• 과학교육연구지
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• 제42권2호
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• pp.256-271
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• 2018

본 연구는 과학영재들이 문제발견 과정에서 나타내는 과학개념 연결방식과 융합적 사고의 특징을 분석하는데 목적을 두었다. 이를 위해 2015학년도 광역시 소재 대학부설 과학영재교육원 중등 심화과정 전공영역별로 지원한 228명을 모집단으로 설정하고, 연구대상은 선발과정 1차 전형에서 실시한 과학 창의적 문제해결력 검사도구 점수를 기준으로 상위 30%에 속하는 67명을 상위집단으로, 하위 30%에 속하는 64명을 하위집단으로 구분하고, 두 집단에 속하는 총131명을 표집하였다. 자료수집을 위한 검사도구 문항은 초등과학 교육과정에서 추출한 소리, 전기, 무게, 온도, 호흡, 광합성, 날씨, 지진의 과학개념 8개를 활용하여 개발하였다. 검사문항은 과학개념 8개 가운데 가장 선호하는 과학개념 2개를 연결하여 과학적 질문을 생성하도록 제시하였으며, 연구대상이 진술한 과학적 질문을 분석하였다. 연구결과 과학영재들은 심화과정 전공영역에 따라 과학개념 연결 선호도에서 차이를 나타냈다. 과학적 질문에서 나타난 과학개념 연결방식의 특징을 분석하기 위해 수집한 자료를 먼저 관계, 유사성, 비유사성에 근거한 연결방식으로 분류하였다. 나아가 관계에 근거한 과학개념 연결방식은 속성, 수단, 영향, 예측, 원인, 측정, 현상으로, 유사성에 근거한 과학개념 연결방식은 속성, 대상, 과학적 원리, 현상에 근거한 연결로, 비유사성에 근거한 과학개념 연결방식은 병렬, 자원, 제거에 근거한 연결로 세분화하였다. 상위집단과 하위집단 간에 과학개념 연결방식은 통계적으로 유의미한 (p<.000) 차이를 보였다. 상위집단은 하위집단에 비해 서로 다른 과학영역에 해당하는 개념을 연결하여 과학적 질문을 더 많이 생성하였으나, 하위집단은 상위집단에 비해 동일한 과학영역 내 개념들을 연결하여 과학적 질문을 더 많이 생성하였다. 상위집단은 하위집단에 비해 유사성에 근거한 과학개념 연결방식을 더 빈번하게 사용하는 특징을 나타낸 반면, 하위집단은 상위집단에 비해 비유사성에 근거하여 단순하게 병렬시키는 연결을 더 빈번하게 사용하는 것으로 나타났다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권5호
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• pp.85-93
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• 2016

지식융합사회에서 요구되는 통섭적 사고력, 정보 및 지식의 재창출 능력과 문제해결 능력 함양을 위해 융복합 교육을 필요로 한다. 이에 본 연구에서는 통섭적 지식을 기반으로 하는 증강현실과 예술의 융복합 수업모형을 개발하고자 한다. 수업모형은 기존의 ADDIE 모형을 변형하여 수업에 맞게 모형을 설계하고 수업모형의 타당성을 검증하기 위하여 실제 수업을 개설하여 운영하였다. 운영결과로 학습자들의 만족도가 높게 나타났으며 학습자들의 전공과 연계된 분야에 응용할 수 있는 능력이 함양되는 것으로 나타났다. 증강현실 매체의 특성은 학습자가 스스로의 의도에 의해 학습상황에 주도적으로 개입하게 되는 적극적 상호작용을 유도함으로써, 새로운 현상을 해석하고 필요한 지식을 융합할 수 있는 능력을 가능하게 됨을 알 수 있었다. 따라서 증강현실과 예술의 융복합 수업모형을 개발하여 예술과 과학기술간의 융복합적 사례에 대한 인식과 이해의 심화교육을 통해 보다 유연하고 창의적인 사고와 안목을 갖춘 창의적 융복합 인재 양성에 기여하고자 한다. 향후 다양한 측면에서의 타당성 검증과 여러 교과목과의 융합에 대한 연구를 과제로 남겨둔다.

• 교양교육연구
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• 제4권1호
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• pp.237-254
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• 2010

지금까지의 과학영재교육은 초등과 중등단계에서 비교적 체계적으로 제공되어 왔으나 대학입학 이후에 이공계 영재들을 위한 차별화된 교육과정이 실시되는 대학은 거의 없는 실정이다. 한양대학교가 교육과학부와 한국과학창의재단의 후원을 받아 국내 최초로 시행하게 된 Honors Program(HP)은 대학 단계의 과학영재의 특성과 수준 및 흥미를 고려한 특화된 교육과정의 요구를 충족시키기 위하여 시작되었다. Honors Program in Science는 초·중등 영재교육의 연속성을 고등교육의 단계로까지 보장하여 체계적으로 과학인재를 육성함으로써 새로운 가치 창조를 위한 미래지향적이고 창의적인 글로벌 과학리더를 양성하는 데 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 선발 및 교육 프로그램의 모델을 개발하고 25명의 Honors 학생을 선발하여 차별화된 교육과정을 제공하여 운영하고 있다. Honors 학생의 선발은 역량중심의 BEI(행동사건면접)를 통한 면접과 창의성, 과학창의성을 측정하는 창의적 발명검사, 분석능력을 측정하는 분석 표현 검사, 자기조절학습능력 검사, 기초과학 학업성취도 등 역량중심의 선발방법과 다면적 평가를 채택하였다. 또한 미래의 가치를 창조하기 위한 HP의 인재상으로서 융합적 지식을 갖춘 전문가, 자율적 학습능력을 갖는 창의적 문제해결자, 글로벌 과학기술리더를 상정하여 전문성, 창의성, 리더십의 역량을 HP인재의 필요 역량으로 선정하였다. HP 교육과정의 특성은 심화교육, 융합적 통섭, 특화된 교육과정, 개별화교육, 창의적 문제해결과 체험중심의 교육, 대인관계 능력과 글로벌 소통능력을 강조하고 있다. 마지막으로 HP가 성공적으로 이루어지기 위한 전략으로서 선발(Selection), 교육(Education) 및 환경(Environment), 성장(Development)의 측면을 논의하였다.

• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.183-196
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• 2020

본 연구는 예비 과학교사들을 대상으로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 적용하여 융합인재 핵심 역량에 어떠한 변화가 있는지 살펴보았다. 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램은 STEAM과 아두이노, 그리고 SW 교육에 대한 이론적 배경의 학습, 상황 제시, 창의적 설계, 감성적 체험, 그리고 평가 단계로 구성되며, 각 단계에서 아두이노를 활용할 수 있도록 구성하였다. 예비 과학교사들은 '미세먼지'를 주제로 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램을 경험하였다. 예비교사들은 상황제시 단계에서 미세먼지란 무엇인지, 그리고 미세먼지의 심각성에 대해 학습한 후 미세먼지 측정기의 원리에 대해 살펴보았다. 창의적 설계 단계에서는 공기청정기를 제작하기 위해 설계도를 고안하였으며, 이때 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기 제작을 위한 방안을 구상할 수 있도록 하였다. 다음으로 감성적 체험 단계에서는 공기 청정기를 제작하고, 아두이노를 활용하여 미세먼지 측정기를 제작하도록 하였다. 마지막 평가 단계에서는 제작한 공기청정기를 작동하여 미세먼지 측정기를 활용하여 미세먼지 농도를 측정하여 평가할 수 있도록 하였다. 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 프로그램 경험 후 의사소통 역량, 문제 해결 역량, 정보수집 역량, 논리분석적 사고 역량, 창의적 역량이 향상되었다. 또한, 예비교사들은 프로그램 경험 후 예비교사들은 아두이노를 활용한 STEAM 수업의 학교 현장에서의 활용 가능성에 대해 과학적 탐구능력 함양, 협동심과 소통능력 향상, 문제해결력과 창의적 사고력 활용을 언급하였다. 또한 이들은 STEAM 프로그램에 아두이노를 접목하여 활용함으로써 소프트웨어적 지식과 능력을 기를 수 있을 것이라고 하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제15권1호
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• pp.62-75
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• 2022

이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정 중 '태양'에 관한 내용 요소를 중심으로, 3D 프린터를 활용한 체험형 STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) 프로그램을 개발하고, 이에 대한 효과성을 알아보고자 무선 표집된 2개의 중학교 77명의 학생들에게 이를 적용하여 창의적 문제해결력, STEAM 태도 및 수업만족도를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 3D프린터를 활용하여 태양촉각모델을 제작하고 시각장애 체험을 통해 학생들이 체험 위주의 적극적인 학습이 가능하도록 프로그램을 개발하였다. 둘째, STEAM 태도 검사의 사전·사후 점수 차에 의한 대응표본 t 검정에서는 '소통', '유용성·가치 인식' 구인을 제외한 '흥미', '배려', '자아 개념', '자아 효능감', '이공계 진로선택' 구인에서 유의미한 통계적 검정 결과(p< .05)를 얻었다. 셋째, 3D프린터 활용 시각장애 중심의 체험형 STEAM 프로그램 적용 후에 실시한 만족도 검사에서는 하위구인들의 평균값의 범위가 3.66 ~ 3.97로, 전반적으로 수업에 대한 긍정적인 반응을 나타내었다.

• 치위생과학회지
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• 제17권4호
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• pp.368-374
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• 2017

본 연구는 G대학교 지역사회치위생학 실습 수업을 수강한 치위생학과 4학년 학생 27명을 대상으로 구강건강증진사업을 학습 내용에 적용하기 위해 목표 집단에 대한 현황조사, 사업 기획, 수행, 평가, 중간 및 결과 발표로 구성된 프로젝트 기반의 수업을 진행하였다. 수업 전 후 문제해결능력에 대한 자신감, 프로젝트 가치, 팀워크 역량, 지역사회 치과위생사 역량에 대한 비교 결과, 문제해결능력에 대한 자신감은 수업 전 35.74점, 수업 후 39.59점(p=0.001), 프로젝트 가치는 수업 전 25.11점, 수업 후 26.41점(p=0.181), 팀워크 역량은 수업 전 79.63점, 수업 후 84.07점(p=0.070), 지역사회치과위생사 역량은 수업 전 38.26점에서 수업 후 46.26점(p=0.001)으로 향상되었다. 수업 후 프로젝트의 실제성, 학습성과, 만족도를 분석한 결과, 프로젝트 실제성은 19.30점, 학습성과는 45.19점, 만족도는 19.19점으로 보통 이상의 긍정적인 결과로 나타났다. 수업 효과성의 질적 평가를 위해 각 팀별 동료평가에서 최저점과 최고점을 받은 학생 2명씩 총 8명을 대상으로 1:1 면담조사를 실시하였으며, 피면접자 모두 학습자가 자율성을 갖고 주도적으로 프로젝트를 수행함으로써 지역사회 치과위생사의 역할에 대한 이해도와 추후 배운 기술의 적용가능성이 높은 것으로 나타났다. 또한 현 사회에서 요구하고 있는 문제에 대한 해결력 및 자신감, 협동심과 같은 팀 워크 역량, 역할에 대한 책임감, 창의적인 사고력, 의사사통 등의 사회적 기술을 배울 수 있는 것으로 나타났다. 프로젝트 기반의 지역사회치위생학 실습 교과목은 학습자들이 지역사회에서 적용할 수 있는 주제를 선정하여 프로젝트를 주도적으로 수행함으로써 현장과 밀접한 경험을 할 수 있기 때문에 실무적인 역량을 증진시키기 위해서는 프로젝트 학습법이 적합한 것으로 생각된다. 타 치위생(학)과에서도 지역사회치위생학 실습이 현장과 밀접한 교과목으로 운영될 수 있도록 프로젝트 기반의 체계적인 학습모듈이 개발될 필요가 있다고 생각된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.113-123
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• 2017

이 연구에서는 시스템 사고와 STEAM의 이론을 고찰해 보고 이 이론을 근거로 기후변화 학습에 맞는 시스템 사고 기반의 STEAM 프로그램을 구안하여 학교 현장에서의 적용효과를 확인하고자 하였다. 연구자와 외부전문가들의 지속적인 전문가 과정을 통해 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 개발하였으며, 중학생들을 대상으로 8주에 거쳐 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 과학수업에 적용하였다. 따라서 현장 적용에 대한 효과성을 검증하기 위해 시스템 사고 검사와 STEAM 소양 검사를 실시하였으며, 최종 학업 성취도 검사를 실시하여 시스템 기반 STEAM 프로그램의 효과성을 확인하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 시스템 사고 분석에서는 시스템 사고의 하위 구인 중 '정신 모델'을 제외한 '시스템 분석', '개인숙련', '공유비전', '팀 학습'에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 둘째, STEAM 소양 검사에서는 '과학', '기술', '공학', '예술', '수학'의 사전 사후에 의한 두 집단 독립표본 t검정의 통계 결과, STEAM 소양의 하위구인들 전체에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 셋째, 기후변화에 관한 학업성취도 평가에서는 실험집단이 비교집단에 비해 학업성취도가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 시스템 기반 STEAM 프로그램이 시스템 사고를 통한 융합적 사고력 배양에 적합하며, 기후변화 과학을 바탕으로 새로운 아이디어를 제시함으로써 창의적으로 문제를 해결하는 사고 능력을 신장할 수 있을 것으로 기대된다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.37-47
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• 2012

고등학교 정보 과목의 주요한 교육 목표는 컴퓨터 과학에 대한 올바른 지식 습득 및 활용을 통한 창의적인 문제 해결력 향상에 있다. 이러한 교육 목표를 달성하기 위해서는 무엇보다도 정보 교과서의 내용이 정확하고 적절해야 한다. 그러나 현재의 정보 교과서에는 주기억 장치와 가상 메모리 관련 내용 중 정확성이 결여된 설명이 포함되어 있다. 교과서는 주기억 장치를 RAM과 ROM으로 분류하고 있으며, 가상 메모리를 주기억 장치보다 큰 프로그램을 실행하기 위해 보조기억 장치의 일부를 주기억 장치로 사용하는 것으로 설명하고 있다. 본 연구에서는 미국 대부분의 대학에서 교재로 사용되고 있는 컴퓨터 전문 서적과의 비교 분석을 통하여 정보 교과서에 존재하는 오류의 원인을 분석하고 개선 방안을 제시하고자 하였다. 연구 결과, 주기억 장치의 종류로 ROM을 포함시키는 것은 적절하지 않다는 것을 메모리 계층 구조를 통하여 보여주었다. 가상 메모리는 프로그래머의 편의를 위해 시스템이 제공하는 기술로 이를 통해 운영체제는 프로그램의 실행에 필요한 부분만을 보조기억 장치로부터 주기억 장치에 적재한다. 현재의 컴퓨터 시스템에서는 가상메모리를 사용하는 장점으로 주기억 장치보다 큰 프로그램을 실행할 수 있다는 점보다 다수의 프로그램이 주기억 장치를 공유하여 멀티태스킹을 효과적으로 지원한다는 점이 부각되어야 한다. 또한 가상 메모리는 고등학생의 인지 발달 수준에서 이해하기에는 복잡하고 어려운 개념이기 때문에 고등학교 교육과정에서는 다루지 않는 것이 바람직하다고 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권2호
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• pp.192-205
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• 2010

본 연구에서는 전라남도 교육청이 설치하여 운영하는 영재교육원 5곳에서 과학 영재 교육을 받고 있는 161명의 중학생을 대상으로 교육 프로그램의 내용, 학습 환경, 참여 태도, 영재교육 프로그램의 영향의 네가지 요소와 개선점에 관하여 학생들이 어떻게 인식하고 있는지를 리커트 척도형 설문과 서술형 설문을 이용하여 조사하였다. 네 가지 요소에 대한 리커트 척도형 설문 응답을 분석 한 결과 전체 평균은 3.70이었다. 이 중 과학 영재 교육 프로그램의 영향을 받은 것에 대하여 가장 만족하였으며, 프로그램의 내용, 참여 태도, 학습 환경 요소의 순으로 나타났다. 서술형 설문을 분석한 결과 학교 학습에 도움이 되는 이유로 학생들은 예습과 복습이 이루어진다는 점, 심화된 지식을 학습하여 학교 학습 이해의 폭을 넓힌다는 점, 문제 해결과정과 원리를 학습하고 이를 학교 학습에 적용한다는 점 등을 언급하였으며 학교 학습과 관련 없는 내용을 한다는 점, 높은 수준의 학습이 오히려 학교 학습을 방해한다는 점, 학교 학습 시간을 방해한다는 점 등을 학교 학습에 도움이 되지 않는 이유로 서술하였다. 대부분의 학생들이 학생의 활동을 실험이나 만들기 등의 직접적인 탐구활동과 같은 학생 주도활동 유형으로 서술 하였으며, 수업 중 교사의 활동을 보충 설명이나 수업 전반에 대한 안내등과 같이 학생의 활동을 돕는 보조 활동 유형으로 서술하여 교육 프로그램이 학생 주도적으로 운영되고 있음을 알 수 있었다. 또한 즐겁게 참여한 이유로 학교에서 해보지 못한 다양한 활동, 협동하여 문제를 해결하는 과정이나 자유로운 수업분위기, 새롭고 흥미로운 주제를 언급하였다. 마지막으로 학생들이 인식하는 과학 영재교육의 개선점은 실험기구나 책상 등의 시설물 교체, 컴퓨터 교체와 같이 환경과 관련된 것이 가장 많은 부분을 차지하였으며, 그 다음으로는 수업시수, 교육 프로그램, 편의 제공과 관련된 내용 순으로 나타났다.

• 공학교육연구
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• 제18권3호
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• pp.46-58
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• 2015

고등학생의 공학적 소양 함양을 위해 대학의 인적 물적 인프라를 활용한 비정규 공학교육프로그램을 개발하여 그 적용 효과를 분석하였다. 스마트 농업 기술인 식물공장을 주제로 선정하여 공학설계 및 팀 내 팀 간 활동 중심의 공학 캠프 프로그램을 기획하여, 대학의 첨단 강의실을 이용하여 38명의 고등학생에게 적용하였다. 참가학생들은 생물공학, 정보통신공학, 에너지공학, 기계공학 및 건축공학 등 5가지 식물공장 요소 기술 중심으로 팀 내 활동과 팀 간 협력을 통해 '교정에 식물공장 세우기'라는 최종 미션을 수행하였다. 또한, 각 팀 활동은 8단계로 구성된 공학설계과정(문제와 필요 확인하기, 기준과 제한조건 확인하기, 가능한 해결책 찾기, 최선의 해결책 선택, 시작품 제작, 시험과 해결책 평가하기, 해결책에 대한 의사소통, 재설계 및 설계 수정하기)으로 진행되었다. 만족도를 설문조사를 통해 조사한 결과, 공학설계 내용에 대한 만족도는 5점 만점에 4.38점 이었고, 창의적 활동 및 탐구방법의 합리성/체계성에 대한 평균 만족도는 4.43점 이었다. 참가학생의 94%가 팀워크에 만족한다고 답변하였고, 대학(원)생들이 제공한 진로 멘토링 활동에 대해서도 참가학생의 92%가 만족하였다. 이러한 결과는 공학설계과정 및 팀 내 및 팀 간 협업을 기반한 공학 교육 프로그램은 참가 학생들의 창의성, 문제해결능력, 협동심, 의사소통 능력과 같은 공학적 소양을 함양하고 공학에 대한 관심을 높이는데 기여함을 시사한다.