• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.79-92
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• 2014

본 연구의 목적은 과학교사의 논변 수업 전문성 증진을 위해 실질적인 논변활동의 경험을 제공할 수 있는 탐구기반 논변과제를 개발하는데 있다. 이를 위해 샤를의 법칙과 관련된 탐구 실험을 활용하여 논변과제를 개발하였고, 3차에 걸쳐 총 8명의 참여자들을 대상으로 논변활동을 적용하였다. 적용과정에서 드러난 쟁점들을 분석하여 논변활동이 촉진될 수 있는 방향으로 문항을 수정하였고, 이러한 수정의 효과는 참여자 논변 양상의 변화를 통해 확인하였다. 본 연구의 교사 전문성 신장을 위한 논변 과제 개발에서 나타난 세 가지 쟁점은 논변 주제의 구조화, 인지 갈등 유발과 의견 수렴의 연계, 다양한 증거의 활용과 활용 방법 결정이다. 논변 주제를 과학적인 접근을 할 수 있는 형태의 문항으로 구성하고, 의견 수렴을 위한 전략을 사용한 결과 논변 구조가 질적, 양적으로 발전했으며, 논변 양상도 복잡하게 나타났다. 실험 활동의 사용 여부는 논변 양상에는 큰 영향이 없었으나, 문항의 특성에 따라 실험 결과의 관찰이 논의의 가장 핵심적 근거로 사용됨을 확인하였다. 앞으로 과학교사에게 논변 활동의 경험을 갖게 하는 보다 다양한 프로그램이 개발될 필요가 있으며, 본 연구의 결과는 이러한 프로그램 개발에 실질적인 시사점을 줄 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권8호
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• pp.1077-1091
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• 2011

이 연구의 목적은 논의가 강조된 일반화학실험 프로그램이 대학생들의 화학개념 이해와 글쓰기 능력에 미치는 효과를 알아보기 위한 것이다. 5개의 주제를 선정하여'탐구적 과학 글쓰기(Science Writing Heuristic, SWH)'전략을 바탕으로 일반화학실험에 적합하도록 논의가 강조된 프로그램을 개발하였다. 프로그램의 효과를 검증하기 위한 검사 도구로 Summary Writing 검사 도구와 이를 분석하기 위한 평가틀, 그리고 학생들의 화학개념이해 검사지를 개발하였다. 일반화학실험 강좌는 15주 과정으로 구성되어 있는데, 23명의 실험집단은 5개의 논의가 강조된 일반화학실험 프로그램과 전통적 방식의 일반화학 실험을 병행하여 수행하였고, 16명의 비교집단은 전통적 방식의 일반화학실험을 수행하였다. 연구결과 두 집단 간에는 유의미한 차이가 나타났다. Summary Writing에서 실험집단은 비교집단보다 유의미하게 높은 결과를 나타내었다. 세부영역인'Big Idea'에서는 실험집단과 비교집단 사이에 유의미한 차이가 나타나지 않았지만, '논의', '과학개념 이해', '수사적 구조'에서는 실험집단이 비교집단보다 유의미하게 높은 결과를 나타내었다. 또한 화학개념 이해 검사에서도 실험집단이 비교집단보다 유의미하게 높은 결과를 보였다. 따라서 논의가 강조된 일반화학실험 프로그램이 일반화학실험에서의 학생들의 화학개념 이해와 글쓰기에 효과적이라고 볼 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권4호
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• pp.840-862
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• 2013

이 연구는 과학 수업에서 논증 담화를 분석하기 위한 대안적 방법들을 제안했던 최근의 주요 선행 연구들을 논증활동의 협력적 구성과 인식적 실행의 측면에서 방법론적으로 고찰하였다. 또한, 선행 연구들에서 사용된 논증 담화 분석 방법의 성과와 제한점을 바탕으로 새로운 논증 담화 분석 방법을 제안하고, 이 논증 담화 분석법을 실제 과학 수업의 논증 담화에 적용하여 그것의 활용 가능성을 알아보았다. 연구를 위해 과학 수업의 논증 담화에 대한 선행 연구 중 Toulmin의 논증 틀을 논증 담화 분석에 적용한 연구, 논증의 구조, 내용, 및 정당화 과정을 종합적으로 조사하는 논증 담화 분석 방법을 모색한 연구, 그리고 논증 담화의 증거에 기반한 추론 과정을 강조한 연구들을 선정하였다. 또한, 담화 레지스터와 증거-설명의 연속선에 기반한 대안적 논증 담화 분석 방법으로서 DREEC을 고안하였고, DREEC을 수업 담화 사례에 적용하였다. 연구 결과, 선행 연구들에 사용된 논증 담화 분석 방법들은 주로 Toulmin의 논증 틀에서 제시한 논증 구성 요소의 유무에 근거하여 논증의 구조를 파악하였다. 이러한 접근은 논증 담화의 정량적 분석 및 비교는 가능한 반면, 논증의 정당화 과정 및 인식적 실행의 전개 과정에 기반한 논증의 질적 기술 및 비교가 어려웠고, 논증 담화 참여자들의 협력적 논증 구성 과정을 구체적으로 보여주지 못하는 한계가 있었다. 반면에 DREEC은 주제부/설명부 간에 형성된 연결 관계와 자료, 증거, 패턴, 및 설명에 이르는 연결 관계를 통해 논증의 협력적 구성과, 인식적 실행의 흐름에 기반하여 논증의 정당화 과정을 분석할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권3호
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• pp.321-336
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• 2020

본 연구는 실제 교실에서 이루어진 학생의 과학 논증과정을 기계학습을 활용한 자동 채점에 적용함으로써, 논증 자동 채점의 가능성 및 개선 방향을 탐색한다. 분자 구조에 대한 고등학생의 과학 논증수업 중 발생한 2,605개의 모든 발화를 대상으로 연구를 진행하였다. 지도 학습을 위해 5가지의 논증 요소로 발화를 분류하였고, 분류된 발화를 대상으로 텍스트 전처리를 수행하였다. 전처리된 학생 발화를 활용하여 서포트 벡터 머신, 의사결정나무, 랜덤 포레스트, 인공신경망의 기계 학습 방법으로 자동 채점 모델을 구성하였다. 불용어 처리가 되지 않은 학생 발화를 활용한 자동 채점의 결과 랜덤 포레스트의 정확도는 65.96%, kappa는 0.5298의 유미한 결과를 얻었다. 불용어 처리를 수행한 학생 발화를 활용한 새로운 채점 모델의 결과 채점의 정확도가 크게 변화하지 않음에도 논증 발화 중 과학 용어 및 논증 요소의 담화표지가 채점 모델의 분류 기준이 되는 결과를 얻었다. 또한 인간 전문가의 논증 채점 과정을 분석하여 얻어진 전문가 형태소를 자동 채점 모델에 생성 규칙 알고리즘으로 적용하였다. 그 결과 의사결정나무에서 반박에 대한 재현율(recall)이 21.74% 증가하였다. 이에 본 연구 결과는 과학 교육 연구에서 기계 학습 및 논증에 대한 자동 채점의 활용 가능성과 연구 방향성을 제안하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제8권1호
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• pp.66-75
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• 2015

This study is to investigate an argumentation level for elementary school students after analysing an argumentation structure about a socio scientific issue(SSI), and inquire a change of the decision-making according to the refutation materials and empathic situation. This data was collected from the semi-structured interview with the 14 students, grade 6th. For this, the first stage is to present the reading materials about the SSI to the students, let them decision-making and make them argue pro and con about the SSI during the interview. After that, facing with the refutation materials against the existing contention and the empathic situation, the change of the decision-making of the students was conducted. After the research, the level of the argumentation of the students was low, and the students who didn't have the background knowledge about the theme made the decisions according to the values, emotions or intuitions of their own. And the decision-making of the students changed more when presented with the refutation materials and the empathic situation, they were difficult to make the decision because of new information and various stances. Besides, they lacked in the ability that recognize the situation related with their own life, just used the fragmentary knowledge associated with value of life respect. Through these result, it is necessary to produce the refutation materials and empathic materials about the SSI to the students for improving the level of argumentation.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제24권2호
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• pp.183-191
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• 2005

The purpose of this study is to examine the efffcts of science instruction using argumentation, with Tolumin's structure of argument, on students' learning motivation and scientific attitude. In the instruction, well-structured problems selected to be argument, in which interactions among students are stressed. The subjects were classified into two groups: One group is composed of sixty-seven students (experimental group) who were participated in solving processes of the scientific argument tasks, and the other is composed of sixty-nine students (comparative group) who were participated in the traditional teaching method. The results of this study implied that experimental group has a positive effect on students' learning motivation and scientific attitude.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.509-521
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• 2015

논증활동은 사람들 사이의 사회적 협력적 대화과정으로 볼 수 있다. 논증활동에 대한 선행연구를 살펴보면 Toulmin(1958)이 제시한 논증구조를 이용하여 논증활동의 구조적 측면을 분석하는 데 중점을 두고 있으며, SSI 맥락보다는 과학적 탐구 맥락에서 주로 연구가 수행되어 왔다. SSI 맥락에서의 논증활동은 간학문적, 논쟁적, 가치내재적 특성을 띠고 있기 때문에, 기존의 분석틀로는 SSI 논증활동을 분석하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 문헌연구과 SSI 담화 사례분석을 기반으로 SSI 맥락에서의 소집단 논증활동을 위한 분석틀을 개발하고, 그 틀을 기반으로 실제 SSI 맥락에서 진행되는 소집단 논증활동에 적용해봄으로써 그 적용가능성을 탐색해 보고자 하였다. 본 연구자는 SSI 맥락에서의 소집단 논증활동을 분석하기 위해 '담화클러스터'와 '담화요소'의 개념을 도입하였다. 담화클러스터는 유사한 목적을 지닌 발화의 묶음으로, SSI 맥락에서 '문제의 논점 확인', '개별 입장의 교환', '다양한 관점 및 자료의 탐색', '상반된 관점 간 논쟁', '설득력 있는 안에 대한 선택', '절충안 또는 대안 마련'의 여섯 가지로 구분될 수 있다. 담화요소는 SSI 소집단 논증활동에서 바람직하게 평가될 수 있는 내용 및 구조적 요소로서, '다양한 관점의 고려', '증거에 기반한 추론', '지속적인 탐구와 회의적 사고', '도덕 윤리적 민감성'의 네 가지 범주로 나눠지며, 총 19가지의 요소를 포함한다. 원자력에너지와 안락사 쟁점에 대한 소집단 논증활동 사례를 분석한 결과, 이 분석틀을 이용하여 학생들의 상호작용으로 이루어지는 논증활동의 전체적인 흐름과 학생 발화의 역동성을 종합적으로 판단할 수 있었으며, 학생들의 담화가 SSI 추론의 특징을 얼마나 반영하는지 설명할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 분석틀은 SSI 프로그램을 통한 논증활동 기술이나 의사결정과정의 향상을 알아보는 데 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.219-234
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• 2018

본 연구에서는 국내 교육학 연구에서 거의 사용되지 않던 머신 러닝 기술을 과학 교육 연구에 접목하여, 학생들의 과학 논변 활동에서 나타나는 논변의 구성 요소를 분석하는 과정을 자동화할 수 있는 가능성을 탐색해보았다. 학습 데이터로는 Toulmin이 제안하였던 틀에 따라 학생들의 과학 논변 구성 요소를 코딩한 국내 선행 문헌 18건을 수합하고 정리하여 990개의 문장을 추출하였으며, 테스트 데이터로는 실제 교실 환경에서 발화된 과학 논변 전사 데이터를 사용하여 483개의 문장을 추출하고 연구자들이 사전 코딩을 수행하였다. Python의 'KoNLPy' 패키지와 '꼬꼬마(Kkma)' 모듈을 사용한 한국어 자연어 처리(Natural Language Processing, NLP)를 통해 개별 논변을 구성하는 단어와 형태소를 분석하였으며, 연구자 2인과 국어교육 석사학위 소지자 1인의 검토 과정을 거쳤다. 총 1,473개의 문장에 대한 논변-형태소:품사 행렬을 만든 후에 다섯 가지 방법으로 머신 러닝을 수행하고 생성된 예측 모델과 연구자의 사전 코딩을 비교한 결과, 개별 문장의 형태소만을 고려하였을 때에는 k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 54%의 일치도(${\kappa}=0.22$)를 보임으로써 가장 우수하였다. 직전 문장이 어떻게 코딩되어 있는지에 관한 정보가 주어졌을 때, k-최근접 이웃 알고리즘(KNN)이 약 55%의 일치도(${\kappa}=0.24$)를 보였으며 다른 머신 러닝 기법에서도 전반적으로 일치도가 상승하였다. 더 나아가, 본 연구의 결과는 과학 논변 활동의 분석에서 개별문장을 고려하는 단순한 방법이 어느 정도 유용함과 동시에, 담화의 맥락을 고려하는 것 또한 필요함을 데이터에 기반하여 보여주었다. 또한 머신 러닝을 통해 교실에서 한국어로 이루어진 과학 논변 활동을 분석하여 연구자와 교사들에게 유용하게 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제8권3호
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• pp.309-317
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• 2015

This study aims to find out the argument structure which appears in the type of argument class (teacher- and student-centered) of the high school. The argument structure was compared and analyzed according to analyzing the study achievement and verified the academic achievement related to climate change. The results are listed below. First, the student-centered class is more effective method through the result that analyzed the class type of the teacher in argument-centered class. This result is to suggest more effective method to revitalize the argument activity of students-centered class which students plan for themselves and find more various materials. Second, teacher-centered class is more effective in contrast with argument analysis in the academic achievement test. While this is why the teacher-centered class utilizes an essential data necessary to curriculum in the argumentation, the elements to form the argument increased because students utilized the materials with their interest and concern in the process of proving in the student-centered class. Through the results of the research, it is necessary to develop the argument-centered programs for the science class and the curriculum-centered materials for argument class activity.

• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제46권2호
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• pp.173-192
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• 2007

We define mathematical learning as a process of overcoming framing difference of teachers and students, two main subjects in a mathematics class. We have reached this definition to the effect that we can grasp a mathematical classroom per so and understand students' mathematical learning in the context. We could clearly understand the process in which the framing differences are overcome by analyzing mutual negotiation of informants in specific cultural models, both in its form as well as in its meaning. We review both of the direct and indirect forms of negotiation while keeping track of 'evolution of subject' in terms of content of negotiation. More specifically, we discuss direct negotiation briefly and review indirect negotiation from three distinct themes of (1) argument structure, (2) revoicing, and (3) development patterns and narrative structure of proof. In addition, we describe the content of negotiation under the title of 'Evolution of Subject.' We found that major modes of mutual negotiation are inter-reference and appropriation while the product of continued negotiation is inter-resemblance.