• 한국과학교육학회지
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• 제39권6호
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• pp.717-728
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• 2019

창의융합 인재 양성의 중요성으로 우리나라 교육과정도 융합과 통합교육을 지향하며 많은 변화가 있었다. 본 연구에서는 이러한 과학과 교육과정의 변화와 더불어 최근 10년간 과학교사들의 통합과학 교육에 대한 인식과 전문성이 어떤 변화가 있는지 알아보았다. 이를 위해 서울과 경기도 소재의 2007 개정 교육과정이 적용되고 있었던 2008년도의 초·중등 과학교사 359명과 2015 개정 교육과정이 적용되고 있었던 2018년도의 초·중등 과학교사 360명을 대상으로 통합과학교육에 대한 인식과 전문성(PCK)에 대하여 10년간의 변화를 살펴보았으며, 분석 결과에 따른 결론은 다음과 같았다. 첫째, 2018년 초·중등 과학교사들은 통합과학교육에 대한 인지가 통계적으로 유의미하게 높아졌음에도 불구하고 '보통' 정도인 것으로 나타났다. 둘째, 통합과학교육의 성공적인 안착을 위해 교사의 전문성 향상, 교수학습 자료의 제공, 학습내용의 축소, 학생 수 감소와 시간표의 융통성 확보, 학생과 학부모의 통합과학교육에 대한 인식 확대의 필요에 대한 인식도 유의미하게 높은 것으로 분석되었다. 셋째, 자기진단에 의한 PCK 조사 결과, 교과 내용 지식 확보 능력, 통합과학교육과 관련된 교육과정의 이해와 수업 구성 능력, 통합적 교수 전략 능력, 통합적 수업을 위한 교수학습 환경 조성 능력, 통합과학교육의 전문성 향상을 위한 노력 등 통합과학교육에 대한 교사들의 PCK는 10년 전에 비해 유의미하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 최근 융복합 교육의 강조로 현장에서 융복합 수업의 적용 경험이 많아졌으며, 교육 패러다임의 변화에 부합하고자 하는 과학교사들의 지속적인 노력의 결실로 보여졌다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권6호
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• pp.624-638
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• 2019

절대 습도와 이슬점 온도의 관계에 대한 예비 교사들의 인식을 조사하기 위하여 설문지를 투입하였다. 설문 결과 예비 교사들이 "절대 습도와 이슬점 온도는 비례한다.", "이슬점 온도는 공기 중의 수증기의 질량에 비례한다."와 같은 견고한 오개념을 갖고 있음을 발견하였다. 예비 교사들이 갖는 이러한 오개념은 절대 습도와 이슬점 온도의 관계에 대한 7차 교육과정과 2007 개정 교육과정 중학교 과학 교과서의 부정확한 서술 내용에서 기인하는 것으로 사료된다. 한편, 2015 개정 교육과정 중학교 1학년 과학 교과서는 증발, 응결, 압력과 온도 변화에 따른 기체의 부피 변화를 분자운동의 관점에서 다루기 때문에, 중학교 교육과정에서 이러한 관점을 유지하기 위해 수증기량과 이슬점 온도의 척도로서 수증기압의 도입은 예비 교사와 학습자의 오개념을 방지할 수 있으며, 과학 교육과정을 보다 일관되고 논리적으로 만들 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제26권5호
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• pp.580-595
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• 2007

To respond to the announcement of the revised version of science curriculum early this year, it has been necessary to develop new science textbooks which can be appropriate and effective to achieve the goals of the revised curriculum. The system of new textbooks needs to embrace the concerns of cognitive development in scientific knowledge, skills, and attitudes as well as social and cultural demands in the rapidly changing society. To develop an innovative framework of science textbooks, we examined previous studies on textbook analysis in Korea and analyzed science textbooks in the United States, Singapore, and Japan. We analyzed various ways of introducing and developing conceptual knowledge, leading scientific inquiry skills and process, enhancing scientific attitudes toward science, technology, society and the environment in those science textbooks. In the process of framing the structures of textbooks, we focused on ways of increasing educational effects of visualized texts, leaners' interest, user-friendly procedure, scientific inquiry, effectiveness of hands-on activities, scientific reading and writing skills, and usage of workbook. Based on those aspects and analyses of textbooks, we attempted to propose a feasible framework of Grade $3{\sim}4$ Science textbook which can effectively respond to the educational changes and demands in the local and global society.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제30권4호
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• pp.562-573
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• 2011

The purpose of this study was to examine the effects of teaching-learning programs from the perspective of brain-based learning science. Four units in 5th grade elementary science programs of the Revised 2007 National Curriculum were selected as contents to study. As the brain-based learning science analysis method, equations of the brain compatibleness index (BCI) and contribution degree on the brain compatibleness index (BCICRE) were applied to them. This study showed that there were qualitative and quantitative differences among the analyzed teaching-learning programs through the unit and curriculum. The results showed that hands-on activities like experiments or open inquiry activities improved their evaluation of the teaching-learning programs. From the analyzing, teachers can judge whether each teaching-learning program made considered the brain of the learners. Furthermore, this study can provide useful information to consult of various science teaching-learning programs brain-based learning.

• 한국지구과학회지
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• 제41권3호
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• pp.248-260
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• 2020

중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 해류도는 급변하는 기후변화와 지구상의 에너지 균형에 대한 해류의 역할에 대해 학생들이 중요한 학습 기회를 제공한다. 2007 개정 교육과정과 2009 개정 교육과정에 따른 중·고등학교 교과서에 게재된 해류도는 과학적 측면에서 볼 때 다양한 오류를 포함하고 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 해양 전문가들은 2010년 이후 오랜 기간에 걸쳐 지속적인 토론과정을 통하여 2015년에 한반도 주변해의 통일된 해류모식도를 완성하였다. 광범위한 의견수렴과 검증과정을 통하여 과학적인 해류모식도로서의 대표성을 확보하였으며, 이를 기반으로 중·고등학교 학생들의 이해도를 고려하여 교육용 해류모식도도 제작하였다. 이 교육용 해류모식도는 2015 개정 교육과정에 따라 2018년부터 중·고등학교 교과서에 적용되었다. 본 연구에서는 우리나라 주변의 해류를 다루고 있는 2019년 출판된 중학교 과학 교과서 5종, 고등학교 지구과학 교과서 6종에 사용된 해류모식도를 분석하였다. 교과서의 모든 해류도가 제안된 해류도를 기반으로 모두 통일되어 있으나, 해류도에서 일부 해류들을 생략하거나, 점선과 실선을 혼용하여 사용하는 등 문제점이 발견되었다. 또한 통일된 해류명칭과 다른 잘못된 해류명칭을 사용한 교과서도 다수 발견되었다. 이 연구는 학습자의 오개념 유발을 방지하기 위하여 과학적 지식을 통합하여 제작된 해류도가 다양한 측면에서 시각적으로 정확히 작성되고 활용되어야 함을 제안한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권5호
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• pp.805-815
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• 2015

우리나라 교육과정은 2007 개정 및 2009 개정 교육과정을 통해 미래사회가 요구하는 인재 양성을 목적으로 개선되고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 개정 방향은 질 높은 교육과정을 위해 연계성 강화에 초점을 두었다. 교육과정에서 연계성은 미래 사회를 대비하기 위한 교육과정의 설계 기준으로 고려해야 할 요소이다. 연계성에는 계속성 및 계열성을 포함하는 종적 연계성과 통합성에 관한 횡적 연계성이 있다. 계속성과 계열성은 교과 내용이 반복되고 지속되는 위계를 의미하며, 통합성은 교과 간 내용의 수준, 범위, 관련성을 말한다. 이번 연구에서는 연계성을 분석하기 위한 기준을 세워 우리나라 과학과 교육과정의 연계성을 종적 및 횡적으로 분석하였다. 또한 과학교육의 성취 수준이 높고 체계적인 교육과정을 갖춘 국가(영국, 캐나다, 미국, 핀란드, 싱가포르, 대만)들을 대상으로 한 국제 비교를 통해 우리나라 교육과정의 문제점을 발견하고 개선 방안을 모색하였다. 그리고 생명과학 광합성 개념의 연계성을 국제 비교 함으로써 우리나라 과학과 교육과정에서 필요한 연계성 강화 근거를 도출하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 우리나라 과학과 교육과정은 종적 연계성에 초점을 두고 있으며 상대적으로 횡적 연계성에 소홀하다는 문제점이 발견되었다. 이를 보완하기 위해 횡적 연계성이 높은 영국, 미국, 핀란드와 같이 '자연', '환경'과 같은 관점을 도입하고 학생의 흥미와 관심을 고려한다. 둘째, 실제 교육 현장에서 개념의 단순 반복 또는 개념의 특정 학년에 집중으로 계속성과 계열성이 결여되어 있었다. 그 대안으로 Big Idea와 같은 내용 체계나 개념 구성의 기준을 마련하고 캐나다, 미국, 싱가포르의 교육과정에서 자주 등장하는 '시스템'의 관점 도입을 제안한다. 마지막으로 횡적 및 종적 연계성의 공통 기준으로서 교육과정의 교육 내용이 학생들의 발달이나 수준에 적절한지 확인할 수 있는 근거가 부족하였다. 개념 위계와 교육 순서를 제시하는 근거로 최근 해외에서 학생의 학습발달과정 연구가 증가하고 있는 추세이다. 우리나라 교육 현장에 적용이 가능한 학습발달과정에 대한 연구가 필요하며 그에 따라 교육과정을 개발하여야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권5호
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• pp.456-464
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• 2007

본 연구에서는 한국의 중등학교 과학 교육과정과 교과서를 분석하여 시각 개념 표현 방식과 연계성은 어떠한지를 분석하고, 개념의 수준을 고려하여 시각 개념을 이해시키기 위한, 연계성 있는 시각 개념 구성을 제안하는 것을 목적으로 하였다. 연구의 방법은 문헌 분석 방법을 사용하였으며, 문헌 분석은 제7차 한국의 과학 교육과정과 제7차 과학 교육과정에 따라 개발된 과학 및 물리I 교과서를 분석하였다. 한국의 현행 교육과정과 현행 과학 교과서의 분석을 통한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 과학 교육과정상으로 보면 시각 개념의 연계성에 문제가 없어 보이지만 교육과정에 따라 실제로 집필된 교과서 내용상으로는 시각 개념의 연계성에 문제가 있는 것으로 나타났다. 눈에서 수정체의 기능은 8학년에서 학습하도록 되어 있는데도 7학년에서 안경에 의한 시력 보정의 원리가 제시되고 있는 것은 개념 이해에 어려움이 있을 것으로 보인다. 둘째, Kepler는 Alhazen의 시각 개념에서 물체의 한 점에서 반사된 한 광선이 수정체의 한 점에 도달하여 그 점의 상을 맺을 수 있다는 설명에서 문제점을 발견하고 현대적인 시각 이론을 세웠지만 한국의 일부 과학 교과서는 여전히 Alhazen 방식의 망막 상 형성을 설명하고 있다. 셋째, 근시와 원시의 원인에 대한 설명의 일관성이 없는 경우가 있고, 대부분 두 가지 이유 중의 한 가지로만 설명하고 있다. 마지막으로, 개념 위계를 고려한 시각 개념의 연계적 구성에 있어서는 볼록렌즈에 의한 상에 대해 학습한 후에 우리 눈의 구조와 기능이 제시되어야 하며, 우리 눈의 구조와 기능을 학습한 후에 안경의 기능과 시력 보정이 제시될 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권5호
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• pp.401-414
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• 2021

본 연구의 목적은 PISA 2015 결과와 비교하여 PISA 2018 과학 영역에서 성취수준 집단별로 과학적 소양 성취 특성을 알아보고, PISA 2018에서 PISA 2015보다 정답률이 특히 상승한 '인식론적' 지식에 대해 PISA 참여 학생들이 경험한 교육과정을 중심으로 비교 분석하는 것이다. PISA 2015와 PISA 2018 평균 정답률을 PISA 과학 영역 평가틀 차원별 하위영역별로 분석하였다. 특히, '역량' 차원에서 중집단과 하집단에서 '과학 탐구의 평가 및 설계' 정답률이 가장 낮았지만, PISA 2015과 비교하여 모든 성취집단에서 정답률이 상승하였다는 점에서 고무적이다. '지식' 차원에서 '생물계' 지식과 '인식론적' 지식에서 정답률이 낮았지만, PISA 2015와 비교하면 '인식론적' 지식에서 상집단과 중집단의 정답률이 상승하였다. PISA 2015에 비해 PISA 2018에서 정답률이 상승한 '인식론적' 지식과 관련하여 PISA에 참여한 학생들이 경험한 교육과정의 변화를 살펴보았다. 과학에 대한 이해 측면에서 2009 개정 교육과정에서는 '과학이란?' 단원과 과학 탐구 활동에서 모형에 대한 이해를 향상시킬 수 있도록 하였다. 과학 지식을 정당화하는 과정에 대한 이해 측면에서 2009 개정 교육 과정에서는 탐구 활동의 수는 증가하고 실험 결과에 기반한 과학적 설명을 강화하였으며 '과학과 인류 문명' 단원을 도입하여 학생들이 STS를 이해하는 것과 동시에 논변활동을 할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 PISA 2015와 비교한 PISA 2018의 성취수준별 인지적 성취 결과를 알아보았고 우리나라의 과학과 교육과정 개정이 탐구 수업을 통한 인식론적 지식 함양 교육 측면에서 긍정적인 방향으로 나타났다는 것을 확인하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.658-672
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• 2022

초등학교 과학에서 속력 관련 단원의 독특한 교수·학습 곤란은 주로 학생의 수학적 사고력 및 속력의 측정과 관련된 절차적 지식의 부족에 기인한 것으로, 교육과정 및 교과서는 이점을 고려하여 구성할 필요가 있다. 속력 단원의 교육과정 및 교과서 내용 구성과 관련된 시사점을 얻기 위하여 2007 개정 교육과정부터 2015 개정 교육과정까지 3개 교육과정 및 이에 따른 교과서의 속력 관련 단원의 구성 체계와 내용을 살펴보고, 선행 연구에 비추어 적절성을 분석하였다. 분석 결과를 통해 현재의 내용 구성은 이동 거리와 시간 및 속력 사이의 입체적인 관계를 파악하기 보다는 암기에 의한 기계적 알고리즘을 통해 물체의 속력만을 계산할 위험이 있어 이중 수직선과 같은 시각화 모형 및 간단한 수를 활용하여 속력의 의미를 단계적으로 학습할 수 있도록 재구성할 필요가 있다는 점을 밝혔다. 또한 조사를 통해 얻은 자료를 이용하여 물체의 운동을 해석하는 활동보다는 실제 운동하는 물체의 이동 거리와 걸린 시간을 직접 측정하여 그래프로 나타내고 분석하도록 함으로써 과정 기능 등 탐구 수행 능력을 향상시키는 것의 필요성에 대해 논의하였다. 마지막으로 적용 차시에서 현재의 교육과정과 교과서에서는 일상생활과의 연계를 강조하고 있지만 단원의 주된 학습 내용인 운동학과는 다소 다르게 동역학과 관련된 내용을 다루고 있어 학습한 내용을 익히고 활용할 수 있도록 속력과 관련된 사례를 중심으로 내용을 새롭게 구성할 필요가 있다는 점을 밝혔다. 새 교육과정 및 교과서에서는 학습하기 어렵고 지도하기 까다로운 내용을 제외하기 보다는 과학의 가치를 깨닫고 과학 학습을 향유할 수 있도록 핵심 주제를 체계적으로 깊이 학습할 기회를 제공할 것을 제안한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제37권3호
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• pp.233-253
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• 2018

Since open inquiry of science was formally introduced at the 2007 Revised Science Curriculum Course, the purpose and effect of it has been positively evaluated, and it is underlined continuously until the revised science education course in 2015. However, through many previous studies, there is still a lack of awareness of open inquiry of both students and teachers in the field, and it was revealed they are continually appealing confusion and difficulties. Therefore, in this research, we analyzed the causes that make it difficult to execute open inquiry, and developed differentiated open inquiry guide materials that can contribute to the realization of teachers and students. They were developed by the brain-based evolutionary approach to provide students with authentic science. The brain-based evolutionary approach is reflecting the evolutionary attributes and the brain functions associated activities of scientists. It was revealed that, in the same way as the pilot test results, the usefulness of the differentiated guide materials were very high, and there was a statistically significant difference in the science attitude. It was found that the application of the brain-based evolutionary approach had positively influenced the stage of determining the inquiry themes, and self-confidence that could be able to do as a scientist. Analysis of top and sub group types on the basis of inquiry ability showed that both groups are improved at science attitude by the differentiated guide materials. There was a positive effect on change in the self-perception of scientific creativity. We were able to see a positive change in the post survey for open inquiry-efficacy. The developed differentiated open inquiry guide materials contributed to the improvement of open inquiry-efficacy for both the teacher and student.