• 한국과학교육학회지
• /
• 제44권2호
• /
• pp.141-153
• /
• 2024

2022 개정 과학과 교육과정은 AI를 활용한 탐구 활동을 경험함으로써 융합적 사고를 바탕으로 일상생활과 사회 속 과학 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르는 것을 목표로 한다. 이에 과학 교과와 AI를 융합한 과학-AI 융합교육 프로그램을 개발하고 이를 활용하여 고등학생을 대상으로 융합 수업을 진행하였다. 과학-AI 융합 수업은 감쇠진자의 운동을 정성적으로 이해하고 블록코딩 플랫폼 KNIME을 사용하여 진자의 위치를 예측할 수 있는 AI 모델을 구축하는 것을 목표로 한다. 개별 심층 면담을 통해 학습자의 경험을 이해하고 해석하고자 하였다. Giorgi의 현상학적 연구 방법론을 바탕으로 학습자의 참여 동기, 배움과 변화, 어려움과 수업의 한계를 기술하였다. 학생들은 AI에 대한 관심과 사회적 트렌드에 대한 인식을 바탕으로 수업에 참여하고자 하는 동기를 가지고 있었다. 학생들은 직접 데이터를 수집하고 AI 모델을 구축하는 것을 배웠다. 실험 결과를 바탕으로 주변 현상을 예측할 수 있을 것으로 기대하였으며 융합 수업을 긍정적으로 인식하였다. 한편, 여전히 익숙하지 않은 플랫폼, AI 원리 이해를 어려움으로 인식하였고 따라해야만 하는 수업 방식의 한계와 수업 내용상의 한계를 인식하였다. 융합 수업의 경험은 실생활의 문제를 AI를 통해 해결하고자 하는 학습 동기로 나타났으며, 학생들이 느낀 어려움과 한계는 더 심화되고 확장된 주제를 학습하고 싶은 동기로 이어졌다. 이를 바탕으로 과학-AI 융합 수업을 위한 논의 및 제언을 도출하였다. 본 연구는 과학-AI 융합 수업을 개발하고 이를 현장에 적용할 때 시사점을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
• /
• 제11권3호
• /
• pp.415-429
• /
• 2009

본 연구에서는 교과서 연립방정식 단원에 제시된 수학사의 내용을 살펴보고 이를 활용하기 위한 교수학적인 시사점을 분석하였다. 교과서에서 수학사는 읽을거리나 방정식을 푸는 과정에서 문제로 제공되는 경우가 대부분이다. 따라서 교사가 수업내용을 발전시키거나 자유 탐구를 위한 측면에서 수학사를 활용하기 위해, 그 시대의 사람들은 어떻게 문제를 해결하였는지 탐구할 수 있는 발문을 제시하고 향후 소개되는 연립방정식의 풀이에 대한 기대와 필요성에 대해 생각할 수 있는 기회를 제공하여 현재 사용하고 있는 풀이 방법의 편리성과 우수성을 인식하게 할 수 있다. 또한, 수학사에 나타난 연립방정식의 다양한 풀이에 대해 토론하여 자동화된 풀이를 반복하는 단순함에서 벗어나 수학을 비판적으로 바라보고 새롭게 변화 발전시킬 수 있는 반성적인 사고를 유발할 수 있다.

• 대한지구과학교육학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.99-108
• /
• 2010

이 연구의 목적은 드로잉 과제를 활용한 수업이 과학 영재들의 개념 변화와 과학에 대한 태도 변화에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 드로잉 과제를 활용한 수업이란 학생들이 수업의 주제와 관련된 핵심 개념을 그림으로 표현한 후 이를 수업에 활용하여 학습자의 개념을 발전시켜 나가는 형태의 수업이다. 본 연구는 2008년 3월부터 10월까지 8개월에 걸쳐서 드로잉 과제를 활용한 수업을 받은 실험 집단과 일반 영재 수업을 받은 비교 집단 간의 사전 및 사후 개념 점수를 비교하여 수업의 효과를 분석하였다. 또한 개발된 수업의 효과가 영재학생들의 메타인지 수준, 과학 창의적 문제 해결력 수준, 과학탐구능력 수준에 따라서 어떻게 다르게 나타나는지도 알아보았다. 드로잉 과제를 활용한 10차시 분량의 수업 절차는 Osborne과 Freyberg(1985)의 발생학습 모형을 기초로 하여 개발하였으며, 이 수업의 효과를 검증하기 위하여 울산광역시 U영재교육원 중3과학반 60명의 학생들을 실험집단 30명과 비교집단 30명으로 나누어 실험집단은 드로잉 과제를 활용한 수업을 실시하였고, 비교 집단은 일반 영재수업을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 드로잉 과제를 활용한 수업은 과학 영재의 개념을 변화시키는데 효과적이었다. 이것은 동료 학생들의 드로잉과 자신의 드로잉을 서로 비교하고, 토론하는 과정에서 학습자의 개념 변화가 효과적으로 일어났기 때문이라고 생각된다. 둘째, 드로잉 과제를 활용한 지각변동 수업의 효과는 과학 영재의 메타인지 수준에 관계없이 모든 과학 영재들의 개념 변화에 골고루 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 드로잉 과제를 활용한 지각변동 수업은 메타인지 수준에 관계없이 모든 과학 영재들의 개념 변화를 위해 적용될 수 있는 프로그램이다. 셋째, 드로잉 과제를 활용한 지각변동 수업의 효과는 과학 창의적 문제 해결력 '중' 수준의 과학 영재에게 수업의 효과가 가장 크게 나타났다. 넷째, 드로잉 과제를 활용한 지각변동 수업의 효과는 과학 탐구능력 '중' 수준의 과학 영재에게 수업의 효과가 가장 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 드로잉 과제를 활용한 수업은 과학 영재들의 개념 변화와 과학에 대한 태도 변화에 매우 효과적이라는 사실을 밝혔다. 많은 과학영재들이 수업 전에 자신이 가지고 있던 사전 개념을 드로잉으로 표현하는 학습활동에 높은 흥미와 관심을 보였으며, 다른 동료 학생들과 드로잉을 서로 비교하고 분석하는 학습활동에 적극적으로 참여하였다. 이러한 사실을 종합해 볼 때, 드로잉 과제를 활용한 수업을 적용하면 과학 영재들의 개념을 효과적으로 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과학에 대한 태도 역시 긍정적으로 변화시킬 수 있다고 생각된다.

• 과학교육연구지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.353-364
• /
• 2009

과학 교수학습 과정에서 학습자들에게 문제를 해결하는 과정을 통해 비판적 사고 기능과 협동 기능을 신장하도록 하는 문제중심학습의 적용이 필요하며 이를 위한 구체적인 방안이 요구된다. 본 연구에서는 문제중심학습을 위한'문제상황'을 개발하고 이를 고등학교 과학수업에 적용한 후 학습자의 과학 성취도와 과학에 대한 태도 및 문제중심학습에 대한 인식을 조사 하였다. 고등학교 10학년을 대상으로 실험집단에는 '온실효과를 줄이기 위한 미래의 에너지'와 '인도네시아 산불과 엘니뇨'라는 문제 상황으로 문제중심학습을 실시하였고 통제집단은 학습지를 활용한 교사중심 수업을 실시한 결과는 다음과 같다. 첫째, 학습능력 수준과 무관하게 문제중심학습이 교사중심 수업보다 과학 성취도에 효과적인 것으로 나타났다. 둘째, 문제중심학습이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, 과학수업의 즐거움 범주에서는 효과가 나타났으나 과학적 탐구에 대한 태도 범주와 과학적 태도의 적용 범주에서는 효과가 나타나지 않았다. 셋째, 문제중심학습에 대한 인식 조사 결과, 주어진 문제상황에서 문제를 구체적으로 진술해 내는 과정을 가장 어려워하면서도 또한 도움이 되는 활동으로 인식하였다. 이러한 연구 결과로부터, 과학 교육과정에 기초하면서 실제적이고 맥락적인 문제상황의 개발이 우선적인 과제임을 알 수 있었다.

• 한국초등수학교육학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.87-103
• /
• 2013

본 연구는 Polya의 문제해결 4단계에 따른 쓰기 활동이 학생들의 학업성취도와 태도에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 G광역시에 소재한 P초등학교 6학년 2개 학급(실험집단 : 27명, 비교집단 : 27명)을 대상으로 수행되었다. 실험집단은 Polya의 문제해결 단계에 따른 쓰기 활동을 구안하여 문제해결이나 탐구활동 단계를 선별하여 수업에 적용하였고, 통제집단은 같은 활동을 전통적인 방법으로 수업을 진행하였다. 학업성취도 사전검사는 G광역시교육과학연구원에서 개발한 5학년 2학기 서술형 평가에서 영역별로 5문항을 선정하였다. 그리고 사후검사는 6학년 1학기 내용 중에서 서술형 평가를 선정하여 사용하였다. 수학적 태도는 사전 검사와 사후 검사 모두 동일한 문항을 이용하였다. 학기 초에 사전검사를 실시하였고, 동일한 검사지를 한 학기간의 실험 처치 후 사후검사를 실시하였다. 연구결과 첫째, 학업성취도는 t-검정한 결과 유의수준 5%에서 유의미한 차이가 있었다. 둘째, 수학적 태도는 t-검정한 결과가 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 Polya의 문제해결 단계에 따른 쓰기 활동이 학업성취나 수학적 태도의 향상에 도움을 주었다는 것을 나타낸다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.412-428
• /
• 2010

이 연구는 2명의 중등 과학영재 지도 교사의 수업 전문성을 교수지향의 관점에서 알아보고자 한 것이다. 두 교사 모두 6년 이상 중등 과학영재의 생물 수업을 담당하였으며, 영재교육 교사연수를 이수하였다. 참여교사 당 2차시의 수업관찰과 녹화, 2차례의 심층면담을 통해 자료를 수집하였다. 모든 수업자료와 면담자료는 전사된 후 분석되었다. 연구결과 교사들의 수업에서 몇 가지 특징이 나타났다. 두 교사 모두 '개방적 탐구' 지향을 나타냈다. 이것은 탐구력과 창의적 문제 해결력을 신장시켜 과학영재가 과학자로 성장할 수 있도록 도와야 한다는 교사의 교육목표와 신념을 반영한 것이다. 그러나 교사의 전문적 지식의 구체적 내용과 강조점의 차이에 따른 신념은 '학문적 엄격성'과 '발견'의 서로 다른 지향으로 나타나기도 하는데, 이것은 수업에서 다루는 교과 내용 수준이나 범위 등에 영향을 주는 것으로 보인다. 교사들의 과학교수지향은 수업 대상 학생과 과학영재 수업 경험의 증가에 따라 변화한 것으로 나타났다. 이 과정에서 교사의 과학영재 교육철학이 교수지향에 중요한 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 교사의 전문성 신장을 위한 지속적인 노력을 바탕으로, 교사는 수업에 대한 자기반성을 통해 과학영재교육의 이론적 지식을 비판적으로 검토한다. 이를 통해 교사의 과학영재 교육철학이 정립되고 내면화될 때, 교사가 의도한 과학교수지향이 수업 실행에서도 일치되게 나타나는 것으로 보인다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제40권6호
• /
• pp.595-609
• /
• 2020

이 연구에서는 코로나19 상황에서 온라인 과학 수업 콘텐츠 개발에 참여한 교사들의 경험과 온라인 과학 수업에 대한 인식, 그리고 교사들이 개발한 온라인 과학 수업 콘텐츠의 특징에 대해 분석하였다. 이를 위해 온라인 과학 수업 동영상을 직접 제작한 10명의 초등 교사를 대상으로 온라인 과학 수업 동영상의 제작 과정과 어려움, 온라인 과학 수업에 대한 인식에 대해 설문 조사 및 심층 면담하였으며, 연구 참여자들이 제작한 온라인 과학 수업 동영상을 분석하여 온라인 과학수업의 특징을 조사하였다. 그 결과 온라인 과학 수업 동영상은 교사가 수업 연구, 각본 작성, 수업 동영상 촬영 및 편집의 전 과정을 구상하고 수업 및 실험과정을 직접 촬영하는 형태로 제작되었거나 전자저작물이나 디지털교과서 등에 음성을 녹음하는 형태로 제작되었다. 연구 참여자들은 제작 시간 부족, 촬영과 편집의 어려움, 오개념 전달에 대한 우려, 기존 자료에 대한 저작권 해결 문제, 외부 공개에 대한 부담 등을 어려움으로 인식하였다. 온라인 과학 수업 동영상 콘텐츠를 제작한 경험이 있는 교사였지만 온라인 과학 수업의 장점에 관해 적극적으로 대답한 연구 참여자는 없었다. 다만 온라인 수업의 특징인 반복 학습의 가능, 수업 시간과 장소의 자유로움, 교사의 수업계획이나 통제의 용이, 시각적 매체 활용으로 수업에 대한 학생의 흥미 유발 등에서 면대면 수업보다 유리함이 있을 것으로 응답했다. 반면에 연구 참여자들은 온라인 과학 수업의 단점으로 학생들의 탐구기회가 줄어들고, 의사소통이나 상호작용이 부족해지는 것을 꼽았다. 특히 이러한 단점들은 온라인 과학 수업의 질 특히 탐구 수업을 어렵게 하는 데 큰 영향을 미칠 것으로 생각했다. 온라인 과학 수업이 면대면 수업을 완전히 대체할 수 없다는 부정적인 견해를 취하는 교사들도 있었지만 여러 교사가 콘텐츠 활용형 온라인 수업 방식을 보완하는 보조적 수업 활동이 제시된다면 온라인 과학 수업과 면대면 수업을 병행하는 방식은 가능할 것으로 인식하였다. 또한 온라인 과학 수업의 도입 단계나 정리 단계에서는 면대면 과학 수업의 과정과 유사하였지만, 탐구 단계와 개념 설명 단계에서는 면대면 과학 수업과 큰 차이를 보였다. 온라인 과학 수업에서는 학생들의 흥미 유발을 위한 여러 방법이 사용되기도 하였지만, 학생의 실험 참여를 유도하지 않는 시범 실험이나 실험결과를 획일적으로 정리하였고 교과서 본문 내용과 개념을 교사가 정리하고 설명함으로써 교사 주도 개념 설명식 수업의 형태를 띠었다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.557-575
• /
• 2010

이 연구는 현재 중 고등학교에서 적용하고 있는 교수 모형을 선택할 때 그 준거로 활용할 수 있는 교수 모형의 특성과 목적을 제시하고자 수행하였다. 교수 모형의 특성과 목적은 수업 모형과 교수 모형에 관한 문헌을 분석하고, 그 결과를 근거로 정리해 제시하였다. 이 연구에서는 지금까지 제시된 수업 모형을 교수 모형에 포함시키고, 교수 모형을 전통적 모형, 과도기적 모형, 현대적 모형으로 분류하고, 현대적 모형을 다시 그 대상에 따라 개념변화 모형과 순환학습 모형으로 구분하였다. 이 논문에서 제시한 네 가지 교수모형의 특성과 목적을 요약하면 다음과 같다. $\cdot$ 전통적 모형: 강의를 통한 과학지식의 교수, 발견법을 통한 과학지식의 습득, 탐구중심 교수-학습 과정을 통한 과학적 탐구 과정 기능의 습득 및 과학적 방법과 탐구 방법을 적용한 문제해결 $\cdot$ 과도기적 모형: 시범실험, 발견법, 탐구적 접근법 을 통한 탐구 과정 기능의 습득, 과학지식의 습득과 분화 및 발달 $\cdot$ 현대적 모형 - 개념변화 모형: 탐구중심 접근법을 통한 과학지식의 분화, 과학개념에 의한 과학 대체 개념의 교환 - 순환학습 모형: 발견 및 탐구를 통한 개념의 분화 및 대체 개념의 교환, 과학적 탐구 과정 기능의 습득 이와 같은 과학 교수 모형의 영역별 특성과 목적은 교수-학습의 목표와 주제에 적절한 교수 모형의 범주를 확인할 때 적용할 수 있다. 과학 교수-학습 현장에서 실제로 적용할 교수 모형을 선정할 때는, 교수할 주제 및 내용과 그 목표에 적절한 영역별 교수 모형의 특성과 목적을 확인한 다음, 그 영역에서 적절한 교수모형을 선정하는 것이 바람직하다. 이 논문에는 실제의 교수 모형을 선정할 때 적용할 수 있는 준거가 각 교수 모형의 특성과 목적의 형태로 기술되어 있다.

• 한국학교수학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.307-332
• /
• 2022

본 연구는 수학교실에서 지속적으로 활용할 수 있는 반구체물 분수교구를 제작·활용함으로써 학생들의 분수학습을 돕기 위한 목적으로 실행되었다. 이를 위해서 학생들과 직접 분수교구를 제작하였고, 4차시에 걸쳐 이전의 분수내용의 복습에 분수교구를 활용함으로써 본 학습 전에 분수교구의 활용방법을 익혔다. 이후 원리 탐구 학습 모형을 적용한 14차시의 수업을 통해 약분과 통분(7차시), 이분모 분수의 덧셈과 뺄셈(7차시) 학습에 분수교구를 활용하여 원리를 탐구하도록 하였다. 학생들은 분수교구를 활용하여 다양한 분수를 나타낼 수 있었고 이를 이용해서 분수연산문제를 해결할 수 있었다. 수업 후 성취도평가를 통해서 학생들이 반구체물교구-표상-수식을 연결시킬 수 있음을 알 수 있었고, 분수교구를 활용한 수업을 통해 수학에 대한 흥미와 자신감을 보임을 알 수 있었다.

• 한국학교수학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.673-698
• /
• 2012

본 연구는 미래 수학 교실의 기준을 환경, 교사, 학생의 측면에서 총 20개로 제시하였다. 환경기준은 미래 수학 교실이 갖추어야 할 물적 자원이 수행해야 하는 역할과 기능의 측면을 중심으로 3개로 제시하였다. 교사 기준은 수업 전문성의 영역 4개, 학습자의 능력 신장 영역 4개로 제시하고. 학생 기준은 수학적 탐구와 문제 해결, 협력과 의사소통, 공학적 도구나 지원 시스템의 활용 및 조작, 윤리 의식과 디지털 시민 의식의 4개 영역에서 총 9 개로 제시하였다. 또한 미래 수학 수업 모형으로 융합 중심 수업 모형을 개발하고, 첨단 환경과 공학적 도구가 갖추어진 미래 수학교실에서의 수학 수업 구현 모습을 시나리오로 제시하였다. 그런 다음, 현재 수학교과와 타교과 간의 융합 중심 교육과정 개발이 강조되고 있는 현실을 고려하여 현재의 수업에 융합 중심 수업 모형을 적용하였을 때의 한계점을 분석하고 미래 수학 교실을 위한 발전 방향에 대한 시사점을 얻고자 하였다.