• 과학교육연구지
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• 제47권2호
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• pp.180-191
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• 2023

이 연구에서는 초등, 중, 고등학교의 학생과 교사가 선호하는 SSI 주제를 조사하여 학교급별 학생과 교사가 선호하는 SSI 주제의 유사성을 코사인 유사도 측정을 통해 분석하였다. 연구 대상은 초, 중, 고등학생 566명, 교사의 327명이었다. SSI 관련 선행연구 논문과 프로그램에 포함된 SSI 주제 60개를 환경, 과학기술, 보건·의학, 기타 사회 문제 영역로 구분하고 목록화하여, 연구 대상인 학생 또는 교사가 선호하는 주제 5개를 선택하도록 하였다. 자료수집은 서베이몽키를 이용한 온라인으로 진행하였고, 수집된 자료는 학생 및 교사별로 6개 집단으로 구분하고, 집단별로 주제의 선택 빈도를 조사하였다. 그리고 선택된 주제의 빈도를 기준으로 벡터 값을 계산하고, 학교급별 학생 간, 교사 간, 교사와 학생 간의 코사인 유사도를 측정하여 주제 선호 유사도를 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 학생의 학교급별 집단간 SSI 선호 주제 유사도는 중학생과 고등학생 사이의 코사인 유사도(0.982)가 초등학생과 중학생간(0.651) 또는 초등학생과 고등학생간(0.662)의 코사인유사도보다 높았다. 둘째, 교사의 학교급별 집단간 SSI 선호 주제 유사도는 초등, 중, 고등학교간의 모든 비교 집단에서 비교적 비슷한 코사인 유사도의 양상을 보였다. 셋째, 학생과 교사간 학교급별 SSI 선호 주제 유사도는 초등학교 학생과 교사 집단간 코사인 유사도(0.974)가 다른 학교급의 비교 집단, 중학교급(0.621) 또는 고등학교급(0.645)보다 높았다. 즉 초등학교의 학생과 교사는 서로 선호하는 SSI 주제가 73.33%의 수준에서 유사하고, 반면, 중학교 또는 고등학교의 학생과 교사는 서로 선호하는 주제가 33% 수준으로 유사한 경향을 보였다. SSI 교육에서 학생에게 관심 있는 주제로 접근하는 것은 학습 동기 유발과 지속, 그리고 즐거운 학습 경험과 학습에 대한 긍정적인 태도 형성과 긴밀하게 연관된다. 따라서, SSI 수업을 설계할 때, 학생 관심의 관점에서 주제를 검토해야 할 것이다. 특히 교사가 학생의 선호도와 다소 차이가 있는 SSI 주제를 선별한 경우, 그 차이를 극복할 수 있는 치밀한 교수 설계가 필요할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제47권2호
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• pp.192-210
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• 2023

이 연구는 인지적 도제 모델의 교수 단계와 교수방법을 적용하여 Rapid-cycling Brassica rapa (RcBr)를 활용한 식물 분자생물학 실험 프로그램을 개발하여 그의 적용 효과를 알아보고자 하였다. 개발된 프로그램은 예비교사의 분자생물학 실험에 관한 전문성 제고를 위하여 'purple RcBr과 non-purple RcBr 개체의 DFR 유전자 확인'과 'DNA 프로파일링 방법을 이용한 RcBr 개체의 유전적 다형성 부위 확인'의 두 가지 실험 주제를 선정하여 총 8차시로 구성하였다. 개발된 프로그램은 충북 H 대학교 생물교육 전공 2학년 18명을 대상으로 적용하여 분자생물학 지식과 기술 활용에 관한 인지기능과 영역 일반적 메타인지 기능의 향상 효과를 알아보았으며, 개발된 프로그램에서 제공된 수업흐름도 작성 과제의 분석을 통하여 프로그램의 효과를 검증하고자 하였다. 개발된 인지적 도제 모델 기반의 RcBr 식물 프로그램은 예비교사의 분자생물학 지식 및 기술 활용에 관한 인지기능 향상에 효과적이었다. 예비교사의 선행 실험 경험에 따라 고차적 인지기능 향상에 차이를 보였는데, 선행 실험 경험이 없는 예비교사의 고차적 인지기능 향상에 특히 효과적이었다. 개발된 프로그램은 또한 영역 일반적 메타인지 기능 중 메타인지적 지식의 과제와 메타인지적 조절의 계획, 점검, 평가 부분의 하위요소에 있어 유의미한 향상 효과를 보여주었다. 이는 프로그램의 차시별 자기평가 활동이 예비교사의 메타인지적 조절 기능 향상에 도움을 주었기 때문으로 생각한다. 이 연구에서 개발된 인지적 도제 모델의 식물 프로그램은 예비교사의 분자생물학 실험에 관련된 핵심역량을 키우는데 이바지한 것으로 나타났으므로 후속 연구에서 이 교수·학습 자료를 재구성하여 과학교사 연수나 고등학생들에게 적용하여도 메타인지 기능의 향상 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제47권1호
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• pp.75-87
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• 2023

이 연구는 '생물교과논리 및 논술' 수업에서 실시된 논증글쓰기에 대한 동료평가와 자기평가, 교수자 평가 간 상관관계를 분석하는 것이다. 이를 위해 14명의 예비 생물교사들이 네 차례에 걸쳐 논증글쓰기를 하였고, 이 결과물들을 대상으로 동료평가와 자기평가, 교수자 평가가 이루어졌다. 논증글쓰기에 대한 동료평가는 평균 2.70점이었고, 자기평가 평균은 2.68점, 교수자 평가 평균은 2.71점이었다. 하위 평가 영역별 평균을 살펴보면 동료평가에서는 과학지식이 가장 높았고, 자기평가에서는 구성 영역이 가장 높았다. 또한 교수자 평가에서는 과학지식 영역이 가장 높았다. 표준편차를 살펴본 결과 자기평가의 표준편차가 가장 크게 나타났다. 평가 유형 간 상관관계를 분석한 결과 동료평가와 교수자 평가 간에는 높은 상관관계를 보였고, 자기평가와 교수자 평가 간에는 보통의 상관관계를 나타냈다. 반면에 동료평가와 자기평가 간에는 유의미한 상관관계가 나타나지 않았다. 평가 영역별 상관관계를 분석한 결과에서는 동료평가와 자기평가 간에는 과학 지식, 과학 논증, 구성, 표현의 네 영역에서 모두 유의미한 상관관계가 나타나지 않았다. 또한 동료평가와 교수자 평가 간 분석에서는 과학 지식, 과학 논증, 구성 영역에서 유의미한 상관관계가 나타났다. 또한 자기평가와 교수자 평가 간에는 표현 영역에서만 유의미한 상관관계를 보였다. 이 연구의 결과는 '교과논리 및 논술' 수업에서 동료평가의 적용 가능성이 높음을 보여주는 것이다. 또한 동료평가와 자기평가를 활용하기 위해서는 평가 유형에 따른 평가 기준 세분화가 필요함을 시사하고 있다.

• 과학교육연구지
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• 제47권3호
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• pp.225-237
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• 2023

이 연구는 과학 흥미를 주제로 초등 예비교사들이 어떤 인식을 하고 있는지 탐색하는 것을 목적으로 한다. 비수도권 소재 A 교육대학교에 재학 중인 187명의 초등 예비교사들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다. 그 중 비대면 면담 참여에 동의한 3명의 초등 예비교사들을 대상으로 자료 수집을 병행하였다. 초등 예비교사가 작성한 설문 문항을 주제별 질적 텍스트 분석 방법을 통하여 설문 자료를 분석하였다. 면담 자료는 전사하여 귀납적으로 추가적인 해석을 더하였다. 그 결과 과학 흥미 용어에 대한 개념은 과학과 흥미 두 용어의 합성어로 해석하는 경향을 보였다. 과학 흥미가 감소하는 시기는 중학교 이후, 초등학교 고학년, 저학년 순으로 나타났다. 과학 흥미가 감소하는 이유는 학교 교육 현장에서 개인 맥락적인 범위 내에서 과학 교과에 대한 부정적인 경험에서부터 비롯한 것으로 해석할 수 있었다. 과학 흥미 감소 및 과학 흥미 증진에 대한 방안은 개인, 가정, 학교, 교사, 지역사회, 국가의 범위로 구분하고 장단기적인 관점에 대해 논한 결과 과학 영역에 대한 다양한 탐구 활동과 경험, 과학과 관련된 활동의 참여, 학생 중심 수업, 교사 전문성 계발에서부터 시작하여 초등학생과 교사를 위한 지원, 정책 등 다차원적인 접근이 이루어졌다. 다층화된 접근과 노력은 과학에 대한 개인의 긍정적인 피드백 및 과학과 관련된 경험의 장을 열어주기 위한 노력의 일환으로 해석할 수 있었다. 마지막으로 과학 흥미가 감소하는 현 상황과 학생들의 과학 흥미 증진을 위해 초등 예비교사 입장에서 준비해야 하는 역량에 관해서는 교과 수업에 대한 전문성 향상을 목표로 하는 다원화된 활동으로써 명시적이자 암묵적으로 논할 수 있었다. 이 연구는 초등 예비교사들을 대상으로 과학 흥미라는 주제에 대한 개념적인 특성, 과학 흥미 변화에 대한 교육 맥락적인 양상, 과학 흥미에 대해 필요로 하는 교육 사항에 대해 탐색함으로써 과학 흥미가 감소하는 현 상황에 대한 기초연구 자료로서 학술적인 의의가 있을 것이라 기대하는 바이다.

• 과학교육연구지
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• 제47권3호
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• pp.238-250
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• 2023

본 연구는 물의 취득과 정수와 관련된 적정기술 프로그램이 초등학생의 과학적 태도와 창의적 문제 해결력에 미치는 영향을 탐색하고자 한 것이다. 이를 위해 총 8차시의 적정기술과 관련된 학습 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 물의 취득과 관련된 과학적 원리 및 와카타워 적정기술에 대한 탐구를 수행하는 차시와 물의 정수와 관련된 라이프 스트로우 및 드링커블북 탐구 실험이 포함된 차시, 창의적인 아이디어와 설계를 통한 실천적 과제를 제시한 차시, 캠페인 활동을 수행하는 차시로 구성하였다. 연구 대상은 초등학교 6학년 2개 학급 학생 51명으로 하였으며, 환경과 상황에 맞도록 수정한 과학적 태도 검사지와 창의적 문제 해결력 검사지를 사전, 사후에 투입하여 대응표본 t-검정을 수행하였다. 또한 사후 검사지를 대상으로 과학적 태도와 창의적 문제 해결력 사이의 상관관계를 알아보면서 프로그램 적용 후 학생들이 견지하게 된 하위영역 간의 관계를 알아보았다. 연구결과 과학적 태도 중 호기심, 개방성, 협동성, 창의성은 사전 검사 전체 평균과 사후 검사 전체 평균을 비교하여 보았을 때, 평균값의 상승과 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었다. 창의적 문제 해결력의 경우에는 특정영역 숙달 여부 영역 및 확산적 사고의 영역은 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었다. 아울러 상관관계 분석 결과, 과학적 태도의 협동성은 창의적 문제 해결력 모든 영역과 유의미한 상관관계를 가지고 있었으며 비판적 논리적 사고 하위영역과 가장 높은 상관계수를 나타내었다. 창의적 문제 해결력의 4개 영역은 과학적 태도의 하위영역과 다수의 유의미한 상관관계를 가지고 있었다. 본 연구를 통해 앞으로 적정기술과 관련된 주제의 적용과 방향 그리고 학생들의 다양한 반응에 대하여 시사점을 얻을 수 있었다.

• 과학교육연구지
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• 제48권1호
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• pp.15-30
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• 2024

본 연구는 학생들이 과학 개념을 이해하는 데 어려움을 겪고 학습을 회피하는 이유를 파악하기 위해 학생들의 인지 수준과 수학과 관련된 과학 개념이 요구하는 인지 수준을 분석했다. 먼저, 2015 개정 교육 과정의 수학 및 과학 교육 과정을 분석하여 중학교 과학 내용 중 수학과 연계된 부분의 학습 요소를 추출했으며, CAT (Curriculum Analysis Taxonomy)을 이용하여 학습 내용에서 요구되는 인지 수준을 분석했다. 화학의 경우, 수학과 관련된 총 20개의 학습 요소 중 12개가 초기 형식적 조작 수준(3A)의 이해가 필요하며, 3개가 후기 형식적 조작 수준(3B)의 이해가 필요했다. 3A와 3B에 해당하는 학습 요소들에는 비례 논리, 수리적 조작, 측정 기술에 관련된 사고 논리 유형이 많이 사용되는 것을 확인했다. 생물의 경우, 수학과 관련된 총 7개의 학습 요소 중 3개가 초기 형식적 조작 수준(3A)의 이해가 필요하며, 2개가 후기 형식적 조작 수준(3B)의 이해가 필요했다. 3A와 3B에 해당하는 생물 요소들은 상관 논리에 해당하는 학습 요소가 많이 포함되어 있어 학생들이 어려움을 겪을 수 있는 인지적 원인이 화학 영역과는 다소 차이가 있었다. 이는 GALT 축소본을 통해 분석된 형식적 사고가 가능한 중학교 학생의 평균 비율이 1학년의 경우 12.1 %, 2학년의 경우 16.6 %, 3학년의 경우 29.3 %임을 고려할 때, 학생들의 인지 수준에 비추어 수학과 연계된 화학 및 생물 학습 내용에서 요구하는 인지 수준이 더 높다고 할 수 있다.