• 한국과학교육학회지
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• 제39권3호
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• pp.337-348
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• 2019

이 연구에서는 논의기반 탐구 과학수업에서 나타나는 중학생들의 인식론적 사고를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 광역시의 중학교 3학년 4개 학급 학생 93명을 대상으로 한 학기 동안 5개 주제의 논의 기반 탐구 과학수업을 실시하였다. 논의기반 탐구 과학수업에서 나타나는 학생들의 인식론적 사고 특징을 알아보기 위해 논의기반 탐구 과학수업 활동의 마지막 단계에서 작성하는 반성 글쓰기를 주제 1과 주제 5에 대해서 분석하였다. 반성 글쓰기에서 나타나는 인식론적 사고의 하위 요소의 빈도수 분석에서 학생들은 인식론적 메타인지 기능의 빈도수가 가장 높았고, 인식론적 인지, 인식론적 메타인지 경험, 인식론적 메타인지 지식의 순으로 나타났고 주제 1에 비해서 주제 5에 대한 인식론적 사고의 하위 요소의 빈도수는 모두 증가하였으며 증가율은 인식론적 메타인지 경험이 가장 컸고, 인식론적 인지, 인식론적 메타인지 지식, 인식론적 메타인지 기능의 순으로 나타났다. 또한 인식론적 사고의 다양성 수준의 분석에서 학생들이 논의기반 탐구 과학 수업을 경험하면서 인식론적 사고의 다양성 수준이 향상되었다. 논의기반 탐구 과학수업이 학생들의 인식론적 사고에 미친 영향에 대한 학생 인식을 알아보기 위해서 설문조사에서 학생들은 이 활동이 과학 지식 이해에 도움이 된다고 인식하였다. 학생들은 논의기반 탐구 과학수업의 단계 중 실험 설계 및 수행과 관찰 단계에 대해서 흥미를 크게 느끼고 어려움을 적게 느꼈으며, 직접적인 경험을 통해서 과학지식을 쉽게 이해하고 오랫동안 기억하는데 도움이 된다고 인식하였다. 따라서 논의기반 탐구 과학수업은 학생들의 인식론적 사고의 발달을 유도하고, 논의를 통해 학생들이 지식의 정당화 과정에 참여하도록 하며, 구성원과의 합의에 의해서 과학 지식이 구성된다는 과학지식의 인식론적 본성을 이해하고 경험하도록 하는 교수학습 프로그램이라고 볼 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권1호
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• pp.135-145
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• 2016

본 연구는 초등 교사들이 민주적 과학 탐구에 대해 어떻게 인식하고 있는지, 그리고 과학 수업을 통해 민주 시민 소양을 기를 수 있는 방법에 대해 어떻게 인식하고 있는지를 조사하는 것에 초점을 두고, 이를 바탕으로 과학 교실 혹은 과학 수업에서 민주 시민 소양을 기르기 위해서 고려해야 할 점들에 대해 탐색적으로 논의하는 것을 목적으로 수행 하였다. 총 96명의 초등 교사 응답을 분석한 결과, 초등교사들은 민주적 과학 탐구의 특징으로 '의사소통과 협력에 바탕을 둔 과학 탐구', '자율성과 공정성에 바탕을 둔 과학 탐구', '인류와 사회의 이익에 기여하는 과학 탐구'를 들었다. 또, '의사소통과 협력에 바탕을 둔 활동/탐구'를 과학 수업을 통해 민주 시민으로서의 소양을 증진 시킬 수 있는 가장 좋은 방법으로 생각하고 있었다. 끝으로 이를 바탕으로 민주적 탐구와 민주 시민 소양 증진과 관련하여 몇 가지 제언을 하였다.

• 대한화학회지
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• 제62권4호
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• pp.299-313
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• 2018

과학교육에서 탐구 중심의 교육은 중요하나 실제 교육 현장에서는 현실적인 어려움으로 인하여 획일화된 형태의 과학 탐구가 이루어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 본 연구에서는 RS(Reverse Science)를 중학교 화학 교과 수업에 활용하여 학생들에게 능동적으로 탐구 학습에 참여하고 과학적 사고가 가능한 기회를 제공하고자 한다. 본 연구에서는 이를 개발하고 적용하여 중학교 학생들의 과학 탐구 능력에 미치는 효과와 이에 대한 학생들의 인식을 알아보았다. 프로그램 적용을 위해 D 소재 중학교 2학년 6학급을 선정하고, 실험 집단과 비교 집단을 각각 64명, 64명으로 128명을 구성하였다. 실험 집단에는 RSP기반 화학 탐구 프로그램을, 비교 집단에는 같은 주제의 강의식 수업과 확인실험을 3개의 주제로 7차시에 걸쳐 지도하였으며, 과학 탐구 능력 검사지를 사용하여 사전 사후 검사 결과를 분석하고, 수업 관찰, 학생 활동지, 주관식 설문지, 인터뷰 내용의 분석을 통해 드러난 학생들의 인식을 바탕으로 프로그램의 효과를 논의하였다. 그 결과, 본 프로그램을 활용한 수업이 중학생의 과학 탐구 능력에 통계적으로 유의미한 변화를 보였으며, 구체적으로 실험집단은 비교집단에 비하여 기초 탐구 능력의 하위요소 중 예상에서 유의미한 것으로 나타났고 통합 탐구 능력의 하위요소인 자료변환, 가설설정, 변인통제에서 그 차이가 유의한 것으로 나타났다(p<.05). 또한, 학생들이 과학 법칙이 생성되는 과정에 관심을 가지게 되었고 친구들과 협력으로 인해 높은 흥미를 보였으며 학생들에게 과정 중심의 탐구를 통해 과학적 사고를 하는 기회를 제공하였다. 결국, RSP기반 화학 탐구 프로그램이 학생들에게 미치는 긍정적인 영향을 바탕으로 프로그램의 활용 가능성을 확인 할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권9호
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• pp.930-943
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• 2007

이 연구에서는 과학자들의 연구 수행에서 나타나는 인식론적 특성을 반영한 개방적 참탐구 활동을 수행하도록 하고,이 과정에서 학생들이 실제로 과학의 인지과정을 경험하면서 참탐구 인식론을 반영한 추론 특성을 보이는지를 알아보고자 하였다. 서울시 소재 과학고등학교 1학년 학생 86명을 연구 대상으로 하였으며,4주 동안 비교집단 2개 학급의 학생들은 전통적인 학교 탐구 활동을 수행하게 하고 실험집단 2개 학급의 학생들은 개방적 참탐구 활동을 수행하게 한 후 학생들이 제기한 질문을 비교하였다. 그 결과 두 집단의 학생들이 제기한 질문의 빈도는 크게 차이가 없었으나,질문의 유형에는 차이가 있었다. 실험집단에서 사고 질문의 빈도가 높게 나타났고,질문의 세부 유형에서도 비교집단 학생들의 질문과 유의미한 차이를 보였다(p <.01) 특히 사고를 확장시키는 질문과 변칙 데이터에 대한 질문의 빈도에서 큰 차이가 있었다. 또한 실험 집단에서 제기된 질문 가운데에는 과학적 방법,변칙 데이터,추론의 불확실성과 같은 참과학의 인식론을 반영하는 질문들이 발견되어 개방적 참탐구 수행에서 학생들이 과학적 인식론을 이해하게 될 가능성을 확인할 수 있었다. 그리고 탐구주제에 따른 질문 비교에서 개방도가 높아질수록 변칙탐지 질문과 전략질문의 빈도가 높아지는 경향이 있었고,귀납적 질문과 유추적 질문의 경우에는 개방도보다는 탐구 주제와 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제44권1호
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• pp.92-111
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• 2020

컴퓨팅 사고(computational thinking)는 2015 개정 과학교육과정 및 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS)에서 새로운 탐구 기능 혹은 역량으로 제시되고 있다. 특히, 2014년부터 교육부가 소프트웨어 교육을 필수화함에 따라 컴퓨팅 사고에 관한 관심은 더욱 커지고 있다. 그러나 과학교육 분야에서 컴퓨팅 사고를 어떻게 접목할 것인가에 대한 논의는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 다양한 관련 분야의 문헌 분석을 통해 컴퓨팅 사고 요소들을 과학 탐구에 접목하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 먼저 컴퓨팅 사고의 요소에 대한 여러 정의를 정리하였고, 이를 활용한 모형을 개발하기 위해 일반 문제해결 과정과 과학적 탐구과정들을 종합적으로 분석하였다. 마지막으로 컴퓨터 과학 분야에서 문제해결에 접목한 사례들과 비교하여 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 요소들을 정리하였다. 정리된 요소들을 이학 전문가들에게 제공하여 각 분야의 연구 과정과 컴퓨팅 사고 요소들을 접목하여 설명하게 한 후, 이를 기반으로 문제발견형 CT-SI 모형과 문제해결형 CT-SI 모형을 개발하였다. 개발된 두 모형은 이학 전문가들에 의해 모형의 단계가 각 분야의 연구에 활용 가능하다고 검토받았으며, '문제발견형'은 과학 연구 과정에서 정보를 선별하고 문제를 분석하는 과정과 이론적 연구에서 근거를 기반으로 하는 추론 연구 과정에 적합하다고 응답하였다. '문제해결형'은 과학의 일반적인 연구 과정 및 공학설계를 활용한 공학적 문제해결과정에 적합하다고 응답하였다. 또한, 현장 교사 2인에 의해 중고등학교 현장 탐구 수업에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 다양한 과학 교과의 탐구 활동과 연계할 수 있으며 이를 통해 2015 개정 교육과정에서 제시하고 있는 '자료의 수집, 분석 및 해석', ' 수학적 사고와 컴퓨터 활용' 역량을 길러줄 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제64권1호
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• pp.38-48
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• 2020

이 연구는 논의기반 탐구 과학수업의 학급 논의 활동에서 나타나는 중학생들의 인식론적 사고의 특징을 알아보고자 5개 주제에 대한 논의기반 탐구 과학수업의 수업 동영상 및 활동지를 수집하여 분석하였다. 연구 결과, 학생들이 학급 논의 과정에서 지식의 원천으로 사용한 증거의 출처로는 실험 자료를 활용한 유형이 가장 많이 나타났으며, 활동 방식에 따라서 개인적인 경험에 기반을 둔 유형과 과학 원리를 증거로 활용하는 유형이 추가로 나타났다. 또한 학급 논의에서 주제에 따른 지식 정당화의 수준 차이는 비슷하게 나타났으나, 주장 정당화의 하위 평가 요소 중 주장 타당성, 증거 타당성 및 논의과정 요소 사용의 수준은 높았지만 반박 타당성의 수준은 낮게 나타났다. 마지막으로 학급 논의 전후의 주장 변화를 분석한 결과, 주장변경 유형은 잘못된 주장의 정정 유형, 불명확한 내용의 명료화 유형, 개념의 확장 유형으로 분류할 수 있었으며, 이 중 잘못된 주장을 정정하는 유형이 가장 높은 비율로 나타났고, 개념의 확장 유형, 불명확한 내용의 명료화 유형의 순서가 차례대로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권6호
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• pp.657-670
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• 2020

지식정보화 사회가 되면서 기존과는 다른 유형의 사회 문제들이 발생하고, 이를 파악하고 해결하는데 필수적인 역량으로 지식정보처리역량을 꼽을 수 있다. 지식정보처리역량은 정보의 수집과 분석, 활용을 할 수 있는 역량으로 학문 분야에 따라 그 적용이 달라질 수 있으므로 일반 소양적인 측면과 교과 맥락적인 측면으로 나누어 교육할 수 있다. 과학에서의 지식정보처리역량 함양 교육은 이제까지는 일반 소양적인 측면에서 주로 실행됐으므로, 과학 탐구 활동을 통해 교과 맥락적인 측면에서의 교육이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 학교 현장에서 일반적으로 적용 가능한 지식정보처리함양을 위한 데이터 기반 과학탐구 모형과 수업전략을 개발하였다. 모형과 수업전략은 설계·개발 연구방법론에 따라 문헌연구를 바탕으로 모형과 수업전략을 1차 개발하고 전문가의 조언을 듣는 내적 타당화 과정과 실제 현장에 적용하는 외적 타당화 과정을 통해 수정, 개선하여 완성하였다. 자원기반학습 이론을 바탕으로 과학탐구 모형, 데이터 과학의 특징, 통계적 문제 해결력 모형에 대한 문헌 연구를 실시하였고, 전문가 5인의 자문을 받아 CVI, IRA 값을 구하고 면담을 통해 모형과 전략을 개선하였으며 두 번의 외적 타당화 과정을 거치며 현장 적용성 높은 모형과 전략을 완성하였다. 본 연구에서 개발한 모형은 탐색적 과학 데이터 분석 탐구모형(Exploratory Scientific Data Analysis Inquiry Model, 이하 ESDA 탐구모형)으로 학교의 상황에서 실행가능한 도구를 먼저 선택하고 데이터를 수집하며, 그 후 분석 과정에서 질문을 찾고, 이를 새로운 가설로 설정하여 또 다른 탐구를 진행하는 형태를 갖는다. 수업 전략은 최종 7가지 원리로 세분화 되었는데, 도구 탐색의 원리, 실생활 데이터 수집의 원리, 데이터 변형의 원리, 데이터 해석의 원리, 문제 구체화의 원리, 문제 해결의 원리, 표현과 공유의 원리이다. 각 원리는 탐구 모형과 연계되어 있으며, 교수 전략 뿐 아니라 탐구를 수행할 수 있는 환경 구성의 조건을 포함하고 있어 현장 적용성을 높이고자 하였다. 본 연구는 일반적인 대규모의 학생을 대상으로 양적 연구를 실시하지 못했다는 한계가 있으나 지식정보처리 역량을 과학탐구의 관점에서 접근하여 실제적 모형과 전략을 개발했다는 점에서 의의가 있다.

• 영재교육연구
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• 제14권1호
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• pp.65-89
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• 2004

과학교육은 학생들의 과학적 태도, 탐구능력, 문제 해결력 등을 함양하여 21세기의 격변하는 사회에 적응할 수 있도록, 과학적 소양을 갖춘 창의적 인적자원의 기반을 마련해야 하는 시점에 도달했다고 볼 수 있다. 이에 본 논문에서는 과학교육 목표에서 제시된 과학적 창의성과 과학적 소양을 논의하고 21세기 현대 과학의 특징을 고찰한 후, 미래 첨단과학기술 사회 발전의 핵심이 되는 과학적 창의성을 신장시키는 과학영재교육의 방향을 제안하고자 했다. 논의한 바와 같이 과학적 소양에 기반을 과학적 창의성을 추구하는 과학교육의 방향은, 첫째, 과학기술의 내용을 도입하며, 둘째, 통합적 과학 개념을 도입하고, 셋째, 개인$.$사회적 관점을 강조하고 넷째, 사회 문제 해결 중심의 탐구과정을 강조한다. 특히 과학영재교육을 통해 강조해야 할 탁월한 과학적 창의성은 첫째, 구체화된 자료를 전체적 관점에서 상상력을 적용하여 해석하고, 둘째, 과학적 과정에 예술적 관점을 적용하며, 셋째, 직관적 관점에서 과학의 현상을 해석하고 넷째, 개인적 만족감을 추구하는 데서 발휘된다. 과학수업에서 학생들이 이상과 같은 요소들을 경험할 수 있을 때 과학적 창의성 신장 과학교육과학영재교육이 실현된다고 볼 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권2호
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• pp.239-252
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• 2022

이 연구는 초등학생 과학 탐구과제에서 관찰되는 수행의 특징을 분석하여 채점기준을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 초등학교 5학년 학생 75명의 과학 탐구활동보고서의 특징을 분석하고, 그 특징을 과학탐구 과정 요소와 역량 요소에 대한 이론 및 개념과 연계하여 체크리스트형 채점기준을 개발하였다. 개발된 채점기준을 활용하여 채점자 11인이 350여 개 과제를 교차채점하여 데이터를 생성하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 채점데이터는 피험자, 채점자, 채점항목의 3개 국면을 고려한 다국면 Rasch모형에 적합하였으며, 22개 채점항목들의 적합도가 양호하였다. 둘째, 낮은 수행수준에서 관찰가능한 특성은 과제에서 명시적으로 요구하는 질문에 답하거나, 사전에 학습한 과학적 개념을 활용하여 대상 혹은 현상을 관찰하는 것인 반면, 높은 수행수준에서는 주어진 자료 이외의 추가자료를 탐색하거나 자신의 실험과정을 성찰하는 것이었다. 학생 수행 특성 분석에 근거한 채점기준표의 유용성과 활용을 위한 향후 과제가 논의되었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제31권1호
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• pp.71-83
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• 2012

The purpose of this study was to explore ecological concepts, epistemological reasoning and reasoning processes through constructing 'food web and food pyramid' in ecology. We conducted classes which involved a 'food web and food pyramid' for $6^{th}$ grade students. Each class is constructed of small groups to do modeling and epistemological reasoning through communication. The researcher had videotaped and recorded each class and have made transcription about classes. We analysed patterns of 'food web and food pyramid models' and reasoning processes according to scientific epistemology using transcription data and student outputs. As a result, students represented phenomenon-based reasoning, relation-based reasoning and model-based reasoning in scientific epistemology from their modeling. Students usually did relation-based reasoning and model-based reasoning in food web which explains ecological phenonenon, while they usually did model-based reasoning in food pyramid which expects ecological phenomenon. Student's reasoning can be limited when they have misconception of scientific knowledge and are limited by fragmentary knowledge. This represents that students has to do relation-based reasoning and model-based reasoning is beneficial in their ecological model. It also suggests that students need to define correct-conception related to ecological modeling(food web, food pyramid).