• 한국과학교육학회지
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• 제32권2호
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• pp.210-235
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• 2012

본 연구에서는 중학생들의 과학 창의적 문제 해결능력을 측정하기 위해 타당도와 신뢰도가 높은 검사도구를 개발하였다. 먼저 과학 창의적 문제 해결 능력에 대한 조작적 정의를 바탕으로 3차원 평가 틀(과학내용, 과학 탐구 기능, 사고력)을 개발하였으며, 이 평가 틀에 맞추어 평가 문항을 개발하였다. 현장 과학 교사들의 검토를 거쳐 예비 검사에 투입할 3과제로 구성된 4개 문항을 확정하였고, 예비 검사 결과를 바탕으로 각 문항의 구체적인 채점 기준과 배점을 결정하였다. 완성된 최종 검사 도구는 내용 및 평가 기준에 대한 과학 교육 전문가와 현장 교사들의 타당도 검증을 거친 후 중학교 1, 2, 3학년 320명에게 투입되었으며, 채점 결과를 바탕으로 채점자간 신뢰도를 검증받았다. 채점 결과 문항 난이도와 변별도 역시 적절한 것으로 나타났다. 앞으로 본 연구에서 개발한 평가 틀과 평가 기준을 활용하여 다양한 학교 급에 적용할 수 있는 다양한 수준의 과학 창의적 문제 해결 능력 평가도구의 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권1호
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• pp.61-77
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• 2011

이 연구는 과학과 평가에 이용되는 행동 영역에 대한 과학 교사들의 인식을 조사하였다. 행동 영역은 학생들이 과학 지식을 어떻게 이해하고 과학적 탐구를 어떻게 수행하는지에 대한 정보를 알려준다. 연구 참여자는 서울 지역 중, 고등학교에서 5년 이상 근무한 7명의 과학 교사였고, 연구를 위해 국가수준 학업성취도 평가에서 기출된 27문항으로 구성된 구조화된 질문지와 심층 면담이 진행되었다. 질문지와 면담 내용은 동료 연구자와 함께 분석하고 논의하였다. 연구 결과, 과학교사들은 문항에 포함된 소재나 소재의 제시 방법에 근거해 행동 영역을 결정하는 경향이 있었다. 그리고 교사들이 문항 해결에 필요할 것이라고 예상한 정보와 사고 과정에 따라 행동 영역을 다르게 인식 하였으며 또한 행동 영역의 정의와 의미에 대한 이해정도가 달랐다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권3호
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• pp.487-500
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• 1999

관찰은 과학자는 물론 과학교육자에게 매우 중요한 것으로 취급되어왔고 탐구수업에서도 중요하게 취급되어왔다. 그러나 이와 같은 중요성에도 불구하고 지금까지 그 의미가 미분화된 상태로 사용되어왔다. 본 연구에서는 이론적 연구와 학생들의 관찰진술문을 토대로 관찰의 본성을 파악하고, 학생의 관찰 행동을 범주화하고 분류할 수 있는 분류 틀을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 촛불관찰 과제, 자석 주위의 철가루 관찰 과제, 이중진자 관찰 과제, 직렬로 연결된 2개의 꼬마전구의 밝기 관찰 과제에 적용하여 중학교 고등학교 그리고 대학생들을 대상으로 학생의 관찰 행동을 분류해 보았다. 연구 결과, 초보적 관찰을 좌표의 원점으로 하고, 해석적 관찰, 간섭적 관찰, 조작적 관찰이 각각의 축 위에 놓이는 3차원 틀을 설정할 수 있었다. 이와 같은 분류 틀에 따라 학생들의 응답을 분류한 결과 첫째, 관찰로 볼 수 없는 사례들을 포함하여 학생들의 거의 모든 응답을 본 기준에 따라 분류할 수 있어 본 분류 틀이 학생들의 관찰 진술문을 분석하는데 유용함을 볼 수 있었다. 둘째, 학생들의 응답유형은 각 과제별로 다르게 나타났다. 예를 들면, 가장 많은 초보적 관찰을 보인 과제는 이중 진자이었고 가장 적은 경우는 꼬마전구의 밝기 관찰과제이었다. 셋째, 학년에 따라서도 관찰유형이 상당히 다르게 나타남을 볼 수 있었다. 예를 들면, 중학생과 고등학생의 경우 이중진자와 자석 주위의 철가루 관찰 과제에서는 조작적 관찰을 전혀 보이지 않은 반면, 꼬마전구의 밝기 관찰과제에서는 상당한 비율의 조작적 관찰을 보였다. 또한 관찰로는 볼 수 없는 상당수의 사례가 있었다. 과학교육에서 관찰은 매우 중요하게 취급되어왔고 많은 평가준거에 관찰이 포함되어 있다. 그러나 현행의 관찰의 의미는 너무 포괄적으로 보인다. 따라서 본 연구결과 같이 관찰의 유형을 좀 더 세분하여 나타낸다면, 과학학습은 물론 평가에서도 좀 더 상세한 지도와 평가가 이루어 질 것으로 기대된다. 또한 계속연구로 좀 더 다양한 대상과 과제에 대하여 연구함으로서 관찰의 분류 틀을 수정 보완할 필요성이 있다.

• 과학교육연구지
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• 제38권3호
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• pp.641-656
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• 2014

본 연구에서는 2007년 개정 교육과정에 의해 편찬된 초등학교 과학 교과서 3~6학년의 1학기에 실린 시각 자료의 특성을 조사하고자 하였다. 이를 위해 초등 과학 교과서에 실린 시각 자료의 종류, 역할, 사회-기호학적인 특징을 함께 확인하고 서로 간의 관계를 분석하였다. 연구 결과 2007년 개정 교육과정에 의해 편찬된 초등학교 과학 교과서에서 가장 높은 빈도로 사용 된 시각 자료의 종류는 사진과 그림으로, 사진과 그림을 제외한 시각 자료들의 사용 빈도는 매우 낮았다. 그리고 시각 자료의 역할 중 장식적 역할의 시각 자료 사용 빈도가 저학년에서 고학년으로 올라가면서 급격히 낮아짐을 확인할 수 있고, 예시적 역할과 설명 보충적 역할을 하는 시각 자료가 대부분의 비율을 차지하고 있는데 이는 시각 자료가 과학 학습 내용에 충실하게 반영되고 있음을 의미한다. 또한 활동지 역할의 시각 자료 사용 빈도가 점차 높아지고 있는데 이는 학생들이 직접 탐구 과정에 참여하거나 탐구 결과를 정리하는 활동이 많아짐을 의미한다. 시각 자료의 사회-기호학적인 특징을 분석하면 초등학교 과학 교과서에 사용된 시각자료가 '시각 자료의 형태', '시각 자료의 기능', '시각 자료와의 거리', '시각 자료의 수평각도', '그림자 효과'에서 학생과의 접근성 정도가 높은 것으로 나타났다. 아울러 시각 자료의 종류, 역할 그리고 사회-기호학적인 특징 사이에 밀접한 관계가 있음을 확인 할 수 있었다. 시각 자료의 종류 중 사진은 대부분 시각 자료의 역할 중 예시적 역할과 설명 보충적 역할로 제시되면서 사회-기호학적인 특징 중 실제형, 내러티브-은유형, 실제적인 그림자 효과 등을 나타냈다. 이와 같이, 교과서에 제시된 시각 자료의 종류에 따라 역할이 달라지고, 그 시각 자료에 맞는 사회-기호학적인 특징을 갖게 되면서 각각의 시각 자료가 갖는 학생들과의 접근성 정도를 확인할 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권7호
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• pp.897-908
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• 2009

시각자료는 과학교과서의 주된 구성 요소이며, 학습자에게 과학적 개념을 효과적으로 이해시키는 매개체가 된다. 본 연구에서는 제7차 교육과정에 따른 중학교 과학 교과서 지구과학 분야에 사용된 시각자료의 유형과 기능 및 구조를 분석하였다. 시각자료 유형에서는 사진과 삽화의 비율이 그래프와 표에 비해 매우 높게 나타났다. 시각자료의 기능에서는 예시적 기능과 보충적 기능의 비율이 높게 나타난 반면, 장식적 기능, 설명적 기능, 탐구적 기능의 비율은 낮게 나타났다. 시각자료의 구조에서는 단독의 비율이 다중에 비해 압도적으로 높았다. 또한 다중 구조에서 짝은 주로 대비에, 연속은 주로 순서를 표상하는데 사용되고 있었다. 시각자료의 유형, 기능, 구조 모두 교과서에 따라 유의미한 차이가 있었다. 이러한 연구 결과를 토대로 학교 과학에서 시각자료의 교육학적 의의에 대한 보다 나은 이해를 위해 지구과학 분야에서 시각자료의 기능과 구조에 대한 기호학적 연구를 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권7호
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• pp.1241-1250
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• 2012

본 연구는 과학영재들이 미래의 과학자로서 성공적인 삶을 영위하고, 높은 성취를 달성하기 위해 길러주어야 할 핵심역량에 대해 과학영재 학생들과 교원들을 대상으로 인식을 조사하였다. 이를 위해 과학영재 학교에서 요구되는 16가지 핵심역량 항목을 도출하고 각 항목에 대해 중요도와 학생의 현재수준을 비교 분석하여 핵심역량에 대한 교육적 요구도를 살펴보았다. 그 결과 첫째, 핵심역량 수준에 대해 교사는 사고력을 가장 높게 평가하였지만 학생들은 연구 및 탐구능력을 가장 높게 인식하였다. 그리고 교사는 협동능력을 가장 낮게 평가하였지만 학생들은 자기효능감을 낮게 평가하였다. 둘째, 교사들은 자기주도적 학습태도, 사고력, 교과에 대한 흥미, 학습동기가 과학영재 들에게 길러주어야 할 중요한 역량으로 지각하였으며, 자기조절능력, 협동정신, 자기주도적 학습태도에 대한 교육적 요구 수준이 높은 것으로 인식하였다. 끝으로 과학영재에게 요구되는 핵심역량기반교육에 대한 시사점을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.113-122
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• 2018

본 연구의 목적은 TIMSS 2015 결과를 분석하여 성취수준별로 학생들의 과학성취도와 흥미에 영향을 주는 교육맥락변인을 탐색하고 집단 특성에 맞는 교수 학습 방법을 도출하려는 것이다. 과학 성취와 흥미에 미치는 교육맥락변인의 영향력을 비교하기 위해 위계선형모형에 의한 분석을 실시하였다. 연구결과에 따르면, 4학년 과학성취도의 경우에는 우수수준 이상 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서보유량, 부모학력, 수업에 대한 학생 인식이었고, 보통수준 이하 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량으로 확인되었다. 8학년 과학성취도의 경우에는 우수수준 이상 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량, 수업에 대한 학생 인식, 재학생의 경제적 배경으로 확인되었고, 보통수준 이하 학생들의 성취도에 영향을 주는 변인은 도서 보유량과 과학 수업에 대한 학생 인식으로 확인되었다. 학년을 막론하고 도서 보유량과 과학 수업에 대한 학생 인식은 학생의 과학 성취도와 흥미에 주는 영향력이 높은 것으로 확인되었다. 연구결과를 토대로 우리나라 초등학교와 중학교 과학과 교수학습에 주는 시사점을 모든 학생들을 위한 체계적인 독서 프로그램 제공, 중학교 학생참여형 과학 수업을 활성화, 초등학교 보통수준 이하의 학생들을 위한 탐구실험 체험과 개념 연계 수업 등의 측면에서 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제44권2호
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• pp.141-153
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• 2024

2022 개정 과학과 교육과정은 AI를 활용한 탐구 활동을 경험함으로써 융합적 사고를 바탕으로 일상생활과 사회 속 과학 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르는 것을 목표로 한다. 이에 과학 교과와 AI를 융합한 과학-AI 융합교육 프로그램을 개발하고 이를 활용하여 고등학생을 대상으로 융합 수업을 진행하였다. 과학-AI 융합 수업은 감쇠진자의 운동을 정성적으로 이해하고 블록코딩 플랫폼 KNIME을 사용하여 진자의 위치를 예측할 수 있는 AI 모델을 구축하는 것을 목표로 한다. 개별 심층 면담을 통해 학습자의 경험을 이해하고 해석하고자 하였다. Giorgi의 현상학적 연구 방법론을 바탕으로 학습자의 참여 동기, 배움과 변화, 어려움과 수업의 한계를 기술하였다. 학생들은 AI에 대한 관심과 사회적 트렌드에 대한 인식을 바탕으로 수업에 참여하고자 하는 동기를 가지고 있었다. 학생들은 직접 데이터를 수집하고 AI 모델을 구축하는 것을 배웠다. 실험 결과를 바탕으로 주변 현상을 예측할 수 있을 것으로 기대하였으며 융합 수업을 긍정적으로 인식하였다. 한편, 여전히 익숙하지 않은 플랫폼, AI 원리 이해를 어려움으로 인식하였고 따라해야만 하는 수업 방식의 한계와 수업 내용상의 한계를 인식하였다. 융합 수업의 경험은 실생활의 문제를 AI를 통해 해결하고자 하는 학습 동기로 나타났으며, 학생들이 느낀 어려움과 한계는 더 심화되고 확장된 주제를 학습하고 싶은 동기로 이어졌다. 이를 바탕으로 과학-AI 융합 수업을 위한 논의 및 제언을 도출하였다. 본 연구는 과학-AI 융합 수업을 개발하고 이를 현장에 적용할 때 시사점을 제공할 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권7호
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• pp.623-630
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• 2007

평가는 학습에 동기를 부여하기도 하므로, 평가의 어떤 요소들이 학습 동기를 부여하는지 알면 평가를 통해 효과적으로 학습 동기를 자극할 수 있는 방법을 모색할 수 있을 것이다. 본 연구는 두 가지 방법으로 진행되었다. 서울 지역에 위치한 대학의 물리 교육과 재학생 54명은 자신의 초중등학생 시절의 과학 학습과 관련된 회고록을 작성하였고, 같은 과 63명은 과학 학습 동기에 영향을 미치는 평가의 요소를 묻는 조사에 참여하였다. 연구 결과 성취도가 높은 학생들의 과학 학습 동기에 영향을 미치는 평가의 요소로 성취도, 문항의 난이도와 타당도, 과학 경연의 준비과정, 이 세 가지가 중요하게 나타났다. 이 결과는 과학 평가 문항의 난이도와 타당도가 학습 동기에 중요한 작용을 한다는 것과 과학 성취도가 높은 학생들에게 과학 경연 대회가 학교의 정기 시험보다 더 많은 영향을 미치고 있음을 시사한다. 따라서 과학 성취도가 높은 학생들의 학습 동기를 효과적으로 진작시키기 위해서는 선행학습이나 암기력이 필요 없으면서 과학적 사고력과 탐구력을 평가할 수 있는 시험 문제와, 교실 외 과학 활동이 활성화되어 학생들의 참여기회를 증가시키는 것이 중요할 것이다.

• 한국광학회지
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• 제28권6호
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• pp.327-333
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• 2017

이 연구의 목적은 초등학교 6학년 '렌즈의 이용' 단원 학습에서 나타나는 모둠별 언어적 상호작용의 특성을 파악하는 것이다. 이 연구를 위해 초등학교 6학년 한 학급을 학업성취도에 따라 상, 중, 하 모둠으로 구성하고 6차시의 수업을 진행하였다. 학생들 사이의 상호작용을 분석하기 위해 모든 수업을 녹음하였으며, 전사된 자료는 언어적 상호작용 분석틀을 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 상위 수준은 의견제시의 빈도가 높았으나, 과제완수를 위한 부정적인 언어적 상호작용이 많이 일어났다. 중 모둠은 다른 사람의 의견을 듣기 보다는 자신의 의견을 제시하는데 더 적극적이었다. 하 모둠은 의견제시가 많았음에도 불구하고, 동료의 의견을 존중하지 않거나 동료를 설득시키는 능력이 부족하여 결론 도출에 어려움을 겪었다. 따라서 모둠구성 시 간단한 탐구나 수용의 범위가 넓은 활동에서는 동질적인 모둠 구성이 좋으며, 과학적 개념 및 지식 이해를 위주로 하는 활동에서는 이질적인 모둠 구성이 더욱 효과적이라 할 수 있다.