• 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.

• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.205-213
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• 2020

이 연구에서는 디지털 탐구도구로 측정한 데이터를 활용하는 과학 탐구 수업에서 초등학생의 지식정보처리역량과 협력적 문제해결력에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 경남 S시의 초등학교 5학년 3개 학급을 실험집단, 3개 학급을 통제 집단으로 선정하였다. 통제집단은 전통적인 강의식 수업을 하였고, 실험집단은 과학데이터를 활용하는 과학 탐구 수업을 하였다. 수업 후 검사를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째, 과학데이터를 활용하는 과학 탐구 수업은 초등학생들의 지식정보처리 역량 향상에 도움을 주었다. 둘째, 과학데이터를 활용하는 과학 탐구 수업은 초등학생의 협력적 문제 해결력을 신장시켰다. 이상의 결과로부터 과학데이터를 활용하는 과학 탐구 수업은 초등학생의 지식정보처리역량과 협력적 문제해결력 향상을 위해 필요함을 알 수 있었다. 이번 연구를 바탕으로 향후 디지털 탐구도구로 측정한 데이터를 활용하는 과학 탐구를 활성화할 수 있는 구체적인 교수·학습 환경에 관한 연구가 필요하다.

• 과학교육연구지
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• 제43권2호
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• pp.227-238
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• 2019

이 연구에서는 데이터 기반 과학탐구에서 탐구활동과 협력적 문제해결력에 대한 초등학생들의 인식을 알아보고자 하였다. 이를 위해 경남 소재 도시의 초등학생 고학년 26명을 대상으로 20차시의 데이터 기반 과학탐구 수업을 진행하였다. 학생들은 탐구 문제를 선정한 후 디지털 탐구도구로 데이터를 수집하는 탐구 과정을 수행하였다. 수업 후 인식 조사 설문과 면담을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째, 학생들은 데이터 기반 과학탐구에서 '탐구 설계 및 수행' 단계가 가장 유익한 것으로 인식하였다. 둘째, 학생들은 데이터 기반 과학탐구를 통해 과학적 능력과 협동심이 향상되었고, 탐구문제 선정이 가장 어렵다고 인식하였다. 셋째, 학생들은 협력적 문제해결력의 향상에 대해 긍정적으로 인식하였다. 이상의 결과로부터 데이터 기반 과학탐구는 초등학생들의 과학적 탐구능력과 협력적 문제해결력 향상을 위해 필요함을 알 수 있었다. 이 연구를 바탕으로 다양한 탐구활동의 개발과 연구를 통해 미래를 살아갈 학생들에게 필요한 다양한 역량들을 함양할 수 있는 탐구 기회가 제공되기를 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권5호
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• pp.720-733
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• 2011

본 연구에서는 문제 중심 학습(problem-based learning, PBL) 전략의 자기 주도적인 수업 방식과 교육적 효과가 2007 개정 교육 과정에 도입된 자유 탐구의 목적과 부합한다는 측면에서 PBL을 적용한 자유탐구 수업 전략을 개발하고, 이를 한 학기 동안 경기도에 있는 두 개의 중학교 1학년 학생 202명을 대상으로 적용해 보았다. 에너지를 주제로 PBL 문제를 개발하였고, ‘‘문제 이해하기’, ‘탐색하기’, ‘문제 해결하기’, ‘발표 및 평가하기’의 4단계로 수업을 진행하였다. 수업을 통하여 학생들은 ‘문제 해결 계획표 작성하기’, ‘토의하기’, ‘자료 조사하기’, ‘보고서 작성하기’의 활동을 수행하였다. 자유 탐구 수업 시작전에 가설생성능력 검사와 과학에 대한 태도 검사를 시행하였고, 수업이 모두 끝난 후 설문을 통하여 학생들의 PBL 수업에 대한 인식을 조사하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 전체 학생의 40.6%가 PBL 수업에 대하여 긍정적인 인식을 나타냈으며 특히, 학생들은 ‘문제 해결 계획표 작성’이 유용했다고 응답하였다. 하지만, 학생들은 ‘자료 조사’와 ‘보고서 작성’이 어려웠다고 응답하였다. 둘째, 남학생들이 여학생들보다 PBL 수업에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있었으며, 과학에 대한 태도가 긍정적인 학생들이 그렇지 않은 학생들보다 PBL 수업에 대하여 긍정적으로 생각하고 있었다. 셋째, 학생들의 과학에 대한 태도는 PBL 수업에 대한 인식과 유의미한 상관이 있었다(p<.01). 이러한 결과를 바탕으로 교사가 PBL 수업을 자유탐구에 적용하고자 할 때 고려해야 할 점들을 제안해 보았다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권1호
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• pp.1-10
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• 2021

본 연구에서는 전라남도 소재의 국립대학교 과학영재교육원 소속 중학생 10명을 대상으로 사회적 상호작용과 도구 개선을 강조한 탐구적 과학 글쓰기 수업을 실시하여 STS 관계와 수업의 효과에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 사회적 상호작용과 도구 개선을 강조한 탐구적 과학 글쓰기 수업 후 학생들은 STS 관계에 대하여 다음과 같은 인식을 가지게 되었다. 과학 영재 학생들은 실험 도구와 기술이 과학이론 발전에 기여하며, 과학 기술만으로 모든 사회 문제를 해결하는 것이 어려우며, 과학이 사회적 상호작용 활동이라는 인식을 갖게 되었다. 또한 과학 영재 학생들은 동일 주제로 여러 시간 진행한 집중 탐구, 동료 평가 등을 이용한 다른 조원과의 의사소통, 같은 조원과 문제를 해결하는 의사소통, 탐구 과정에서 도구를 개선하는 활동, 익숙한 재료와 현상을 이용한 탐구 등을 통해 STS의 관련성을 인식하게 되었다고 응답하였다. 중학생 대상의 과학 영재 수업에서 학생들이 STS의 관계를 효과적으로 인식하도록 하기 위해서는 다양한 실험 도구를 활용한 문제 해결 경험, 동일 주제로 탐구 문제를 해결하는 과정에서 시행착오 경험, 연구 문제를 해결하는 과정에서 도구의 개선 경험, 동일한 주제로 탐구 활동을 진행하는 동료와의 의사소통경험, 다른 조와 탐구 결과를 공유하는 경험, 학생에게 익숙한 소재와 현상을 이용한 탐구 활동 등을 제공할 필요가 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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• 제33권2호
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• pp.425-443
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• 2013

이 연구는 과학자의 연구과정을 반영한 문제해결형 탐구학습 프로그램을 이용하여 고등학교 과학 영재학급 학생들을 대상으로 수업을 한 후, 문제해결형 탐구활동 수업에 대한 학생들의 인식, 활동 내용 및 수업의 효과를 분석한 것이다. 이를 위해 고등학교 부설 영재학급 1학년 학생 12명을 대상으로 사전 실험설계 능력 검사(DCT)를 한 후, '주기가 일정한 흔들이 만들기', '표면성장 실험', '메트로놈의 동기화현상'의 세 모듈을 적용하여 수업을 하였고, 그 후 사후 실험 설계능력 검사, 설문과 학생 면담을 실시하였다. 각각의 모듈은 과학적 의문의 생성, 해결 방안 모색을 위한 실험설계, 문제 해결 활동과 같은 일련의 과정들로 이루어져 있어 이를 통해 학생들이 문제해결형 연구 형태를 경험할 수 있도록 하였다. 조사 결과 학생들은 주어진 과정에 따라 기계적으로 하는 기존의 학교 수업과는 달리 자기주도적으로 실험을 설계하고, 해결 방안을 다양한 각도로 모색하여 직접 문제를 해결한다는 점에서 문제해결형 탐구 활동과 기존 수업과의 차별성을 인식하였다. 수업 과정 중 학생들은 발견한 문제를 해결하기 위해 끊임없이 사고하고 실험을 설계 해 보고, 직접 실험을 수행하면서 마침내 처음에 발견했던 문제를 해결할 수 있었다. 이러한 반복적인 과정을 통해 학생들은 과학자의 연구과정의 한 형태를 경험할 수 있었으며, 문제 해결형 연구과정에 대한 이해를 바탕으로 과학자의 연구과정에 대한 인식의 변화도 생겼음을 확인할 수 있었다. 수업의 효과 면에서 본 프로그램은 학생들의 체계적인 실험설계 능력의 향상, 현상의 원인에 대해 자유롭게 생각해 보고 의견을 발표하는 기회를 갖게 한 점 등에서 학생들에게 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 실험 설계 능력 사전 사후 검사 점수를 비교한 결과, 수업 후 대부분의 학생들은 실험설계 능력에 향상을 보였다. 기존의 따라 하기 식 실험에 익숙해져 있던 학생들은 처음에는 스스로 실험을 설계하는 데 다소 어려움을 느꼈지만 두 번째, 세 번째 수업을 하면서 체계적으로 실험을 설계하여 문제를 해결해 나가는 데에 조금씩 익숙해진 것을 확인할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.273-290
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• 2017

본 연구의 목적은 과학 교실 탐구공동체 관점에서 접근한 학생의 과학 수업에 대한 인식 조사 도구 개발과, 개발된 도구를 사용하여 과학 교실 탐구공동체 관점에서 과학 수업에 대한 학생의 인식을 조사하는 것이다. 본 연구는 총 417명의 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 수행되었다. 연구결과, (a) 6개의 요인('문제인식I: 불일치 인식', '문제인식II: 흥미', '문제원인설명I: 가설설정 및 검증', '문제원인설명II: 협력적 검토', '문제해결I: 대상관계/개념 변화 반추', '문제해결II: 공동체관계/탐구자 변화 반추')으로 구성된 총 42개 문항의 '탐구수행 과정' 관련 조사 도구와, (b) 3개의 요인('탐구실행 의지', '탐구수행 태도', '의사소통 구조')으로 구성된 총 17개 문항의 '탐구수행 토대' 관련 조사 도구를 개발하였다. 또, 개발된 도구를 사용하여 초등학생들의 인식을 조사한 결과, 학생들은 과학 수업에 대해 과학 교실 탐구공동체 관점에서 대체로 보통 이상의 긍정적 인식을 하고 있었지만, 불일치에 기반 한 문제인식, 탐구자의 변화 및 공동체와의 관계 변화 반추를 동반하는 문제해결, 엄격성과 오류가능성 견지에 기반 한 탐구수행 태도 등 일부 요인에 대해서는 상대적으로 덜 긍정적인 인식을 하고 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 탐구 중심의 과학 교육을 위한 몇 가지 시사점에 대해 논의하였다.

• 대한화학회지
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• 제58권5호
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• pp.478-489
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• 2014

이 연구의 목적은 변인 탐색 활동을 강화한 탐구 수업 전략을 개발하고 이 전략이 학생들의 창의적 사고력, 비판적 사고력 신장에 미치는 효과를 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 변인 탐색 활동을 강화한 탐구 수업 DPAS 네 단계 모형인 '변인 찾기, 변인 배제, 변인 통제를 활용한 창의적 문제 해결력 탐구 수업 모형'을 개발하고 이 모형에 따라 구체적인 대학교 화학 실험 수업 전략을 개발하였다. 그리고 예비 과학 교사를 대상으로 개발한 수업 전략을 한 학기 동안 실시하였다. 그 결과, 창의적 사고력이 통계적으로 유의미하게 신장되었다(p<.05). 검사 도구의 하위 항목 중 문제 인식, 가설 설정, 변인 통제, 자료 해석 및 자료 변환에서 창의적 사고력이 유의미하게 신장된 것으로 나타났다. 또한, 비판적 사고력도 통계적으로 유의미하게 신장되었다(p<.05). 검사 도구의 하위 항목 중 가설 설정, 결론 도출 및 일반화에서 비판적 사고력이 유의미하게 신장된 것으로 나타났다.

• 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.