의 특성을 고려하여 이에 적합한 인터넷 원격교수-학습을 위한 교수-학습 모형과 학생들의 과학적 탐구력과 사고력을 신장시킬 수 있는 멀티미디어 학습자료를 개발하고, 이를 실제적으로 적용할 수 있는 웹사이트를 개발, 현장에 적용하여 원격교수학습이 과학적 탐구력과 사고력에 미치는 효과에 대하여 조사하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권2호
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• pp.130-138
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• 2008

이 연구에서는 학생-학생 언어적 상호작용 분석을 통해 문제 해결형 탐구 실험 모듈에서의 SWH 전략의 활용 효과를 알아보았다. 중학교 과학탐구반 학생 23명을 대상으로 SWH 실험군 3조와 SWH 통제군 3조로 구성하여 문제 해결형 탐구 실험 모듈을 전일제 계발활동에 적용하였다. SWH는 개별 카드와 모둠별 카드 작성을 통하여 학생들에게 충분히 사고할 수 있는 기회를 제공하는 전략이다. 먼저 문제 발생 시점에서 파란색의 SWH 개별 카드를 각자 작성하여 개별적으로 문제 해결 방안에 대해 생각하는 기회를 갖고, 그 후에 초록색의 SWH 모둠별 카드를 작성하면서 모둠구성원들과 문제 해결 방안을 토의하고 실험 과정을 수행하게 된다. 실험을 수행하면서 소집단에서 이루어진 언어적 상호작용을 수집하여 SWH 전략의 활용 효과를 비교하였다. 연구 결과에 의하면, 문제 발생 상황에서 SWH 실험군은 문제 해결에 관한 질문이나 의견제시가 주로 이루어지나, SWH 통제군은 문제 발생 상황에서 질문이나 의견제시가 실제 수행과 동시에 이루어지고 있음을 알 수 있었다. 또한, SWH 실험군에서는 문제 상황에서 문제 해결에 대한 심층적 수준의 논의적 상호작용이 두드러지게 증가하였다. 특히, 문제해결을 위한 유의미한 논의가 활발하게 이루어졌다는 것을 의미하는 문제 해결에 대한 의견 제시(SS3, SD1)영역의 상호작용이 통제군에 비해 훨씬 많이 나타났다. 따라서 문제 해결형 탐구 실험에서의 SWH 전략이 학생들의 문제 해결을 위한 활동에 긍정적임을 확인할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권2호
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• pp.303-312
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• 2015

본 연구의 목적은 학교 과학 수업의 탐구활동 과정에서 어떤 규범이 형성되며 그러한 규범이 탐구 수행에 어떠한 영향을 주는지를 분석하고, 이를 토대로 학교 과학 탐구를 실행하는 과정에서 직면하는 여러문제들에 대해 고찰하는 것이다. 초등학교 고학년 두 학급의 탐구활동 사례를 중심으로 수업 관찰, 학생과 교사 면담, 설문지 등의 다양한 출처를 통해 자료를 수집하였다. 먼저, 교실 규범에 대한 이론적 범주로서 생활규범, 범교과 학습규범, 과학탐구 학습규범의 세 가지 범주를 구축하고, 각 범주의 하위 규범들을 귀납적으로 추출하였다. 더불어 각 규범들의 유형과 특징, 그리고 수업 및 탐구 수행에 미치는 영향을 함께 분석하였다. 교실 규범에 대한 분석을 토대로 학교 과학탐구의 실행 과정에서 직면하는 실질적인 문제로서 첫째, 집단적인 탐구 수행이 갖는 구조적인 어려움, 둘째, 탐구수업의 여러 국면에서 다르게 구현되는 교사의 권위, 셋째, 범교과적인 교육적 가치와 과학 탐구에서의 가치와의 갈등을 확인하였다. 끝으로 이러한 특징들이 학교 과학탐구의 실질적 실행과 교실 현상을 문화적으로 이해하는 데에 있어서 갖는 의미와 시사점에 대해 논의하였다.

• 한국수학사학회지
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• 제32권6호
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• pp.281-299
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• 2019

Mathematical problem solving has become a major concern in school mathematics, and methods to enhance children's mathematical problem solving abilities have been the main topics in many mathematics education researches. In addition to previous researches about problem solving, the development of a mathematical problem solving method that enables children to establish mathematical concepts through problem solving, to discover formalized principles associated with concepts, and to apply them to real world situations needs. For this purpose, I examined the necessity of problem solving education and reviewed mathematical problem solving researches and problem solving models for giving the theoretical backgrounds. This study suggested the problem solving approach based on the intuitive and the formal inquiry which are the basis of mathematical discovery and inquiry process. And it is developed to keep the balance and complement of the conceptual understanding and the procedural understanding respectively. In addition, it consisted of problem posing to apply the mathematical principles in the application stage.