• 한국과학교육학회지
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• 제37권5호
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• pp.879-889
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• 2017

본 연구에서는 문제기반 탐구학습으로 설계된 초등학교 및 중학교 온라인 과학 과목을 대상으로 고차적인 사고력을 평가할 수 있도록 개발된 평가문제에 대해 목표 분류학에 기반하여 평가하고자 하는 사고력을 도출하고 이를 구조화함으로써 평가준거를 개발하고자 하였다. 평가준거의 개발 과정은 다음과 같다. 먼저, 선행 연구 및 문헌분석, 전문가 타당화를 거쳐 6개의 평가요소 즉, 지식, 논리 분석적 사고, 비판적 사고, 탐구능력, 문제해결, 창의적 사고를 도출하였다. 다음으로, 평가요소의 정의, 하위 요소 및 평가 기준 등을 연구진이 수립하였고 2차에 걸친 전문가 타당화를 통해 수정, 보완하여 평가 기준안을 개발하였다. 마지막으로, 이와 같이 개발된 평가 기준안을 실제 온라인 탐구 과제 24종에 적용하여 과제별 평가 루브릭을 개발하였으며, 이 과정에서 수정, 보완할 영역을 도출하고, 개선하여 최종 평가 기준안을 완성하였다. 본 연구에서 개발한 평가 기준안은 평가문제가 평가하고자 하는 내용과 함께 그 문제가 요구하는 사고기능이 무엇인지 확인함으로써 내용 영역의 학습과 함께 사고기능의 개발효과를 확인할 수 있는 평가준거가 될 것이며, 다양한 탐구 중심의 학습 방법과 과학적 사고력, 과학적 문제 해결력 등의 핵심역량을 요구하는 교육 현장에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제37권4호
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• pp.391-401
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• 2018

This study investigated elementary students' perception of the suitability of inquiry activities related to the science inquiry, essential features of the inquiry and essential features of the inquiry by science inquiry activities. First, 5-6th grade elementary students' perception of the suitability of inquiry activities to the science inquiry was positive in this study and especially the score of experiment and field trip was high. The lowest score was on the discussion and elementary students thought that discussion might be wrong, because they just talked when they participated in the discussion. Second, perception of the essential features of science inquiry was positive. Especially, engaging students in evaluating their explanations in the light of alternative explanations was the highest. Students thought that explanation is important, but it is too hard to perform the science inquiry with only the explanation. Third, the score of research and experiment was high in essential features of science inquiry by science inquiry activities. The score of the field trip was low, so a more meaningful field trip should be carried out in the school.

• 한국지구과학회지
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• 제32권1호
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• pp.124-139
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• 2011

이 연구의 목적은 경기도 소재의 한 과학관 전시 설명에 반영된 과학의 인식론적 특징을 탐색하는 것이다. 과학의 인식론적 이해는 오랜 시간 다양한 경험을 통해 형성되는 암묵적 차원이 크기 때문에, 학교 밖의 일상 경험을 통해 학생들은 다소 안정된 과학의 이미지를 형성하게 될 가능성이 크다. 따라서 본 연구의 대상은 학교 밖 과학교육 맥락의 하나인 과학관의 전시 설명으로 정하고, Ryder 등(1999)의 인식론적 범주를 사용하여 분석하였다. 연구의 결과는 '근거와 지식주장의 관계', '과학적 탐구의 본질', '과학의 사회적 차원'의 범주로 나누어, 각 범주에 대한 인식론적 특징을 세부적으로 탐색하고 해당 범주의 전시 설명 사례를 제시하였다. 전시 설명 사례는 주로 한 범주의 인식론적 특징을 반영하는 것으로 나타났다. 하나의 근거와 하나의 지식주장을 연결하거나, 개인적 흥미 혹은 과학 학문내적 탐구를 통해 지식을 생성하는 과정을 기술하거나, 과학 공동체 혹은 기관 차원의 과학 활동을 소개하는 등이었다. 본 연구의 결과를 토대로, 과학관 전시물의 여러 매체를 활용하여 다양한 범위의 인식론적 특징을 반영할 것이 제안되었다.

• 과학교육연구지
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• 제44권1호
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• pp.92-111
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• 2020

컴퓨팅 사고(computational thinking)는 2015 개정 과학교육과정 및 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS)에서 새로운 탐구 기능 혹은 역량으로 제시되고 있다. 특히, 2014년부터 교육부가 소프트웨어 교육을 필수화함에 따라 컴퓨팅 사고에 관한 관심은 더욱 커지고 있다. 그러나 과학교육 분야에서 컴퓨팅 사고를 어떻게 접목할 것인가에 대한 논의는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 다양한 관련 분야의 문헌 분석을 통해 컴퓨팅 사고 요소들을 과학 탐구에 접목하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 먼저 컴퓨팅 사고의 요소에 대한 여러 정의를 정리하였고, 이를 활용한 모형을 개발하기 위해 일반 문제해결 과정과 과학적 탐구과정들을 종합적으로 분석하였다. 마지막으로 컴퓨터 과학 분야에서 문제해결에 접목한 사례들과 비교하여 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 요소들을 정리하였다. 정리된 요소들을 이학 전문가들에게 제공하여 각 분야의 연구 과정과 컴퓨팅 사고 요소들을 접목하여 설명하게 한 후, 이를 기반으로 문제발견형 CT-SI 모형과 문제해결형 CT-SI 모형을 개발하였다. 개발된 두 모형은 이학 전문가들에 의해 모형의 단계가 각 분야의 연구에 활용 가능하다고 검토받았으며, '문제발견형'은 과학 연구 과정에서 정보를 선별하고 문제를 분석하는 과정과 이론적 연구에서 근거를 기반으로 하는 추론 연구 과정에 적합하다고 응답하였다. '문제해결형'은 과학의 일반적인 연구 과정 및 공학설계를 활용한 공학적 문제해결과정에 적합하다고 응답하였다. 또한, 현장 교사 2인에 의해 중고등학교 현장 탐구 수업에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 다양한 과학 교과의 탐구 활동과 연계할 수 있으며 이를 통해 2015 개정 교육과정에서 제시하고 있는 '자료의 수집, 분석 및 해석', ' 수학적 사고와 컴퓨터 활용' 역량을 길러줄 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 디자인학연구
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• 제12권4호
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• pp.191-200
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• 1999

아이디어를 개발하고 창의적으로 문제를 해결하는 디자인적 자질은 초등학교의 일반교과과정에서부터 개발되는 것이 바람직하다. 개념적 사고와 인지능력을 발달시키는 초등학교 디자인 교육은 '디자인을 위한 교육(education for design)'이 아니라, '디자인에 의한 교육(education by design)'의 성격을 가진다. 이것은 디자인의 기본 개념을 학생들이 자연스럽게 이해하고 그 행위과정을 경험할 수 있도록 도와주는 개념이다. 따라서 초등학교 디자인 교육계에서는 디자인 관련 행위(Design-related activities), 또는 디자인을 기초로 한 교육(Design-Based Education)이라는 용어를 사용하고 있다. 이러한 개념에서의 디자인 교육은 미술 뿐 아니라 수학, 기초 과학, 음악, 역사 등 다양한 주제 내용에 응용될 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 디자인 교과과정을 구성하기 위한 틀로서 '내용 영역'과 '행동 유형'을 살펴본다. 이것은 미적.상징적, 실용적.기능적, 과학적.공학적 영역 등과, '알다', '인지하다', '탐구하다' 등의 행동 유형으로 고찰되며, 이를 바탕으로 하여 국내 초등학교 디자인 교육의 현황을 교과서와 설문조사를 통해 분석한다. 이에 대한 발견점은 문제해결과 관련된 과학적.공학적 영역의 내용과 탐구 행동 관련 내용이 상대적으로 적으며, 창의적 표현의 기회와 수용에 대한 수업계획 및 교육방법에 문제점 등이 제기되었다. 초등학교 디자인 교육은 미술교육의 한 부분을 넘어 다양한 영역과 행동들을 포괄하는 협동적 개념의 교육으로 구성되어야 한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.627-641
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• 2022

본 연구는 많은 초등 교사들이 어려움을 호소한 '지구와 우주' 영역 중 '지구와 달의 운동' 단원에서 달 관측이 시작되는 첫 차시인 '하루동안 태양과 달의 위치는 어떻게 달라질까요?'에 대한 교사의 인식을 깊이 알아보며 후속 차시와 관련 활동 지도에 도움을 주고자 한 연구이다. 설문 문항은 교과서 설명, 탐구활동, 학습 목표 달성, 기타 의견 4가지로 범주화하여 제작하였고, 과학 심화 전공, 교직 경력, 본 단원 지도 경험을 구인으로 하여 설문 문항별 인식이 어떻게 다른지 분석하였다. 또한, 서술형 문항을 통해 설문에 참여한 교사들의 보다 다양한 견해를 파악할 수 있었다. 설문은 경기도 소재 초등학교에 재직하고 있는 67명의 교사가 참여하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 하루동안 태양과 달의 위치 변화 교과서 서술에 대해 교사들은 긍정적인 인식과 부정적인 인식이 비슷하게 나타났다. 둘째, 하루 동안 태양과 달의 위치 변화 탐구활동 지도시 교사들 대부분이 대체 방법을 활용하는 것으로 나타났다. 그러한 경향은 대상이 태양·달일 경우 모두 상관이 없었고, 심화 전공, 교직 경력, 지도 경험에도 차이를 보이지 않았다. 셋째, 대부분의 교사들은 본 차시 학습을 통해 학습 목표를 달성할 수 있을 것이라고 응답하였다. 그런데 설문에 참여한 많은 교사들이 태양과 달의 위치 변화 지도에 다양한 어려움을 호소하였고, 대부분 대체 방법을 활용하는 것으로 나타났기에 이러한 결과는 교사들이 직접 관측을 하지 않아도 대체 방법을 통해 학습 목표를 달성할 수 있다고 여기는 인식을 보여준다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권2호
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• pp.132-141
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• 2022

본 연구는 초등학교 원격 과학수업이 과학 학업성취도와 창의적 인성에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 초등학교 6학년을 대상으로 연구반과 비교반을 선정하여 연구를 하게 되었다. 실험처치는 10주에 거쳐 초등학교 과학과 '계절의 변화' 단원의 내용으로 과학수업을 하였다. 과학 학업성취도의 하위 영역의 사후 검사 결과에서는 '탐구', '태도'에서는 유의미한 효과가 있었다. 그러나 학업성취도의 하위 영역인 '지식'에서는 유의미한 효과가 없는 것으로 나타났다. 그러나 학업성취도의 전체검사 결과에서는 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 초등학교 원격 과학수업은 학업성취도에 효과가 있었다고 해석된다. 창의적 인성 검사의 하위 영역인 '인내/집착', '자기확신', '유머감', '상상', '개방성', '모험심', '독립성'에서는 유의미한 효과가 있었다. 그러나 하위 영역인 '호기심'에서는 유의미한 효과가 없는 것으로 나타났다. 그러나 창의적 인성 검사의 전체 검사결과에서는 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 초등학교 원격 과학수업은 창의적 인성 함양에는 효과가 있는 것으로 해석된다. 초등학교 원격 과학수업에 대한 학생들의 인식에도 긍정적인 반응을 보였다.

• 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.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제11권2호
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• pp.107-115
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• 2018

지구의 모양을 아는 것은 지구과학 교육에서 중요한 성취기준이다. 이 연구의 목적은 학교 급별로 효과적인 지구의 모양 실험을 조사하여 학교 탐구실험에 도움을 주고자하는데 있다. 이를 위해 연구자는 지구의 모양을 학습하기 위한 다양한 실험 방법을 제시하고, 예비교사 26명에게 초등학교, 중 고등학교, 대학교 학생들에게 적절한 실험이 무엇인지 조사하였다. 그 결과 효과적인 지구의 모양 실험에 있어서 학교 급별로 차이가 있었다. 예비교사는 초등학생들에게는 '항구로 돌아오는 배의 돛 관찰하기 실험이 효과적일 것으로 생각하고 있었다. 그리고 중 고등학교 학생들에게는 지구의 위도에 따른 북극성 고도 비교하기 실험, 대학교 학생들에게는 지면의 높이에 따른 시야의 차이 비교하기 실험이 효과적일 것이라고 응답하였다. 예비교사는 학교 급별 효과적인 지구의 모양 실험을 선택할 때에는 실험 방법의 난이도, 추상적인 사고와 배경지식의 깊이 등이 고려되어야 한다고 생각하였다.