• 한국과학교육학회지
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• 제40권3호
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• pp.347-358
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• 2020

본 연구에서는 초등학교 저학년 학생의 과학재능을 효과적인 방식으로 판별할 수 있는 도구를 개발하고 시범 적용하였다. 재능 판별도구는 다양한 경로의 정보를 복합적으로 활용하기 위하여 교사 의견서, 지필형 검사, 수행형 검사로 구성하였고, 시범 적용의 결과는 검사의 저학년 적합성 측면과 적극적 참여 유발 측면에서 평가하였다. 우선 저학년 적합도를 확인하고자 참여 학생들이 수행형 검사에서 보인 말과 행동을 귀납적으로 분석하였고, 과학 지식 및 과학탐구수행요소와 관련하여 범주화한 30개의 탐구행동유형은, NGSS 과학탐구수행요소의 k-2학년 수준에 해당되거나 일부 상회하고 있었다. 따라서 본 검사는 저학년을 대상으로 과학 재능을 판별하기에 적합하다고 판단된다. 다음으로, 수행형 검사가 참여 학생의 과학재능을 파악할 수 있을 정도의 충분한 탐구 행동을 유발할 수 있는지를 확인하였다. 수행형 검사에서 나타난 참조문장 수를 참여도의 지표로 삼고 비교한 결과, 과학적 흥미가 높음에도 불구하고 수동적인 태도로 참여한 2건의 사례가 나타났다. 담임교사 의견서에 포함된 1년간의 관찰기록, 지필형 검사 및 수행형 검사의 종합적 비교와 담임교사와의 심층 면담을 통해 원인을 분석한 결과, 과학적 경험이 검사에서 상정한 수준을 훨씬 상회하고 있거나 참여자의 관심 영역이 매우 협소하고 기호의 차이도 커서 제시된 소재에 대해 흥미를 쉽게 잃었던 경우임을 확인하였다. 본 연구를 통해 수행형 검사를 활용한 저학년 과학재능 검사의 가능성을 확인하였으며 다양한 사례의 측적을 통해 교육현장에 실용적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권4호
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• pp.717-728
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• 2012

본 연구에서는 중등 영재 학생들의 논증활동을 반박(rebuttal)의 측면에서 분석하였다. 반박은 논증 활동 중에서도 수준 높은 활동이며 과학학습에도 반드시 필요한 요소임에도 불구하고 학생들의 논증활동에서 부족한 요소인 것으로 지적되어 왔다. 서울지역 영재교육원에 등록한 37명의 8학년 학생들이 태양의 밝기 측정을 주제로 총 4시간 동안 논증활동을 수행하였고 이를 반박의 특성에 따라 분석하였다. 반박의 분류에는 Verheij(2005)의 5가지 반증 유형을 사용하였다. 연구 결과, 학생들의 담화에서는 5가지 유형의 반박이 모두 관찰되었다: 자료에 대한 반박(I), 주장에 대한 반박(II), 보장에 대한 반박(III), 보장의 적용가능성에 대한 반박(IV), 자료에서 주장으로 가는 과정에 대한 반박(V). 학생들이 사용한 반박유형 I, II, III는 상대방의 논증 요소의 과학적 타당성에 대한 반박인 반면, 유형 IV, V는 주장을 제시한 상대방이 고려하지 못한 내용을 제시함으로써 이루어지는 반박이었다.

• 영재교육연구
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• 제23권4호
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• pp.567-592
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• 2013

효과적인 SSI 관련 의사결정 학습 방법의 모색을 위하여, 중학교 과학 우수학생들을 대상으로 지구온난화와 관련한 논쟁 상황을 주제로 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI 의사결정 학습을 진행하였다. 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI의사결정 학습은 (1) 교사가 제시하는 자료에 의존하지 않고 자기주도적으로 관련 자료를 수집하고, (2) 협동학습을 통해 찬성과 반대의 주장과 근거를 공유하며, (3) 마지막 글쓰기를 통해 자신의 의사결정과정을 정리하는 것을 강조하고 있다. 본 연구에서는 마지막 단계에서 이루어진 학생들의 의사결정 글쓰기를 분석하여 학습의 효과를 알아보았다. 학습의 효과를 알아보기 위하여 지구온난화 관련 논쟁 상황의 분석 및 설명을 교사 강의로 진행한 그룹 A, 분석 자료를 정리하여 교사가 제공하고 소그룹 토의와 프리젠테이션 과정을 진행한 그룹 B를 대조 그룹으로 설정하였다. 그리고 세 그룹의 수업 후 (1) 학생들의 의사결정 선택의 결과, (2) 학생들의 의사결정 글쓰기에 나타난 논증 구조의 수준, (3) 반성적 사고의 수준, (4) 과학의 본성을 포함한 과학적 정보의 활용 수준을 비교하였다. 그 결과 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI 의사결정 학습이 학생들의 정보에 기반한 의사결정, 보다 높은 수준의 논증구조, 보다 높은 수준의 반성적 사고, 과학적 정보에 대한 평가 및 해석, 과학의 본성에 대한 이해에 긍정적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이 학습의 결과, 학생들은 관련된 과학적 정보에 기반하여 보다 과학적으로 의미있는 의사결정에 도달하게 되었음을 알 수 있었다.

• 정보교육학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.529-540
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• 2014

우리는 수 과학 영재 고등학생들의 정보과학 창의성 향상을 위한 효과적인 정보과학 교수-학습 방법을 제안하였다. 학생들은 현실적 응용문제를 해결하는 정보과학 팀 프로젝트의 수행을 통하여 창의적 문제해결 능력과 팀워크 능력을 향상할 수 있다. 이러한 교육목표를 효과적으로 달성하기 위하여 기본과정과 응용과정으로 구성되는 2단계 정보과학 수업 방법과 체계적 프로젝트 수행 단계를 설계하고, 소규모 협력 학습 전략과 입체적 평가 방안을 적용하였다. 논문에서 제안한 프로젝트 기반 교수-학습 방법의 학습 효과를 분석한 결과, 정보과학 창의성의 지적 정의적 및 사회적 영역에서의 효과적인 교육 목표 달성을 확인할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권4호
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• pp.591-606
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• 2016

이 연구는 초등 과학영재 학생들이 자연선택 개념에 대하여 과학적 개념을 형성하기 위한 논변활동 프로그램을 개발하고 그 효과를 알아보고자 수행했다. 이를 위해 자연선택 핵심 개념을 과잉생산, 제한된 자원, 개체군 안정, 경쟁, 변이, 변이의 유전, 차등적 생존, 개체군 변화, 종 분화의 9가지 개념을 선정하여 각각의 개념을 형성할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 초등학교 6학년 학생이 이해할 수 있는 용어로 변경한 선다형 자연선택 검사지와 개방형 검사지를 활용하여 프로그램 투입 전 후 개념 변화를 확인하였다. 개발된 프로그램은 초등 과학영재 6학년 19명 학생에게 투입하였다. 소집단 논변활동 전 후 논변 글쓰기는 설명의 충분성과 설명의 개념적인 질 범주로 구분하여 채점하였다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단과 적은 소집단의 시각적 모델 및 담화를 분석하였다. 연구 결과 선다형 자연 선택 검사지에서 19명 학생 모두 점수가 유의미하게 향상되었고 개방형 검사지에서도 자연 선택 핵심 개념은 증가하고 대안 개념은 줄어 들어 개발된 논변활동 프로그램은 초등 과학영재 학생들의 자연선택 개념 향상에 효과적이었음을 알았다. 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단에서는 반대 담화 및 엄격한 기준이 활용되어 논변에 대한 평가 및 수정이 이루어져 논변의 질을 향상 시킨 반면 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 반대 담화 비율이 낮고 엄격한 기준 보다 비형식적 기준이 더 많이 활용되었다. 또한 논변 글쓰기 점수 향상이 큰 소집단에서는 자료 분석에 많은 담화가 이루어 졌고 소집단 시각적 모델이 소집단 구성원들에 의해 공동 구성되어 소집단 간 토론에 활용되었고 다른 소집단에 의해 평가 및 수정이 이루어졌다. 반면, 논변 글쓰기 점수 향상이 적은 소집단에서는 특정 소집단 구성원의 시각적 모델이 소집단의 시각적 모델로 선택되었고 모델을 평가하고 선택하는 과정에 대한 담화가 이루어지지 않았다. 이러한 소집단에서는 소집단 구성원들의 시각적 모델에 대한 이해가 낮았고 소집단 간 토론에 활용이 되지 못하여 평가 및 수정이 이루어지지 않았다. 이 연구를 통해 초등 과학영재 학생들이 생명 현상에 대해 자연선택 핵심 개념을 활용한 진화적 설명이 가능한 것을 확인하였으므로 초등학교 교육과정내 진화적 관점을 반영시킬 수 있는 가능성을 엿보았다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권1호
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• pp.6-14
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• 2006

본 연구에서는 중학교 과학 영재아들이 가지고 있는 조석에 관한 정신모형을 탐색하기 위하여 두 가지 상황에서의 개념 유형을 분류하고, 각 유형들을 구성하는 국면들을 분석하였다. 조석 현상에 관해 두 가지 상황으로 구성된 과제 수행을 실시한 후 그 응답 결과를 분석한 결과, 상당수의 학생들이 상황에 따라 서로 다른 개념 유형을 나타내었다. 상황에 따른 개념 유형들을 구성하고 있는 국면을 분석한 결과, 내용-특정적 국면에서는 큰 차이가 없었으나 전략적 국면에서는 많은 차이를 나타내었다. 두 가지 상황에서 나타나는 개념 유형들과 이들 유형을 구성하는 국면들을 조합하여 학생들의 조석에 관한 정신모형을 분석한 결과 다음과 같은 4가지 모형으로 나눌 수 있었다: (1) Tide model (2) Force model (3) Phase model (4) Hybrid model. Tide model은 과학적으로 옳은 모형이며, Force model과 Phase model은 옳지 않은 모형으로, 상황에 따른 개념유형은 서로 일치하나 조석현상을 각각 달과 태양의 합력과 달의 위상(모양)의 관계로만 이해하고 있는 경우이다. Hybrid model 혼합 모형으로 상황에 따라 나타나는 개념 유형이 서로 부합되지 않는 모형이다. 중학교 과학 영재아들은 조석 현상에 대해 가장 많이 가지고 있는 모형은 Tide model(45.0%) 이었으며, 그 다음으로는 Hybrid model(30.0%), Force model(12.5%), Phase model(7.5%) 순으로 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.58-71
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• 2010

본 연구의 목적은 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 초등과학 영재학생들이 갖고 있는 선개념을 확인하여 유형별로 분류하고, 개발한 수업 모듈을 적용해 봄으로써 지구와 달의 운동 개념이 어떻게 변화되어 가는지 확인해 보기 위함이다. 이를 위해 J대학교 초등과학영재 15명의 학생들을 대상으로 질문지법과 면담법, 역할극을 활용하여 선개념을 조사한 후 지구과학교육 전문가와 2명의 박사과정 대학원생과 함께 분석하였다. 또한 수업 모듈을 개발하여 사전 모의수업을 통해 보완한 후, 동영상 촬영을 하면서 실제 수업을 녹화하였다. 녹화한 동영상을 토대로 프로토콜을 분석하였으며, 다음과 같은 연구결과가 나왔다. 첫째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대한 초등과학 영재학생들의 선개념은 달이 한 쪽 면만 보이는 이유에 대해 달이 지구주위를 돌기 때문이라는 막연한 개념의 '가' 유형, 달이 지구주위를 한 쪽 면만 쳐다보기 때문이라는 현상적 개념의 '나' 유형, 달의 자전과 공전주기가 같기 때문이라는 암기 개념의 '다' 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 둘째, 달이 한 쪽 면만 보이는 현상에 대해 역할극으로 표현했을 때 나타난 선개념은 달의 회전 방향에 대해 잘못된 개념을 갖고 있는 A 유형, 달의 자전과 공전이 동시에 나타나도록 표현하지 못한 잘못된 개념을 갖고 있는 B 유형, 지구의 움직임을 정확하게 표현하지 못한 C 유형으로 크게 3가지로 분류되었다. 여기에 좀 더 세분화시키면 A 유형은 달의 자전과 공전의 방향을 제대로 이해하지 못한 채 움직임을 표현한 A-1 유형과 달의 움직임 자체를 역할극으로 표현하지 못한 A-2 유형으로, C 유형은 지구가 움직이되 달만 쳐다보고 움직이는 C-1 유형과 지구와 달이 정량적으로 움직이지 않게 표현한 C-2 유형으로 분류되었다. 셋째, 선개념을 수정하기 위해 본 연구자가 개발한 수업 모듈을 통해 A 유형의 경우는 1단계(달만 공전)과 2단계(달만 자전)의 수업단계에서, B 유형의 경우는 3단계(달의 자전과 공전)의 수업단계에서, C-1 유형의 경우는 4단계(달의 자전과 공전 주기 관련 표현하기)와 5단계(지구의 자전을 고려한 달의 움직임 생각하기)에서, C-2 유형의 경우는 6단계(지구와 달의 움직임과의 관계 조작하기) 수업을 통해 긍정적인 개념 변화가 가능했다. 본 연구는 지구와 달의 운동 개념 변화를 위해서는 역할극과 함께 탐구자료 제작 및 단계별 탐구활동을 동시에 실시하면 보다 효과적인 개념 변화가 이루어질 수 있음을 시사한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권2호
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• pp.425-443
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• 2013

이 연구는 과학자의 연구과정을 반영한 문제해결형 탐구학습 프로그램을 이용하여 고등학교 과학 영재학급 학생들을 대상으로 수업을 한 후, 문제해결형 탐구활동 수업에 대한 학생들의 인식, 활동 내용 및 수업의 효과를 분석한 것이다. 이를 위해 고등학교 부설 영재학급 1학년 학생 12명을 대상으로 사전 실험설계 능력 검사(DCT)를 한 후, '주기가 일정한 흔들이 만들기', '표면성장 실험', '메트로놈의 동기화현상'의 세 모듈을 적용하여 수업을 하였고, 그 후 사후 실험 설계능력 검사, 설문과 학생 면담을 실시하였다. 각각의 모듈은 과학적 의문의 생성, 해결 방안 모색을 위한 실험설계, 문제 해결 활동과 같은 일련의 과정들로 이루어져 있어 이를 통해 학생들이 문제해결형 연구 형태를 경험할 수 있도록 하였다. 조사 결과 학생들은 주어진 과정에 따라 기계적으로 하는 기존의 학교 수업과는 달리 자기주도적으로 실험을 설계하고, 해결 방안을 다양한 각도로 모색하여 직접 문제를 해결한다는 점에서 문제해결형 탐구 활동과 기존 수업과의 차별성을 인식하였다. 수업 과정 중 학생들은 발견한 문제를 해결하기 위해 끊임없이 사고하고 실험을 설계 해 보고, 직접 실험을 수행하면서 마침내 처음에 발견했던 문제를 해결할 수 있었다. 이러한 반복적인 과정을 통해 학생들은 과학자의 연구과정의 한 형태를 경험할 수 있었으며, 문제 해결형 연구과정에 대한 이해를 바탕으로 과학자의 연구과정에 대한 인식의 변화도 생겼음을 확인할 수 있었다. 수업의 효과 면에서 본 프로그램은 학생들의 체계적인 실험설계 능력의 향상, 현상의 원인에 대해 자유롭게 생각해 보고 의견을 발표하는 기회를 갖게 한 점 등에서 학생들에게 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다. 실험 설계 능력 사전 사후 검사 점수를 비교한 결과, 수업 후 대부분의 학생들은 실험설계 능력에 향상을 보였다. 기존의 따라 하기 식 실험에 익숙해져 있던 학생들은 처음에는 스스로 실험을 설계하는 데 다소 어려움을 느꼈지만 두 번째, 세 번째 수업을 하면서 체계적으로 실험을 설계하여 문제를 해결해 나가는 데에 조금씩 익숙해진 것을 확인할 수 있었다.

• 영재교육연구
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• 제14권2호
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• pp.1-18
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• 2004

본 연구는 1986년도에 한국과학기술대학 조기진학을 위해 1학년 과학영재들에게 초고속 속진학습을 동년 4월 1일부터 9월 26일까지 약 170여 일 동안 791 시간의 특별 프로그램을 투여하고 9월 입학시험에 응시한 8명의 대상자 중 설문에 응답한 6명의 학생들을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 조기진학 특별 프로그램을 받은 과학영재들이 지난 17년 동안 어떤 과정을 거쳐 현재에 와 있는지를 알아보고, 17년 후 현재의 성취 정도를 파악하며, 자신이 받은 속진학습에 대해서 어떻게 평가하고 있는지에 대해 알아보고자 한다. 또한 그들은 자신의 성취의 요인을 무엇으로 보는지에 대해 알아보고, 이를 통하여 고교 과학영재의 초고속 속진학습의 가능성을 확인해보고 앞으로의 과학영재교육의 방향을 모색하고자 한다. 연구 결과 3명은 박사학위를 받고 연구소의 연구원, 교수로 성취하였고 나머지 3명은 석사학위를 받은 후 연구소의 연구원으로 근무하고 있었다. 이들의 연구업적은 분야에 따라 편차가 크나 연구업적이 큰 3명의 경우에는 25-28세에 SCI급 국제 저널에 논문을 낼 정도로 성취하였다. 특히 두 사람의 경우는 삼성그룹 기술논문경진대회 기게 화학분야 최우수상 수상, 국내 최초 IMT2000 상용 모뎀 칩 개발 등 두드러진 성과를 거두기도 하였다. 또한 한 명은 하버드 대학으로 대학을 옮겨 물리학을 전공하고, UCLA에서 법학을 전공하여 법대교수로 재직하고 있다. 자신이 받은 초고속 속진학습에 대한 평가에서 김덕영은 선행연구에서 고교과정 2년을 단축하는 특별 프로그램 운영은 필요한 것이고, 학습 성취는 물론 정서적 적응상태의 확인을 통해서 초고속 속진학습이 성공적이라고 주장하였다. 그러나 17년이 지난 지금 연구 대상자들의 반응은 긍정적인 면 보다는 부정적 시각이 많았다. 특히 조기진학을 위한 특별프로그램 참여자 중에서 첫 해에 합격한 학생들은 프로그램 참여가 자신감을 비롯한 인생에 긍정적인 영향을 미쳤다고 생각하나 불 합격생은 부정적인 영향을 미쳤다고 여기고 그 중에 한 명은 지금까지도 많이 후회하고 있다고 언급했다. 따라서 세심한 판별과정을 거쳐 능력 있는 과학영재를 조기에 발굴하여 체계적으로 속진교육을 한다면 과학영재들의 성취를 위해서 초고속 속진학습이 아닌 한속진학습은 반드시 필요하다. 앞으로 17년이 지난 후에 이들 과학영재들에 관한 종단연구는 다시 진행될 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제17권2호
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• pp.201-207
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• 1997

This study was performed to survey the achievements in problem solving by the inquiring experiment, which was done by the superior group in the traditional cocepts-centered written tests. The purpose of this study was to identify characteristics of inquiring experimental assessment by analyzing differences between concepts-centered written and inquiring experimental tests. The subjects of this study was 211 applicants. They are the superior group of the 9th grade students, and score in the top 1% of total achievements percentage in school. They also have passed the primary entrance examination. The inquiring experimental test was developed according to the curriculum in school, and is composed of 5 subcategories: problem-perception and formulating hypothesis, designing an experiment, carring out an experiment, recording data and drawing conculsion, and generalizing conculsions and communicaton. The checklists of each subcategory were made and testing methods were divided into observation and report. The major results of this study are as follows: 1. The achievements in each subcategory of inquiring experimental performance were very low in the superior group who took the concepts-centered written tests. 2. The results of factor and correlation analyses in this study confirmed the abilities measured by inquiring experimental assessment differed from abilities measured by existing tests. These results indicated that even students who achieved high in scientific knowledge, these abilities were not automatically transformed inquiry process which many other abilities were integrated into. Therefore, problem solving ability requires integrated abilities which are fostered by inquiring experimental tasks. This suggests that new instrument for assessment must be developed to measure integrating ability especially where scientifically gifted students are selected, or where entrance examinations to the science schools are administered.