• 정보처리학회논문지B
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• 제12B권2호
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• pp.143-150
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• 2005

가상 필드는 초등학생들이 수학이나 과학에서 많이 필요로 하는 관찰력과 과학적 탐구 능력을 키워주기 위해 만들어진 시뮬레이션 가상현실 환경이다. 지난 4년간 가상 필드는 한 초등학교의 여러 학년 학생들을 상대로 사용되었는데, 가상 필드에서 탐색을 하던 학생들이 방향감을 잃어버리거나 또 자료 수집에 어려움을 보이는 등 여러 가지 문제점이 발견되었다. 이렇게 발견된 문제들을 해결하고 학생들이 좀 더 원활하게 자료 수집을 쉽게 할 수 있도록 도와주기 위해 처음에는 단순히 종이를 이용하는 형태에서 점진적으로 다양한 멀티미디어 환경을 이용하는 프로그램들을 개발하여 학생들에게 제공하였다. 이 논문에서는 초등학생들이 가상현실을 교육에 사용하면서 발생했던 문제점들을 기술하고 그것을 해결하기 위해 제공된 프로그램들을 설명한다. 또한 이런 프로그램들이 어떻게 사용자들의 행동에 영향을 주었는가에 대해서 설명한다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제27권3호
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• pp.221-248
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• 2013

수학사탐구형 스토리텔링 교과서는 수학의 발달 과정에서 드러나는 발견의 논리를 교과서의 구성 원리와 내용 전개에 적용하는 것을 핵심으로 한다. 지식이 만들어져 가는 과정에 학생들이 흥미롭게 접근하도록 하여 수학이 인간의 필요에 의해 만들어진 지식이며, 인간의 창의적 사고로 인해 만들어지는 지식임을 인식하도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 학습 내용 이면에 숨어있는 수학적 통찰과 논리를 이해할 수 있게 하고 그것을 활용하여 새로운 수학적 지식을 만들어갈 수 있는 맥락을 제공할 수 있다. 본 연구는 수학사탐구형으로 개발된 '복소수와 이차방정식'단원의 개발 절차와 사례를 통해 스토리텔링 수학교과서의 가능성을 확인하고, 현장적용 가능성을 탐색하며 앞으로의 스토리텔링 교과서 개발에 있어 함의점을 제공한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권1호
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• pp.128-142
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• 2011

이 연구의 목적은 과학적인 문제를 해결하기 위하여 가설을 형성하는 상황에서 최초로 상정된 가설들이 어떤 정교화 과정을 거쳐 더욱 발전하게 되는지 탐색하는 것이었다. 이를 위하여 예비 초등 교사들이 조를 이루어 지구과학의 귀추적 탐구 과제를 해결하는 상황에서 자료를 수집하여 분석하였다. 그 결과, 예비 교사들의 가설 정교화 과정을 크게 '이론에 의해 유도되는 과정'과 '증거에 의해 유도되는 과정'으로 나누어 볼 수 있었다. 이론유도과정은 다시 '내적 정합성'과 '외적 정합성'을 추구하는 경우로 구분되었으며, 증거유도과정은 '직접 증거'에 의한 것과 '간접 증거' 또는 '유사 증거'에 의한 것으로 구분되었다. 또, 각각의 경우에 잘못된 이론이나 그릇된 증거에 의해 가설이 수정되어지는 사례도 발견되었다. 이러한 연구 결과가 과학 교육과 관련 연구에 시사하는 바를 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제66권2호
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• pp.150-162
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• 2022

이 연구에서는 예비과학교사의 NOS 수업 계획 및 시연을 분석하여 이들의 NOS-PCK를 조사하였다. 서울특별시에 소재한 사범대학에 재학 중인 4명의 예비교사가 연구에 참여하였다. 이들에게 2015 개정 교육과정에 따른 '과학탐구실험' 교과의 맥락에서 NOS 수업을 계획 및 시연하도록 하였다. 이들이 제작한 교수학습 자료를 수집하였고 수업 시연을 관찰하였으며 반구조화된 면담을 실시하였다. 분석 결과, 예비교사들은 수업에서 목표로 하는 NOS를 선정할 때 교육과정과 교과서를 주로 참고하였으나, 교육과정과 교과서가 수업에서 다루어야 할 NOS를 명확하게 제시하고 있지 않아 어려움을 겪었다. 모든 예비교사가 명시적인 접근을 취했으나, 개방적이고 발산적인 반성적 접근은 많지 않았다. 또한 예비교사들은 고등학생들이 과학 지식을 절대적이라고 생각할 것이고 NOS 수업에도 거부감을 가질 것이라고 예상하였다. NOS에 대한 평가는 거의 이루어지지 않았으며, NOS 평가에 대한 인식도 부정적이었다. 마지막으로 일부 학생들에게만 NOS의 학습이 필요하다는 부정적인 인식을 가진 예비교사가 많았다. 이상의 결과를 바탕으로 NOS 수업에 대한 예비과학교사의 전문성을 향상하기 위한 교육적 시사점을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권2호
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• pp.141-150
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• 2020

본 연구의 목적은 과학 탐구에 대한 기능 중심의 접근에 대해 비판적으로 살펴보고 최근 과학 교육 개혁에서 강조되고 있는 과학적 실천의 의미를 시험적으로 탐색하는 것이었다. 이를 위하여 관련 문헌들을 수집하여 고찰하였으며, 그 결과를 세부 주제에 따라 정리하였다. Science-A Process Approach (SAPA)로 대표되는 기능 중심의 접근에서는 과학 탐구 기능들을 위계적으로 연계하여 제시하고, 이들은 전이성 또는 일반화 가능성이 높다고 주장하였으며, 발견을 통한 과학 학습을 강조하였다. 하지만 이러한 입장은 기능의 사용에 이론이 적재되어 있다는 현대 과학 철학의 관점과 상충되었으며, 탐구에서 사용되는 기능들이 내용-특이적 또는 맥락-의존적이라는 사실과 추상적인 과학 이론이나 원리는 귀납적으로 발견될 수 없다는 점에서 비판을 받아 왔다. 이와는 달리 과학적 실천을 강조하는 최근의 입장에서는 과학적 실천을 총체적인 행위로 이해하고, 그것이 전개되는 양상은 내용이나 맥락에 따라 다르다는 점을 강조하며, 과학 수업에서도 학생의 아이디어를 중요하게 고려하고자 한다. 이러한 연구 결과는 과학 탐구에 관한 일관된 관점을 정립하는 데 시사점을 제공함으로써 새로운 과학 교육과정 개발에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권1호
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• pp.48-60
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• 2020

이 연구의 목적은 집단중심 추세모형을 적용하여 과학고 학생들이 탐구를 수행하는 과정에서 나타난 통합 탐구 기능 변화의 양상과 특징을 분석하는 것이다. 이를 위해 3개의 가설-연역적 탐구 과제를 이용하였으며, 이를 59명의 과학고 학생들에게 순차적으로 수행하게 하고 그 과정을 보고서로 작성하게 하였다. 작성된 보고서는 Lee and Park(2017)에 의해 개발된 평가 준거틀에 따라 통합 탐구 기능 4개 요소별로 평가하였으며, 이를 집단중심 추세모형에 적용하여 탐구 과제를 수행한 3개 시점에 따른 탐구 기능 수준의 변화 양상을 요소별로 분석하였다. 또한, 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 몇 가지 관점에서 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 첫째, 집단중심 추세모형을 적용하여 학생들의 통합 탐구 기능 변화 양상을 분석한 결과, 4개 요소 모두에서 2개 집단으로 분류되었으나 그 변화 양상은 요소별로 많은 차이가 있었다. 둘째, 학생들의 통합 탐구 기능 변화에서 나타난 특징을 분석한 결과, 탐구 기능의 맥락의존성, 탐구 기능 발달 경로의 변이성, 탐구 기능 요소별 수준의 들쭉날쭉성을 발견할 수 있었다. 연구 결과를 토대로 과학고 학생들의 통합 탐구 기능 발달을 위한 제언을 하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권6호
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• pp.565-578
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• 2008

이 연구에서는 학생들이 개방적 참탐구 활동에서 참과학의 인지과정을 경험함에 따라 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미치는 요인을 알아보고자 하였다. 과학고등학교 1학년 학생들에게 인식론적으로 참과학의 특성을 반영하는 개방적 참탐구 활동을 수행하도록 하고, 이들 학생들 가운데 과학의 본성에 대한 학습이 이루어지거나 실패한 4명의 학생들을 선정하여 사례연구를 실시하였다. 초점 학생들이 탐구를 수행하면서 제기한 질문들과 사전 사후 과학의 본성 검사지(VNOS-C형) 답변을 분석하고 반구조화된 면담을 통해 답변을 정교화할 수 있는 기회를 제공하였다. 그 결과 개방적 참탐구 활동은 학생들에게 과학의 본성에 대한 이해를 돕는 탐구 상황을 제공한다는 것과 학생들의 인지적 특성이 과학의 본성에 대한 이해에 영향을 미치는 것을 발견하였다. 학생들에게 실험을 설계하고 수행하도록 함으로써 과학적 방법과 연구의 다양한 형태에 대해 이해하게 되었고, 정해진 답이 없는 실험에서 얻어진 데이터로부터 결론을 도출해내는 과정에서 과학의 추론적 특성을 경험하는 것을 확인하였다. 또한 변칙데이터를 경험하게 됨으로써 과학지식의 형성에서 추론의 역할과 창의성을 이해하는데 도움이 되었다. 이러한 탐구 상황에서는 동료들과 논의를 많이 하게 되는데 이때 반성적 사고 특성을 가진 학생은 실험 설계 및 데이터 해석에서의 타당성에 대해 생각하게 됨으로써 추론의 불확실성, 이론의존성에 대한 이해로 발전하였다. 또한 확산적인 사고 특성을 가진 학생은 유추적인 사고로 연결되어 과학의 창의성을 이해하는 데에 도움이 되는 것을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제66권1호
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• pp.42-49
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• 2022

많은 초등교사들의 과학적 지식 부족은 과학 교수활동에서 여러 가지 문제점으로 나타난다. 따라서 초등교사의 과학적 지식 향상이 필요하지만 교사 양성 과정이나 재교육 과정에서 주로 수행되는 강의 기반 활동을 통해서는 초등교사의 과학적 지식 부족을 해결하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 초등교사의 과학적 지식 향상을 위한 과학 교사교육 개선 방안을 탐색하고자 한다. 초등학교 과학과 교육과정 내 물질 영역에 대한 내용 지식을 향상시키기 위해 실행연구를 수행한 연구자 3명에 대해 심층면담을 실시했다. 면담결과를 토대로 3명의 연구자들이 실행연구 과정에서 수행한 과학적 실천에서 공통적으로 겪은 어려움과 성장한 부분을 분석했다. 심층면담에서 3명의 교사들은 자신이 특정 개념을 어떻게 이해하고 있는지, 무엇을 이해하지 못하고 있는지, 무엇을 더 공부해야 하는지를 파악하는데 어려움을 겪었다. 그리고 탐구 실천 계획을 수립하는 과정에서 명시적으로 배웠던 절차적 지식을 실제 맥락 속에서 어떻게 적용시켜야 하는지 모르는 상황도 겪었다. 또한 선언적으로 이해하고 있던 지식은 실제 현상에서 관찰되는 내용과 차이가 있어 어려움을 겪기도 했다. 하지만 교사들은 이러한 어려움 속에서 주제 분석, 탐구 계획, 탐구 수행, 결과 논의의 과정을 스스로 실천한 결과 내용 지식뿐만 아니라 의도하지 않았던 절차적 지식에 대한 이해까지 향상되었다고 진술했다. 또한 기존에 이해하고 있던 내용 지식을 통합적으로 이해하는 것도 도움이 되었다고 했다. 그리고 교사들은 과학 실천이 개별적으로 수행되기보다 주변 동료들과 공동체를 구성하여 논의하고 점검하는 기회를 가진다면 더 효과적인 학습이 될 수 있을 것이라는 제안을 했다. 이러한 점에 비추어 초등교사의 과학적 지식 향상을 위한 교사교육의 방향은 교사들이 학습 공동체 속에서 현상이 발생되는 맥락에 대해 직접 탐구하고 그 결과를 바탕으로 과학 개념을 이해하는 형태로 개선될 필요가 있다. 이는 교사의 실천과 이해를 통합시켜 과학 교수 활동 개선에도 기여할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권6호
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• pp.506-519
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• 2008

이 연구에서는 과학탐구공동체 구성을 위한 잠재적인 학습 자료로서 자연사박물관의 전시물의 교육적 잠재성을 탐색해보고자 한다. 과학 탐구공동체는 과학적 지식의 습득과 과학 방법의 학습으로 연결되는 과학실습의 한 형태로 제안하였다. 공동체 학습은 주변에서 접하게 되는 과학-기술-사회적인 이슈들을 통해 이루어질 수 있다. 자연사 박물관 전시가 이러한 사회과학적인 이슈들을 포함하고 있다면 이는 자연사박물관의 과학탐구공동체로의 가능성에 대해 고려해 볼 수 있음을 전제로 하였다. 이런 맥락에서 본 연구는 자연사박물관 전시의 사회과학적 학습 자료 잠재성을 탐색하였다. 구체적으로 사회과학적 소재로서 적용 가능한 지진' 학습의 과학탐구공동체 구현을 위해, 첫째 미국 뉴욕시의 미국 자연사박물관과 워싱턴 D.C.의 스미소니언 미국국립자연사박물관의 지진 관련 전시물과 지구과학 교육과정과의 연관성을 분석하였다. 둘째, 두 박물관의 관계자와 인터뷰하여 이와 관련한 박물관의 교육적 의도와 노력을 알아보았다. 마지막으로 과학탐구공동체 구현을 위한 주제와 관련된 자연사 박물관 전시물의 특징을 탐색적으로 분석하였다. 이 연구에서 조사한 박물관의 전시는 교육과정과 관련하여 사회과학적 소재인 '지진'의 다양하고 실제적인 사례와 사건에 관한 풍부한 자료를 제공하고 있었다. 대상 박물관은 지역적 흥미와 사회과학적 이슈와의 연관성에 초점을 맞추어 박물관의 교육적 목적을 달성하고자 했음을 알았다. 지진이란 주제를 관람객에게 적절하도록 하기 위해 전시특성에 있어 원자료나 상호작용적 매체를 이용하여 살아있는 경험의 전달을 강조되고 있음을 알아내었다.