• 한국과학교육학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.41-61
• /
• 1999

본 논문은 정성적인 연구방법의 하나인 문헌분석법에 의하여 이루어졌다. 문헌 분석의 방법은 본 논문의 목적에 비추어 교육철학, 교육이론, 과학철학, 교육심리학, 통합교육과정과 관련된 국내 외의 주요 단행본, 연구보고서 및 논문, 전문지에 수록된 자료를 수집하고, 이를 연구내용에서 제시한 관점에 따라 분류 분석 추출 정립하였다. 이를 바탕으로 통합과학교육의 방향을 설정하였다. 즉, 먼저 과학의 본성을 과학지식으로 보는 관점, 사회적 합의과정으로 보는 관점, 개인 삶의 창조로 보는 관점의 3가지, 그리고 교육의 본성을 지식의 형식으로 보는 관점, 경험의 확대로 보는 관점, 자아실현으로 보는 관점의 3가지로 분류하고, 이를 근거로 하여 통합과학교육의 방향을 지식내용중심, 사회문제 중심, 개인흥미중심의 3가지로 모색하였다. 다음으로, 이상에서 모색된 지식내용중심, 사회문제중심, 개인흥미중심의 3가지 통합과학교육의 방향이 교육철학적, 과학철학적, 교육심리학적 측면에서 정당화되는 근거를 밝혔다. 마지막으로 이상에서 정당화된 이론적 근거를 바탕으로 하여, 통합과학교육의 방향을 지식내용중심, 사회문제중심, 개인흥미중심의 방향의 3가지로 설정하였다. 여기서 설정된 3가지 통합과학교육의 방향은 앞으로 후속 논문의 논지를 이끄는 데 기본적인 준거가 될 것이다. 이러한 연구 단계에 따라 분석된 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다 첫째, 과학의 본성을 '과학지식' 으로, 교육의 핵심을 '지식의 형식' 으로 보는 관점을 이론적 근거로 하여 지식내용중심의 통합과학교육이 설정된다. 따라서 이는 'Hirst의 통합논리' 가 바탕이 된다고 할 수 있으며, 통합화의 초점은 지식의 의미와 그들간의 논리적 관련성을 탐구양식에 따라 보다 분명히 밝히려는데 있다. 둘째, 과학의 본성을 '사회적 합의과정'으로 교육의 핵심을 '경험의 확대'로 보는 관점을 이론적 근거로 하여 사회문제중심의 통합과학교육이 설정된다. 따라서 이는 'Dewey의 통합논리'가 바탕이 된다고 할 수 있으며, 통합화의 초점은 사회적 경험의 과정을 용이하게 해 주는 방법적 측면에 있다. 셋째, 과학의 본성을 '개인 삶의 창조'로 교육의 핵심을 '자아실현'으로 보는 관점을 이론적 근거로 하여 개인흥미중심의 통합과학교육이 정당화될 수 있다. 따라서 이는 'Patterson 의 통합논리'가 바탕이 된다고 할 수 있으며, 통합화의 초점은 개인의 자아실현을 위한 심리적 측면에 있다. 앞으로 학교현장에서 "효과적인" 통합과학교육이 이루어지기 위하여는 본 연구에서 논의된 통합과학교육의 방향을 이론적 준거로 하여, 교사 교재 학생의 역동적인 관계성을 고려한, 체계적이고 종합적인 통합과학교육과정이 개발되어야 한다. 그리고 개발된 통합과학교육과정을 교사가 실제로 학교수업에 충분히 활용할 수 있도록 하는 노력을 기울여야만 한다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제31권8호
• /
• pp.1158-1174
• /
• 2011

이 연구에서는 2009년에 시행된 까오카오의 구성 및 출제의 기본 원칙과 범위, 검사지 구성 등 을 파악하고, 문항 유형, 특이 사항 등을 분석하였다. 또한 까오카오 전국권1과 전국권2의 이과 종합 및 상해 이과 종합과 상해 화학 문항을 수능과 관련하여 내용 수준 및 행동 요소별로 분석하였고, 아울러 우리나라 수험생의 관점에서 예상 정답률을 추정하였다. 분석 결과, 까오카오 전국권 시험의 이과종합은 시험시간이 총 150분이며 300점 만점이고 상해 이과종합과 화학은 총 120분이며 각각 150점 만점이다. 또한 선택형 문항과 서답형 문항을 포함하고 있으며 서답형 문항은 실험 문제, 단답형과 서술형 문제 등 다양한 문제 유형으로 이루어져 있다. 이과종합 시험은 물리, 화학, 생물로 구성되어 있으며 우리나라 수능과 달리 지구과학 내용은 포함되어 있지 않다. 기본적인 이해나 관찰 능력부터 추리나 종합적인 사고 능력을 요구하고 있으며, 특히 실험 능력을 강조하고 있다. 시험의 출제 내용은 교육과정이 아닌 출제 요강에서 제시하고 있으며, 대체로 우리나라 고등학교까지의 교육과정 수준을 벗어나는 대학 수준의 비율이 다소 높았다. 행동 영역에 따른 분석에서 이해와 적용에 해당하는 문항의 비율이 우리나라 수능에 비해 매우 높게 나타났으나 탐구 설계 및 수행에 해당하는 문항의 경우는 비율이 높지는 않지만 매우 심도 있게 탐구 영역을 다루고 있다. 예상 정답률의 경우 전국권1과 전국권2의 예상 정답률 분포가 큰 차이를 보이지 않았으나, 예상 정답률이 20 39%에 해당하는 어려운 문항이 우리나라 수능과 비교할 때 4~5배로 높아 어렵게 출제되는 것으로 평가된다. 특이 사항으로는 까오카오 문항이 실험 능력을 강조하고 있으며 일상생활과 관련된 문항도 낮은 비율이지만 생활에 유용하게 출제되고 있다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.473-486
• /
• 2001

본 연구는 과학 실험활동을 중심으로 구성된 학교 외 과학 행사를 명가하는 데 목적을 두고 있다. 1998년도 '신나는 과학 놀이마당'에 참석한 857명 중 무작위로 표집한 121명의 초 중등 학생과 행사계획 및 진행을 담당한 72명의 지도 학생과 19명의 지도교사를 대상으로 사전-사후 설문조사와 관찰을 통하여 프로그램의 평가 결과를 분석하였다. 프로그램에 대한 평가는 1) 행사목표의 달성수준, 2) 행사 구성/운영의 적합성, 3) 행사 진행과정의 효율성, 4) 행사의 사전 안내 및 참석 학생과 지도학생의 참석동기의 세부항목으로 구분하였다. 대부분의 참가학생, 지도학생, 지도교사는 프로그램의 전반에 걸쳐 높은 만족도를 보였다. 평가 결과에 따른 프로그램의 개선점은 참가학생들이 보다 더 적극적으로 참여하는 과학 활동을 제공하고, 탐구력을 더욱 강조하는 활동과 일상생활과 관련되는 과학 내용을 더 많이 포함하도록 계획되어야 하는 점이다. 또한, 행사에 대한 사전 안내 및 광고를 보다 효율적으로 추진하여야 하며, 지도학생들의 참가학생에 대한 효율적인 학습-교수 전략을 개발하고, 지도교사-지도학생간의 상호협력도 향상되어야 할 것이다.

• 과학교육연구지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.165-179
• /
• 2015

본 연구에서는 주 단위 보고서의 활용 수업이 학생들의 자기 주도적 학습 능력과 과학에 대한 태도 및 학업 성취도에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상은 고등학교 2학년 자연 계열 학생으로 실험반과 비교반을 각각 3개 반으로 구성하였다. 수업 처치 단원은 화학I 'IV. 닮은꼴 화학 반응'으로 선정하였고, 총 16차시 수업을 진행하였다. 수업 후 과제로 실험반은 주 단위 보고서를 작성하였고, 비교반은 문제 풀이로 수업내용을 정리하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 주 단위 보고서를 활용한 수업은 학생들의 자기 주도적 학습 능력의 향상을 가져왔다(p<.05). 동기 변인과 학습 전략 변인 모두 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈고, 총 15개의 하위 영역 중에서 시험 불안과 노력 규제 영역을 제외한 모든 영역에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 둘째, 주 단위 보고서를 활용한 수업은 과학에 대한 태도 변화에서는 통계적으로 유의미한 값을 갖지 못했으나(p>.05), 총 5개의 하위 영역 중 과학 탐구에 대한 태도와 과학 수업에 대한 즐거움 영역에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 셋째, 주 단위 보고서를 활용한 수업은 학업 성취도에서는 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났으나(p>.05). 상위권과 하위권 성취 수준의 학생들 사이의 점수 차이는 통계적으로 유의미한 결과를 나타냈다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
• /
• 제40권4호
• /
• pp.443-459
• /
• 2021

본 연구에서는 초등과학 교육과정의 '우리 몸의 구조와 기능' 단원에서 배설 기관을 주제로 TPACK 기반의 STEAM 프로그램을 개발하여 적용하였다. 프로그램 개발 및 적용은 교육과정 분석 및 학습 목표 세부화, 물리적·심리적 학습 환경 분석, 교수·학습 방법 및 테크놀로지 선정, 수업에 활용할 교사의 TPACK 요인 정리 및 교수·학습자료 개발, 프로그램 적용 및 효과성 검증의 과정으로 진행하였다. STEAM 프로그램 설계 과정에서 고려한 교사의 TPACK은 내용학 지식(배설 기관의 생김새와 하는 일), 교육학 지식(STEAM, 문제 기반 학습, 조사학습, 토의학습, 협동 학습, 과학 글쓰기), 테크놀로지 지식(3D 프린터 및 스마트 기기 활용 기술)과 지식 간의 융합적인 요인이었다. 프로그램은 총 8시간으로 구성되었으며 실험 집단으로 선정된 5학년 학생 29명을 대상으로 적용하였다. 비교 집단의 5학년 27명에게는 교과서 중심으로 개발된 같은 주제의 프로그램을 적용하였다. 프로그램을 적용한 결과 실험 집단은 비교 집단에 비하여 창의적 문제해결력과 과학적 태도에서 유의미한 향상을 보였고 STEAM 프로그램에 대한 만족도도 높게 나타났다. 그러나 두 집단 간의 학업성취도는 유의미한 차이가 없었다. 학생들은 스스로 조사하고 탐구하며 알게 된 지식을 활용하여 문제를 해결하는 과정, 친구들과의 토의 및 협동 학습 과정을 통해 창의적 문제해결력이 향상되었던 것으로 보이며 새로운 기술의 활용, 학생 중심의 활동 과정 및 실생활과 관련된 문제를 해결하는 과정에서 과학적 태도와 만족도가 높아진 것으로 판단된다.

• 한국과학교육학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.765-774
• /
• 2006

이 연구의 목적은 과학적 문제발견 능력을 신장시키기 위한 수업 방향을 제시하는 것이다. 이를 위해서 연구 대상자들은 협동 활동과 개별 활동을 통해 낮게 구조화된 과학적 문제 상황에서의 문제발견 과제를 수행하였으며, 문제발견 활동에 대한 심층적인 분석을 하였다. 분석 결과, 협동 문제발견 활동은 '문제 상황 탐색', '기존 지식 및 경험 표출', '잠정적 문제의 적절성 논의', '다양한 문제 생성', '최선의 문제 선택'의 다섯 단계를 거치는 것으로 나타났다. 또한 협동 문제발견 활동은 기존 지식이나 직간접 경험에 크게 의존하며, 문제 상황과 관련된 다양한 과학적 개념이 자연스럽게 표출되는 것으로 나타났다. 협동 활동을 통해 발견된 문제에 대한 창의성 요소 점수와 독창적 문제선택에 대한 일치 정도는 대체로 높은 편으로 나타났다. 또한 열린 문제 상황에서 발견된 문제의 유형이 닫힌 상황보다 더 다양한 것으로 나타났다. 또한 학생들은 문제발견 활동이 과학적 개념이나 사고력 및 탐구 능력을 신장시키는데 긍정적인 영향을 준 것으로 인식하고 있었다. 따라서 교사는 첫째, 문제발견에 필요한 지식이나 정보를 탐색할 수 있는 교육적 환경을 조성해야 한다. 둘째, 과학 지식과 경험의 폭을 넓힐 수 있는 다양한 기회를 제공해야 한다. 셋째, 학생들의 지식과 경험을 자유롭게 표출할 수 있는 수업 분위기를 조성해야 한다.

• 과학교육연구지
• /
• 제44권2호
• /
• pp.183-196
• /
• 2020

본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 적용하여 융합인재 핵심 역량에 어떠한 변화가 있는지 살펴보았다. 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램은 STEAM과 아두이노, 그리고 SW 교육에 대한 이론적 배경의 학습, 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험, 그리고 평가 단계로 구성되며, 각 단계에서 아두이노를 활용할 수 있도록 구성하였다. 예비 과학교사들은 '미세먼지'를 주제로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 경험하였다. 예비교사들은 상황제시 단계에서 미세먼지란 무엇인지, 그리고 미세먼지의 심각성에 대해 학습한 후 미세먼지 측정기의 원리에 대해 살펴보았다. 창의적 설계 단계에서는 공기청정기를 제작하기 위해 설계도를 고안하였으며, 이때 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기 제작을 위한 방안을 구상할 수 있도록 하였다. 다음으로 감성적 체험 단계에서는 공기 청정기를 제작하고, 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기를 제작하도록 하였다. 마지막 평가 단계에서는 제작한 공기청정기를 작동하여 미세먼지 측정기를 활용하여 미세먼지 농도를 측정하여 평가할 수 있도록 하였다. 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램 경험 후 의사소통 역량, 문제 해결 역량, 정보수집 역량, 논리분석적 사고 역량, 창의적 역량이 향상되었다. 또한, 예비교사들은 프로그램 경험 후 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 수업의 학교 현장에서의 활용 가능성에 대해 과학적 탐구능력 함양, 협동심과 소통능력 향상, 문제해결력과 창의적 사고력 활용을 언급하였다. 또한 이들은 STEAM 프로그램에 아두이노를 접목하여 활용함으로써 소프트웨어적 지식과 능력을 기를 수 있을 것이라고 하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
• /
• 제42권1호
• /
• pp.127-148
• /
• 2023

본 연구는 교사와 학생을 대상으로 한 SSI 수업 관련 문헌 분석을 통해 국내 SSI 수업 관련 연구를 조망하고 대상별 SSI 수업 연구의 특징을 알아보고자 하였다. 이를 위해 한국연구재단의 KCI 등재 학술지 및 등재 후보 학술지에 게재된 SSI 수업 관련 연구 논문 95편을 연구 대상으로 선정하였다. 선정된 연구 논문을 연구 참여자와 연구 주제에 따라 범주화하여 문헌 분석을 시행하였다. 연구 결과, 예비교사와 현직교사 모두 초반에 SSI 관련 인식이 어떠한지를 조사, 탐색하고자 하는 시도가 있었다. 이후 예비교사를 대상으로 한 SSI 수업 연구는 예비교사들의 논증 수준 및 논증 발달 양상을 살펴보거나 의사결정 유형과 비형식적 추론의 특징을 분석한 연구들이 다수를 차지했다. 이에 반해 현직교사를 대상으로 한 SSI 수업 연구의 경우, SSI 교수 경험이 많은 교사들을 중심으로 SSI 교수 활동에서 나타나는 수업 전문성을 깊이 있게 탐구하는 형태로 진행되었다. 중·고등학생을 대상으로 한 경우 SSI 학습활동에서 나타나는 학생들의 의사결정 및 추론 과정에 관해 알아보거나 SSI 수업프로그램을 개발하고 교육적 효과를 분석한 연구들이 이루어지고 있었다. 초등학생을 대상으로 한 경우, 학술지에 등재된 초등학생 대상 SSI 수업 연구물 수가 많지 않아 특징을 살펴보기에 무리가 있었으나 초등학생이 SSI 학습 상황에서 어떠한 모습을 보이는지에 관해서 시사점을 얻을 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 초등과학교육에서 SSI 수업 연구가 나아가야 할 방안을 교사교육 및 수업 연구 관점에서 제언하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제66권6호
• /
• pp.493-508
• /
• 2022

화학은 물질의 성질, 변화, 구조에 대해 다루는 교과로, 관찰 가능한 성질과 변화를 미시적인 수준으로 설명하고, 이를 이론과 법칙 등으로 설명하는 체계를 갖는다. 국가수준 교육과정에서는 물질의 성질과 변화에 대해 초등학교부터 고등학교에 이르기까지 연속적으로 다루면서, 학생들이 물질에 대한 이해를 심화시킬 수 있도록 내용을 구성하고 있다. 즉, 물질의 성질과 변화에 대한 이해는 화학의 관점에서 우리 주변을 설명하기 위한 기반이 되며, 이 둘은 2015 개정 과학과 교육과정에서 화학 교과의 영역으로 분류된다. 본 연구에서는 국가수준 학업성취도 평가의 결과를 분석하여 중학생들의 물질의 성질과 물질의 변화 영역에 대한 이해를 확인하고자 하였다. 이러한 목적에서 본 연구에서는 2015년부터 2019년까지 출제된 물질의 성질에 대한 12개 문항, 물질의 변화에 대한 19개 문항을 분석하였다. 핵심 개념에 따라 문항들을 분류하여 분석한 결과에 따르면, 두 영역에 대한 이해는 보통학력과 기초학력에 해당하는 학생들에게서 큰 폭으로 변화하고 있었다. 입자의 관점을 사용하고 과학 개념과 모형을 연관시켜 현상을 설명하거나, 이 두 영역에서 다루는 탐구에 대해 이해하는 것이 성취수준에 따라 차이가 있었다. 이러한 분석을 토대로 물질의 성질과 물질의 변화 영역에 대해 교수학습 과정에서 개선이 필요한 사항들을 논의하였다.

• 대한지구과학교육학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.302-318
• /
• 2023

이 연구 목적은 시스템 사고가 요구되는 계절별 별자리 학습에서 SBF 질문을 제시한 경우, 초등학생의 개념성취 수준과 시선이동에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 SBF 질문의 효과를 알아보기 위해 연구집단과 비교집단으로 나누고 질문 유형을 달리한 과학 텍스트를 제시하여 초등학교 6학년 학습자의 개념성취 수준 및 시선이동 차이를 분석하였다. 개념성취 수준을 분석하기 위해 집단 내·집단 간 사전·사후 검사를 실시하였으며, 시선이동 차이를 분석하기 위해 Eye-tracker를 활용하여 학습자의 시선을 추적하였다. 연구 참여자는 연구 참여 동의서를 통해 자발적으로 연구 참여 의사를 밝힌 초등학교 6학년 학생 36명이다(연구집단 18명, 비교집단 18명). 본 연구를 위해 연구 참여자는 2015 개정 교육과정에서 제시한 계절별 별자리와 관련된 학습 내용 전까지만 학습한 상태로 연구에 참여하였다. 자료 분석은 개발한 개념 검사지의 사전·사후 검사 결과와 계절별 별자리와 관련된 과학 텍스트를 학습할 때의 시선이동 자료를 정량적으로 분석하였다. 연구 결과 첫째, 계절별 별자리 학습에서 SBF 질문은 유효한 학습 전략이었다. 학습자에게 구조(Structure)-작용(Behavior)-기능(Function)과 관련된 질문을 순차적이고 구체적으로 제시하였을 때, 일반적인 질문보다 더 높은 학습효과를 나타내었다. 즉 SBF 질문은 집단 간 사전·사후 개념 검사에서 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 보였으며, 집단 내 사전·사후 개념 검사에서 통계적으로 유의한 차이(p<0.001)를 보였다. 둘째, SBF 질문은 선개념이 높지 않은 학습자에게 개념성취에 도움이 되는 영역을 학습하도록 유도하여 학습자의 학습에 긍정적인 영향을 주었다. 즉, 우주기반 관점의 시각 자료와 함께 SBF 질문을 제시하였을 때, 교과서의 일반적인 질문을 제시한 경우보다 학습자의 총 시선고정 수에서 유의미한 차이(p<0.01)를 보임을 시선이동 분석 결과를 토대로 확인하였으며, SBF 질문으로 학습한 학습자의 개념성취 수준이 향상됨을 정량적으로 확인하였다. 이는 SBF 질문이 시각 자료가 함께 제시된 과학 텍스트 학습 과정에서 능동적인 학습을 촉진한다는 실증적인 증거이다. 반면, 과학적 선개념을 많이 가지고 있는 학습자에게는 SBF 질문의 효과보다 학습자 자신이 가지고 있는 선개념이 견고한 핵으로 작용하여 탐구의 효과가 크지 않았다. 본 연구는 계절별 별자리 학습 과정에서 SBF 질문의 효과를 사전·사후 검사와 시선이동 분석을 통해 정량적인 자료로 제공한다는 점에서 기존 계절별 별자리 학습 연구와 차별성이 있으며, 초등학생의 계절별 별자리 학습과 관련된 지도방안에 도움을 줄 수 있다.