• 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.

• 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.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.113-123
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• 2010

이 연구의 목적은 문제 해결과정에서 과학 영재아와 일반아의 뇌파 활성 분석을 통해 그 특징을 조사하는 것이다. 이 연구의 대상자는 지역교육청 소속의 영재 교육원에 재학 중인 초등학생으로 6명과 같은 지역의 일반 아동 6명으로 전체 12명으로 대상으로 분석하였다. 뇌파 측정용 과제는 하노이 탑(Hanio tower)으로 문제 해결 과정을 연구하는 효과적인 과제이다. 뇌파 측정 장비는 EEG System 으로 호주에서 개발한 장비를 이용하였다. 자료의 분석은 잡파(noise)를 최소화 하였고, 뇌파의 측정 위치는 10-20 System 전극배치를 사용하였다. 뇌파의 분석 방법으로는 독립 성분 분석(Independent Component Analysis)과 상대 파워분석(Relative power analysis)을 사용하였다. 연구의 결과 영재아들은 눈뜨고 안정 상태에서도 일반아에 비해 안정도가 뛰어나 학습의 준비도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 문제 해결을 하기 위한 준비의 정도가 높아 학습의 효과가 뛰어난 결과로 나타는 것을 볼 수 있다. 또한 과제를 수행하는 과정에서도 영재아의 두뇌 활성화의 정도가 높아 전두엽과 후두엽 부위에서 유의미하게 높은 알파파가 형성됨을 알 수 있었다. 따라서 영재아의 뇌를 활성화 정도가 높은 과제를 개발하면 보다 높은 교육의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이 연구의 결과는 과학 영재 판별과 평가의 타당도를 높이며, 과학영재의 특성과 과학의 본질에 근거한 판별방법의 기초 자료로 활용 가능하다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권6호
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• pp.729-738
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• 2019

R&E 프로그램은 연구 중심의 자기주도적 학습을 통하여 과학영재들이 과학적 탐구능력과 창의적인 문제해결 능력을 신장시킬 수 있도록 하며, 관심 분야 전문가와의 긴밀한 만남과 과학탐구 경험을 통해 과학자로서의 연구 태도와 품성 및 자질을 함양하고, 창의성을 계발하도록 하는 것에 목적이 있다. R&E 프로그램의 교육적 효과로 미래과학기술 인력의 질적 향상뿐만 아니라 과학자들의 교육참여를 유도함으로써 교육 인력의 저변 확대를 통한 과학영재 교육의 질적 내실화를 도모할 수 있다. 본 연구에서는 R&E 프로그램이 미래 과학기술인력으로써 필요한 창의인재역량과 첨단과학기술 분야 진로 지향성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 KAIST 과학영재교육연구원의 R&E 프로그램에 참여한 D과학고등학교 1학년 학생 62명을 대상으로 집중연구 사전, 사후에 걸쳐 창의인재역량과 과학진로지향의 변화를 설문을 통해 분석하였다. 그 결과 학생들은 R&E 프로그램 참여 후 창의인재역량 중 인지적, 정의적 특성이 유의미하게 증가하였고, 사회적 특성에서는 유의한 변화가 없었으나 세부영역에서는 유의미한 증가를 확인하였다. 또한, 과학진로지향과 관련하여 과학학습, 과학진로에 대한 선호도, 과학진로에 대한 가치 인식 및 과학진로 정보의 필요성 항목에서 유의미한 변화가 없는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 R&E 프로그램의 교육적 효과를 보여줌으로써 대상과 지도목표에 따른 R&E 프로그램 모델의 개선방안을 제안하고자 하며, 나아가 연구역량 교육 및 과학진로진학을 지도하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권7호
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• pp.1431-1449
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• 2013

본 연구는 과학관 설계와 운영을 위해서는 관람객의 관점을 고려해야 하지만 아직까지 그러한 점이 충분하지 않다는 주장에 근거하였다. 이에 본 연구에서는 학생들이 과학관에 대해 어떤 이미지를 가지고 있는지, 그리고 어떠한 전시물을 원하는지를 조사하였다. 조사에 참여한 학생은 영재교육원 중학생 31명과 과학고 학생 177명이었고, 설문지를 이용해 조사하였다. 연구결과, 과학관에 방문한 경험이 있는 학생은 51%에 불과하였으나, 한번 과학관에 방문했던 학생들의 평균 방문횟수는 4.2회로 나타나, 일단 과학관에 방문하고 나면 반복적으로 방문하는 경향이 있음을 알 수 있었다. 과학관에 대한 좋았던 이미지를 조사한 결과, 학생들은 과학관에서 체험과 실험을 했던 것과 다양하고 새로운 전시물, 재미있고 신기하고 흥미로운 전시물 등의 순서로 나타났다. 나빴던 이미지로는, 전시물 자체에 대해서 새로움/흥미부족, 정보/안내 부족, 내용부족, 체험부족의 순으로 구분할 수 있었고, 전시물 외적 요소로는 환경, 관리미비, 운영부족 구성의 불편함의 순으로 구분할 수 있었다. 과학관에 바라는 점을 조사한 결과는, 체험/실험/활동, 다양한/새로움, 재미/흥미 순으로, 전시물 외적 요소에는 관리, 구성, 안내/정보, 환경, 운영 순으로 나타났다. 그리고 과학관 방문횟수가 적을 학생일수록 과학관에서의 외적인 준비를 더 필요로 한다는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로, 제한적이지만, 학생의 관점에서 본 좋은 과학관을 위한 방향을 제안하였다. 학생들에게 국립광주과학관의 4개 대범주를 주고, 각 큰 주제별로 배우고 싶거나 알고 싶은 구체적인 주제를 조사한 결과, 학생들은 1인당 평균 4.0개를 응답하였고, 하나의 주제에 대해서는 평균 2.9개의 응답이 중복되어 나타났다. 주제별로는 '생활 속 과학' 주제, '해양, 우주, 미래의 과학' 주제, '빛과 과학' 주제, 그리고 '문화와 예술과 과학' 주제 순으로 나타났다. 그리고 학생들이 알고 싶고 배우고 싶다고 언급한 주제들은 국내 4개 국립과학관별로는 9.2~19.7%, 전체 평균으로는 36.9%만이 전시되어 있음을 알 수 있었다. 이러한 연구방법과 결과는 과학관의 평가뿐 아니라, 앞으로 과학관 설립이나 특별기획을 위한 계획에서 어떤 전시물을 선정할 것인지에 대한 결정에 도움을 줄 수 있다고 본다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권1호
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• pp.15-28
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• 2016

본 연구의 목적은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통한 학생들의 모델링 능력 변화를 '모델과 모델링에 관한 인식'과 '모델링 실행'의 두 측면으로 살펴보는 것이다. 이를 위해, 중학교 2학년 학생 41명을 대상으로 천문학 내용과 관련하여 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 실시하고, 수업 전과 후에 각각 모델링 능력 검사를 실시하였다. 검사 결과 학생들의 '모델과 모델링에 관한 인식'은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통해 더 진보된 관점으로 변화하였다. 학생들은 사회적 구성 활동을 통해 모델을 이용하여 자신의 생각을 표현할 수 있다는 것과, 하나의 현상을 설명할 수 있는 복수의 과학적 모델이 존재하며, 과학적 모델이 변화할 수 있음을 인식하게 되었다. 학생들의 '모델링 실행'의 변화는 사전과 사후의 수준 변화에 따라 4 가지 유형(모델링 수준 상승 유형, 모델링 수준 하강 유형, 높은 수준 유지 유형, 낮은 수준 유지 유형)으로 나누어졌다. 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통해 대부분의 학생들의 '모델링 실행' 수준이 상승하였다. 이러한 변화는 학생들로 하여금 자신의 모델을 다른 모델과 비교하고 경쟁할 수 있는 기회를 제공한 사회적 구성 활동에 영향을 받은 것으로 나타났다. 한편, 일부의 학생들은 오히려 '모델링 실행' 수준이 내려가거나 변화가 없었다. 이 학생들의 학교 과학 성적은 비교적 우수했으며, 정확한 정답을 찾아 시험에서 좋은 성적을 얻는 것을 학습의 목표로 여기고 있었다. 이것은 전통적인 수업방식에 길들여진 학생들이 증거를 기반으로 지식을 구성해가는 과정을 중시하는 과학적 모델의 사회적 구성 수업 방식에 더 큰 어려움을 겪을 수 있다는 것을 말해준다.