• 한국지구과학회지
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• 제41권3호
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• pp.307-319
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• 2020

이 연구의 목적은 소집단 활동에서 의사소통 구조와 집단 내 지위에 따라 지구과학 영재들의 언어적 상호 작용에 차이가 있는지를 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 지구의 밀도를 측정하는 소집단 탐구 활동을 실시하였으며, 이 과정에서 소집단 간의 의사소통 구조가 서로 다른 공유형 집단 4개, 독점형 집단 4개 등 8개 소집단을 선정하였다. 이후 언어적 상호작용을 분석하기 위한 분석틀을 개발하여 소집단 간의 특성 차이를 비교하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 의사소통 구조에 관계없이 모든 소집단에서 학생들은 핑퐁(pingpong)형의 단순한 의사소통 구조를 보이고 있었다. 둘째, 소집단의 의사소통 구조 및 집단 내 지위에 관계없이 모든 소집단에서 '제재', '지시', '불만', '자신감 부족'과 같은 부정적인 상호작용이 우세하게 나타났다. 셋째, 소집단 내의 방관자의 지위에 있는 학생들은 상대방에게 지시하는 행동, 상대방의 행동을 저지하는 행동, 그리고 구성원의 태도나 능력에 대한 불만 표현 등의 언어적 상호 작용을 주로 보이고 있었다. 그러므로 교사는 소집단 활동에서 학생들이 상위 수준의 언어적 상호 작용을 구사하도록 지도해야 하고, 부정적 상호 작용이 발생하지 않도록 학생들의 의사소통에 관여해야 한다. 또한 교사는 사전에 소집단 내 방관자의 지위에 있는 학생들에 대한 성취 수준을 확인하고 이들이 소집단 활동에 보다 적극적으로 참여할 수 있도록 지도할 필요가 있다. 이 연구는 학생들의 문제 해결 능력과 의사소통 능력을 향상시키기 위한 교수학습 설계에 활용될 수 있다는 점에서 의의가 있다.

• 영재교육연구
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• 제22권4호
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• pp.855-874
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• 2012

본 연구는 초등학교 과학영재학생과 일반학생의 지하수의 개념, 형성과정, 존재 형태와 이동으로 나누어 비교함으로써 초등학교 학생들의 올바른 개념 형성을 위한 기초 자료를 얻고자 하였다. 연구대상은 초등학교 5, 6학년 학생들 65명을 대상으로 공간능력검사를 실시하였으며, 이중에서 과학영재학생 4명, 일반학생 8명을 선정하여 반구조화된 면담 자료와 학생들이 그린 지하수 그림을 이용하여 분석하였다. 연구 목적에 따른 결론을 정리하면 다음과 같다. 지하수가 무엇이냐는 개념을 묻는 질문에서 공간능력이 높은 초등 과학영재학생들과 중간인 일반학생들은 큰 차이가 없었다. 공간능력이 낮은 수준의 일반학생들일수록 지하수를 상하수도의 개념으로 보는 경향이 있었다. 지하수의 형성과정에 대한 개념에서는 공간능력이 높은 초등학교 영재학생들은 빗물을 비롯해 강물과 호수, 폭포 등 다양한 지표수를 들어가며 설명을 하였고, 공간능력이 보통인 초등학교 일반학생들은 전부 비와 강물만을 언급하여 다양한 공간적인 요인을 설명하지 못하였다. 공간능력이 낮은 초등학교 일반학생들은 비와 강물을 언급하면서 인위적으로 지하수가 형성되었다고 인식하고 있었다. 지하수의 존재 형태에 관한 개념에서는 공간능력이 낮은 초등학교 일반학생일수록 땅속의 흙이나 토양 속에 작은 공극이 존재한다는 공간 지각에 대해서 생각을 하지 못하였다. 공간능력이 높은 초등학교 과학영재 학생들은 공간 지각과 관련하여 공극 사이에 지하수가 존재한다는 것은 알고는 있으나 그것에 대해 구체적으로 언급하지는 못하였다. 지하수의 이동에 대한 개념에서는 공간능력이 낮은 초등학교 일반학생들일수록 지하수의 이동이 없으며, 인위적인 시설을 해야 이동한다는 생각을 갖고 있었다. 그러나 학생들이 공간능력에 따라 공극에 대한 인식의 차이와 그에 따른 지하수의 이동여부에 대한 차이는 있으나 대부분 초등학교 학생들은 지하수에 대한 개념은 과학적 개념과는 다른 개념을 형성하고 있었다. 이는 자연현상 중의 하나인 지하수에 대한 오개념이 형성되었고, 대다수의 초등학교 학생들이 지하수의 개념에 대해 지표 아래 지하수와 그 주변을 이루는 물질사이의 관계를 연결짓지 못하는 것으로 해석된다.

• 영재교육연구
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• 제19권3호
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• pp.457-476
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• 2009

본 연구에서는 2009년도 대학교 부설 과학영재교육원 생물 영재반에 재학하고 있는 중학교 2학년 학생 20명을 대상으로 자기조절학습능력의 수준을 분석하고, 자기조절 학습능력의 수준에 따른 학생들의 개인적 성향과 이들의 학습선호도를 조사하였다. 생물 영재반에 소속된 중학교 2학년 학생들의 자기조절학습능력은 인지전략, 메타인지, 동기차원에서 선행연구의 영재들보다 높은 수준을 보인 반면, 환경차원에서는 상대적으로 낮은 수준으로 나타났다. 자기조절학습능력의 구성요소인 인지전략은 메타인지 및 동기차원과, 메타인지는 환경차원과 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 연구대상 학생들 가운데 자기조절학습능력이 상위권에 속하는 학생들의 개인적 성향은 서로 다른 것으로 나타났다. 섬세하고 여리며 신중한 성격을 지닌 학생으로 의학계의 성향에 치우치며 장래 의사를 희망하는 반면, 과학자로서의 높은 포부를 표현한 학생은 자연계 성향으로서 추상적이고 창의적이며 확산적으로 사고하는 특성이 두드러졌다. 자기조절학습능력은 높으나 개인적 성향이 서로 다른 것으로 나타났지만 공통적으로 가장 싫어하는 과학수업은 암기위주 이론중심 강의수업이며, 생각하지 않고 필기만 하는 것이었다. 학생들은 실험과 토론, 실험, 또는 토론중심 과학 수업을 선호하는 것으로 나타났다. 토론을 선호하는 이유에는 다른 사람의 의견을 듣기 위한 것이 있는 반면, 자신의 의견을 발표하고자 하는 이유도 제시되었다. 가장 선호하는 과학교사는 질문하고 흥미를 일깨워주는 친근하고 활동적인 사람이었다. 결론적으로 과학영재교육은 우선적으로 개별학생들의 개인적 성향을 상세히 파악하고, 학생들이 선호하는 실험활동 중심 토론식 수업에서 개별학생이 흥미있어 하는 개별 맞춤식 주제 관련 질문을 강화하는 수업이 효율적임을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권5호
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• pp.495-505
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• 2008

이 연구의 목적은 초등 과학영재들의 논증활동에서 활용되는 증거들의 전개 양상과 수준을 Perella's Hierarchy of Evidence를 바탕으로 분석하는 것이다. 연구를 위하여 K대학 부설 과학영재교육원 초등과학 영재반 (5학년 5명, 6학년 10명) 15명을 연구 대상으로 선정하였으며 논증과제를 2주전 미리 부여한 뒤, 논증과제에 대한 찬성 또는 반대의 입장을 학생들이 각자 자유롭게 선택하여 총 2시간 동안 논증활동을 하였다. 연구자는 논증과정을 관찰하고 촬영, 녹음한 뒤 전 과정을 전사하여 분석하였다. 전사한 자료를 발화순서에 따라 Protocol Number를 부여한 뒤, 찬성팀과 반대팀이 논증활동을 전개하는 흐름을 파악하고 그 과정에서 나타나는 특징을 살펴보았다. 그리고 주장이나 반론, 답변 등에 사용되는 증거를 Perella's Hierarchy of Evidence 에 따라 Level 1부터 Level 6까지 등급화하여 각 수준별 빈도수를 구하였다. 이 연구 결과를 통하여 초등 과학영재들은 전체적으로 주장-반론-재반론의 순서가 반복되는 논증활동을 하며 사용된 50%이상의 증거가 Level 1과 Level 2였으며 Level 4 이상의 높은 수준의 증거는 20% 내외인 것을 알 수 있었다. 초등과학영재들은 논증과제에 대한 찬성, 반대 입장에 관계없이 통계 자료나 연구결과와 같이 신뢰할 수 있는 객관적 증거들을 사용하기 보다는 개인의 생각이나 경험, 타인의 경험, 개인의 추측 등 출처와 진위 여부를 확인할 수 없는 낮은 수준의 증거를 사용하여 약한 논증을 하고 있었다. 반면에, 상대방의 주장에 따르는 증거가 신뢰할 수 없거나 납득하기에 부족할 때에는 증거가 부족함을 지적하면서 상대방의 주장을 반박하는 상반되는 모습을 보이기도 하였다. 그리고 상대방이 상황이나 용어에 대한 인식이 부족하여 질문을 하거나 구체적 설명 또는 주장에 따르는 증거 제시를 요청할 경우, 답변을 하기도 하지만 답변이 어렵거나 증거가 부족하면 요청을 무시하고 새로운 화제로 급전환하였다. 또한 논증활동 중에 상대방이 자신의 주장에 대해 실험 연구 결과와 같은 높은 수준의 증거를 제시하며 반론할 경우, 수용하거나 재반론하기 보다는 자신의 주장을 반복하여 진술하거나 갑자기 다른 주장으로 돌려 회피하려 하였으며 논증활동 중에 주장의 일치에 도달하지 못하고 계속적으로 대립될 경우, 수 초간 침묵이 흐르다가 의견이 합의되지 않은 채 다른 화제로 전환하는 경향이 있었다. 이러한 연구 결과로부터 초등 과학영재들이 보다 높은 수준의 증거를 사용하여 강한 논증을 할 수 있도록 논증과정을 활용한 교수 프로그램 및 교사 인식 재고를 위한 교사 교육 프로그램을 개발할 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제63권5호
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• pp.376-386
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• 2019

이 연구에서는 산과 염기의 화학반응에 대한 학습발달을 논리 사고 발달단계에 근거하여 제시하고, 그 타당성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 전국의 7개 지역, 9개의 초등, 중등, 고등학교에서 387명을 편의표집하였다. 이 연구에서 개발한 설문지는 총 9문항이었으며, 산과 염기 반응물과 생성물을 제시하고 이 물질들이 어떻게 변화할지에 대한 자신의 생각을 그림으로 표현하고 그 이유를 적도록 구성하였다. 상황 맥락은 한 종류의 용질이 용매에 녹는 상황과 두 종류의 용질이 용매에 녹는 상황 등으로 구분하였다. 이 연구에서는 물질보존 논리, 조합 논리, 비례 논리, 입자 개수 보존 논리를 조합하여 총 6단계의 학습발달을 가정하였다. 자료를 분석하여 Rasch 모델로 Person reliability, Item reliability, MNSQ와 ZSTD의 Infit와 Outfit값을 구한 결과, 본 연구에서 가설적으로 제안한 논리 사고 학습발달단계가 타당함을 확인하였다. 자료의 분석 결과, 중학교 2학년까지는 낮은 단계의 사고가 저학년에서 더 우세하였다. 그리고 높은 단계의 사고(2단계에서 5단계)가 상대적으로 고학년에서 우세한 것으로 나타났다. 그러나 고등학교 3학년(Grade 12)에서 높은 단계의 사고가 급격하게 감소하였다. 그리고 가장 마지막 단계인 5단계의 사고는 모든 학년에서 매우 낮았으며, 학생들의 비율이 가장 높은 학년은 중학교 3학년으로 나타났다. 이러한 특이한 연구 결과에 대한 해석은 교과서의 서술 방식과 관련된 추후 연구 과제로 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권6호
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• pp.752-769
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• 2010

이 연구는 미시발생적 연구 방법을 사용하여 초등학생들이 생성한 과학적 의문의 변화를 알아보는데 목적이 있다. 연구 대상은 경기도 소재 I초등학교 6학년 학생 6명으로 학생들은 사이다에 넣은 건포도 관찰 과제와 촛불 관찰 과제로 6회에 걸쳐 활동하였다. 자료는 학생들이 작성한 과학적 의문 생성 활동지, 현장 관찰 기록, 면담을 통해 수집되었다. 연구 결과, 첫째, 초등학생들이 생성한 과학적 의문은 회기에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 둘째, 과제에 따라 과학적 의문 생성의 변화 과정이 다르게 나타남을 확인할 수 있었다. 셋째, 각 개인에게서 일어나는 과학적 의문의 유형 변화를 살펴봄으로써 동일한 과제에 대해회기에 따라 다른 결과가 나타나고 각 개인에게서 나타나는 변화 패턴이 다양하다는 것을 알 수 있었다. 즉 과학적 의문 생성활동에서 학생들은 개인 내 변산성과 개인 간 변산성이 존재함을 확인할 수 있었다. 따라서 이 연구의 결과는 과학적 의문 생성 지도에 다음과 같은 시사점을 줄 수 있다. 학생들에게 있어 과학적 의문의 생성은 지식의 성장, 획득 과정을 경험할수 있는 기회를 높여줄 수 있기 때문에 과학적 의문을 생성할 수 있는 상황을 조성하는 것이 중요하며 다양한 유형의 과학적 의문 생성을 위해 과제 선정 시 과제 속성에 대한 분석이 필요하다.

• 인지과학
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• 제27권2호
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• pp.159-219
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• 2016

수학적 사고력은 STEM(science, technology, engineering, mathematics) 분야에서의 학업적인 성취와 과학기술의 혁신에서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 학제 간 연구 분야인 수 인지(numerical cognition) 및 수학적 인지와 관련된 최근의 인지신경학적 연구 결과들을 종합하여 개관하였다. 첫째로 수학적 사고의 기초가 되는 뇌 기제의 위치와 정보처리 메커니즘을 확인하였다. 수학적 사고는 영역 특정적(domain specific)인 기능인 수 감각과 시공간적 능력뿐만 아니라 영역 일반적(domain general)인 기능인 언어, 장기기억, 작업 기억(working memory) 등을 기초로 하며 이를 토대로 추상화, 추론 등의 고차원적인 사고를 한다. 이 중에서 수 감각과 시공간적 능력은 두정엽(parietal lobe)을 기반으로 한다. 두 번째로는 수학적 사고 능력에서 관찰되는 개인 차이에 대하여 고찰하였다. 특히 수학 영재들의 신경학적인 특성을 신경망 효율성(neural efficiency)의 관점에서 고찰해 보았다. 그 결과 높은 지능이란 두뇌가 얼마나 많이 일하느냐가 아니라 얼마나 효율적으로 일하는가에 달렸다는 사실을 확인하였다. 수학 영재들의 또 다른 특성은 좌반구와 우반구 간의 연결과 반구 내에서 전두엽과 두정엽의 연결이 뛰어나다는 사실이다. 세 번째로는 학습과 훈련, 그리고 성장에 따른 변화 및 발전에 대한 분석이다. 개인이 성장하며, 수학 학습과 훈련을 하게 될 때 이에 따라 두뇌 피질에서도 변화가 반영되어 나타난다. 그 변화를 피질에서의 활성화 수준의 변화, 재분배, 구조적 변화라는 관점에서 해석하였다. 이 중에서 구조적 변화는 결국 신경 가소성(neural plasticity)을 의미한다. 마지막으로 수학적 창의성은 수학적 지식(개념)을 기초로 하여 수학적 개념들을 결합하는 단계가 요구되며, 그 후 결합된 개념들 중에서 심미적인 선택을 통해 수학적 발명(발견)으로 연결된다. 전문성이 높아질수록 결합과 선택이라는 두 단계가 더욱 중요해진다.