• 한국과학교육학회지
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• 제28권1호
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• pp.75-88
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• 2008

이 연구는 과학탐구실험을 진행하는 과정에서 나타나는 상호작용의 변화양상을 분석하여 상호작용의 특성과 상호작용의 변화에 영향을 미치는 요인을 알아보고자 하였다. 이를 위해 1년 동안 13개의 탐구실험활동이 진행되는 동안 교사가 추천한 두 동질모둠을 관찰하면서 녹음/녹화하였다. 40차시의 녹음/녹화자료는 모두 전사되었으며, 자료는 메모하면서 보고 듣는 과정을 반복하는 방법을 기초로 분석하였다. 분석결과 두 동질모둠의 변화방향은 현저히 달랐는데, 모둠 A는 모둠원간 감정대립이 심해 상호작용을 통한 학습이 불가능하게 된 반면, 모둠 B는 상호작용의 수준이 높아지고 있었다. 두 모둠의 상반된 변화는 모둠원의 의견이나 감정을 중재할 수 있는 동료의 존재여부에 의해 가장 크게 영향 받는 것으로 보인다. 전반적으로 볼 때, 학생들은 동료의 의견을 받아 논의하는 방법에 서툴렀고, 보고서 완성을 중시하였으며, 성취도가 낮은 학생이 소외되는 경향이 있었다. 또한 목표를 이해에 두는가, 동료의 의견을 존중하는가, 동료를 배려하는가, 분위기의 중재자가 있는가에 의해 상호작용의 변화방향이 달라지고 있었다. 이로부터 상호작용을 강조한 활동의 진행과 모둠구성에 대한 시사점을 얻을 수 있었으며, 이에 대해 논의하였다.

• 과학교육연구지
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• 제38권3호
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• pp.718-736
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• 2014

이 연구는 멘델 유전에 대한 중학교 과학교사의와 이의 PCK 형성에 영향을 주는 요인을 조사하고자 하였다. 연구 대상은 생물교육을 전공한 5년 이상의 교육경력을 가진 중학교 과학교사 두 명으로 하였으며, 멘델 유전과 관련한 5차시의 수업 관찰, 교사의 반구조화된 면담, 교사 질문지, Content Representation, Pedagogical and Professional-experience Repertoire 등을 통해 자료를 수집하였다. 수집한 자료는 PCK의 구성요소인 과학교수 지향, 과학교육과정에 대한 지식과 신념, 학습자에 대한 지식과 신념, 과학교수전략에 대한 지식과 신념, 과학평가에 대한 지식과 신념 관점에서 분석하였다. 두 교사의 멘델 유전에 대한 PCK를 알아본 결과, 학생들이 과학교과를 통해 과학적 탐구과정을 학습함으로써 과학적 사고와 합리적으로 문제를 해결하는 능력을 기를 수 있고, 교사는 학생들이 그러한 능력을 습득할 수 있도록 조력자 역할을 해야 한다는 과학교수지향을 평소에 가진 것으로 나타났으나 수업 실제에서는 두 교사 모두 강의 중심 지향으로 나타났다. 과학교육과정의 목표와 관련 개념 및 지도 내용을 잘 인식하고 있었으나 학생들의 탐구방법 습득 및 탐구능력 향상을 위한 두 교사의 노력은 수업 실제에서 충분히 발현되지 못하였다. 그리고 학생들이 멘델 유전을 매우 어려워하기 때문에 쉽고 자세히 가르쳐야 한다고 인식하고 있으며 멘델 유전에 대한 기본 개념 및 연계된 개념을 정확히 이해하고 적용할 수 있도록 지도하였다. 또한 학생들의 선개념과 오개념을 파악하여 오개념 교정전략과 과학사를 이용한 교수 전략 등을 통해 학생들의 학습효과를 높이고자 하였고, 학습자의 인지적 영역 중 단순한 행동 영역에 대한 평가만 이루어졌다. 두 교사의 멘델 유전에 대한 PCK 형성 요인으로는 교사의 개인적 특성 및 노력, 교과서 및 지도서, 교수 경험, 학습자로서의 경험, 학교 상황, 동료교사와의 상호작용, 대학교육 과정 등이 있었다. 이 중 두 교사는 자신의 학습자로서의 경험과 과학적 탐구심이 강한 개인적 특성 및 보다 나은 수업을 위한 교사의 노력이 PCK 형성에 가장 큰 영향을 주었다고 하였다. 이러한 결과를 통해 교사의 PCK가 수업 실제에서 충분히 발현될 수 있도록하는 교사교육에 대한 설계가 필요하고, 교사들에게 지속적인 자기 연수와 전문성을 개발할 수 있는 기회를 제공하여 그에 따른 보상을 통해 교사들의 PCK를 발달시킬 수 있도록 해야 한다는 것을 시사한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권2호
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• pp.395-417
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• 2022

본 연구는 초등학생을 대상으로 창의 성향, 환경, 과정, 산물의 상관관계를 분석하였다. 이를 위해 창의 과정과 산물을 측정하는 과학 창의성 검사 도구, 창의 성향과 환경에 관한 자기 보고식 검사 도구를 초등학교 5학년 학생 105명에 투입하였다. 검사 도구에서 창의 성향은 인지적 성향과 정의적 성향으로, 창의 환경은 가정환경과 학교 환경으로 구성된다. 또한, 정량적 분석 결과로 설명할 수 없는 현상을 탐구하기 위하여 창의 과정에서 평균 이상의 점수를 받았으나 창의 산물에서 가장 낮은 점수를 받은 4명의 학생과 창의 산물 점수가 가장 높은 4명의 학생을 대상으로 성향 및 환경을 심층적으로 조사하는 면담을 실행하였다. 연구 결과는 첫째, 창의 성향과 환경이 창의 과정과 산물의 관계에서 매개효과를 나타내는지 알아보기 위해 상관 분석을 한 결과, 유의한 상관성이 나타나지 않았다. 둘째, 학생 면담 결과, 과학 창의성이 높은 학생의 공통적인 창의 성향 특징으로 미래의 성공을 위해 현재의 어려움을 참을 수 있다는 점, 주변 사람들의 말을 비판적으로 듣는다는 점이 있었다. 셋째, 과학 창의성이 높은 학생은 자유로운 의견을 존중해주는 가정환경에 있지만, 과학 창의성이 낮은 학생은 자신의 의견을 무시 혹은 그에 반응하지 않는 가정환경에 있었다. 이 연구는 향후 과학 창의성 교육의 정의적, 환경적 측면에서 고려해야 할 점들을 시사하고 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권2호
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• pp.256-270
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• 2011

이 연구는 중학생들을 대상으로 비교과 동아리 활동인 과학 잡지 제작 활동을 통해 다양한 학습자의 참여 형태가 어떻게 변화하며 이에 영향을 미치는 요인은 무엇인지 알아보는 것을 목적으로 한다. 문화기술연구 방법을 활용하여 14개월 동안 수행되었으며, 연구 참여자는 과학 잡지 편집부에 자원한 중학생 24명과 연구자인 지도교사로, 학생들은 학교 주변의 동식물 관찰, 궁금했던 과학현상 탐구, 과학자 만나보기 등을 기반으로, 편집부 웹 사이트 운영 및 과학 잡지 기사쓰기 활동을 수행하였다.연구 결과 학습자의 참여는 과학 잡지 편집부라는 실행 공동체에 대한 참여의 정도에 따라 주변적 참여,이행기의 참여, 완전한 참여라고 하는 3단계를 거쳐 발달하는 것으로 나타났으며, 완전한 참여로 발달해감에 따라 과학 잡지 제작 활동에 대한 개인적 흥미발생, 가치 부여와 함께, 메타 인지적 글쓰기와 자발적 학습 증진, 과학 잡지 기자로서의 정체성 형성 등을 보였다. 학습자의 참여 발달에 영향을 미친 요인으로는 학습 환경 요인으로 제공된 과학 잡지 글쓰기의 속성, 교사 요인으로 제공된 스캐폴딩, 그리고 가장 중요한 학습자 요인으로 탐구와 글쓰기를 즐기고 가치를 부여하는 과정 등이 있음을 알 수 있었다. 또한 다양한 흥미, 호기심을 가진 학생들이 과학 잡지 글쓰기를 통해 과학에 대한 긍정적 태도를 형성하고, 반성적, 메타 인지적 사고를 경험하며 자발적 학습으로 이행하게 된다는 연구 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같은 본 연구의 결과는 학습자의 과학적 소양을 함양시키는 것과 함께, 평생 학습 사회를 살게 될 학습자들을 위한 자발적 공동체 구성, 참여, 실행의 경험을 제공함으로써, 보다 학습자 정체성에 입각한 진정한 학습의 가능성을 제시하였다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제42권1호
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• pp.82-92
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• 2023

본 연구에서는 초등학생들의 과학 수업에 대한 일반적인 특성과 실험 안전 인식을 분석하였다. 초등학생들의 과학 학습에 대한 정의적, 행동적, 인지적 영역 인식과 일반적 특성은 다음과 같다. 첫째, 초등학생들은 과학 수업을 보통 이상 좋아하고, 과학 탐구 기능을 보통 이상 잘한다고 인식하며, 과학 지식을 보통 이상 가지고 있다고 인식한다. 코로나 19 상황 이전과 비교해 보았을 때, 초등학생들은 과학 지식 보유에 대한 자신감이 많이 낮아졌다. 둘째, 전체 여덟 개의 유형 중에서 가장 이상적인 학생 유형인 상상상 유형이 가장 많이 분포되어 있다. 셋째, 초등학생들은 과학 수업 방법에 대해 실험 수업(72.7%), 자연 탐구 수업(23.2%), 과학 지식 이해 수업(4.1%) 순으로 선호하였다. 또한, 초등학생들은 수업 장소에 대해 초등학생들은 과학실(58.1%), 때에 따라 다른 장소(34.4%), 교실(7.5%) 순으로 선호하였다. 초등학생들의 실험 안전에 대한 인식은 다음과 같다. 첫째, 대부분의 초등학생들은 실험 수업에 대해 안전사고 발생의 부담을 느끼지 않는다. 둘째, 과반수 이상의 학생들은 실험 기구 사용법을 이해하고 있다고 인식한다. 셋째, 대부분의 학생들이 안전 장비 착용이 필요하다고 인식한다. 넷째, 대부분의 학생들이 응급 처치 교육이 필요하다고 인식하고 있으나, 응급 처치 방법을 이해하고 있는 학생들의 비율은 31.5%에 불과하다. 본 연구 결과를 바탕으로 과학 학습과 실험 안전에 대한 시사점을 논의하고자 한다.

• 과학교육연구지
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• 제32권2호
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• pp.71-86
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• 2008

이 연구의 목적은 '날씨의 변화' 단원에 대해 방과후 학교 프로그램 활용 수업을 학생들에게 처치한 후, 방과후 학교 프로그램이 과학관련 태도와 학업성취도에 미치는 효과를 조사하고, 수업처치 방법과 학습자의 학습능력수준 사이의 상호작용 효과를 알아보는 것이다. 연구대상은 광역시에 위치한 고등학교의 2학년 학생 64명을 임의로 선정하였으며, 수업처치 전 중간고사 성적을 기준으로 실험집단과 통제집단으로 분류하였다. 실험집단에는 연구자에 의해 개발된 '전선모형 만들기', '바람의 측정', '기온 이슬점 측정', '입체 일기도 만들기'의 4가지 방과후 학교 프로그램 활용 수업을 6차시 동안 실시하였고, 통제집단에서는 전통적 강의식 수업을 실시하였다. 과학관련 태도 검사 도구는 TOSRA의 7가지 영역에 해당하는 70문항을 사용하였고, 학업성취도 검사 도구는 필수 학습요소를 고려하여 연구자가 개발하였다. 사전 사후 검사 점수는 ANCOVA로 분석하였다. 연구결과에 의하면 방과후 학교 프로그램을 활용한 수업이 전통적 강의식 수업에 비해 학생들의 과학에 대한 태도를 향상시키는데 효과적이었으며, 과학에 대한 태도의 하위 범주 중 과학수업의 즐거움(p<.05), 과학적 태도의 수용(p<.01), 과학탐구에 대한 태도(p<.05)에서 유의미한 효과가 있었다. 또한 학업성취도에 있어서도 실험집단이 통제집단 보다 통계적으로 유의미한 성취도 우위를 보이는 것으로 나타났다(p<.05). 학생수준에 따른 수업처치 효과는 p<.05 수준에서 유의미한 차이를 보였으며, 상위수준의 학생들에게 긍정적인 효과를 준 것으로 나타났다. 그러나 수업처치 방법과 학생수준 사이의 상호작용 효과는 유의미한 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.477-485
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• 2015

본 연구는 특성화 고등학교 학생들을 대상으로 물리 교과서에 제시된 인포그래픽 자료들을 활용하여 시각적 사고에 기반한 인포그래픽 활용 수업을 실시하고, 그 효과를 알아보고자 하였다. 이를 위해 각 60명의 학생들을 실험집단과 통제집단으로 나누고, 실험집단에 '인포그래픽 개념형성, 인포그래픽 이해활동, 인포그래픽 구성활동'으로 구성된 25차시의 수업을 실시하였고, 통제집단에는 일반적인 강의식 수업을 진행하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들이 구성한 인포그래픽의 특징은 '단순 배치'에서 '단순 재구성', '일러스트형'에서 '비교분석형'으로 표현 방식이 변화되었는데, 이는 구성 횟수 증가에 따른 학생들의 시각적 사고의 활성화에 의한 것이다. 둘째, 인포그래픽 활용 수업으로 인해 시각적 사고는 이해도, 가시도, 유용성, 소통성 영역에서 유의미하게 향상되었다. 셋째, 인포그래픽 활용 수업 후 실험집단의 성취도 평균 점수가 유의미하게 향상되었다. 넷째, 과학적 태도 검사에서는 '과학자의 평범성, 과학적 탐구의 태도, 과학적 태도의 수용' 영역에서 유의미한 향상이 있었다. 이상과 같은 연구 결과로부터, 인포그래픽 활용 수업은 학생들의 시각적 사고력 향상을 통해 과학 개념 이해, 의사소통력이 높아져 학업성취도와 과학적 태도에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.499-512
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• 2014

건축은 기술과 예술의 결합체이면서 다양하고 수준 높은 수학 과학적 원리들을 담고 있다. 석굴암과 불국사 대웅전, 부석사 무량수전, 파르테논 신전 등과 같은 국내외의 뛰어난 건축물들에 내재된 흥미로운 수학적 사실들과 원리들을 학습소재로 하여 탐구하는 기회를 학생들에게 제공할 수 있다. 건축물들에 내재된 수학적 사실들을 직접 찾아보고 그 원리들을 탐구해 보는 활동은 학생들에게 수학의 실용성을 인식하고, 왜 공부해야 하는지에 대한 당위성을 부여하면서 학습에 대한 흥미와 관심을 제공할 수 있다. 본 연구는 수학적 원리를 담고 있는 역사적인 건축물들에 대해서 알아보고, 이를 기반으로 건축을 활용한 초등학교 수학 중심의 융합교육(STEAM)자료를 개발 했다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 2009개정교육 과정을 바탕으로 초등학교 수학 교과의 '비례', '대칭', '도형의 이동', '쌓기나무', '삼각형' 단원의 목표 및 학습 내용을 분석하여 주제를 선정하고, 적절한 역사적 건축물을 학습소재로 선정하였다. 둘째, 수학적 내용을 담고 있는 역사적 건축물들에 대해서 메타분석을 하였다. 셋째, 교실 수업에서 실제적으로 활용이 가능하도록 건축을 활용한 수학 중심의 25차시 융합교육 자료를 개발하고, 개발한 융합교육 자료에 대한 전문가 집단의 타당도 검사에서 수업 자료로서 적절하다는 평가를 받았다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권4호
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• pp.495-504
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• 2018

이 연구는 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학과 핵심역량에 관한 서술문을 기초로 학생들의 과학과 핵심역량을 측정할 수 있는 문항을 개발하고, 그 타당도와 신뢰도를 확인하기 위하여 진행되었다. 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학적 사고력, 과학적 탐구 능력, 과학적 문제해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습 능력에 대한 설명을 근거로 각 역량별로 5개 문항씩, 총 25개 문항이 개발되었다. 개발된 문항은 전국 17개 시도에 고루 분포한 학생 참여형 과학수업 선도학교의 초등학교, 중학교, 고등학교 학생 11,348명을 대상으로 과학과 핵심역량을 조사하여 문항의 타당도와 신뢰도를 분석하였다. 타당도는 Messick(1995)이 제안한 6가지 타당도 중 내용 타당도, 실제 타당도, 내적 구조 타당도, 일반화 타당도 등 4가지를 확인하였다. 라쉬 모델의 문항 적합도(MNSQ)를 분석한 결과, 25개 문항 중 부적합 문항은 없었으며, 구조방정식을 활용한 확인적 요인 분석 결과 5개 요인 모델은 적합한 모델로 확인되었다. 성별과 학교급별에 따른 차별적 문항 반응을 분석한 결과, 부적합 값은 175개 중 2개에서 나타났다. 성별과 학교급별 다변량 이원분산분석을 실시한 결과, 학교급 간 및 성별 간에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며, 교호작용 효과 역시 유의미하였다. 결론적으로 2015 과학과 교육과정에 제시된 과학과 핵심역량의 설명에 기초하여 개발한 과학과 핵심역량 평가문항은 정신측정학적 관점에서 타당하며, 따라서 교육 현장에서 그 활용 가치가 있을 것으로 판단된다.

• 과학교육연구지
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• 제42권3호
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• pp.371-389
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• 2018

본 연구는 주제 선정부터 결론 도출까지 학생 주도적으로 이루어지는 과학 탐구가 포함된 학생 연구 활동에서 학생과 교사들이 공통적으로 '주제 선정 단계'를 특히 어려워한다는 점에 주목하여 일반계 고등학교에서 '주제 선정 단계'를 중심으로 한 과학과제 연구 수업 실천 매뉴얼을 개발하고자 하였다. 선행연구 및 문헌들을 통해 이론적 기조가 되는 내용들을 추출하고, 추출된 내용이 실제 수업에서 구현될 수 있도록 실천적 지식에 근거하여 4단계 16차시 분량의 수업 매뉴얼을 개발하였다. 각 단계는 <오리엔테이션>, <소논문 리뷰 & 발표>, <다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기>, <최종 과학 연구주제 작성>으로 구성되어 있으며, 특히 3단계 '다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기'에서 영상, 신문기사, 과학잡지, 전통지식, 속담, 일상생활, 교과서 실험 속 연구주제 찾기의 세부 수업 활동을 통해 과학적 의문을 찾고 이를 연구주제로 발전시키도록 한다. 개발된 내용은 경상북도 G시 읍면지역의 일반계 S고등학교 2학년 자연반 학생들에게 적용하였다. 실험반은 개발된 수업 실천 매뉴얼에 따라, 대조반은 기존의 일반적인 과제 연구수업 단계에 따라 수업을 진행하고, 학생들이 작성한 최종 과학 연구주제 작성지, 과학적 문제발견 능력 검사, 과학에 대한 태도 검사, 수업 의견 조사지를 통해 적용된 수업의 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 첫째, 실험반에서는 교과서 실험, 속담, 유튜브 영상, 신문 기사, 개인별 WHY NOTE 등 다양한 정보원을 통해 최종 연구주제를 선정했으며, 과학 연구 주제의 조건을 이해하고 연구 제목에 변인을 드러내 표현하였다. 그러나 대조반에서는 일부 학생들이 선정한 연구주제의 연구 범위가 구체적이지 못하거나 학생 수준에서 연구할 수 있는 범위인지를 전혀 고려하지 않고 작성했으며, 학생들에게 자율성을 최대한 많이 부여하다 보니 과제연구 활동의 의미를 제대로 이해하지 못하고 선행 연구물을 그대로 작성해서 제출하는 모둠이 많았다. 둘째, 과학적 문제발견 능력 검사 결과 대조반은14.84점에서 13.40점으로 1.44점 감소했으나(p>.05), 개발된 수업 실천 매뉴얼을 적용한 실험반의 경우 14점에서 25.42점으로 11.42점 증가(p<.05)하며, 하위 영역인 융통성, 정교성, 독창성 모두 점수가 상승함을 보였다. 셋째, 과학에 대한 태도 검사에서도 대조반의 경우 119.38점에서 116.96점으로 사전에 비해 사후 0.42점 감소(p>.05)하였으나, 실험반의 경우 119.80점에서 126.96점으로 10점 증가(p<.05)하는 결과를 보였다. 이와 같은 연구 결과를 토대로 본 연구에서 개발한 '주제 선정 단계' 중심 과제연구수업 실천 매뉴얼은 일반계 고등학교 교사들이 과학과제 연구 수업을 할 때 수업의 안내서 및 지침서로 활용할 수 있으며, 이를 통한 수업은 학생들의 과학적 문제 발견 능력을 향상시키고 과학에 대한 태도를 긍정적인 방향으로 변화시킬 수 있음을 확인하였다.