• 천문학회보
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• 제46권2호
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• pp.54.2-54.2
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• 2021

지구과학 분야에서 가장 어렵게 느껴지는 내용인 천문분야는 다른 과학 분야와 달리 탐구 대상이 천체들이 먼거리에 있고, 쉽게 관측하기 어려우며, 실험실에서 동일실험과 반복 실험이 불가능하여, 추상적이고 직접 관측하기 어려운 개념에 관한 연구들이 많다. 따라서 이 연구에서는 레이저 커팅기를 사용해 지구과학교과 중 별자리를 구성하는 별들의 상대적 거리를 수학적으로 계산하는 과정과 고등학교 물리교과 중 LED 광원의 원리를 알고 LED 모듈을 제작하여 최종적으로 아름답고 과학적으로 가치가 있는 입체 별자리 교구를 제작하는 형태의 STEAM 교육 프로그램을 개발하고 시범학교 적용을 하였다. 이에 지능정보화 사회에 발맞춰 천문학 지식을 창의 교육의 형태로 교육하는 새로운 교육법을 실현한 연구결과들을 발표하고자 한다. 또한 개발한 프로그램의 효과성을 검증하기 위해 STEAM 관련 태도 검사와 논리적 사고력 검사 및 만족도 검사를 실시하였다. 연구결과 개발된 프로그램이 STEAM 태도 검사와 논리적 사고력에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 천문수업에 대한 학생들의 인식은 긍정적이었다. 따라서 후속 연구에서는 다양한 학년 및 위계에 맞는 프로그램의 개발과 다양한 지역 등의 현장 적용을 통한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.770-782
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• 2022

본 연구는 학생들의 바람직한 성 역할 인식과 가치관 형성을 위하여 2015 개정 초등학교 과학과 3~4학년군 검정 교과서의 과학자 제시 실태를 양성평등의 관점에서 분석하고, 이를 바탕으로 앞으로 학교교육 현장에 적용될 2015 초등학교 과학과 5~6학년군 검정 교과서와 새롭게 적용될 2022 개정 초등학교 과학과 교육과정의 검정 교과서 개발에 시사점을 주고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 2022년에 초등학교 3~4학년군에 처음 적용된 초등학교 과학과 검정 교과서 7종에 포함되어 있는 과학자의 성별 제시 실태를 분석하고, 분석 자료를 바탕으로 현직 초등학교 부장교사 3인을 대상으로 심층 면담을 진행하였으며, 경기도 소재 초등학교에 재직 중인 32명의 교사에게 본 연구와 관련한 설문의 응답을 받아 분석하였다. 그 결과 교과서에 제시된 전체 23명의 과학자 중 여성 과학자는 3명(13.0%)이었고, 단원별로 살펴보면 탐구 단원에 10명(43.5%)의 과학자가 제시되어 있어서 비율이 가장 높았다. 교과서에 제시된 과학자의 성비에 대한 교사의 인식을 분석한 결과, 교사들은 남성 과학자에 비하여 여성 과학자에 대한 인식이 낮은 것으로 파악되었고, 교직 기간 중 여성 과학자와 관련된 지도 경험이 없거나 매우 적었다. 또한 교사의 성별에 따라 교과서의 과학자 제시 비율 개선에 대한 인식이 상당히 다른 것을 파악할 수 있었다. 이를 통해 본 연구에서는 교과서 제작 과정에서 과학자의 성비와 관련하여 집필진 및 사회구성원의 합의가 필요하고, 교과서의 경우 공교육 제도 내에서 사용되는 교재이기 때문에 보다 양성평등적인 측면에서 기존에 잘 알려지지 않은 과학자들의 업적을 발굴하고 소개하는 것에 대한 사회적 합의가 필요하다는 결론을 얻게 되었다.

• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1356-1363
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• 2018

본 연구의 목적은 과학고등학교 학생들을 대상으로 '양자점 용액의 발광'을 주제로 하는 융합적 STEM(Science, Technology, Engineering and Mathematics) 프로젝트를 수행하게 했을 때 학생들이 어떤 창의성과 어떤 과학적 태도를 보이는지를 조사하는 것이었다. 이를 위해 STEM 프로젝트를 수행하고자 원하는 과학고등학교 2학년생 3명을 한 팀이 되도록 구성하였으며, 이들은 과학고등학교 수준 이상의 과학기술을 공부하기를 원하는 학생들이었다. 이들은 양자점 용액과 관련된 물리적 성질을 탐구하는 것으로부터 시작하여 점차 그들의 생각을 확장해 나가면서 공학, 기술, 수학을 통합해 나갔다. 그 과정에서 학생들은 과학적 문제해결력을 보였고, 아울러 협동심, 인내, 성취에 대한 만족감과 같은 과학적 태도를 나타냈다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제11권3호
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• pp.172-181
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• 2018

본 연구의 목적은 Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 및 과학탐구능력에 미치는 효과를 알아보는 것이다. 본 연구는 B초등학교에서 5학년 학생을 대상으로 연구반, 비교반 선정을 위해 담임교사에게 동의를 구하였으며, 학생들에게는 본 연구의 목적과 취지를 설명하고 연구에 대한 동의를 받았다. 연구자가 직접 내방하여 연구반 학생 24명과 비교반 학생 24명을 선정하였다. 연구반에 대해서는 담임교사를 실험처치자로 선정하여 Thinking Maps을 활용한 과학수업을 진행하였다. 연구기간을 설정하여 40분 단위수업을 12주 동안 실시하였다. 실험처치 수업 후에는 사후 자기주도적 학습능력 검사, 과학탐구능력 검사를 실시하고 자료를 수집 분석하여 정리하는 단계로 진행하였다. 이에 대한 연구결과는 다음과 같다. 첫째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 자기주도적 학습능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 둘째, Thinking Maps를 활용한 과학수업이 과학탐구능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, Thinking Maps 수업 후 연구집단의 학습자들 인식 반응에서도 긍정적인 효과가 있었다. 본 연구 결과의 논의와 시사점을 바탕으로 후속 연구에 몇 가지 제언을 하면 다음과 같다. 첫째, Thinking Maps 기법을 다양한 과학 수업에 적용시켜 효과를 알아보는 것도 새로운 수업방법의 하나로 제시될 수 있을 것이라 본다. 둘째, Thinking Maps 기법으로 초등학생들의 학년을 달리하여 적용함으로써 효과를 검정해 보는 것도 과학수업에 대한 또 다른 수업방법의 하나로 부각될 수 있을 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제33권4호
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• pp.751-761
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• 2014

이 연구의 목적은 과학적 예상 과정에서 초등학생의 안구운동을 분석하여 과학적 예상의 인지전략을 발견하는 것이다. 예상은 관찰, 측정, 추론과 같은 기초 탐구 과정들을 통해 문제를 해결하는 중요한 탐구 능력이다. 6학년 초등학생 40명이 자발적으로 이 연구에 참여했으며, 과학적 예상 두 과제를 해결하였다. 예상 과제는 점진적으로 변화하는 모형의 다음 모양을 예상하는 것과 14일 간의 기온 그래프를 보고 다음 5일간의 기온을 예상하는 과제였다. 과학적 예상 과정에서 참가자들의 안구 운동을 기록하기 위해 SMI사의 안구운동 추적기를 사용하였다. 40명의 참가자들 중 15명(그룹 A)은 두 과제를 모두 해결하였으며, 17명(그룹 B)은 하나의 과제만 해결하였고, 8명(그룹 C)은 두 과제 모두 해결하지 못했다. 예상 능력이 높은 학생과 낮은 학생의 인지 전략의 차이를 규명하기 위해 그룹 A와 그룹 C의 안구운동을 비교 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 그룹 A는 짧은 시간 동안 문제를 읽고 문제의 주요어에 집중했으며, 단서들을 비교하고 경향성을 찾고 답을 재확인하는 활발한 움직임을 보였다. 그룹 C는 문제 자체를 이해하는데 긴 시간이 걸렸으며, 주요어와 단서를 찾지 못하고, 무의미한 짧고 빠른 도약 안구 운동을 보였다. 둘째, 그룹 A와 C의 안구 운동의 고정, 도약, 시선 경로를 분석한 결과, 6가지의 안구 운동 패턴이 나타났다. 셋째, 안구운동 분석결과를 토대로 참가자들의 인지 전략을 유동전략과 고착전략의 두 가지로 구분하였다. 본 연구에서 규명한 과학적 예상의 인지전략은 교사들이 과학적 예상의 문제 해결 단계에서 학생들이 겪는 어려움을 이해하고, 예상 능력을 향상시키는 프로그램을 개발하는 것에 도움이 될 것이다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권2호
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• pp.210-226
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• 2021

본 연구의 목적은 초등교사가 과학 수업과 관련하여 어떠한 지향을 추구하는지, 실제로 마주한 현실은 무엇이며, 그 속에서 어떻게 좌절과 실패를 극복해 나가는지 이해하기 위한 것이다. 이를 위해 두 초임교사인 박 교사와 최 교사의 과학 수업 실천 경험을 내러티브 탐구를 통해 살펴보고자 하였다. 박교사는 학습자 중심의 탐구 수업을 실천하길 원했지만, 현실에서는 교사 주도로 수업을 하게 되는 자신의 모습을 마주하였다. 최 교사는 구성주의에 바탕을 둔 과학 수업을 실천하길 원했지만, 현실에서는 스캐폴더가 아닌 지식 전달자로서의 자신의 모습을 마주하였다. 그러나 그들은 과학 수업에 대한 자신의 지향을 포기하거나 좌절에 머물기보다는 각자가 생각하는 방식으로 자신의 지향에 다가가려고 노력하였다. 본 연구는 자신의 과학 수업 지향이 잘 구현되지 않을 때 초임교사가 어떠한 전략을 만들어 가는지 이해함으로써 예비교사에서 교사로의 성공적인 전환을 이끌 단서를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권4호
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• pp.763-773
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• 2017

이 연구는 현장의 과학 수업의 학생들의 인성 여량에 미치는 영향을 분석하여 교과교육을 통한 인성 교육의 가능성을 제시하기 위해 탐구 전 과정에서 논의와 글쓰기를 강조한 논의-기반 탐구(Argumentbased Inquiry, ABI) 과학수업을 교수학습 전략으로 적용하였다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 변인으로 하여 역할분담을 한 집단(ABI-R집단)과 역할분담을 하지 않은 집단(ABI집단)의 두 집단으로 나누어 집단별 인성 역량 변화를 분석하였다. 이를 위해 광역시에 위치한 남녀공학 일반계 고등학교 2학년을 대상으로 하여 2개 학급 51명은 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 하고(ABI-R집단), 2개 학급 46명은 역할분담을 하지 않았다(ABI집단). 4개의 탐구 주제를 총 10시간에 걸쳐 진행하였으며, 처치 전 동일시기에 인성지수 검사를 실시하고 사후 인성지수 검사를 실시하여 변화를 분석하였다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업의 마지막 단계의 반성 글쓰기에 나타나는 인성 역량을 알아보았고, 과학 수업을 통한 인성 역량 함양에 대한 설문지를 통해 학생들의 인성 교육에 대한 인식 조사를 실시하였다. 과학교과의 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에서 역할분담을 적용한 집단(ABI-R집단)이 역할분담을 하지 않은 집단(ABI집단)의 인성지수 검사 결과, ABI-R집단이 ABI집단 보다 인성 역량 변화가 통계적으로 유의미하게 높았다. 특히, 인성 역량의 하위 요소 중 공감, 책임, 존중에서 역할분담을 적용한 그룹이 역할분담을 나누지 않은 통계적으로 유의미하게 높았다. 모둠 활동과 같은 협동학습에서 역할분담을 통해 학생들은 자신의 역할을 명확하게 인지함으로써 수업에 대한 참여도가 높아지게 되고, 학생들 사이의 상호작용이 촉진되며 다른 사람을 배려하고 존중하게 된다. 그러나 협력 항목에서는 이와는 반대로 역할분담을 적용하지 않은 그룹이 통계적으로 유의미하게 높게 나타났다. 이는 개인이 하나의 역할을 유지하지 않고, 모둠내에서 자연스럽게 자신의 역할을 형성하고 상황에 따라 역할을 교대하면서 공동의 문제를 해결하기 위해 노력하면서 협동이 높아진 것으로 보인다. 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업에 대한 학생들의 인식 조사를 분석한 결과, 학생들은 자신들의 인성 역량 변화에 도움이 된다는 인식이 많았고, 협력 항목이 가장 크게 증가할 것으로 기대하고 있었다. 이는 학생들이 논의-기반 탐구(ABI) 과학수업이라는 모둠 활동에서 서로의 이해를 공유하고, 지식 및 정보를 의사소통을 통해 공유함으로써 공동의 문제를 해결하는 것을 강조하기 때문에 인성 역량을 키우는데 도움이 될 것이라고 생각하는 것으로 볼 수 있다. 과학교과에서 모둠 활동에서 역할분담을 통해 학생들이 수업에 적극적으로 참여하도록 하되, 주어진 역할 수행에만 고정되지 않고 문제 상황에 따라 능동적으로 임할 수 있도록 수업상황을 제시할 필요가 있음을 제안하고자 한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권3호
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• pp.565-582
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• 2004

이 연구는 초등 과학 수업에서 나타나는 교사들의 교수 행동 요소를 탐색하고, 그들의 수업 유형을 분류하는데 목적이 있다. 서울과 경기도에 근무하는 초등학교 교사 18명을 선정하여, 6학년 2학기 1단원 2차시"물 속에 잠긴 모양에 따라 물체의 무게가 어떻게 달라지는지 알아보기" 수업을 녹화하였다. 녹화한 수업 비디오는 전사하여 분석 자료로 삼았다. 교수 행동 요소는 귀납적 분석 방법을 사용하여 약호화 체계를 개발하였다. 수업 유형은 전체적인 수업의 조직, 교수학습 과정에서의 교수 방법, 학생들에게 주어진 탐구의 구조와 조직에 따른 개방성을 기준으로 분류하였다. 자료 분석의 타당도와 신뢰도를 확보하기 위하여, 본 연구자 및 과학교육전문가 3명과 과학교육 박사과정 3명이 수업에서 나타난 교수 행동 요소와 수업 유형을 분석하였다. 연구 결과 교사들의 과학 탐구 수업에서 나타나는 교수 행동 요소는 모두 23가지였으며, 각 교사들에게서 관찰된 교수 행동 요소와 제시되는 순서는 많은 차이가 있었다. 수업 유형은 모두 7가지가 발견되었으며, 가장 많이 발견된 유형은 비조직적 교사 중심의 안내된 탐구(UTG)였다. 학생들의 탐구적 사고를 요구하는 교수 행동 요소보다는 교사의 안내된 탐구 수행과 이와 관련된 교수 행동 요소가 많았으며 교사 중심의 수업, 내용 중심의 수업 전개, 형식적인 탐구 과정 거치기라는 특징이 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제45권1호
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• pp.48-71
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• 2024

태풍은 지구 시스템 내 상호작용을 일으키는 대표적인 해양-대기 현상으로 최근 들어 기후변화로 인해 점점 더 강력해지는 추세이다. 2022 개정 과학과 교육과정은 미래 사회 시민으로서의 디지털 소양 함양을 위하여 첨단 과학기술을 활용한 교수-학습 활동의 중요성에 대해 강조하고 있다. 따라서 교과서 삽화의 시공간적 한계점을 해결하고 지구과학 분야에서 다루는 전지구적 규모의 빅데이터를 활용한 효과적인 수업자료의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 PDIE (준비, 개발, 실행, 평가) 모형의 절차에 따라 천리안 위성 2A호 영상 자료를 활용하여 태풍의 경로를 시각화하는 탐구활동 자료를 개발하였다. 준비 단계에서는 2015 및 2022 개정 교육과정과 현행 교과서의 탐구활동 내용을 분석하였다. 개발 단계에서는 관측 데이터를 수집, 처리, 시각화, 분석할 수 있는 일련의 과정들로 탐구활동을 구성하였으며, 간단한 조작만으로도 결과를 도출할 수 있는 GUI (Graphic User Interface) 기반 시각화 프로그램을 제작하였다. 실행 및 평가 단계에서는 학생들을 대상으로 수업을 진행하였으며 코드를 활용한 수업과 GUI 프로그램 활용 수업을 각각 실시하여 각 활동의 특징을 비교하고 학교 현장에서의 적용 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 수업자료는 전문적인 프로그래밍 지식이 없어도 GUI 기반으로 실제 관측 데이터를 활용한 탐구활동에 활용될 수 있으며, 이를 통해 학생들의 지구과학 분야의 이해도와 디지털 소양 함양에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권6호
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• pp.785-798
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• 2010

본 연구는 과학 교사들을 대상으로 과학 교사 양성을 위해 필요한 교과목과 내용에 대한 인식 및 요구를 파악하고 학교 현장의 경험을 바탕으로 현재 사범대학에서 운영하고 있는 과학 교사 양성 교육과정에 대한 의견을 조사하고 분석하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 위해 연구자들은 설문지를 개발하였으며, 설문지는 크게 4개의 영역, 즉, 기초적인 응답자의 배경에 관한 것, 대학에서 배우는 과학교육 관련 교과목에 대한 과학교사들의 의견을 묻는 것, 교과교육학 필수교과목(교육론과 교재연구 및 지도법)이 현장에 실질적인 도움을 주기 위한 개선점에 대해 질문, 교과교육학 필수교과목 이외에 현장에서 필요한 교과목에 대한 의견을 묻는 것 등으로 구분되어 있다. 본 설문에 참여한 교사는 중등과학교사로 총 215명이다. 학교급 별로는 중학교 교사가 100명이고 고등학교 과학교사가 115명, 그리고 성별로는 남자가 92명이고 여자가 118명이었다. 본 연구의 결과는 첫째, 과학 교사들은 현재 과학교사 양성을 위해 필수 과목으로 되어있는 '과학교육론'과 '과학교재연구 및 지도법' 과목만으로 과학교사로서의 전문성을 확보하는 데 충분하다고 응답한 교사는 1/3에 불과하였고, 1/5은 부족하다고 응답하였다. 특히, 과학교사들은 창의성과 영재교육, STS와 일상생활속 과학 학습지도, 과학탐구지도, 그리고 과학실험/시범장치 개발에 대한 내용이 가장 부족하다고 응답하였다. 그리고 과학교사의 6/7의 응답자가 이론중심보다는 실제를 강화해야 한다는 하였고, 응답자의 1/2과 1/3은 각각 교과교육과목수를 확대하거나 이수학점을 확대해야 한다고 응답하였다. 마지막으로 연구를 통해 추가로 개설될 과목으로 추천할 과목은 과학실험 및 시범장치의 개발 실습, 과학적 창의성 지도법과 과학영재교육, 과학학습자료 개발 실습, 과학탐구학습과 지도이다.