• 한국지구과학회지
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• 제42권6호
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• pp.752-769
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• 2021

천체 관측은 다양한 교육적 효과와 가치를 갖고 있음에도 불구하고 그동안 지구과학 교육의 맥락에서 수행되었던 연구는 다른 분야에 비해 상대적으로 부족하였다. 또한 실제적인 천체 관측 교육의 현장 적용을 위해 교사들을 안내해 줄 체계적인 설계 원리 개발에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 이 연구에서는 초·중등 학생들의 천체 관측 교육 프로그램을 위한 설계 원리를 개발하고, 이를 바탕으로 한 프로그램을 현장에 적용하고자 하였다. 이를 위해 문헌 연구를 통해 초기 설계 원리를 도출하고, 2차례에 걸쳐 전문가 8인의 검토와 타당화 과정을 거친 후, 고등학교 교사 2명의 사용성 평가를 바탕으로 천체 관측 단계별 11개의 설계 원리와 27개의 세부 지침을 최종 개발하였다. 또한 최종 설계 원리를 적용하여 8차시로 구성된 천체 관측 교육 프로그램을 설계하고, 이를 고등학교 방과 후 수업에 적용하여 참여 학생들의 반응을 평가하였다. 이 연구 결과 개발된 천체 관측 교육 프로그램 설계 원리는 야외 관측을 비롯한 다양한 유형의 관측 활동을 포함하는 프로그램의 체계적 설계가 가능하도록 하는 준거로 활용될 수 있으리라 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권4호
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• pp.537-545
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• 2006

이 연구에서는 문제해결형 탐구 실험 모듈을 과학 탐구반 중학생 대상으로 적용하였고 모듈 적용시 SWH(Science Writing Heuristic)를 활용하였다. 충북 청주시 소재 C중학교 과학탐구반 학생 23명 대상으로 전 일제 계발활동 18차시에 걸쳐 완성된 6개 모듈을 적용하였다. 문제해결형 탐구 실험 모듈은 실험 과정 중에 문제 상황이 발생하도록 구성되어 있는데, 이 때 SWH 파란색 카드와 SWH 초록색 카드를 작성함으로써 학생들에게 충분히 사고할 수 있는 기회를 제공하는 전략을 활용하여 적용하였다. 먼저 SWH 파란색 카드의 작성을 통해 미리 개별적으로 문제 해결 방안을 제안하는 기회를 갖고, SWH 초록색 카드를 작성 하면서 모둠 구성원들과의 토의하고 실험을 통해 결정한 문제 해결 방안을 직접 수행하게 된다. 문제 상황에서 SWH의 활용에 따른 적용 효과를 비교하기 위하여 탐구 활동과정을 관찰하면서 수집 한 활동 설문, SWH 사후 설문을 분석하였다. 그 결과, SWH 활용이 실험 과정에서의 학생들의 문제 인식에 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났고, 문제 상황에서의 SWH 활용 효과에 대한 학생들의 인식도 긍정적으로 나타났다.

• 대한화학회지
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• 제62권3호
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• pp.203-213
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• 2018

이 연구는 논의기반 탐구 과학수업에서 학생 평가활동이 고등학생들의 주장과 증거 형성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 인문계 고등학교 1학년 166명을 대상으로 논의기반 탐구 과학수업을 실시하였으며, 실험집단 학생(84명)들은 모둠의 주장과 증거에 대한 평가 기회를 제공받았고 비교집단 학생(82명)들은 이 단계를 생략하였다. 학생 평가활동이 학생들의 주장과 증거 형성에 미치는 영향 알아보기 위해 학생들이 작성한 주장과 증거 그리고 학생 평가활동의 결과를 분석하였으며, 인터뷰와 설문조사를 통해 학생 평가활동의 타당성과 활용정도를 알아보았다. 연구 결과, 논의활동에서 증거를 형성하는 능력이 비교집단보다 실험집단이 통계적으로 유의미하게 높게 나타났으며, 실험집단 학생들이 비교집단 학생들보다 더 정확하고 충분한 증거를 제시하는 것으로 나타났다. 또한 실험집단 학생들은 평가활동을 통해 주장에 대한 증거가 적절한지, 증거가 충분한지, 제시된 증거 자료는 정확한지 대해 평가하며 지속적으로 평가결과를 피드백으로 활용하였음을 알 수 있었다. 학생들은 평가 결과가 대체적으로 타당하다고 인식하고 있으며, 평가 결과를 다음 활동에 반영하여 다양한 증거를 제시하는 능력이 향상되었다고 인식하고 있음을 알 수 있었다. 이를 통해 논의기반 탐구 과학수업에서 학생 평가활동이 학생들의 주장과 증거를 형성할 때 주장의 타당성과 정당성을 높이는 증거 형성에 효과적이라는 것을 알 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권10호
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• pp.1489-1501
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• 2012

본 연구에서는 개방형 탐구문제를 해결하는 과정에서 학생들이 실제 어떠한 어려움에 직면하고 어떠한 해결 전략이 효과적이었는지에 대한 학생과 교사의 인식을 비교해 봄으로써, 효과적인 개방형 탐구의 지도 전략을 모색하고자 하였다. 연구대상이 된 과학고등학교 학생들은 KYPT 개방형 탐구 문제 해결과정을 겪으며 공통적으로 '실험' 단계에서 어려움을 겪었다고 이야기한 반면, 지도 교사들은 학생들이 '자료 해석'이나 '결론 도출'에서 어려움을 겪었다고 인식하고 있었다. 개방형 탐구 문제 해결 전략에 대해서는 학생들은 '팀원들 간의 토의'가 가장 활용 빈도가 높았으며, 또한 효과적이라고 답한 반면, 교사들은 '교재 및 논문'이나 '지도교사와의 토의'의 전략이 효과적이라고 답하여 학생들과 인식차이를 보였다. 교사들은 학생들이 효과적인 해결전략이라고 이야기했던 '팀원들 간의 토의'에 대해 학생들만큼 효과적이라고 생각하지 않고 있었다. 그러나 학생들이 공통적으로 도움을 받았다고 답변한 '팀원들 간의 토의'에 주목할 필요가 있으며, 학생들이 개별적인 문제를 해결하는 상황에서도 팀을 구성하여 팀원들 간의 토의가 활발히 일어나도록 장려해 줄 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권8호
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• pp.901-921
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• 2008

이 연구의 목적은 초등학교 과학과 탐구 수업 실행의 저해 요인에 대한 교사들의 인식을 조사하는 것이다. 이 연구의 목적을 위해 경기도에서 5년 이상 근무경력을 가진 초등 교사 22명을 대상으로 반구조화된 심층 면담을 실시하였다. 면담 질문은 자료의 삼각측정법을 통해 신빙성을 확보할 수 있도록 Seidman(1998)의 면담 단계에 따라 생성하였으며, 예비 면담을 통해 분석적 유도 방법으로 면담 질문을 수정 보완하였다. 면담은 개별로 진행되었으며 모든 면담 내용은 녹음 및 기록하였다. 연구 결과는, 외적 저해 요인과 내적저해 요인으로 분석되었다. 외적 요인으로 교사들이 제시한 내용은 시간 부족, 시설 및 자료의 부족, 학생의 능력 부족, 다인수 학급, 교육과정 상의 문제점, 탐구에 대한 평가의 어려움, 선행학습으로 인한 방해, 안전사고의 위험성, 전문성 향상 기회 부족이었다. 내적 저해 요인으로는 교사의 준비 부족, 탐구 수업의 비효율성, 교사의 배경지식 부족, 교사의 지도능력 부족, 자신감 부족, 인내심 부족 등이었다. 교사들이 제시한 저해 요인들과 그 원인을 심도있게 분석하였고 과학교육학의 관점에서 탐구교육의 활성화를 위한 제언을 하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권7호
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• pp.476-488
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• 2016

이 연구의 목적은 과학 탐구 기반의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 과학 자기효능감, 진로 인식, STEM에 대한 태도 변화를 검증하는데 있다. 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램은 '지진'을 주제로 ADBA 모형에 적용하여 총 6차시 분량으로 개발하였다. 중학생을 대상으로 예비적용을 거쳐 수정 보완하여 최종적으로 개발된 프로그램은 광역시 소재의 H 중학교 3학년 학생 105명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전 사후 대응표본 t-검증을 실시하여 수업 전 후의 과학 자기효능감, 진로 인식, 과학 기술 공학 수학에 대한 태도의 변화에 대하여 효과성을 분석하였다. 결론적으로, '지진'을 주제로 한 과학 탐구 기반의 융합인재교육프로그램은 학생들의 과학 자기효능감과 과학 관련 진로 인식의 향상에 효과가 있었다. 그리고 과학, 기술, 공학, 수학에 대한 태도의 인식, 능력, 가치, 흥미의 지속 영역에서 고르게 유의미한 효과가 나타났다. 개발된 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학교 현장에서 충분하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 과학적 탐구 능력의 향상과 창의 융합적 사고를 지닌 인재를 기르는데 도움이 될 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.359-370
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• 2017

본 연구의 목적은 스마트 기기 도입이 '과학탐구' 활동을 어떻게 변화시킬 수 있을 것인지에 대한 교사들의 인식을 조사하고, 이를 토대로 스마트 기기 도입이 탐구 활동에서 갖는 여러 가능성과 어려움들을 탐색하는 것이다. 이를 위하여 교육대학원의 초등과학교육 전공 교사 12명을 대상으로 개방형 설문지, 모둠 토의, 전체 토의, 참여자 면담 등의 다양한 출처를 통해 자료를 수집하였으며 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사들은 스마트 기기를 통해 천체나 작은 생물과 같이 직접 관찰하기 어려운 현상에 대한 관찰 기회가 확대되어 학생들의 능동적인 참여를 독려할 수 있다고 설명하였다. 하지만 새로운 장치에 대한 조작의 부담으로 인해 학생들이 탐구에 집중하는 것을 방해할 수 있다는 의견도 있었다. 둘째, 교사들은 스마트 기기를 활용해 초등학교 과학탐구 활동에서 디지털식 측정 방식을 도입하기도 했다. 디지털식 측정은 간편하고 효율적으로 자료를 모을 수 있으며, 정확하고 정량적인 결과를 얻을 수 있다는 점에서 교사들에게 선호되었다. 하지만 새로운 측정 장치로 인해 추가 변인이 생기거나 탐구 활동의 본질이 달라지는 경우도 있었으며, 교사들은 아날로그식 측정 방식과 디지털 측정 방식 사이에서 자신의 탐구에 대한 신념에 따라 적절하다고 생각되는 방식을 선택하는 모습을 보였다. 셋째, 교사들은 스마트 기기를 활용해 다양한 형식의 축적된 자료 수집하여 양질의 과학적 증거로 활용할 수 있다고 설명했다. 양질의 과학적 증거들은 탐구 과정에 대한 학생들의 이해를 돕고 탐구 과정에 대한 의사소통에도 보탬이 된다고 보았다. 넷째, 교사들은 교육용 SNS를 활용하여 탐구 과정에서의 공유와 소통 기회를 확장시킬 수 있다고 설명했다. 하지만 학생들의 진지한 참여와 상호작용을 이끌어내기 위해서는 대화를 통해 적절한 규범을 형성하는 것이 중요하다고 주장하였다. 이러한 결과를 토대로 과학탐구와 스마트 기기의 의미 있는 통합을 위해 교사의 과학교육적 신념에 따른 디지털 기기 활용 방식, 과학탐구에서 요구되는 디지털 활용 역량의 유형과 특징, 스마트 기기를 활용한 탐구에서 형성되는 학급 규범의 특징에 대한 추가적인 분석들이 필요함을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권4호
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• pp.641-662
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• 2011

이 연구에서는 중학생의 기초 탐구 기능 이해를 위한 명시적 교수 학습 전략을 개발하고 이를 실제 수업에 적용하였으며, 교수 학습 전략의 적용 효과와 학생 변화를 분석하였다. 이를 위해 선행연구 분석을 바탕으로 기초 탐구 기능 이해를 위한 명시적 수업 단계를 모색하였으며, 기초 탐구 기능의 수업 적용 준거를 설정하여 명시적 수업 단계에 접목함으로써 기초 탐구 기능 이해를 위한 명시적 교수 학습 전략을 개발하였다. 명시적 교수 학습 전략의 단계별 수업 분석결과, 학생들은 특히 명확하게 설명하기 단계와 독립적으로 연습하기 단계를 통해 기초 탐구 기능을 더 효과적으로 이해할 수 있었다고 진술하였으며, 현장 교사는 구체적 사례 시범 보이기 단계의 중요성을 강조하였다. 기초 탐구 기능에 대한 학생들의 이해 정도 분석 결과, 대부분의 질문에서 긍정적 결과를 나타냈다. 다른 교과목, 또는 일상생활에서의 파급 효과를 분석한 결과, 학생 스스로 과학 탐구 기능을 활용하려는 태도를 가지게 된 것을 확인하였다. 이 연구에서 개발된 명시적 교수 학습 전략이 학생들의 기초 탐구 기능 이해에 효과적임을 연구 결과를 통해 확인하였으며, 과학 탐구 기능의 명시적 교수 학습 전략이 중등학교 현장에 적용 가능하도록 지속적으로 연구 및 개발, 보급되어야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권4호
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• pp.565-574
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• 2018

본 연구는 과학중점학교 과학수업에 대한 학생들의 인식을 조사하여 과학중점학교 사업을 통해 우리나라 과학교육의 개선을 위해 시행된 과학중점학교에 대한 전략적 지원과 노력들이 수업에서 어떻게 나타나고 있는지 살펴보고자 하였다. 이를 위해 14개 과학중점학교의 학생 654명이 연구에 참여하였으며, 학생들은 과학중학교 과학수업의 특징과 과학중점학교가 일반 고등학교와 다른 점을 묻는 2개의 개방형 문항에 응답하였다. 학생들의 응답은 언어네트워크 분석방법을 사용하여 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다. 먼저, 학생들은 교사와 학생의 원활한 소통, 학생들이 자유롭게 질문하고 서로 토론하며 적극적으로 수업에 참여하는 분위기, 과학 실험 활동, 어려운 과학 내용을 배우는 것, 학습된 지식을 공유하는 긍정적인 수업 분위기 등을 과학수업의 특징으로 인식하고 있었다. 학생들이 인식하고 있는 과학중점학교의 차별적 특성으로는 많은 수의 과학 관련 교과목(과제연구, 과학II 과목 등)의 이수, 관심 있는 분야의 비교과 체험활동, 탐구 및 연구 중심의 학생활동과 이에 대한 학교의 지원, 좋은 수업 분위기, 과학과 관련한 많은 수업시간, 활발한 R&E 및 동아리 활동, 다양한 과학실험 활동 등으로 나타났다. 그리고 과학중점학교의 과학수업에 대한 '어렵고 힘들지만 적극적으로 참여하는' 수업이라는 이러한 분석결과는 선행연구들에서 밝혔던 좋은 과학수업의 모습과 많이 유사한 것이기도 하였다. 그동안 과학중점학교에 대해 이루어졌던 여러 행 재정적인 지원과 함께, 과학 교실수업에 대한 본 연구의 조사결과는 앞으로 이루어질 학교교육의 혁신 프로그램의 도입에 실질적인 도움과 벤치마킹 사례를 제공해 줄 것으로 기대한다.

• 과학교육연구지
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• 제37권3호
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• pp.550-561
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• 2013

이 연구의 목적은 STEAM 교육이 초등학교 현장에 성공적으로 적용될 수 있도록 현장 상황을 반영한 슬기로운 생활 교과의 자연 영역에 관련 프로그램을 개발하고, 실제 적용한 후 결과를 분석하여 학생들의 탐구능력, 성취도, 과학에 대한 흥미와 태도를 긍정적으로 신장시키기 위한 효과적인 적용 방안을 마련하는데 있다. 이를 위해 경기도에 소재한 H 초등학교 1학년을 대상으로 실험반(34명)과 비교반(34명)을 각각 1개 학급씩 선정하여 실시하였다. 연구 결과를 간단히 정리하면 다음과 같다. 첫째, STEAM 학습 프로그램을 적용한 실험반 학생의 과학 탐구 능력의 변화를 분석한 결과, 실험반이 비교반보다 더 향상되었고 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 둘째, 투여한 프로그램은 학생의 학업성취도에 있어서도 긍정적인 향상되었으나 통계적으로 유의하지 않았다. 셋째, 과학적 태도의 변화 분석에서는 실험반 학생들이 비교반보다 향상되었고, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 그리고 학생과 학부모 면담 및 설문지 조사 결과와 교사의 수업 일지를 간단히 분석해 본 결과, 프로그램 적용 전에는 프로그램 계획에 교사의 학습 준비와 구조화에 어려움이 있고, 학습자와 학부모의 STEAM에 대한 인식도가 낮아 프로그램 실행에 대해 우려가 많았으나, 프로그램을 적용하여 수업을 실시한 결과, 학부모, 교사, 학생들은 다양하고, 감성적인 학문 융합의 체험 활동을 통해 창의성을 발현하는 STEAM 프로그램에 대해 긍정적으로 인식하게 되었으며, 종국에는 대체적으로 만족도가 높았다.