• 한국지구과학회지
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• 제22권5호
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• pp.350-359
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• 2001

본 연구에서는 간학문적 통합 방식의 주제중심 통합과학 단원을 개발하고 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하였다. 관련 선행연구와 교과서 분석을 통하여 ‘상호작용’과 ‘안정성’의 두 가지 통합주제를 선정한 후 과학 네 영역을 포괄하여 주제와 관련된 주개념과 하위개념을 추출하고 해당 학습내용을 통합적으로 구성하였다. 통합주제가 상호작용인 경우 추출된 과학 각 영역별 주개념과 이와 관련되는 하위개념들이 높은 연계성을 가지도록 구성되었으나 통합주제가 안정성인 경우 주개념과 하위개념들을 서로 관련짓는데 어려움이 많았다. 즉 안정성이라는 통합주제는 상호작용이라는 통합주제보다 교과내용을 관통하는 연계성을 마련하기가 어려웠다. 개발된 주제중심 통합과학 단원을 실험집단인 중학교 3학년 2개 학급을 대상으로 운영하고, 전통적인 분과형 수업을 실시한 통제집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주제중심 통합과학 수업과 전통적인 분과형 과학수업이 과학 성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 통합과학 수업이 분과형 과학수업에 비해 중학생들의 과학 성취도에 긍정적인 효과를 미친 것으로 나타났다. 둘째, 주제중심 통합과학 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, 과학수업의 즐거움 범주에서 통합과학 수업의 효과가 나타났으나 과학적 탐구에 대한 태도 범주와 과학적 태도의 적용 범주에서는 효과가 나타나지 않았다. 셋째, 주제중심 통합과학 수업에 대한 인식 조사 결과 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 범주별로는 통합과학 수업시 학생의 참여 정도와 통합과학 수업에 대한 학습자의 흥미, 동기유발이 높게 평가되었으며, 학습자들이 통합과학 학습을 하는데 아직 어려움을 겪는 것으로 밝혀졌다.층서대는 Neognathodus roundyi 대로 지정될수있다. 이 생층서대와 금천층 코노돈트는 금천층의 지질시대가 북아메리카의 일리노이 분지에 분포하는 중기 석탄기의 더모이네시안 조(Desmoinesian stage)에 대비됨을 지시한다. 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는

• 한국과학교육학회지
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• 제19권3호
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• pp.400-408
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• 1999

본 연구에서는 화학 개념 학습에 적용한 협동학습에서 소집단 구성 방법의 효과를 조사하였다. 연구에 사용된 두 가지 소집단 구성 방법은 사전 성취 수준 측면에서 상 중 하위 수준의 학습자가 모두 포함된 HML(High-Medium-Low) 방법과 상 하위 수준의 학습자로 구성된 소집단과 중위 수준의 학습자로만 구성된 소집단이 공존하는 HL/MM(High Low/Medium-Medium) 방법이다. 서울 지역의 고등학교에서 3개 학급(136명)을 선정하여 통제 집단과 처치 집단으로 무선 배치하였다. 수업 처치 전에 과학 수업에 대한 태도 검사 참여도 마찰도 경쟁도의 하위 영역으로 구성된 학습 환경에 대한 인식검사, 그리고 자아 존중감 검사를 실시하였고, 중간고사 성적을 구하였다. 각 점수는 공변인으로 사용하였다. 수업 처치 후, 사전 검사로 실시한 세 검사와 개념 이해도 검사를 실시하였다. 이원 공변량 분석 결과, 개념 이해도에서 수업 처치와 사전 성취 수준 사이에 상호작용 효과가 있었다. 하위 수준에서 HL/MM 협동학습 집단의 개념 이해도가 다른 두 집단에 비하여 유의미하게 높았다. 학습 환경에 대한 인식 중 참여도 영역에서는 소집단 구성 방법에 관계없이 협동학습 집단 학생들이 통제 집단 학생들보다 긍정적으로 인식하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권6호
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• pp.1082-1093
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• 2004

이 연구의 목적은 우리나라, 미국, 영국, 일본, 싱가포르의 과학과 교육과정을 목표 및 내용 체계를 중심으로 비교함으로써 우리나라의 과학과 교육과정을 위한 시사점을 도출하는 데 있다. 먼저, 과학 교육 목표의 진술 체제와 수준은 나라마다 서로 달랐다. 우리나라와 미국의 경우에는 여러 학년을 위한 과학 교육의 목표를 통일하게 제시하고 있으며, 목표를 비교적 폭 넓은 수준에서 진술하고 있다. 영국의 경우에는 성취 수준별로 성취 목표를 제시하고 있다. 일본은 초등학교와 중학교의 경우에는 상위 목표로 학교급별 목표를 먼저 제시하고 그 하위 목표로 학년별 또는 분야별(과목별) 목표를 제시하고 있으며, 고등학교의 경우에는 과목별로 목표를 제시하고 있다. 목표의 진술 수준을 보면, 학교급별 목표는 폭 넓은 수준에서 진술되어 있는 반면, 학년별 혹은 분야별 목표는 학습 내용과 결부시켜 조금 더 상세하게 진술되어 있다. 싱가포르의 경우에는 학교급별로 과학 교육의 목표를 제시하고 있으며, 비교적 폭 넓은 수준에서 목표를 진술하고 있다. 과학 교육의 목표는 나라별로 큰 차이가 없으며, 대부분의 나라에서 과학적 소양을 기르는 것을 중요한 목표로 삼고 있는 것으로 나타났다. 과학 지식의 습득, 과학 탐구, 과학에 대한 흥미와 호기심과 관련된 내용은 모든 비교 대상국의 교육과정의 목표 속에 포함되어 있었다. 각국의 과학과 교육과정의 내용을 종합적으로 비교하였을 때의 특징은 다음과 같다. 첫째, 과학 탐구를 가르쳐야할 내용 체계의 하나로 포함하는 경향이 있었다. 우리나라와 일본을 제외하고 미국, 영국, 싱가포르에서는 과학 탐구를 가르쳐야 할 독립적인 내용 체계의 하나로 포함하고 있다. 둘째, 물리, 화학, 생물, 지구과학 내용으로 영역을 구분하는 전통적인 내용 체계 방식에서 벗어나 내용 체계가 다양해지는 경향이 있었다. 셋째, 과학 내용과 관련하여 각국에서 가르치는 내용은 비교적 비슷한 것으로 분석되었다. 넷째, 우리나라, 일본, 싱가포르의 경우에는 학년별로 학습 내용을 제시하고 있으며, 미국과 영국의 경우에는 몇 개 학년을 묶어서 학습 내용을 제시하고 있었다.

• 대한화학회지
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• 제66권2호
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• pp.78-85
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• 2022

천연 백토를 6M의 황산에 넣어 80 ℃의 온도로 기계적 교반하에서 6시간 동안 가열하여 처리 한 산활성 점토를 수중의 세슘 이온(Cs⁺)의 제거를 위한 흡착제로서 사용하였다. 천연 백토와 산활성 점토의 물리·화학적 변화를 X-선 형광분광기, 비표면적 분석기, 그리고 에너지 분산형 X-선 분광기를 이용하여 관찰하였다. 천연 백토를 산으로 처리 하는 동안, 천연 백토를 구성하고 있는 결정 격자로부터 Al₂O₃, CaO, MgO, SO₃ and Fe₂O₃가 일부분 용해되고 결과적으로 활성 부위와 더불어 기공의 부피와 비표면적의 증가를 초래하였다. 산활성 점토는 천연 백토에 비해 비표면적과 기공의 부피가 2배 정도 높았다. 산활성 점토에 의한 Cs⁺ 흡착은 1 분 내에 가파르게 증가하였고 60 분에 이르렀을 때 평형에 도달하였다. 25 mg L^-1의 Cs⁺ 농도에서, 96.88%의 흡착 효율이 산활성 점토에 의해 성취되었다. Cs⁺의 흡착 데이터를 흡착 등온선과 반응속도 모델에 도입하였다. 산활성 점토에 의한 Cs⁺ 흡착 거동은 Langmuir 등온선에 잘 적용되었고 Langmuir의 등온선 계수인 Q는 10.52 mg g^-1이 되는 것으로 밝혀졌다. 산활성 점토/물 계에서 Cs⁺ 흡착은 더 높은 상관계수 R²과 실험값 q_e,exp과 계산값 q_e,cal 의 근접으로 인해서 유사 일차 반응속도보다는 유사 이차 반응속도에 적합하였다. 연구의 전체적인 결과들은 산활성 점토가 수중으로부터 Cs⁺을 제거하는데 효율적인 흡착제로 사용될 수 있다는 보였다.

• 대한화학회지
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• 제51권2호
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• pp.193-200
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• 2007

이 연구에서는 컴퓨터 보조 수업에서 상황맥락적인 피드백의 활용이 학생들의 개념 이해도, 과학 학습동기, 컴퓨터 보조 수업에 대한 인식에 미치는 효과를 조사하였다. 인천시의 한 남녀 공학 중학교에 있는 1학년 114명의 학생들을 상황맥락적 피드백 CAI, 피드백 CAI, CAI 집단에 배치하고, 8차시 동안 ‘물질의 세 가지 상태'와 ‘분자의 운동'에 대하여 수업을 실시하였다. 구획변인은 중간고사 과학 성적을 사용하였다. 이원 공변량 분석 결과, 사전 과학 성취 수준에 관계없이 상황맥락적 피드백 CAI 집단의 개념 이해도 점수가 다른 CAI 집단에 비해 높았고, 그 점수 차이가 통계적으로 유의미하였다. 상위 학생들의 경우 피드백 CAI 집단의 과학학습 동기 점수가 CAI 집단의 점수보다 통계적으로 유의미하게 높았으나, 하위 학생들의 경우에는 세 집단 간 점수 차이가 통계적으로 유의미하지 않았다. 컴퓨터 보조 수업에 대한 인식의 경우, 상황맥락적 피드백 CAI 집단과 피드백 CAI 집단의 상위 학생들은 CAI 집단의 상위학생에 비해 컴퓨터 보조 수업에 대해 긍정적으로 인식하였다. 피드백 CAI 집단의 하위 학생들은 다른 두 CAI 집단보다 부정적인 인식이 약간 높았다. 교육학적 함의를 논의하였다.

• 대한화학회지
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• 제65권1호
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• pp.48-57
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• 2021

본 연구는 국제 학업성취도 평가인 TIMSS 2019 사전검사에서 지필 평가와 컴퓨터 기반 평가로 시행된 과학 평가 문항을 분석하여 검사 매체에 따라 문항 정답률에 영향을 미치는지를 문항 및 학년별로 살펴보았다. 그 결과, 4학년과 8학년 모두 검사 매체에 따른 과학과 문항 정답률 차이가 크지 않았다. 학년별로 살펴보면, 8학년보다는 4학년의 경우 정답률 차이가 상대적으로 크게 나타났다. 문항별로 살펴보면, 선다형 문항보다는 서답형 문항의 경우 정답률 차이가 상대적으로 크게 나타났다. 검사 매체 영향에 대한 과학과 평가 문항 내용을 분석한 결과로는 선다형 문항은 지필 평가와 컴퓨터 기반 평가 문항간의 차이가 거의 없었으나, 서답형 문항은 지필 평가에 비해 서답형 문항의 정답률이 낮아지는 경향을 보였다. 또한, 학년별로는 4학년 학생들이 8학년 학생들보다 서답형 문항에서 정답률이 낮아지는 것으로 나타났다. 본 연구를 토대로, 우리나라 컴퓨터 기반 평가의 개발과 현장 도입과 관련된 시사점을 제공하고 컴퓨터 기반 평가가 학교 평가로 잘 정착하기 위한 교육적 함의를 고찰하고자 한다.

• 영재교육연구
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• 제21권2호
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• pp.485-510
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• 2011

이 연구의 목적은 중학교 영재학급에서 사용 중인 화학영역의 과학영재 교수-학습 프로그램이 영재교육의 목적과 영재의 특성에 맞게 개발되었는지를 분석하여 개선점을 제안하고자 하는 것이다. 연구를 위하여 한국교육개발원에서 4-6차시로 개발한 화학영역의 과학영재 교수-학습 프로그램 5개와 K도 소재 3개 중학교에서 자체 개발한 화학영역의 과학영재 교수-학습 프로그램 3개를 영재교육 프로그램 표준안을 사용하여 프로그램의 목표, 프로그램 내용, 교수-학습 방법, 평가 항목들을 분석하였다. 연구 결과, 개발된 프로그램들은 모두 프로그램의 목표에서 성취 가능한 목표를 잘 제시하고 있었으나, 대부분 일반교육과 차별화된 목표는 아니었다. 한국교육개발원에서 개발한 프로그램들의 내용은 심화 학습으로 구성되어 있었으며, 창의성 함양 하위요소들을 비교적 많이 포함하고 있어 창의성을 함양할 수 있도록 구성되어 있었다. 반면에 3개 중학교에서 개발한 프로그램들의 내용은 속진 학습으로 구성되어 있었으며, 창의성 함양 하위요소들을 적게 포함하고 있어 창의성을 함양시키기에는 좀 부족한 것이었다. 한국교육개발원과 3개 중학교에서 개발한 프로그램들에 영재 간의 수준별과 개별화된 내용, 통합적 및 간학문적인 내용, 최신 연구 내용 등은 부족하였으나, 교수-학습 방법으로 수업 절차나 과정이 수업 목표에 맞게 구성되어 있었고, 자기 주도적 학습이 이루어질 수 있도록 구성되어 있었다. 그리고 평가에서 수업 후 피드백을 위한 평가는 없었다. 따라서 화학영역의 과학영재 교수-학습 프로그램은 영재교육의 목적과 과학영재의 특성에 맞게 개발되어야 하며, 개발된 프로그램의 활용을 위한 인프라 구축이 필요하다.

• 과학교육연구지
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• 제38권2호
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• pp.302-316
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• 2014

본 연구는 6학년 1학기 산과 염기 단원 중 5차시를 Small-Scale Chemistry를 적용한 실험 수업 프로그램으로 개발하였다. 개발한 프로그램 적용을 경남 창원시에 소재한 Y초등학교 6학년 3개반은 SSC를 활용한 과학수업(n=86)을, 3개 반은 전통적인 실험 수업(n=87)을 진행한 후 학생들의 과학 학업성취도와 과학 학업성취도에 미치는 영향을 알아보았다. 개발한 수업 프로그램을 학생들에게 적용하기에 앞서, 중간학력평가 과학 학업성취도 점수에 대한 t검증을 통해 실험집단과 비교집단 간의 동질성을 확인하였고 실험집단은 2인 1조 또는 개별로, 비교집단은 6명 1모둠으로 구성하여 5차시에 걸쳐 수업을 진행하였다. 그 결과 t-검증을 통한 과학 학업성취도에서 유의확률 0.034로 유의수준 0.05에서 실험집단과 비교집단 사이에 유의미한 차이가 있었다. 추가적으로 전통적인 실험을 한 1개 반과 2명 1조 SSC 적용 실험 수업을 한 1개 반, 개별 SSC 적용 실험 수업을 한 1개 반의 과학 학업성취도를 살펴보았다. 일원배치 분산분석을 통해 살펴 본 결과 F 통계값 3.759, 유의확률 0.027로 유의수준 0.05에서 유의미한 차이가 있었으며, 전통적인 실험반의 평균은 67.58, 2인 1조 SSC 적용 실험반은 75.86, 개별 SSC 적용 실험반은 80.89로 개별 SSC 적용 실험반에서 과학 학업성취도가 가장 높았다. 또한 SSC를 적용한 실험 수업 프로그램을 준비할 때 교사는 수업 준비 및 수업 시간에 대한 부담이 줄었으며, 수업시간 동안 학생활동을 적극적으로 도와 줄 수 있었을 뿐 아니라 학생들의 실험활동도 적극적으로 이루어졌다. 이러한 결과를 통해 SSC 적용 실험 수업 프로그램 개발은 의미가 있으며 기존의 전통적인 실험 방법보다 학생들의 과학 학업성취도를 향상시킬 수 있음을 제시하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권1호
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• pp.122-131
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• 2002

본 연구는 수행 평가 방식의 중요성이 대두됨에 따라 실지로 수행형 평가 문항이 전통적인 선다형 평가문항에 비해 어떤 학생들에게 어떻게 유용한지를 분석한 연구이다. 이를 위하여 제 3차 수학 과학 성취도 국제비교 반복 연구에 사용된 선다형과 수행형 평가문항들을 내용영역별로 분석하여, 수행형의 평가문항과 선다형의 평가문항의 효율성을 비교 분석하였다. 자료분석 결과 수행형의 문항이 선다형의 문항에 비하여 학생들의 능력을 더 정확하게 추정함으로써 효율성이 높은 것으로 나타났다. 특히 환경이나 과학의 본성 영역에 비하여 지구과학, 생물, 물리와 화학 영역에서 수행형의 문항이 선다형의 문항에 비하여 학생들의 능력을 더 정확하게 추정하고 있음을 보여주었다. 또한 선다형의 문항에 비하여 적은 수의 문항으로 학생들의 능력을 추정함에도 불구하고 추정오차가 적어, 적은 수의 수행형 문항으로도 학생들의 능력을 정확하게 추정할 수 있음을 시사하고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권4호
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• pp.359-367
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• 2015

우리나라 우주발사체 개발에 대한 청소년들의 흥미 유발과 로켓에 대한 과학적 접근을 쉽게 할 수 있도록 고등학생을 대상으로 하는 로켓 교육프로그램을 개발하였다. 고등학교 물리 1,2, 화학 1,2를 분석한 후 로켓의 추진 원리와 연계하였고, 추진 원리의 이해를 바탕으로 모델로켓 엔진을 제작하는 과정을 설명하였다. 또한 모델로켓에서 추진제로 사탕, 육포, 초콜릿 등과 같은 고열량 식품들을 사용하여 추진제를 제작하였다. 특히 교육프로그램은 식품을 이용한 추진제 제작, 연소 온도 측정, 추력 측정과 모델 로켓의 제작, 발사 등으로 구성하였으며 연구 결과를 통해 사탕을 이용한 제작한 추진제와 솔비톨로 제작한 추진제의 성능을 비교 분석하였다. 또한 프로그램을 적용한 후 학생들의 성취도 평가를 측정하기 위하여 기술적, 교육적 목표를 제시하고 프로그램의 운영을 통하여 목표 달성 여부도 판단하였다.