• 한국과학교육학회지
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• 제31권6호
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• pp.986-997
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• 2011

이 연구에서는 탐구학습에서 과학적 창의성을 계발하기 위해 활용할 수 있는 비유 실험 활동을 개발, 적용하여 비유 실험을 활용한 탐구학습이 중학교 1학년 과학영재 학생들의 실험설계 과정에 미치는 영향을 조사하였다. 과학영재 학생들의 실험설계 과정을 창의적 사고과정의 유형에 따라 분류하고 각 유형에 따른 특징 및 실험설계 과정요소별 수행수준을 분석하였다. 비유 실험을 활용한 실험설계 과정의 유형은 확장이동형, 후진-확산이동형, 제자리이동형의 세 가지 유형이 나타났다. 확장이동형은 대응 관계를 심층적으로 파악함으로써 새로운 관점에서 전반적으로 모든 과정요소를 고려하며 정교한 실험설계를 수행하였다. 후진-확산이동형은 비유 실험을 활용해 새로운 방향으로 관점을 전환하지만 대응의 수준이나 과정요소에 대한 고려에 미흡한 부분이 있어 실험설계의 구체성이 다소 부족한 것으로 나타났다. 제자리이동형은 기존의 관점을 새로운 문제 상황에 그대로 적용하고 필요한 과정요소를 고르게 고려하지 못하며 적절한 실험설계를 수행하지 못하는 것으로 나타났다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.

• 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.

• 대기
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• 제16권4호
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• pp.379-385
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• 2006

Meteorological Research Institute (METRI) participates the R&E (Research and Education) program of Korea Science and Engineering Foundation,"Variability of ocean status around Ulleung basin and Dok-do by using ARGO data" as a part of "Carricula development for gifted students" program. From this program, we support students to have an opportunity for handling scientific data with advanced technology and inspire their scientific interests. In this article, we introduce the training processes of this program and the results of data analysis by the students themselves.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권7호
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• pp.1169-1186
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• 2012

본 연구의 목적은 과학 영재들과 학부모, 영재 담당교사들이 창의 인성 교육에 대해 어떤 인식을 가지고 있는지를 알아보고, 이를 바탕으로 과학 영재들을 위한 창의 인성 교육의 방향을 탐색하는 것이다. 이를 위해 대학부설 영재교육원과 교육청 영재교육원에 재학 중인 학생들과 그 학부모, 영재담당 교사들을 대상으로 그룹 또는 개별 심층면담을 실시하였다. 연구결과 연구대상자들은 타인에 대한 배려와 봉사로 함께 어울릴 수 있는 인성, 과학적으로 뛰어난 역량과 사고 능력으로서의 창의성, 추진력과 설득력을 통한 리더십, 그리고 일관성 있는 행동과 실천력으로서의 도덕성을 미래 사회에 필요한 과학영재의 자질이라고 생각하고 있었다. 또한 이들은 영재교육과정 속에서 과학에 대해 마음껏 탐구하고 배우며, 리더로서의 가치관을 형성하고, 친구들과의 협동을 통해 새로운 산출물을 완성해내는 성취감을 얻을 수 있길 바라고 있었다. 이러한 연구결과를 토대로 창의 인성 중심의 과학영재교육은 다양한 과학적 체험과 탐구가 개별적이 아닌 협력적으로 이루어져 완성됨으로써 상호관계 속에서 미래 사회에 요구되는 자질을 키우고 과학영재로서의 성취감을 느낄 수 있게 이루어질 필요가 있음을 제언하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제20권1호
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• pp.166-173
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• 2000

본 연구는 중학교 과학영재 학생들의 과학관련 태도에 대하여 조사하였다. 조사 도구는 TOSRA를 우리나라 중학교 학생에 맞게 수정 보완하여 사용하였으며, 1999년도 서울대학교 과학영재 센터의 제 2기 입학생 131명을 연구 대상으로 하여 조사하였다. 서울대학교 과학영재교육센터의 입학생은 수학, 물리, 화학, 생물 및 지구과학 등 5개 분과로 구성되어 있다. 중학교 과학영재들의 과학관련 태도 수준은 전체적으로 남녀 학생간에 유의미한 차이가 없었으나, '과학에 대한 직업적 관심' 영역에서만 과학영재 남학생들이 여학생들에 비해 높은 수준을 갖는 것으로 조사되었다. 과학관련 태도 각 영역에 대한 비교에서는 과학 영재 학생들이 '과학에 대한 취미적 관심' 영역에서 가장 높은 태도 점수를 나타낸 반면에, '과학자의 평범성' 영역에서는 가장 낮은 수준을 나타내었다. 과학 영재들의 분과에 따른 비교에서는 화학 분과를 제외하고는 다른 분과간에는 유의미한 차이가 없었으나, 특히 화학 분과 영재들은 수학 분과에 비해서'과학적 태도의 수용' 영역에서 매우 높게 나타났다. 과학 영재들의 과학적 특성을 파악하고 유지시켜 줄 수 있는 연구와 과학 영재 학생을 위한 과학 영재 자신의 자아실현을 위함과 국가의 과학적 발전에 기여할 수 있는 특수한 교육 프로그램의 개발은 물론 사회적 및 국가적 지원이 있어야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제43권6호
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• pp.573-582
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• 2023

본 연구는 영재학교 학생들의 논문 초록의 구조를 파악하여 그 특성을 분석하고, 인공지능을 활용하여 초록을 구성하는 여러 요소를 추출하여 그 성능을 비교함으로써 과학영재교육에서 인공지능의 활용 가능성을 모색하는 것을 목적으로 하였다. 이에 따라 S 영재학교의 2017~2021년의 5년간 졸업 논문 263건을 대상으로 초록에 포함된 배경, 목적, 방법, 결과, 논의의 빈도나 유형이 어떠한지 분석하고 이를 파인튜닝 및 프롬프트를 활용한 인공지능을 활용한 분류 방법을 통해 그 정확도를 평가하였다. 연구 결과, 영재 학생들이 작성한 과학 논문의 초록 요소의 출현 빈도는 목적, 방법, 결과, 배경, 논의(D)의 순이었고, 목적, 방법, 결과 등 초록에서 필수적으로 포함되어야 하는 요소를 모두 담은 경우는 전체 57.4%에 불과하였다. 인공지능을 활용한 이러한 요소를 분류한 결과, 파인튜닝을 이용한 경우가 가장 정확도가 높았으며 5가지 요소 중 배경, 목적, 결과는 비교적 높은 성능을 보였으나 방법, 논의에 대해서는 정확히 분류하지 못하는 경우가 많 았다. 이러한 결과는 여러 요소의 분포 비율이나 학습을 위한 적절한 데이터셋이나 정보를 제공해 인공지능을 활용해야 보다 효과적인 수단으로 활용될 수 있음을 의미하며, 이에 대한 교육적 시사점을 제시하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권4호
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• pp.565-575
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• 2017

이 연구에서는 초등 과학 영재 학생들을 대상으로 자연선택 핵심개념 논변 활동 담화에서 드러난 인식적 이해와 논변활동 수준을 분석하였다. 논변활동에 참여한 학생들은 광역시 소재 영재교육원 6학년 학생 20명이었는데, 그 중 적극적으로 논변활동에 참여한 소집단 중 담화에서 인식적 이해가 드러나며, 개념에 따라 소집단 구성원의 인식적 이해 수준이 서로 달랐던 세 명으로 구성된 소집단을 목적표집하여 그들의 담화를 분석하였다. 담화에서 드러난 인식적 이해의 요소는 본성, 일반성, 정당화, 청중의 범주로 나누어 분석하였으며 논변활동 수준은 논변의 구성과 비평을 중심으로 내재적 인지 부하에 따라 만들어진 논변활동 학습발달과정을 사용하였다. 연구 결과, 학생들의 논변활동에서 드러난 인식적 이해는 자연선택 하위 개념별로 다르게 나타났다. 자연 선택 하위 개념 모두 실천적 인식적 이해의 본성 측면에서는 모두 높게 나타났으나 일반성, 정당화, 청중 범주에서는 높거나 낮았으며, 그 수준이 담화에서 드러나지 않는 경우도 있었다. 지식의 일반성 측면에서 높게 드러난 변이의 유전개념에서 획득형질의 유전에 반대하는 다양한 현상과의 연결은 다양한 아이디어를 생성하여 논변활동 참여를 촉진하는 요소로 활용되어 세 학생 모두 논변활동 수준은 비판 제시 수준으로 나타났다. 하지만, 정당화와 청중 범주에서 실천적 인식적 이해 수준이 낮게 드러난 개념들의 학생의 논변 활동 수준은 그 보다 낮았다. 학생들이 최종 자연선택 핵심 개념인 종분화 개념 논변 시 모두 인식적 이해 수준이 높았던 개념들을 이용하여 종분화 과정을 설명하려 하였으며, 반대로 인식적 이해 수준이 낮았던 개념은 설명 요소로 포함시키지 않았다. 이 연구결과 학생들은 다양한 인식론적 자원을 통해 맥락에 따라 활용되는 인식론적 자원은 다르며 학생들이 왜, 어떻게 인식론적 결정을 하는지에 대한 구체적인 요인들을 분석할 필요성을 제안한다. 인식론적 결정에 영향을 미치는 다양한 요인 분석은 논변 활동의 질과 수준을 높일 수 있는 교수자의 중재 요소가 될 수 있다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.1-14
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• 2015

이 연구의 목적은 한국 전통 과학 소재인 앙부일구 과학 활동에서 나타나는 탈북 청소년들의 목소리를 통해 그들의 과학 학습 특성을 파악하는 것이다. 우리는 탈북 청소년들과 다른 교육적, 문화적 배경과 연령을 가진 다른 두 개 집단을 비교했다. 본 연구에 적용된 앙부일구 프로그램은 시간에 대한 의미 있는 질문, 일상생활 지식, 한국 전통 과학 지식, 서양 현대 과학 지식을 포함한다. 또 수업 과정은 교사와 학생 간 상호 작용과 실험 활동으로 이루어졌다. 이 프로그램은 탈북 청소년 집단, 초등 과학 우수아 집단, 고등 과학 심화 집단의 세 집단에 적용 후 분석되었다. 본 연구에서 드러난 탈북 청소년들의 과학 학습 특징은 다음과 같다. 첫째, 탈북 청소년들에게 시간의 의미는 생활속에 녹아 있는 자연 그 자체다. 그들은 자연의 시간에 익숙하고 생활 경험이 풍부하다. 둘째, 탈북 청소년은 보완적이고 배려하는, 그리고 인간의 다양한 측면을 고려하는 과학을 선호한다. 이는 새롭고 실용적인 과학을 선호하는 다른 집단들과는 대조적이다. 셋째, 탈북 학생들은 과학 개념 지식이 부족한 반면 일상생활 지식은 풍부하다. 이들의 언어적 표현도 과학적이기 보다는 일상적이다. 넷째, 탈북 학생들은 과학적 사고보다는 일상적 사고에 익숙하다. 이 결과를 통해 한국 전통 과학 소재의 과학 활동 프로그램이 탈북 학생들에게 새로운 과학 지식과 문화적 자긍심을 주고, 그들의 민족적 정체성을 확인할 수 있는 기회를 만드는 계기가 되었다. 한국의 전통 과학 소재는 탈북 학생과 우리 과학 교육 과정의 간문화적 장을 만들어 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 과학교육연구지
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• 제41권1호
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• pp.111-134
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• 2017

이 연구의 목적은 '실버케어 전문가' STEAM 프로그램을 개발하고 초등학교에 적용하여 효과를 알아보는 것이다. 이 연구를 위해 경기도 소재 초등학생 110명이 참여하였다. 54명은 실험 집단으로, 56명은 비교집단으로 배치하였으며 프로그램 적용 전후에 미래지향 시간관, 진로인식, 과학적 태도 검사를 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, '실버케어 전문가' STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 미래지향 시간관 전체 점수와 2개 하위 영역 모두에서 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 둘째, '실버케어 전문가' STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 진로인식 전체 점수와 4개 하위영역 점수가 비교 집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 셋째, '실버케어 전문가' STEAM 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 과학적 태도 전체 점수와 7개 하위영역 점수가 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 넷째, '실버케어 전문가' STEAM 프로그램에 대한 실험집단 학생의 만족도를 조사한 결과 '나는 과학기술 분야와 관련된 직업에 대한 관심이 생겼다'라는 항목에서 가장 높은 긍정적 인식을 보여주었다. 결론적으로 본 연구에서 개발 적용한 STEAM 프로그램이 초등학생의 미래지향 시간관, 진로인식, 과학적 태도를 향상시키는 데 효과적임을 시사한다.