• 한국지구과학회지
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• 제29권7호
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• pp.626-639
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• 2008

고등학교 과학교과서의 개선을 위한 제안을 제시하기 위해 한국과 미국 고등학교 지구과학 교과서의 지질학 영역에 있는 탐구 활동이 탐구내용, 탐구과정, 탐구상황 면에서 평가되었다. 탐구활동의 내용에서, 한국 교과서는 단원 당 5.8개로 미국 교과서의 단원 당 4개보다 더 많은 탐구활동 개수를 포함하고 있었다. 한국 교과서는 대부분 도표나 그래프 등 자료해석에 관련된 탐구활동을 포함하고 있고 미국 교과서는 스스로 조작하는 실험이나 자료변형 그리고 직접설계 할 수 있는 탐구활동 기회를 제공하고 있다. 탐구활동 1개당 사용된 탐구과정 개수는 한국 교과서가 평균 1.8개인 반면 미국 교과서는 3개로 미국 교과서가 한국 교과서보다 더욱 다양한 탐구과정을 사용한다는 것을 알 수 있다. 모든 교과서에서 가장 많이 사용된 탐구과정 요소는 추리와 자료해석으로 이 두 요소의 비율은 한국 교과서는 평균 73.3%이고 미국 교과서는 46.2%였다. 즉 한국 교과서는 특정 탐구과정 요소만을 강조하였고, 이런 고르지 못한 탐구과정 요소의 분포는 학생의 통합능력 신장에 저해요인으로 작용할 수도 있을 것으로 판단된다. 특히 통합적 탐구과정에서 미국교과서는 7개의 모든 요소가 다 제시되었지만 한국 교과서는 단지 2개 내지 4개의 요소만이 제시되어 한국 교과서가 미국 교과서보다 학생들이 다양한 탐구능력을 함양할 수 있게 하는 탐구활동을 제공하는데 있어 취약점을 갖고 있다는 것을 말해 준다. 탐구상황 분석에서 한국교과서는 다소 단편적 인이고 실생활과 관련이 낮은 탐구 상황이 제공되었고, 미국 교과서는 좀 더 실생활과 관련되어 적용된 탐구 상황의 내용들로 구성되어 있음을 보여주었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권5호
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• pp.669-679
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• 2019

본 연구는 2015 개정 교육과정에서 처음 도입된 과학탐구실험 과목을 운영하면서 과학 교사들이 겪는 어려움을 파악하고, 이에 대한 지원방안을 모색해보는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 과학탐구실험 수업과 관련하여 수업 외적 요인, 수업 실천(준비, 실행), 수업에 대한 평가, 과학탐구실험 과목의 발전방향 항목으로 구성된 설문지를 개발하였고, 전국의 1674개교의 고등학교에 1교당 1명의 교사가 응답하도록 온라인 설문 조사를 요청하였다. 설문 결과 분석에는 설문지의 필수문항에 모두 답변한 814명의 응답 내용이 활용되었고, 결과 분석의 타당도 확보를 위해 집단 면담과 온라인 자문회를 실시하였다. 연구결과 교사들은 수업 준비 시간과 수업 시간의 부족을 호소하였고, 이를 해결하기 위해 실험 보조 인력의 활용, 양질의 자료 개발 및 공유를 강조하였다. 또한 과학탐구실험 과목의 목표 달성을 위해 블록타임제를 적극 활용하는 것이 필요하지만 실제로 운영하는 데에는 어려움이 있음을 토로하였다. 한편, 2019학년도에 변화된 평가 방식은 교사들에게 긍정적으로 인식되고 있었고 이로 인해 수행평가의 비율이 전년도에 비해 증가하였으나, 학생들이 직접 실험 기구를 다루는 실험의 횟수에는 큰 변화가 나타나지 않았다. 마지막으로, 이러한 결과를 종합하여 과학탐구실험 과목의 지원 방안에 대해 제언하였다.

• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.53-65
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• 2022

야외에서 이루어지는 과학 탐구학습은 이론적으로 학습한 내용의 구조화 및 적용에 긍정적 효과를 나타내며, 개방적인 사고를 유발함으로써 다양한 탐구활동의 경험을 유발한다. 또한 현장의 다양성과 특수성을 통해 제공되는 실제 경험은 학습자의 정의적 영역에도 긍정적으로 작용한다. 특히 경험적 학습의 맥락에서 생물에 대한 야외 학습프로그램은 실물 관찰 및 생태적 학습 경험의 제공 측면에서 필수적인 과정에 해당한다. 반면, 야외 탐구활동을 위해서는 전문적인 기본 소양과 해결되어야 하는 선행과제들이 존재하며, 이로 인해 실제 교육현장에서 잘 이루어지지 않는 실정이다. 따라서 이 연구에서는 야외 탐구와 관련된 전문소양을 보조할 수 있는 인공지능을 직접 학생들이 생성하고 활용하여 쉽고 빠르게 의사결정할 수 있으며, 다양한 식생 분포로 생태학적 가치를 지니고 있는 해안사구 식물을 탐구 대상으로 하는 야외 학습 프로그램을 개발하고자 하였다. 이를 위해 관련 문헌들을 고찰하여 활동 프로그램을 구성하였으며, 개발한 프로그램의 경험이 초등 과학영재 학생들에게 어떤 영향을 주는지 사례 적용을 통해 확인하였다. 활동 프로그램의 적용 결과 개발한 프로그램은 초등 과학영재 학생들의 동기수준, 과제집착력, 태도 변화에 긍정적인 영향을 줄 수 있었다. 결론적으로 인공지능을 활용하여 해안사구 식물을 탐구하는 야외 프로그램을 개발할 수 있었으며, 개발된 프로그램은 초등학생의 정의적 영역에 긍정적 효과를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권6호
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• pp.565-578
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• 2008

이 연구에서는 학생들이 개방적 참탐구 활동에서 참과학의 인지과정을 경험함에 따라 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미치는 요인을 알아보고자 하였다. 과학고등학교 1학년 학생들에게 인식론적으로 참과학의 특성을 반영하는 개방적 참탐구 활동을 수행하도록 하고, 이들 학생들 가운데 과학의 본성에 대한 학습이 이루어지거나 실패한 4명의 학생들을 선정하여 사례연구를 실시하였다. 초점 학생들이 탐구를 수행하면서 제기한 질문들과 사전 사후 과학의 본성 검사지(VNOS-C형) 답변을 분석하고 반구조화된 면담을 통해 답변을 정교화할 수 있는 기회를 제공하였다. 그 결과 개방적 참탐구 활동은 학생들에게 과학의 본성에 대한 이해를 돕는 탐구 상황을 제공한다는 것과 학생들의 인지적 특성이 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미치는 것을 발견하였다. 학생들에게 실험을 설계하고 수행하도록 함으로써 과학적 방법과 연구의 다양한 형태에 대해 이해하게 되었고, 정해진 답이 없는 실험에서 얻어진 데이터로부터 결론을 도출해내는 과정에서 과학의 추론적 특성을 경험하는 것을 확인하였다. 또한 변칙데이터를 경험하게 됨으로써 과학지식의 형성에서 추론의 역할과 창의성을 이해하는데 도움이 되었다. 이러한 탐구 상황에서는 동료들과 논의를 많이 하게 되는데 이때 반성적 사고 특성을 가진 학생은 실험 설계 및 데이터 해석에서의 타당성에 대해 생각하게 됨으로써 추론의 불확실성, 이론의존성에 대한 이해로 발전하였다. 또한 확산적인 사고 특성을 가진 학생은 유추적인 사고로 연결되어 과학의 창의성을 이해하는 데에 도움이 되는 것을 확인하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권5호
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• pp.509-520
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• 2006

이 연구의 목적은 중등 학교 과학 실험 수업의 실태를 파악하기 위해 수업을 분석하는 것이다. 이를 위해 중등학교 과학 실험 수업을 세 범주로 분석하도록 개발된 분석 도구를 활용하였다. 이 분석 도구는 실험의 목적, 상호 작용, 탐구 과정 세 가지 영역에 20가지 평가 항목으로 구성되어 있으며, 4명의 과학 교육 전문가로부터 0.89의 타당도가 확보되었다. 수업 분석을 위하여 21차시의 실험 수업이 녹화되고 전사되었다. 전사된 프로토콜과 동영상을 바탕으로 실험 수업을 분석한 결과, 중등 학교 실험 수업은 실험 목적 측면에서 선언적 지식의 습득과 과학에 대한 태도의 향상에 집중되어 있었다. 상호 작용 측면은 교사의 발문이 학생들의 발산적 사고를 유도하지 못하고 있고 학생들에 의한 주도적인 실험 기회가 주어지는 대신 교사의 직접적 지도에 의해 실험 수업이 진행되고 있으며, 학생들의 토의 과정이 거의 나타나지 않는 등 상호 작용 I 수준으로 분석되었다. 탐구 과정은 학습 주제에 대한 현상 제시 및 문제 제기가 거의 관찰되지 않았다. 학생들의 가설 설정 활동이나 예상 활동도 대부분의 수업에서 관찰되지 않았으며, 실험 설계 부분은 활동지나 교사의 지시에 의해 주어지고 있었고, 학생들은 실험 결과 기록에만 집중되어 있어 탐구 과정 수준도 I 수준으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권4호
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• pp.472-479
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• 2005

이 연구는 과학교사의 탐구과학능력발달의 전문성을 위하여 교육현장에서 실질적으로 적용 가능한 SSCS 프로그램을 이용하여 적용하고, 그에 대한 교사들의 인식을 조사하였다. 과학교사의 탐구능력발달에 대한 전문성을 위한 일련의 프로그램으로, 과학교사 28명이 SSCS 워크샵과 연수를 통하여 SSCS 모듈을 개발하고, 시연하는 일련의 과정으로 구성되었다. 과학 교사들의 탐구능력발달 모듈을 개발, 그리고 적용과 효과에 대한 인식이라는 두 가지의 연구 문제에 대하여 조사하였다. 과학 교사의 탐구능력발달 전문성은 SSCS 모델을 적용한 프로그램 개발과 수업 기술이 포함되며, 이것은 교사의 SSCS 모델 활용을 위하여 선결되어야 할 문제점으로 지적되었다. 교사들이 인식하는 프로그램 적용의 구체적인 효과는 교사의 과학 및 과학 학습에 대한 스스로의 동기 유발, 탐구적 문제해결 능력 함양, 탐구 과학 수업에 대한 자신감 함양 등이 제시되었다. 그러나, 프로그램의 과정이 요구하는 많은 시간과 노력과 다양한 분야에 대한 전문적 지식과 상식은 실질적인 어려운 점으로 지적되었다. 한편 교사들은 교육과정 과학 시간상의 제약 실질적인 학습효과에 대한 불확실성, 프로그램 개발의 어려움, 다양한 수업 전략의 필요로 인하여 SSCS 프로그램의 학교 현장 적용에 다소 제한적인 관점을 나타냈다.

• 대한화학회지
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• 제64권5호
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• pp.277-290
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• 2020

이 연구에서는 전라남도 소재의 국립대학교 과학영재교육원 소속 중학교 2학년 4명의 영재 학생을 대상으로 탐구적 과학 글쓰기 수업을 적용한 과학 수업의 효과에 대한 학생들의 인식을 메타인지와 2015개정 과학과 교육과정의 목표의 관점에서 조사하였다. 과학 영재 학생들 대상의 설문과 면담을 통해, 과학 영재 학생들은 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과학 수업을 통해 메타인지의 계획, 모니터, 조절, 평가 네 가지 하위 영역에서 긍정적인 영향을 주었다고 인식하고 있었다. 그 이유로 과학 영재학생들은 자기주도적으로 실험을 설계하는 경험, 수집한 실험 자료를 지속적으로 점검하는 활동, 피드백 과정, 결론을 작성하는 과정에서 반성 경험 등을 제시하였다. 과학 영재 학생들은 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과학 수업을 통해 2015 개정 과학과 교육과정의 목표에 해당하는 태도, 탐구, 지식, 과학·기술·사회(STS), 과학학습의 즐거움과 유용성 영역에서 긍정적 인식을 가지고 있었다. 그 이유로 과학 영재 학생들은 자기주도적으로 탐구를 진행하는 경험, 동일한 주제의 연속적 실험 경험, 각 탐구의 단계에서 사고하는 과정, 탐구과정에서 학습하는 경험, 탐구의 전 과정 경험, 실생활과 밀접한 현상에 대한 탐구 등을 제시하였다. 따라서 효과적인 과학 수업을 위하여 과학 영재 학생들이 응답한 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과학 수업의 특징을 추후 과학 영재 수업뿐만 아니라 일반 학교 과학 수업에도 적용할 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권4호
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• pp.599-608
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• 2015

이 연구에서는 프로젝트 기반으로 자유롭게 주제를 정하고 과학활동을 수행하는 과정에서 나타나는 학생 탐구의 특징을 탐색하였다. 연구 참여자는 고등학교에서 한 학기 동안 과학 동아리 활동에 참여한 4명의 학생들이었다. 학생들은 한 조가 되어 스스로 탐구 주제를 정하고 활동 과정을 계획하고 실행하였다. 학생들의 탐구 활동을 관찰하고 녹화 및 녹음하였으며 자발적으로 면담의사를 표현한 학생과 면대면 반구조화된 면담을 실시하고, 조별 활동지와 보고서를 수집하는 등 다양한 자료를 수집하였다. 탐구의 전 과정은 질적으로 분석하였으며, 학생들의 과학 활동에 대해 해석적으로 분석하였다. 학생 탐구 특징에 관한 연구의 결과는 두 부분으로 제시되었다. 첫째, 과학 활동에서 이론-증거-방법 간의 조정은 다양한 양상으로 나타났다. 구체적으로, 활동의 맥락에 따라 이론-증거의 조정, 증거-방법의 조정, 이론-증거-방법의 조정 양상이 드러났다. 둘째, 학생들은 활동 수행 과정에서 다양한 도구를 선택하고 조합하였으며, 도구 사용에 있어서 체화된 암묵적 지식인 솜씨를 발휘하였다. 연구 결과를 토대로 학교 과학 탐구를 위한 과학 교육 및 연구에의 시사점을 논의하였다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.595-618
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• 2010

미래 지식기반 사회에 필요한 합리적이고, 창의적인 인재를 육성하기 위하여 학생들은 상상력과 창의력이 필요하고, 교사들이 이를 실용적으로 지도할 수 있는 분야가 수리과학이다. 학생들에게는 새로운 현상에 대한 호기심과 집중력, 문제해결을 통한 연구와 독창성을 기르는 활동이 필요한데, 4D-프레임을 이용하여 공간도형을 활용한 갖가지 모형 만들기를 통해 상상력과 창의력을 향상시키고자 하였다. 이러한 활동은 학생들의 수학에 대한 정의적 측면의 긍정적 효과뿐만 아니라 건축 및 우주 과학자의 소양을 담은 담화를 생성할 수 있었다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권1호
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• pp.94-108
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• 2019

이 연구는 과학영재 학생의 탐구 사고력 향상을 위해 안내된 R & E 프로그램을 개발하여 그 효과를 확인하고자 하였다. 우선 교사중심에서 학생 중심으로 3단계의 과정을 거쳐 R & E를 수행할 수 있도록 하는 안내된 R & E 수업 모형을 개발하였고, 5단계 절차에 맞는 안내된 R & E 프로그램을 개발하여 중학교 과학 영재 학생 38명을 대상으로 수업을 진행하였다. 그 결과, '가설 설정 > 변인 추출 > 탐구문제 도출 > 결론 도출 > 실험 설계 > 일반화 > 평가 > 자료 해석 > 자료 변환' 순으로 높은 평균 점수를 나타냈다. 세부적으로는 9개 평가 요소 중 '탐구문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 결론 도출'은 높은 수준을, '실험 설계'는 평균 수준을, '자료 해석, 일반화, 평가'는 낮은 수준을, '자료 변환'은 매우 낮은 수준을 나타냈다. 이번 연구를 계기로 안내된 R & E 프로그램이 탐구 과정별 요소를 잘 반영하여 과학영재 학생의 종합적 사고력과 창의적 문제해결력 향상에 도움이 되길 기대한다.