• 한국과학교육학회지
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• 제19권3호
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• pp.377-388
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• 1999

본 연구에서는 중학교 2학년 '화학 변화와 원소' 단원에 대해 학생 질문을 강화한 교수-학습 모형을 개발 적용하여 그 효과를 분석하였다. 본 연구는 서울 시내 여자 중학교 2학년 4개반(통제 집단 2학급, 처치 집단 2학급) 150명을 대상으로 4주 12차시 동안 진행되었으며, 사용된 교수-학습 모형에는 학생 질문을 활성화하기 위한 활동지 작성 과정과 교수-학습 도중 생기는 의문에 대한 학생 질문 과정, 그리고 학생 질문에 대한 개인별, 전체별 송환(feedback) 과정이 포함되었다. 수업 처치 전, 과학 수업에 대한 태도 검사 과학적 태도의 수용 검사를 실시하였고 개념 이해도 검사와 학업 성취도 검사의 공변량으로 사용하기 위해 각 집단 학생들의 1학년 과학 성적을 조사하였다. 수업 처치 후 학생들의 개념 이해도, 학업 성취도 과학 수업에 대한 태도 및 과학적 태도의 수용을 개념 검사지, 학업 성취도 검사지, TOSRA (Test of Science-Related Attitudes)를 이용하여 측정하였다. 연구 결과, 학생 질문을 강화한 과학 수업 집단 학생들이 전통적 학습 집단 학생들에 비해 개념 이해도 (p<.01)와 학업 성취도(p<.05) 측면에서 유의미한 차이를 보였다. 그러나 과학 수업에 대한 태도와 과학적 태도의 수용은 처치 집단 학생들의 점수가 통제 집단 학생들의 점수보다 조금 높았지만, 두 집단 간에 유의미한 차이는 보이지 않았다. 본 연구에서는 학생 질문을 강화한 수업의 효과에 대한 교육적 합의에 대해 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권2호
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• pp.156-167
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• 2009

이 연구에서는 다중표상을 활용한 화학 개념 학습에서 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 동화상의 효과를 연계 오류와 개념 이해 측면에서 조사했다. 남녀공학 중학교 1학년 학생 123명을 글과 정화상을 통해 학습하는 정화상 집단과 글과 동화상을 통해 학습하는 동화상 집단으로 배치한 후, '보일의 법칙'과'샤를의 법칙'에 대해 2차시 동안 수업을 진행했다. 연구 결과, 정화상 집단보다 동화상 집단의 연계 오류 비율이 낮았으나, 장독립성 장의존성에 관계없이 학생들의 연계 오류의 발생 비율은 여전히 높았다. 또한, 학생들의 장독립성 장의존성에 따른 두 집단의 연계 오류 발생 비율의 차이는 연계 오류 유형에 따라 다소 다른 경향이 있었다. 개념 이해도 검사에서는 정화상 집단보다 동화상 집단의 점수가 높았으며, 그 차이가 통계적으로 유의미했다. 그러나 수업 처치와 학생들의 장독립성 장의존성 사이의 상호작용 효과는 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권2호
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• pp.246-257
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• 2006

TIMSS 2003에서는 교육과정과 교수 학습 개선에 도움이 되는 구체적인 정보를 제공하기 위하여 전체 과학 성취점수를 수윌, 우수, 보통, 기초 4개의 수준으로 구분하여 각 성취수준에 해당하는 학생이 무엇을 알고, 무엇을 할 수 있는지를 제시하고 있다. 이 연구에서는 수윌 수준과 우수 수준을 중심으로 우리나라 중학생들의 과학 내용 영역별 성취도 경향 및 문항별 정답률 분포와 특성을 분석하였다. 수월 수준 문항들의 정답률을 내용 영역별로 살펴보면, 우리나라의 평균 정답률은 물리, 지구과학, 생물, 화학, 환경의 순으로 높았다. 반면에 국제 평균 정답률은 지구과학, 화학, 생물, 물리, 환경의 순으로 높았다. 우수 수준에서 우리나라의 경우에는 환경, 물리, 생물, 지구과학, 화학의 순으로 평균 정답률이 높게 나타난 반면에 국제 평균 정답률은 지구과학, 생물, 환경, 물리, 화학의 순으로 높았다. 수윌 수준과 우수 수준에 해당되는 문항들의 정답률을 내용 영역별로 살펴본 결과, 우리나라 학생들은 물리 영역에서 강세를 나타내었고 화학영역은 상대적으로 약세를 나타내었다. 각 수준에 해당하는 문항들 중 정답률이 높거나 낮은 문항들의 특성을 분석한 결과, 수윌 수준에서 우리나라 학생들은 기본적인 과학 탐구에 대한 이해도는 높으나, 과학 지식을 글로 설명하거나 복합적이고 추상적인 과학 개념을 이해하는 것, 그리고 과학 원리를 적용하여 정량적으로 문제를 해결하는 것에서는 취약한 것으로 나타났고, 우수 수준에서는 생태계에 대한 이해 정도가 국제 수준에 비해 상대적으로 취약한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 우리나라 과학과 교육과정 및 교수 학습에 주는 시사점을 도출하였다.

• 대한화학회지
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• 제46권5호
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• pp.450-468
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• 2002

컴퓨터의 보급이 늘어나면서 여러 분야에서 컴퓨터를 유용하게 사용하고 있다. 교육 분야 중 특히 과학을 학습하기 위한 자료로 멀티미디어를 사용하는 것들이 많다. 최근에는 학습자의 흥미와 관심을 이끌기 위해 자바나 플래시를 사용한 웹 기반 자료들이 증가하고 있다. 이렇게 컴퓨터 분양의 표현, 저장, 계산 및 통신 기술의 발달로 새로운 교육환경이 제공되고 있다. 특히 인터넷과 가상현실 기술은 교육환경에서 큰 변화를 가져올 것으로 판단되고 있다. 가상 현실 기법으로 가장 큰 특징은 실시간 상호작용이다. 최근의 연구에 의하면 학습자의 참여를 증가시키기 위해 화학 교육에서 가상현실 시뮬레이션을 사용하고 있으며 그 결과 화학의 기본 개념에 대한 이해가 진작되었고 실험실활동을 보강할 수 있다고 보고되었다. 이에 본 연구에서는 화학 교육에서 가상현실 기법의 활용 방안에 대해 고찰하였다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.69-81
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• 2016

이 연구의 목적은 과학고등학교 화학수업에서 첨단과학 실험기기를 활용한 수업(이하 ALE 수업)전략을 개발하고 이 전략을 활용한 수업을 실시한 후, 학생들의 인식을 통해 ALE 수업 전략의 타당성을 살펴보고, ALE 수업자료 개발의 필요성을 고찰해 보는 것이다. 이를 위해 첨단과학 실험기기를 활용한 7차시의 수업을 구성하여 D과학고 21명에게 적용하고 이에 대한 설문을 실시하였다. 이후, 설문에 성실히 응답한 학생 9명을 대상으로 한 실험보고서 및 심층 면담을 통해 ALE 수업에 대한 학생들의 인식을 분석하였다. ALE 수업을 통해 학생들은 실시간으로 처리되는 데이터를 활용함으로써 수준 높은 학습개념을 쉽게 이해하게 되었고, 주변의 친숙한 물질이 실험재료가 될 수 있다는 점을 발견함으로써 실용적 탐구에 대한 안목을 갖게 되었다. 이에 따라 학생들의 과학에 대한 흥미와 자율탐구의지가 고취되었고 일부 학생은 실생활에서 발견한 일상적 문제를 검증가능한 과학적 문제로 구체화시키는 것과 같은 창의적 수행을 실시하기도 했다. 이와 같이 ALE 수업은 과학고등학교 학생들에게 과학기술에 대한 이해와 함께 과학에 대한 영역을 폭넓게 이해시키는 구체적인 방안의 하나가 될 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제25권2호
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• pp.88-97
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• 2005

이 연구에서는 어는점 내림에 대한 과학교과서의 설명 방식과 과학 교사들의 개념을 조사하였다. 분석한 교과서는 7차 교육과정에 근거하여 개발된 중학교 2학년 과학교과서 7종과 고등학교 화학 II 교과서 5종이었다. 교사들의 개념은 설문지를 통해 얻었으며, 연구 대상 교사의 수는 146명이었다. 교과서의 설명 유형은 '현상을 묘사' 하는 것과 '증기압 내림으로 설명' 하는 유형으로 구분하였다. 대부분의 중학교 교과서와 고등학교 교과서에서는 현상을 묘사하는 수준으로 어는점 내림을 설명하였으며, 이러한 현상이 일어나는 이유에 대한 설명은 없었다. 또한 어는점 내림을 설명하는 그래프의 내용도 교과서마다 달랐다. 교사들 역시 어는점 내림에 대해 제대로 이해하지 못하는 것으로 나타났다. 용질의 방해로 어는점 내림 현상을 이해하는 교사들도 많았다. 그러나 끓는점 오름 현상을 설명할 때 도입되는 이러한 개념이 어는점 내림에서는 어떻게 관련되는지 명확하게 설명하지 못하였다. 이 연구에서는 어는점 내림 현상을 설명하기 위하여 엔트로피의 개념을 도입할 필요성에 대해 주장하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권6호
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• pp.1186-1201
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• 2013

우리나라 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 실시한 2009, 2010, 2011년 국가수준 학업성취도 평가 결과를 이용하여 학생들의 성취수준별 특징을 조사하였고, 초 중학교 학생들의 특징을 비교하였다. 초 중학생의 성취수준별 대표 문항 분석을 통하여 다음과 같은 내용을 알았다. 초 중학교 공통적으로 우수학력 학생들은 모두 교육과정의 성취기준을 정확히 이해하고 있었지만 보통학력 학생들은 용어를 단순히 기억하는 수준과 같이 교육과정의 성취기준을 피상적으로 이해하고 있었다. 그래서 보통학력 학생들은 교육과정 목표 달성을 위해 수업 및 평가에서 내용을 정확히 이해하도록 돕는 방안을 늘릴 필요가 있다. 예를들어 선다형 평가 대신 서술형 평가를 요구하는 교육환경은 개념을 정확히 이해하는 습관을 길러줄 수 있을 것이다. 기초학력 학생들은 교육과정의 성취기준을 거의 이해하지 못하고 있었기 때문에 단순한 상황에서 성취기준을 다루는 보정 교육을 실시할 필요가 있다. 교육과정에서 다루는 과학 개념은 학교급별로 위계적으로 구성되어 있기 때문에 기초학력 미달 수준을 위한 보정 교육만으로는 과학교육에서 학습 결손 문제를 해결할 수 없다. 이를 위해서는 과학에서 수준별 수업을 대폭 확대할 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제59권5호
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• pp.454-465
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• 2015

본 연구의 목적은 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대학에 재학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등에 대한 설문조사를 실시하고, 이 중 9명을 면담하였다. 그 결과, 50% 몰분율의 에탄올 수용액의 끓는점에 대한 예비교사의 인식은 ‘78-100 ℃ 구간에서 끓기 시작한다’는 과학적인 응답이 52.3%이었고, ‘에탄올 끓는점인 78 ℃에서 끓기 시작한다’고 생각하는 응답이 35.4%이었다. 전자의 경우, 물과 에탄올의 부분 증기압력의 합이 순수한 에탄올의 증기압력보다 작고, 물의 증기압력보다 커진다는 과학적인 설명에 비해 ‘끓을 때 에탄올 분자가 물 분자와의 인력이나 진로 방해 등을 통해 순수한 끓는점보다 높아진다’고 생각하는 설명이 많았다. 후자의 경우, 에탄올이 먼저 끓는데, 끓는점은 물질의 고유성질이므로 혼합물이 되어도 변하지 않는다고 생각하였다. 액체 혼합물의 가열 시 온도변화에 대해서는 끓기 시작하면서 온도가 증가하다가 일정한 온도가 된다고 생각하는 응답자가 69.2%이었으나 이들은 에탄올이 끓으면서 기화되어, 액체상에 물의 비율이 높아지기 때문에 점점 끓는점이 증가하게 된다는 설명을 하거나, 에탄올은 상태 변화하지만 액체로 남아있는 물이 열에너지를 흡수하기 때문에 혼합액체의 온도가 증가한다는 설명을 제시하였다. 상당수의 예비교사는 두 개의 일정한 온도 구간이 나타난다는 응답을 하였는데 이들은 액체 혼합물의 각 성분이 자신의 고유한 끓는점에서 상태변화를 한다고 생각하고 있었다. 또한, 액체 혼합물의 증발과 끓음 상황에서 기체상에서의 입자 모형을 분석한 결과, 증발 상황에서는 대부분의 예비교사가 기체상에 물과 에탄올이 동시에 존재하는 모형을 그렸으나, 끓음 상황에서는 기체상에 에탄올만 존재하는 모형을 그리는 비율이 증가하였다. 결과를 바탕으로 예비교사들이 혼합액체의 끓음에 대해 가지고 있는 대체적 개념과 이들의 인식 개선을 위한 시사점을 논의하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권1호
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• pp.91-97
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• 2008

본 연구의 목적은 학생들이 과학 이론과 과학 법칙의 차이를 어떻게 이해하고 있는가를 알아보는 것이다. 과학 지식의 서로 다른 종류인 과학 이론과 과학 법칙에 대해서 올바르게 이해하고 있는 것은 과학의 본성을 이해하는 데 있어서 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않고 있기 때문이다. 본 연구에서는 서울 지역의 고등학교 학생 32명을 대상으로 개방형 질문으로 구성된 설문을 실시하였다. 조사 결과, 학생들은 '과학 이론은 아직 증명되지 않은 것이며, 과학 법칙은 확실히 증명된 것이다.' 및 '과학 이론이 충분한 증거가 뒷받침되어 증명되면 법칙이 된다.'는 오개념을 가지고 있는 것으로 나타났다. 아울러 학생들이 알고 있는 과학 이론의 상당수가 지구과학 과목에 포함되고, 알고 있는 과학 법칙의 대부분이 물리, 화학 과목에 포함되어 있는 것으로 미루어, 지구과학을 덜 과학적인 학문으로 잘못 인식하고 있을 가능성도 보였다. 따라서 과학 이론과 과학 법칙에 대한 분명한 차이를 이해하는 것은 지구과학에 대한 올바른 인식에도 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 대한화학회지
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• 제53권4호
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• pp.453-465
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• 2009

본 연구에서는 한 가지 염으로 포화된 수용액에 다른 염을 녹이면 얼마나 녹을 것인가에 대한 초-중등 학생들과 교사들의 이해 정도가 낮은 이유를 알아보기 위하여 중등학교 교과서와 대학교 교재의 서술 내용을 조사하였다. 그 결과 중등학교 교과서와 대학교 일반화학 교재에서는 다른 염의 존재 여부와 상관없이 용해도는 일정함을 전제로 서술하고 있었으며, 대학교 물리화학 교재에서는 다른 염의 존재에 의해 용해도가 달라짐을 직접 언급하거나 이를 알 수 있는 내용이 서술되어 있었다. 그러나 물리화학을 이수한 사범대학 4학년 학생들을 대상으로 조사해본 결과 학생들의 대부분이 이러한 용해도 변화에 대한 설명을 하지 못하였다. 따라서 교사나 예비 교사들의 의문을 해소하기 위해 이온쌍 형성과 이온 세기 변화에 따른 용해도의 변화를 설명하고, 실제 실험 결과도 하나 제시하였다. 하지만 중등학교에서는 활동도 개념의 도입이 어려우므로 두 가지 염이 동시에 용해될 때의 용해도를 어떻게 가르칠지에 대한 논의가 필요한 것으로 생각된다.