• 한국지구과학회지
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• 제35권3호
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• pp.180-191
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• 2014

본 연구에서는 전라북도 부안군 채석강 지역에 대한 3D파노라마 가상 현실 지질 답사 투어 학습자료를 개발하였다. 개발된 프로그램은 $360^{\circ}{\times}180^{\circ}$ 파노라마로서 관측 지점의 모든 면을 볼 수 있고, 확대, 축소, 화면 돌리기 등의 상호작용이 가능하다. 이 프로그램의 교육적 효과를 얻기 위해 컴파스 활용하기, 지층의 경사 등을 측정하기 위한 이동 가능한 각도기 제공, 관찰 지점의 표본에 대한 3D 관찰하기 등을 제공하였다. 또 주요 관찰 포인트에는 확대된 사진, 팝업창, 전문가 설명 등으로 학습을 도왔다. 이 프로그램의 교육적 효과를 알아보기 위하여 중학교 과학 영재반 학생 35명에게 적용해본 결과 약 85% 이상의 긍정적인 반응을 보여주었다. 따라서 이 프로그램은 중학교 과학과 지질학 수업 시 간접적 상황학습이 될 수 있고, 시간문제, 비용문제, 안전문제 등을 줄일 수 있는 하나의 보충적인 지질 답사 방법이 될 것이다.

• 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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• 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.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권10호
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• pp.217-228
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• 2018

본 연구는 초등학교 수학-과학 교과 내용을 중심으로 인문과 예술, 공학, 기술, 디자인의 교육 자료를 다양한 주제로 융합하여 영재교육을 위한 STEAM 프로그램을 개발하였다. 2015개정 교육과정에 적합한 초등학교 수학-과학 교과의 성취기준과 교과 내용을 분석하여 4단계 STEAM 교수-학습 모형을 적용하여 3시간 블록타임의 16차시 융합교육 교수-학습 프로그램을 구안했다. 개발 프로그램의 타당성을 검증하고, 현장 적용을 위해 개발과 시범 적용 과정에서 4명의 교육 전문가 패널이 참가하여 평가하였고, 그 결과를 반영하여 융합교육 프로그램을 완성했다. 수학-과학 교과를 중심으로 여러 교과를 통합하여 디자인과 메이킹, 감성 기반의 16차시 영재교육 프로그램을 초등학생들에게 시범 적용한 결과 창의적인 설계와 디자인, 적극적인 참여와 협동학습, 재미있는 수업활동(게임, 만들기 등)으로 융합교육의 목적과 가치를 달성할 수 있었다. 개발된 융합교육 영재 프로그램은 초등학교 정규 수업 시간과 창의적 체험활동, 영재학급 수업 등에서 적용한다면 학생들의 과학적 창의성, 예술적 감수성, 디자인 감각 등을 함양할 수 있는 실질적인 융합교육 콘텐츠가 될 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권7호
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• pp.871-880
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• 2011

본 연구에서는 수정된 버전의 InVEST Volcanic Concept Survey 검사지를 통해 예비 지구과학교사들의 화산시스템에 대한 이해를 탐구하였다. 그 결과, 화산 과정을 이해하는 예비 지구과학교사들은 극히 제한적이라는 결과를 얻었다. 즉, 화산관련 용어의 단순개념을 묻는 질문들은 높은 점수의 응답들을 얻은 반면에 화산분출의 구조를 묻는 고도의 사고를 요구하는 깊은 개념적 연결의 질문들은 낮은 점수의 응답들을 얻었다. 특히, 환경과의 영향 및 위험 예측에 대한 문항에 대해서는 매우 낮은 이해를 나타내었다. VCS 결과는 개념구조의 틀 안에서 예비 지구과학교사들이 화산 개념을 잘 이해하고 있는지를 과학교육 연구자들에게 알려주는 측정 기준으로서의 교육적 가치를 향상시킬 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제38권4호
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• pp.303-320
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• 2017

본 연구의 목적은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 적용한 야외지질학습에서 학생들이 만드는 조별 모델 구성 과정에 대해 제약조건을 중심으로 이해하는 것이다. S 영재원 지구과학분과 3조, 12명의 학생들을 대상으로 진행하였다. '관악산은 어떻게 형성되었을까?'를 주제로 야외지질답사 2차시, 과학적 모델의 사회적 구성 수업 3차시로 진행하였다. 조별 모델 구성과정에 관해서는 Nersessian (2008)이 제시한 제약조건을 이론적 근거로 하여 반-구조화된 인터뷰, 야외지질답사, '과학적 모델의 사회적 구성 수업'의 모든 담화, 활동지를 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫 번째 야외지질학습에 적용한 과학적 모델의 사회적 구성 수업에 나타난 제약조건의 출처는 과학 이론, 야외지질답사에서 관찰한 내용, 과학적 모델의 사회적 구성 수업에서 추가로 제공된 것이 있었다. 두 번째 조별 모델링에 영향을 미치는 3가지 종류의 제약조건이 있다. 조별 모델에는 조별 구성원 모두가 동일하게 가지고 있던 것으로 '공통적인 제약조건', 조별 구성원 일부가 가지고 있던 것 중 조별 모델에 반영된 '채택된 제약조건', 마지막으로 초기 모델에는 없었으나 조별 모델 구성과정에서 새롭게 나타난 '생성된 제약조건'이 있었다. 이번 연구는 학교 과학에서 제약조건을 기반으로 조별 모델이 만들어지는 과정을 이해할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습이라는 수업 사례를 보여줌으로서 실제 적용하는데 이바지 하고자 하였다는 점에서 의의가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권1호
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• pp.88-101
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• 2021

이 연구의 목적은 학생들이 그린 그림이 야외지질답사와 모델링 기반 순환 학습에서 어떤 의미를 갖는지 질적으로 탐색하는 것이다. 서울의 한 대학 부설 영재교육원에 재학 중인 10명의 학생이 참여하였다. 한탄강 형성과정이라는 것을 주제로 야외지질답사와 3차시 모델링 3차시 수업을 진행하였다. 각 차시별 학생들이 작성했던 모든 기록장(글, 그림), 연구자 필드노트, 학생들이 참여한 모든 영상 자료 및 음성 녹음, 전사한 인터뷰 자료 등을 연구진과 공유하였다. Hatisaru (2020) 그림 표상화를 야외지질학습의 맥락에 맞게 수정하여 그림의 유형을 분류하였다. 학생들의 글(text, memo)을 포함한 그림의 특징을 분석하기 위해 연연적 내용 분석(deductive content analysis)을 사용하였다. 또한, 그림이 모델링 기반 순환 과정(자료 수집 관찰, 모델 생성, 모델 발달, 자연현상의 구체화) 속에서 어떤 역할을 하는지 분석하였다. 그 결과 학생들의 그림 유형은 지질학적인 개념을 포함한 상징적 이미지, 지형학적으로 외형을 묘사한 외형적 이미지, 학생들의 심리적인 영역을 표현한 정의적 이미지가 있었다. 특징은 설명, 생산화, 정교화, 증거, 일치, 심상(心狀)으로 분류하였다. 그림의 유형과 특징은 모델링 기반 순환 학습 과정에서 연속적으로 나타나며 학생들의 모델 발달 과정 속에서 학생들의 인지적인 영역에 관한 특성과 학업에 대한 긍정적인 태도와 감정을 반영하였다. 학생들이 그린 그림은 야외지질답사와 모델링 과정 모두에 있어서 학생들의 사고와 의사표현을 반영할 수 있는 도구로써 의미를 있음을 밝힘으로써 과학교육 관계자들에게 학생들의 그림 그리기 활동의 중요성을 역설하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-20
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• 2021

이 연구는 과학적 모델을 적용한 두 차례 야외지질학습(관악산과 한탄강 형성과정)에서 학생들이 보여주는 표상적 능력에 대한 이해를 목적으로 하였다. 수도권 소재 대학부설 영재원 10명의 학생들이 자발적으로 참여하였다. 야외학습환경과 교실학습환경에서 학생들이 작성한 서면 자료, 수업 과정에 대한 모든 영상녹음 및 음성 녹음 자료, 수업 종료 후 면담 자료를 수집하였다. 표상적 능력 수준을 구분하는 분석틀로 학생들의 표상 능력의 단계를 구분하고 과학적 모델 형성 과정에서 표상적 능력의 수준과 최종모델과의 결과론적인 해석을 덧붙였다. 그 결과 학생들의 표상적 능력은 1~6수준까지 다양하게 나타났다. 다만, 학생들은 야외학습환경에서 교실학습환경보다 상대적으로 낮은 수준의 표상적 능력을 보였다. 즉, 야외학습환경에서 상대적으로 낮은 수준의 표상적 능력으로부터 시작되어 교실학습환경에서 학생들이 표상적 능력의 수준을 높인 것을 결과론적으로 보였다. 궁극적으로 학생들의 표상적 능력을 이해하는 것은 과학적 모델 형성과정에서 현상을 설명하기 위한 도구로써 학술적인 의미를 지녔다.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권3호
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• pp.311-324
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• 2022

이 연구에서는 초등 과학영재 학생의 과학티콘 유형 및 과학티콘 만들기에 대한 인식을 분석하였다. 이를 위해 서울특별시 소재 2개 과학영재교육 기관에서 과학영재교육을 받는 4~6학년 학생 71명을 대상으로 과학티콘 만들기 수업을 시행하고, 학생들이 만든 과학티콘을 그 수와 유형에 따라 분석하였다. 또한 설문지와 집단 면담을 통해 과학티콘 만들기에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 과학티콘의 '형태'에 따른 유형 분석 결과를 살펴보면, 과학영재 학생들은 글의 '기술 형태'에서는 '문답형'보다는 '단어형'이나 '문장형'이 더 많았고, '생성 형태'에서는 다른 유형보다 '발음 유희형'과 '혼합형'이 더 많았다. 그림의 '표현 형태'의 경우에는 '텍스트 유형'보다 '그래픽 유형'과 '애니메이션 유형'이 더 많았다. 과학티콘의 '정보'에 따른 유형 분석 결과에서는, '감정'의 경우 '긍정 감정'과 '부정 감정'이 고르게 나타났다. '구성 수준'에서는 기존의 과학티콘을 '일부 수정' 하거나 '전면 재구성'하기보다는 완전히 '새로 구성'한 경우가 더 많았다. '교육과정 초과 여부'에서는 해당 학년 이하보다 상위 학년의 과학과 교육과정에 포함된 과학 지식을 활용한 경우가 더 많았다. '과학 학문 영역'에서는 '에너지', '생명', '지구와 우주', '융합' 영역보다 '물질' 영역의 과학 지식을 활용한 경우가 더 많았다. '과학 지식활용'에서는 '특성 활용형'과 '원리 활용형'보다 '명칭 활용형'이 더 많았다. 학생들은 과학티콘 만들기에 대해 과학 지식의 습득, 다양한 고차원적 사고력 향상, 과학 지식의 설명, 활용, 기억, 이해의 용이성, 재미와 즐거움 및 과학에 관한 관심과 흥미 유발, 감정 표현 기회 증가 등의 긍정적인 인식을 가지고 있었다. 하지만 과학티콘 만들기 과정에서의 어려움, 시간 부족, 단순히 재미로 끝날 우려 등의 제한점도 일부 인식하고 있었다. 이에 대한 교육적 함의를 논하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제10권1호
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• pp.76-89
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• 2017

본 연구는 충북 영동군 지역의 금강과 화석산지, 다양한 지질구조를 교육자원으로 하여 과학학습장을 개발하고, 이를 활용하여 지구과학 학습과 토포 필리아를 함양할 수 있는 교육 프로그램을 구안하는 것이다. 영동 퇴적층(백악기)은 금강을 따라 신선한 노두가 잘 발달되어 있어서 다양한 지질구조와 식물화석, 공룡 발자국 화석을 쉽게 찾을 수 있고, 건열과 연흔, 사층리 등 뚜렷한 퇴적구조가 잘 나타난다. 교육과정과 교과서 분석, 전문가 패널의 협의를 통해 야외학습장(관찰지점 6곳)을 개발하여 융합교육 프로그램으로 구안했다. 개발 프로그램에 대한 내용타당도 검증 결과, 모든 검사 항목에서 양호했다($CVR{\geq}0.88$). 야외학습 모형에 따라 수업에 적용한 결과 수업 만족도는 매우 긍정적으로 평가되었다(4.18). 과학학습장에서 진행된 야외 수업과정을 관찰한 결과, 학생들은 금강의 아름다운 경관 이미지를 새롭게 형성하였으며 다양한 구체물(모래사장, 징검다리, 공룡 발자국 화석, 퇴적구조 등)에 대한 개념과 가치, 의미를 새롭게 인식하게 되면서 토포필리아를 갖게 되었다.