• 과학교육연구지
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• 제38권2호
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• pp.356-375
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• 2014

본 연구의 목적은 비형식 과학학습의 개념인 자발적 학습, 다양한 장소에서의 학습 등의 학습측면을 담고 있는 학교 밖 영재 프로그램을 개발하여 초등 단위학교 5학년 영재학급 학생들에게 적용 후 창의적 문제해결력, 과학탐구능력, 과학적 태도에 어떤 영향을 주었는지 알아보고자 하였다. 이 연구를 위하여 영흥도 내 초등 단위학교 5학년 영재학급 학생 15명을 대상으로 적용하였고 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 본 연구를 위해 개발한 영흥도 지역자원을 활용한 학교 밖 영재 프로그램을 단위학급에 투여한 후 창의적 문제해결력의 변화를 알아본 결과 학생들의 창의적 문제해결력 신장에 효과가 있었다(p<.05). 창의적 문제해결력 하위 요소별로 살펴보면 다양한 문제 제안하기, 적절한 탐구문제 선택하기, 실험계획 세우기, 해결방법 확인하기 영역에서 유의미한 차이를 보였다(p<.05). 반면, 해결책 생각하기 영역에서는 유의미한 차이를 보이지 못하였다. 본 프로그램의 특성상 영흥도에 국한된 체험위주의 수업이 바탕을 이루고 있어 지역 확산적인 사고 위주의 해결책 제시가 쉽지 않은 것으로 해석할 수 있다. 둘째, 본 연구에서 개발한 프로그램은 학생들의 과학적 탐구능력의 신장에 효과가 있었다. 하위요소별로 살펴보면, 기초탐구과정에서는 관찰, 예상영역을 제외한 영역에서 유의미한 변화를 주지 못하였다. 반면에 통합탐구능력에는 자료변환에 유의미한 차이를 보였다. 이는 본 프로그램 중 생각넓히기, 더 나아가기 영역에서 이야기 만드는 과정, 활용방안 등의 활동이 긍정적인 영향을 미친 것이라고 생각되었다. 셋째, 본 연구에서 개발한 프로그램은 학생들의 과학적 태도 변화에는 판단유보를 제외한 영역에서는 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 과학적 태도는 인지적인 방법의 학습보다는 정의적인 방법에 의해 훨씬 더 효과적으로 변화할 수 있는데, 본 연구에서는 45일이라는 비교적 짧은 실험기간과 체험학습 장소에서의 탐구활동이 제한된 시간 안에 이루어져야 했으므로 그 부담감이 전체적으로 과학적 태도 변화의 긍정적인 부분에 영향을 주지 못하였다고 할 수 있다. 넷째, 학교 밖 영재 프로그램의 효과성을 알아보기 위한 설문 및 면담결과에서는 운영, 인식에서 긍정에 가까운 평가 결과를 나타내었으며 특히, 운영에서는 시설, 준비, 복지 영역에서 인식에서는 흥미도와 활용도 영역에서 긍정적인 효과를 거두었다. 이러한 결과는 일반 학급에서 접하기 힘든 시설과 체험활동들로 이루어져 있었고 학생들 스스로 계획한 탐구활동을 실행할 수 있는 기회가 적었기 때문으로 분석되어 졌다. 또한 면담을 통해 체험활동이 학습자로 하여금 흥미와 만족도 등을 높일 수 있는 방법이 될 수 있다는 결과를 도출하여 그동안의 선행연구와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 위와 같은 연구 결과를 바탕으로 후속연구에서는 도서지역 뿐 아니라 다양한 지역적 특성을 갖고 있는 현장에서 좀 더 많은 학생들을 표본집단으로 하여 학교 밖 영재 프로그램을 연구할 필요성이 있으며, 각 지역적 특성에 맞는 실제적이고, 적절한 프로그램 안 개발이 동반되어야 되어야 할 것이다. 아울러 정의적인 학습 방법과 단기간이 아닌 장기간에 걸친 프로그램을 준비할 수 있도록 해야 할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제37권3호
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• pp.525-537
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• 2013

과학영재교육원 학생들이 성공적으로 과학 탐구를 수행하기 위해서는 문제 인식, 가설 설정, 탐구 설계, 결론 도출 등의 과학 통합 탐구 능력이 요구된다. 이 연구에서는 김유향(2013)이 개발한 '과학 탐구 사고력 측정을 위한 서술형 평가도구'를 사용하여 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력을 평가 요소별, 성별, 이수 과정별, 전공 분야별로 비교하였다. 이 평가도구는 탐구 사고력의 주요 요소들인 탐구 문제 도출, 변인 추출, 가설 설정, 실험 설계, 자료 변환, 자료 해석, 결론 도출, 일반화, 평가에 관한 문항이 각 2개씩 총 18문항으로 구성되어 있다. 이 평가도구를 2013년 현재 C 대학교 부설 과학영재교육원에 다니고 있는 학생들 중 102명 학생들(초등과학반 15명, 중등과학심화I반 58명, 중등과학심화II반 29명)을 대상으로 시행하였다. 그 결과, 과학 통합 탐구 능력의 요소 중 가설 설정, 변인 추출의 점수는 상대적으로 높았고, 자료 변환, 자료 해석, 평가의 점수는 상대적으로 낮았다. '자료 변환'에 해당하는 선 그래프 그리기 문항과 '평가'에 해당하는 실험 설계의 개선점 찾기 문항의 정답률은 약 40 %로 상대적으로 낮게 나타났다. 영재교육을 받은 단계별로 비교하면 과학 통합 탐구 능력의 요소들 중 일반화의 경우 유의미한 차이가 있었다. 남학생과 여학생의 점수 차이는 유의미하지 않았다. 이 연구에서 사용한 평가도구가 생물 분야의 소재를 다루고 있어 생물 분야의 영재학생들과 다른 분야(물리, 화학, 지구과학)의 영재학생들과 비교한 결과, 유의미한 차이가 없었다. 과학영재교육원 학생들의 과학 통합 탐구 능력 향상을 위하여 자료 변환, 자료 해석, 평가에 관한 교수 학습을 강화하고, 과학 탐구와 관련된 구체적인 교수 학습 자료를 개발할 필요가 있다.

• 과학교육연구지
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• 제40권1호
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• pp.31-51
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• 2016

이 연구의 목적은 "영화공작소" 과학-예술 융합형 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 초등학교에 적용하여 효과를 알아보는 것이다. 이 연구를 위해 경기도 소재 초등학생 82명이 참여하였다. 43명은 실험집단으로, 39명은 비교집단으로 배치하였으며 프로그램 적용 전후에 과학 진로지향도, 진로인식, 창의적 성향 검사를 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 첫째, "영화공작소" 융합인재교육 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 과학 진로지향도 전체 점수와 하위영역 중 과학 학습 선호도, 과학 진로 선호도와 과학 진로에 대한 가치 인식에서 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 둘째, "영화공작소" 융합인재교육 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 진로인식 전체 점수와 4개 하위영역 점수가 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 셋째, "영화공작소" 융합인재교육 프로그램을 적용한 실험집단 학생의 창의적 성향 전체 점수와 독립심, 개방성의 2개 하위영역 점수가 비교집단에 비해 유의미하게 향상되었다(p<.05). 넷째, "영화공작소" 융합인재교육 프로그램에 대한 실험집단 학생의 인식을 조사한 결과 프로그램이 흥미로웠고, 수준은 약간 쉬웠으며 또 다시 공부하고 싶다고 응답하였다.

• 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.

• 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.

• 대한화학회지
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• 제63권5호
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• pp.376-386
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• 2019

이 연구에서는 산과 염기의 화학반응에 대한 학습발달을 논리 사고 발달단계에 근거하여 제시하고, 그 타당성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 전국의 7개 지역, 9개의 초등, 중등, 고등학교에서 387명을 편의표집하였다. 이 연구에서 개발한 설문지는 총 9문항이었으며, 산과 염기 반응물과 생성물을 제시하고 이 물질들이 어떻게 변화할지에 대한 자신의 생각을 그림으로 표현하고 그 이유를 적도록 구성하였다. 상황 맥락은 한 종류의 용질이 용매에 녹는 상황과 두 종류의 용질이 용매에 녹는 상황 등으로 구분하였다. 이 연구에서는 물질보존 논리, 조합 논리, 비례 논리, 입자 개수 보존 논리를 조합하여 총 6단계의 학습발달을 가정하였다. 자료를 분석하여 Rasch 모델로 Person reliability, Item reliability, MNSQ와 ZSTD의 Infit와 Outfit값을 구한 결과, 본 연구에서 가설적으로 제안한 논리 사고 학습발달단계가 타당함을 확인하였다. 자료의 분석 결과, 중학교 2학년까지는 낮은 단계의 사고가 저학년에서 더 우세하였다. 그리고 높은 단계의 사고(2단계에서 5단계)가 상대적으로 고학년에서 우세한 것으로 나타났다. 그러나 고등학교 3학년(Grade 12)에서 높은 단계의 사고가 급격하게 감소하였다. 그리고 가장 마지막 단계인 5단계의 사고는 모든 학년에서 매우 낮았으며, 학생들의 비율이 가장 높은 학년은 중학교 3학년으로 나타났다. 이러한 특이한 연구 결과에 대한 해석은 교과서의 서술 방식과 관련된 추후 연구 과제로 제안하였다.