• 과학교육연구지
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• 제47권3호
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• pp.238-250
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• 2023

본 연구는 물의 취득과 정수와 관련된 적정기술 프로그램이 초등학생의 과학적 태도와 창의적 문제 해결력에 미치는 영향을 탐색하고자 한 것이다. 이를 위해 총 8차시의 적정기술과 관련된 학습 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 물의 취득과 관련된 과학적 원리 및 와카타워 적정기술에 대한 탐구를 수행하는 차시와 물의 정수와 관련된 라이프 스트로우 및 드링커블북 탐구 실험이 포함된 차시, 창의적인 아이디어와 설계를 통한 실천적 과제를 제시한 차시, 캠페인 활동을 수행하는 차시로 구성하였다. 연구 대상은 초등학교 6학년 2개 학급 학생 51명으로 하였으며, 환경과 상황에 맞도록 수정한 과학적 태도 검사지와 창의적 문제 해결력 검사지를 사전, 사후에 투입하여 대응표본 t-검정을 수행하였다. 또한 사후 검사지를 대상으로 과학적 태도와 창의적 문제 해결력 사이의 상관관계를 알아보면서 프로그램 적용 후 학생들이 견지하게 된 하위영역 간의 관계를 알아보았다. 연구결과 과학적 태도 중 호기심, 개방성, 협동성, 창의성은 사전 검사 전체 평균과 사후 검사 전체 평균을 비교하여 보았을 때, 평균값의 상승과 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었다. 창의적 문제 해결력의 경우에는 특정영역 숙달 여부 영역 및 확산적 사고의 영역은 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었다. 아울러 상관관계 분석 결과, 과학적 태도의 협동성은 창의적 문제 해결력 모든 영역과 유의미한 상관관계를 가지고 있었으며 비판적 논리적 사고 하위영역과 가장 높은 상관계수를 나타내었다. 창의적 문제 해결력의 4개 영역은 과학적 태도의 하위영역과 다수의 유의미한 상관관계를 가지고 있었다. 본 연구를 통해 앞으로 적정기술과 관련된 주제의 적용과 방향 그리고 학생들의 다양한 반응에 대하여 시사점을 얻을 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제66권1호
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• pp.42-49
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• 2022

많은 초등교사들의 과학적 지식 부족은 과학 교수활동에서 여러 가지 문제점으로 나타난다. 따라서 초등교사의 과학적 지식 향상이 필요하지만 교사 양성 과정이나 재교육 과정에서 주로 수행되는 강의 기반 활동을 통해서는 초등교사의 과학적 지식 부족을 해결하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 초등교사의 과학적 지식 향상을 위한 과학 교사교육 개선 방안을 탐색하고자 한다. 초등학교 과학과 교육과정 내 물질 영역에 대한 내용 지식을 향상시키기 위해 실행연구를 수행한 연구자 3명에 대해 심층면담을 실시했다. 면담결과를 토대로 3명의 연구자들이 실행연구 과정에서 수행한 과학적 실천에서 공통적으로 겪은 어려움과 성장한 부분을 분석했다. 심층면담에서 3명의 교사들은 자신이 특정 개념을 어떻게 이해하고 있는지, 무엇을 이해하지 못하고 있는지, 무엇을 더 공부해야 하는지를 파악하는데 어려움을 겪었다. 그리고 탐구 실천 계획을 수립하는 과정에서 명시적으로 배웠던 절차적 지식을 실제 맥락 속에서 어떻게 적용시켜야 하는지 모르는 상황도 겪었다. 또한 선언적으로 이해하고 있던 지식은 실제 현상에서 관찰되는 내용과 차이가 있어 어려움을 겪기도 했다. 하지만 교사들은 이러한 어려움 속에서 주제 분석, 탐구 계획, 탐구 수행, 결과 논의의 과정을 스스로 실천한 결과 내용 지식뿐만 아니라 의도하지 않았던 절차적 지식에 대한 이해까지 향상되었다고 진술했다. 또한 기존에 이해하고 있던 내용 지식을 통합적으로 이해하는 것도 도움이 되었다고 했다. 그리고 교사들은 과학 실천이 개별적으로 수행되기보다 주변 동료들과 공동체를 구성하여 논의하고 점검하는 기회를 가진다면 더 효과적인 학습이 될 수 있을 것이라는 제안을 했다. 이러한 점에 비추어 초등교사의 과학적 지식 향상을 위한 교사교육의 방향은 교사들이 학습 공동체 속에서 현상이 발생되는 맥락에 대해 직접 탐구하고 그 결과를 바탕으로 과학 개념을 이해하는 형태로 개선될 필요가 있다. 이는 교사의 실천과 이해를 통합시켜 과학 교수 활동 개선에도 기여할 것으로 판단된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권6호
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• pp.595-609
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• 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.

• 커뮤니케이션디자인학연구
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• 제55권
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• pp.20-30
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• 2016

본 연구는 중학생을 대상으로 미술교과 중심의 융합인재교육(STEAM)이 학습자의 과학역량과 직업역량에 어떤 효과가 있는 지를 검증하였다. 본 연구를 위해 개발한 프로그램의 주제는 3D프린터를 활용한 '식품디자인' 주제로 총 5차시로 개발하여 경기도에 소재한 Y중학교 2-3학년 학생 237명을 대상으로 모의수업을 진행하여 사전 사후 결과를 분석하였다. STEAM교육역량 분석 결과 프로그램 실시 이후 실시전에 비하여 학습자들의 공통, 과학, 식품과학 직업역량이 전반적으로 향상되었다. 특히 과학역량의 세 개 하위영역 중 탐구적 요소의 변화가 검정통계량으로 가장 큰 유의한 변화가 있었다. 식품과학 직업역량의 검정통계량에서 공통역량, 과학적 역량과 비교해 가장 큰 유의한 차이를 보인 것을 알 수 있다. 본 프로그램은 학교수업 시간에 활용할 수 있도록 현장중심으로 개발하였으며 프로그램은 주제별로 혹은 재구성하여 활용하는 것도 가능하다.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.248-257
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• 2009

본 연구는 초등학교 4학년 "별자리를 찾아서" 단원지도를 위한 놀이 과학 교실 활동 프로그램을 개발하여 실제 수업에 적용해 봄으로써 놀이 활동 적용수업이 초등학생의 학업성취도와 흥미도에 미치는 효과를 알아보기 위하여 시행되었다. 초등학교 4학년 1학기 중간고사 결과를 분석하여 평균이 유사한 4개 반을 선정하고 2개 반으로 구성된 비교집단에는 기존의 방법대로 교사용지도서를 분석하여 교사용지도서와 같은 방식과 흐름으로 수업을 진행하였고 나머지 2개 반의 실험집단에는 단원의 5차시의 수업 중 활동 일부를 놀이 과학 교실 활동 수업을 적용하여 시행하였다. 놀이 과학 교실 프로그램은 연구 단원의 학습목표 및 내용과 탐구요소를 분석하여 개발 하였고, 놀이 과학 교실 활동이 학업성취도에 미치는 효과를 알아보기 위해 학업성취도 검사문항을 선정, 개발하였다. 각각은 과학 교육 전문가 2인과 현직 교사 5인에 의해 수 회의 피드백 검토 과정을 거쳐 완성되어 각 집단에 2주간에 걸쳐 5차시 수업이 실시되었다. 사후 검사결과에서 두 집단은 독립표본 t-test 방법에 의해 유의수준 p=0.003으로 유의미하게 차별화 되었고, 실험 집단은 비교 집단에 비해 좋은 학업 성취도를 보였다. 설문 조사를 통한 실험집단의 흥미도 측정에서도 높은 흥미도 비율을 보였다. 결과적으로, '별자리 찾아서' 단원을 위한 놀이 과학 교실 활동 프로그램을 개발하여 초등학교 4학년 교실에 투입해 본 결과 학업성취도와 흥미도에서 뚜렷하게 긍정적 영향을 볼 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제53권1호
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• pp.51-61
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• 2009

본 연구의 목적은 고등학교 ‘과학’과 ‘화학 II’의 ‘반응 속도의 측정’ 단원에서의 주된 학습 내용 을 분석하고, 학습 내용에 적절한 개선된 탐구 실험을 제시하는 것이다. 학습 내용의 분석을 위해 고등학 교 ‘과학’ 11종, ‘화학 II’ 8종의 교과서와 교사용 지도서 11종을 분석하고, 교사들의 인식을 조사하였다. 대부분의 교과서와 교사들이 ‘시간에 따라 반응 속도가 점점 느려진다’는 개념을 학습 내용으로 제시 또 는 인식하고 있으나, 교과서에 제시된 탐구 활동의 내용은 ‘시간에 따른 반응 속도의 감소’를 설명하기 에 부적절한 경우가 있었다. 학습 내용에 적절한 탐구 활동을 제안하기 위해 개선된 조건에서 염산과 마 그네슘의 반응 실험을 실시하였고, 얻어진 실험 결과를 이론적으로 예측한 결과와 비교함으로써 ‘시간 에 따른 반응 속도의 감소’를 설명하기에 타당함을 알 수 있었다. 본 연구에서 개선된 탐구 활동은 교과 서의 화학 반응 속도에 대한 개념을 보다 정확히 기술하는데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.560-570
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• 2002

이 연구에서는 대기압의 정의와 기압에 관련된 현상들에 대한 원리를 묻는 설문지를 개발하여 H대학교 석사 과정에 있는 94명의 과학 교사들에게 투입하여 일관되고 통합된 설명 체계를 갖고 있는 지를 알아보았다. 전공별로 구분하여 응답률을 비교하고 중등학교 과학 교과서, 대학 교재의 서술 방식과 교과들의 응답을 비교하였다. 연구 결과 첫째, 교과서와 대학 교재의 공기의 무게에 의한 압력이란 대기압의 정의에도 불구하고 화학 전공의 중학교 교사 지구과학 전공의 고등학교 교사는 중력과 분자 운동에 의한 압력으로, 화학 전공의 고등학교 교사는 기체의 분자 운동에 의한 압력이란 응답률이 상대적으로 높았다. 또한 고도에 따른 대기압의 변화를 공기 기둥의 무게로 설명하는 대부분의 교재에도 불구하고 이러한 응답을 한 교사는 절반에 불과하였다. 둘째, 대다수의 중등 교과서에서 저기압의 형성에 대해 대기압의 정의인 공기의 무게 개념을 적용하지 않고 가열되면 팽창하고 상승하여 밀도가 작아져 형성된다는 정확하지 않은 서술을 하고 있으며 대부분의 교사들도 밀도 개념으로 저기압의 형성을 설명하였다. 셋째, 교사들이 기압과 관련된 현상들을 교육과정에 의한 학생들의 선개념을 고려하여, 원리보다 현상만을 제시한 교과서의 서술 방식대로 응답하였다. 이러한 결과로부터, 대기압의 올바른 개념 형성을 위해서는 교과서의 내용 전개가 분자 운동, 중력, 힘의 평형, 대기압의 연계되어 구성되어야 할 것이며, 설명 체계 또한 명확하여야 할 것이다. 교사들의 기압에 관련된 개념들이 통합적으로 구성되어 있지 않은 것은 교과서나 교재의 영향이 크며 점진적이고 체계적인 개념 구조를 가지고 자연 현상을 통합적인 사고 과정으로 탐구하는 태도를 가질 수 있는 교사 교육이 필요함을 보여준다.

• 대한화학회지
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• 제48권6호
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• pp.645-653
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• 2004

이 연구의 목적은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 비교 분석하는 것이었다. 연구를 위하여 고등학교 2학년 학생 456명을 대상으로 GALT 축소본을 이용하여 인지수준을 조사하였으며, 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 물과 공기 두 개 단원에서 15개의 과학 개념을 추출하고, CAT 분석틀을 이용하여 화학I 교과서 내용이 요구하는 인지수준을 분석하였다. 연구 결과에 의하면 고등학교 2학년 학생들의 52.5%가 형식적 조작기 수준에 도달했으며, 28.3%의 학생들은 과도기 수준에, 나머지 19.5%의 학생들은 구체적 조작기 수준에 있었다. 인문계 고등학교 학생의 68.9%, 공업계 고등학교 학생의 6.6%가 형식적 조작기 수준에 도달하였고, 논리 유형별 형성정도도 계열별 차이가 매우 컸다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서의 내용을 이해하는데 필요한 인지수준을 분석한 결과, 일부 탐구 활동의 경우를 제외하고는 교육과정의 변화에도 과학 개념의 인지요구도는 크게 변화하지 않았다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서에 제시된 과학 개념의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준에 비해 높은 편이었으나, 탐구 활동의 인지수준은 고등학교 2학년 학생들의 인지수준과 비슷한 편이었다. 현직 화학 교사들은 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서가 제6차 교육과정의 화학I 교과서에 비해서 내용 축소와 실생활 소재를 많이 반영하고 있는 것을 바람직하다고 생각하였으나, 과학 개념이 너무 축소되어 화학I 교과서와 화학II 교과서 사이의 내용 수준에 차이가 많이 나는 것을 문제점으로 지적하였다. 제7차 교육과정에 의한 화학I 교과서 내용이 형식적 조작기 수준을 많이 요구하고 있으므로, 고등학생들의 인지수준에 맞는 다양한 교수-학습 방법과 교재가 개발되어야 한다고 생각한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권3호
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• pp.325-340
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• 2022

본 연구에서는 우리나라 초·중·고등학생들이 과학의 정의적 영역에서 성취가 낮은 원인을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 초등학교 4학년부터 고등학교 1학년까지 학년별 3~4명, 총 27명의 학생을 대상으로 학년별로 면담을 하였고, 초등학교 교사 3명, 중학교 교사 3명, 고등학교 교사 3명, 총 9명의 교사를 대상으로 학교급별로 면담을 하였다. 면담에서는 과학긍정경험 지표의 5가지 하위 영역인 '과학학습정서', '과학관련 자아개념', '과학학습동기', '과학관련 진로포부', '과학관련 태도'로 나눠 관련된 질문을 하였다. 면담 내용을 녹음하고 전사하여 범주화하였다. 과학 정의적 성취가 낮은 원인을 살펴 본 결과, 학생들은 실험·실습이 제대로 이루어지지 못할 때, 과학이론과 용어가 어려워서, 탐구 결과에 대한 기록 부담 등으로 부정적인 정서를 경험하는 것으로 나타났다. 그리고 학생들은 과학 성적이 좋지 않아서, 과학 용어가 어려워서, 학습량이 많아서 등의 이유로 과학관련 자아개념이 부정적으로 변한다고 응답하였다. 또 과학학습 동기가 낮아지는 원인으로 과학 수업 내용과 일상생활이나 자신과의 관련성에 대한 인식 부족, 과학 수업내용의 어려움, 좋지 않은 과학 성적, 자신의 흥미나 진로와의 관련성 부족 등으로 나타났고, 과학 관련 진로포부가 낮아지는 주요한 원인으로 자신의 진로가 과학과 관계없는 분야이기 때문에, 과학 성적이 좋지 않아서 등으로 나타났다. 과학 수업이 어려워지거나 과학 수업에 대한 부정적인 느낌으로 인해 과학관련 태도가 부정적으로 변화하였고, 고등학생들은 과학이 사회에 끼치는 양면성을 인식하였다. 면담 결과에 근거하여 과학 수업개선을 위해 실험 및 실습을 위한 지원, 과학 기초학력 지원, 초등학교 '실험관찰'의 개선, 교수학습 자료의 개발, 과학 관련 진로 관련 정보의 제공 방안 등을 제안하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권2호
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• pp.235-248
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• 2022

학령인구의 급격한 감소, 학생의 교육과정 선택권 확대 등과 같은 미래 교육환경 변화에 따라 과학교사의 전문성인 PCK에도 변화가 요청된다. 즉, 기존 합의-PCK를 구성하는 범주 및 과학 PCK의 특성은 고정된 것이 아니어서 새로운 범주와 특성이 추가될 수 있다. 본 연구의 목적은 비트겐슈타인의 가족유사성 접근을 통해 미래 교육환경 변화에 대처하기 위해 요구되는 과학 PCK의 잠재성의 영역을 '가족유사성 과학 PCK'의 형태로 탐구하려는 것이다. 이를 위해 3개의 초점집단을 대상으로 심층면담을 진행하였다. 초점집단 심층면담에서는 미래사회와 교육환경 변화로 인해 2030년-2045년의 가까운 미래 학교의 과학교사에게 요구되는 과학 PCK가 어떻게 달라질 것인지를 논의하였다. 심층면담을 토대로 질적 분석을 실시함과 동시에 기존 합의-PCK와 차별화되는 가족유사성-PCK의 특성을 분석하기 위해 심층면담 텍스트에 대한 언어네트워크(semantic network) 분석을 시행하였다. 연구결과에서 미래사회 교사의 역할기대가 변함에 따라 새롭게 요청되는 과학교사의 가족유사성-PCK의 특징을 PCK 구성 영역별로 살펴보았다. 미래학교 과학교사에게 요구되는 가족유사성-PCK에 대한 언어 네트워크 분석결과를 살펴보면, 가족유사성-PCK는 출발점에 해당하는 기존 합의-PCK로부터 그 외연이 확장되면서 새로운 PCK요소가 추가되는 것으로 나타났다. 가족유사성-PCK의 양태를 살펴보면, [인공지능-융복합지식-콘텐츠-디지털], [지역사회-네트워크-인적자원-관계], [기술-탐구-가상현실-연구], [자기주도학습-협업-공동체] 등이 뚜렷한 네트워크 군집을 형성하면서 미래학교의 과학교사의 전문성을 형성, 강화되고 있는 것으로 나타났다. 연구결과를 토대로 미래학교 과학교사 전문성의 변화 동향과 대처 방안을 결론으로 제안하였다.