• 대한지구과학교육학회지
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• 제16권3호
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• pp.340-350
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• 2023

본 연구는 교육대학교 84명의 학생들을 대상으로 계절변화 단원에 대한 수업 곤란도를 분석한 연구이다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 초등과학 계절의 변화를 구성하는 4개 주제별 초등예비교사의 수업곤란도가 큰 주제부터 제시하면 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'(수업곤란 도 4.05), '계절에 따라 태양의 남중 고도와 낮과 밤의 길이는 어떻게 달라질까요?'(수업곤란도, 3.12), '하루 동안의 태양 고도, 그림자의 길이, 기온은 서로 어떤 관계가 있을까요?'(수업곤란도 2.85), '계절에 따라 기온은 어떻게 달라질까요?'(수업곤란도 2.80)이다. 이것으로 초등과학 계절의 변화 단원에서 공간지각 개념이 필요한 수업주제로 분류되는 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'에 대한 4주제에 대한 수업이 다른 단원에 비해서 수업곤란도가 높게 나타났다. 둘째, 계절변화 단원에서 수업주제별로 수업곤란도의 요인은 다양하게 나타났다. 초등예비교사들이 계절 변화 단원에 대한 수업을 지도할 때 수업을 어렵게 만드는 요인을 빈도수가 높은 순서대로 살펴보면 '자전축 기울기에 따른 태양남중 고도 비교하기 실험 지도' 가 42명(50%), '태양 남중고도와 낮과 밤의 길이 설명의 어려움'이 38명(45%), '남중고도 개념 설명의 어려움'이 27명(32%), '계절별 태양의 위치변화 설명의 어 려움'이 24명(29%), '태양고도를 측정할 때 전등의 높이를 조절해야 하는 합당한 이유 설명'이 20명(24%), '태양고도와 최고기온 사이의 불일치 이유 설명의 어려움'이 16명(19%), '모래(지면)온도 측정의 어려움'이 12명(14%)으로 각각 나타났다. 셋째, 수업곤란도 요인을 분석해 보면 교사요인보 다 교육과정요인이 많았다. 이러한 맥락에서 볼 때, 초등예비교사들의 수업곤란도가 가장 크게 나타난 계절 변화 단원 중 4주제인 '계절의 변화가 생기는 까닭은 무엇일까요?'에 대한 탐구활동은 교육과정의 측면에서 개선이 필요하다고 판단된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권7호
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• pp.1450-1470
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• 2013

본 연구는 다수준 포함 교수법(multi-level instruction)을 적용한 초등과학 프로그램을 개발하고, 이를 적용한 수업 과정에서 나타나는 학생들 간의 언어적 상호작용을 분석한 것이다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 경기도 H시의 B초등학교 5학년 27명을 대상으로 이질적인 4명의 학생으로 소집단을 구성하였고, 매 차시마다 2개 소집단의 수업 과정을 녹화하였다. 5학년 2학기 '1. 우리의 몸' 단원을 대상으로 다수준 포함 교수법을 적용한 초등과학 프로그램을 개발하였다. 언어적 상호작용은 크게 인지적 영역과 정의적 영역 두 가지 측면으로 분석하였다. 인지적 영역은 응답, 질문, 의견제시, 의견받기로 정의적 영역은 행동참여, 분위기 조절로 세분화하여 분석하였다. 다수준 포함 교수법을 적용한 초등과학 프로그램에서 학생들의 언어적 상호작용 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 인지적 영역과 관련된 언어적 상호작용이 정의적 영역과 관련된 상호작용에 비해 많이 일어났다. 둘째, 인지적 영역에서는 중위수준 아동의 언어적 상호작용 빈도가 가장 높았고, 정의적 영역에서는 상위수준 아동의 빈도가 가장 높았다. 인지적, 정의적 영역에서 모두 하위수준 아동의 빈도가 가장 낮게 나타났다. 셋째, 인지적, 정의적 영역에서 상위-중위수준 아동 사이에는 언어적 상호작용의 빈도에 차이가 없었다. 그리고 상위-하위수준 아동보다 중위-하위수준 아동에게서 유의하게 차이가 있는 상호작용 유형이 더 많았다. 중위-하위수준 아동은 행동 참여를 제외한 모든 영역에서 유의한 차이가 있었다. 넷째, 시간이 지날수록 전반적으로 아동들의 언어적 상호작용의 빈도가 증가하고 있었다. 또한 성취수준에 관계없이 활발한 상호작용이 일어나고 있음을 알 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권5호
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• pp.930-936
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• 2004

한국 역사 속 과학탐방은 1998년부터 개발, 시행되고 있다. 한국 역사 속 과학 탐방의 효과에 대해서는 일부 논의가 있었으나, 실질적인 연구는 부족하였다. 이 연구에서는 한국 역사 속 과학탐방의 목적을 문화재에 대한 과학적 안목 형성 관점에서 화성 과학탐방의 사례와 함께 논의하였다. 문화재의 과학적 우수성 평가 준거를 고려하여 연구자의 안내된 질문과 수렴적 및 발산적 과학 탐구로 구성된 화성(華城) 과학 탐방 자료가 개발되고 지도 방략이 구안되었다. 본 연구에서는 문화재의 과학적 우수성 평가 준거를 고려한 화성 과학 탐방을 지도하여 중학생들이 문화재의 과학적 우수성을 올바로 평가할 수 있는 분별 능력, 즉 문화재에 대한 과학적 안목을 형성하는지 여부를 조사 하고자 하였다. 서울 지역 중학교 과학 특별활동반 10명을 연구 대상으로 하였다. 탐방 전과 후에 실시된 '문화재의 과학적 우수성 평가하기' 설문과 탐방 후 면담을 통해 탐방을 통한 관점 변화를 분석하여 과학 탐방 활동으로 문화재에 대한 과학적 안목 형성 여부를 연구하였다. 과학교육 전문가들의 화성 과학 탐방 활동과 토의 과정을 바탕으로 '화성 과학 탐방' 자료 개발 초고 작성 후 과학교육 전문가들의 논의를 거쳐 학생들에게 적합한 과제를 포함하여 탐방 전 활동, 현지 탐방 활동, 그리고 탐방 후 활동으로 자료를 구성하였다. 실제 탐방 지도 계획도 탐방 전 활동과 현지 탐방 활동 그리고 탐방 후 활동을 위한 내용으로 하였다. 구체적 지도 방략으로 탐방 전 활동에서 학생들이 장소에 대한 생소함을 줄여줄 수 있도록 비디오 시청과 장소에 대한 간단한 안내가 있었으며, 현지 탐방 활동에서는 문화재에 대한 과학적 안목 지도를 위하여 문화재의 과학적 우수성 판단 준거를 고려한 탐색 단계와 집중 탐구 단계가 있도록 하였고, 탐방 후에는 현지 과학 탐방 활동을 바탕으로 화성의 과학적 가치 평가 활동이 있었다. 탐방 후 학생들의 설문과 면담을 분석한 결과, 대부분의 학생이 긍정적 변화를 보였다. 화성 과학 탐방 활동을 통해 학생들은 기존에 자신들이 가지고 있었던 문화재에 대한 관점에 반성적으로 사고하고, 문화재의 과학적 우수성을 판단하기 위한 올바른 평가 준거의 필요성을 알며, 우리 조상들의 지혜와 과학 기술이 당시 사회에 어떤 영향을 주었는지, 그리고 문화재가 만들어질 당시의 시대적 상황 및 문화재의 과학적 목적과 원리를 새롭게 고려하는 등 탐방 전과는 다른 관점에서 문화재의 과학성을 평가하였다. 이와 같은 결과들은 문화재의 과학적 우수성 평가 준거를 고려한 교사의 안내된 질문과 수렴적 및 발산적 과학 탐구로 구성된 화성 과학 탐방 지도가 학생들의 문화재에 대한 과학적 안목 형성에 있어 의미 있었다는 것을 보여준다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권4호
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• pp.541-553
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• 2018

본 연구는 자유탐구 활동에서 나타난 과학고등학교 학생들의 인식적 목표와 인식적 이해가 추론 복잡성과 어떠한 관련이 있는지 알아보고, 자유탐구가 참과학 탐구의 성격을 띠게 하는 맥락을 탐색하였다. 1명의 교사와 12명의 2학년 학생이 연구에 참여하였으며, 연구에 참여한 6팀 중 인식적 측면과 추론의 복잡성이 뚜렷하게 구분되는 2팀을 초점 집단으로 선정하여 사례연구를 실시하였다. 학생의 활동과 면담을 녹화, 녹음한 후 전사한 자료, 참여관찰 자료, 학생이 작성한 인공물 등을 분석하여 다음과 같은 연구 결과를 얻었다. 첫째, 학생들의 인식적 목표와 이해는 인식 대상의 특성과 맥락에 따라 차이가 있었다. '현상 이해에 대한 가치 공유, 연구 가치에 대한 성찰 기회, 협업과 합의를 요구한 과제 특성, 팀원 간의 충분한 소통 기회'와 같은 맥락은 학생들의 인식적 목표와 이해의 향상을 촉진했다. 반면, '연구 관련 문헌에 대한 비판적 검토 기회의 부재, 환경적 제약'과 같은 맥락은 학생들의 인식적 목표와 이해의 하락을 촉진했다. 둘째, 학생들의 인식적 목표와 이해는 추론의 복잡성에 영향을 미쳤다. '과학적 의미 형성'의 목표는 학생이 생성한 의문을 바탕으로 검증 가능한 가설을 설정하는 높은 수준의 추론에 영향을 미쳤다. 정당화에 대한 높은 이해는 대조군 설정에 의도적으로 주목하고 독창적인 실험 노하우를 개발하는 높은 수준의 추론으로 이어졌다. 청중에 대한 높은 이해는 논변을 들어 자신들의 연구를 방어하고, 후속 연구를 제안하는 높은 수준의 추론으로 이어졌다. 반면, '정답 찾기'의 목표와 정당화에 대한 낮은 이해는 자료의 의미를 해석하지 않고, 실험의 한계점을 조절하지 않는 낮은 수준의 추론으로 이어졌다. 청중에 대한 낮은 이해는 연구를 적극적으로 방어하지 않고, 후속 연구를 고려하지 않는 낮은 수준의 추론으로 이어졌다. 본 연구는 자유탐구 지도와 관련하여 활동의 가치를 공유하고, 학생의 인식적 권위를 확인할 수 있는 소통 기회와 비판적 검토 기회를 제공할 것을 시사한다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권1호
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• pp.48-63
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• 2024

본 연구에서는 맥락을 중요시하는 수업 절차를 제안하고, 과학 수업을 진행하여 어떠한 효과가 있는지 살펴보고자 하였다. 과학지식과 관련이 있는 다양한 맥락 중에서 발견의 맥락과 실생활 맥락을 중심으로 수업을 설계하기 위한 수업 절차를 개발하였다. 맥락중심설계와 이를 적용한 프로그램에 대하여 전문가의 내용 타당도 검증 후 수업을 진행하였고, 학생들의 반응을 확인하였다. 수정·보완을 거쳐 완성된 수업 설계의 최종안은 다음과 같다. 맥락중심설계를 4단계 PEAS(1단계 - 맥락 제시하기(Presentation), 2단계 - 맥락 탐색하기(Explore), 3단계 - 맥락 적용하기(Adapt), 4단계 - 정리하기(Share & Synthesize)) 절차로 제시하였다. 과학지식이 어떠한 사회적·역사적 맥락에서 생성되었는가(발견의 맥락)부터 실생활에서 어떻게 활용되고 있는가(실생활 맥락)까지 폭넓게 다룸으로써 단편적인 지식 습득에만 치우치지 않고, 과학지식의 전반적인 흐름을 경험할 수 있도록 하는 데 목표를 두고 있다. 새롭게 제안한 수업 절차에 대한 이해를 돕고, 그 효과를 확인해보고자 5학년 2학기 '재미있는 나의 탐구', 2. 생물과 환경 단원을 선정하여 프로그램을 개발하였다. 연구 결과, 맥락중심설계를 적용한 초등과학 프로그램은 학생들의 자기주도적 학습능력 향상에 효과적이었고, 특히 내재적 동기 영역에서 효과가 두드러졌다. 학생들은 과학지식과 관련된 발견의 맥락과 실생활 맥락을 경험하면서, 과학 학습에 능동적으로 참여하고자 하는 욕구가 생겼고, 이것이 적극적인 학습 효과를 이끌어내는 데 필수적인 조건이 되면서 의미 있는 학습이 일어날 수 있는 선순환 고리가 만들어졌을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 도출된 시사점을 바탕으로 다양한 영역 및 내용을 대상으로 맥락중심설계를 적용한 프로그램을 개발할 수 있을 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제45권3호
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• pp.260-276
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• 2024

이 연구의 목적은 공학기반 파력발전소 주제의 STEAM 수업을 통해서 지구과학전공 예비교사들의 컴퓨팅 사고에 대한 인식형성 및 개선이 있는지를 탐색하는 것이다. STEAM 수업은 가장 효율적인 파력발전소 모형을 제작해보는 내용으로 구성되었다. 컴퓨팅 사고 실천 인식을 알아보는 설문지는 연구자가 기존의 연구를 중심으로 설문 문항을 개발하여 15명의 예비교사들에게 투입하였다. STEAM 수업은 파도를 이용해서 터빈이 돌아가는 과학적 원리 이해를 바탕으로 모둠별로 효율적인 파력발전소 모형을 개발하도록 하였으며 수업 중에 문제를 인식하고(문제해결), 코딩작업을 해서(코딩 및 프로그래밍) 3D 프린터로 파력발전소를 제작하였으며(모델 설계 및 구축), 제작된 산출물을 평가하여 오류를 수정하는(문제 오류 수정) 동안에 '논리적 사고'를 통한 높은 수준의 컴퓨팅 사고 실천 인식이 파악되었다(14개 중에 앞의 5개 실천은 평균 5점). 하지만 용어에 대한 정확한 정의를 알지 못하고 실시한 수업에서 '추상화'. '문제분해', 및 '빅 데이터 활용'에 대한 인식은 오히려 수업 후의 인식은 더 낮아졌다(3개의 실천). STEAM 수업 후에는 컴퓨팅 사고 실천은 '온라인 게임하기'는 아니라는 것에 인식개선이 있었지만(4.06→0.86; 역문항) 아직도 컴퓨터를 이용해서 해야 하는 컴퓨팅 사고 실천으로 인식하고 있어 개선되지 않음이 확인되었다(컴퓨터처럼 생각하기, 컴퓨터를 사용하여 통계하기). 문제 인식에 해당하는 '문제해결'(3.73→4.33), '패턴 인식'(3.53→3.66), 그리고 '최상의 도구 선택'(4.26→4.66)의 3개 실천은 인식이 약하게 개선되었다. 컴퓨팅 사고 실천과 같은 역량 함양을 위해서는 실습위주의 교육양성과정이 개설되어야 하며, 특히 본 연구에서는 다른 주제의 추가적인 STEAM 수업을 했다면 개선이 일어나지 않거나 약하게 인식되었던 컴퓨팅 사고 실천에 대해서는 확실한 개선이 있을 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다회적인 상황학습의 교육실습 교육과정이 개설되어야 한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권5호
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• pp.739-756
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• 2016

본 연구의 목적은 지방소재 교사양성대학에서 근무하는 교사교육자인 '나'와 비판적 동료 3인이 셀프스터디를 통해 '나'와 나의 강의에 대해 심도 있게 성찰하고, 비판적 동료와의 협력적 검토를 바탕으로 나의 강의 개선을 시도하는 데에 있다. 2015년 예비 실행을 거쳐 2016년 3월부터 4학년 17명이 참여하는 교과교육 강의를 중심으로 본 연구를 수행하였다. 11주간 약 40시간의 강의를 촬영하였으며 강의자인 나의 반성적 저널, 예비교사의 강의 평가 자료, 온라인 게시판 내용 등을 토대로 강의 전반에 대한 자료를 수집하였다. 또 학생들을 대상으로 2차례에 걸쳐 설문을 실시하였고 강의 참여 일지를 작성하도록 하였다. 4명을 포커스 그룹으로 선정하여 면담을 진행하였다. 비판적 동료 3인은 강의 시작 전부터 연구의 방향과 분석 방법에 대하여 협의하였으며, 학기 중에는 매주 1회 해당 강의 녹화 자료를 분석하고 학생들의 반응, 강의 개선 방향 등에 대하여 함께 논의하였다. 강의 실행의 과정은 실행의 목적에 따라 크게 탐색, 갈등, 도전, 변화의 4가지 국면으로 나타났다. 연구 결과를 구체적으로 보면 첫째, 교사교육자로서 '나'는 '연구자로서의 나', '강의자로서의 나', '대학 행정관리자로서의 나'라는 다중적인 역할을 수행하고 있었고 종종 이들 사이에 갈등이 나타났다. 둘째, 강의자와 학습자 사이에 교과교육 강의의 필요성과 가치 등에 대한 인식 차이가 있음을 발견하였으며, 이것이 강의를 진행하는 데 있어 큰 어려움이 될 수 있음을 확인하였다. 셋째, 자신의 실행을 의도적으로 비판적 시각에서 관찰하여 '나'의 인식의 확장을 유발하였고, 강의에서는 '나'와 예비교사들의 소통과 협력적 실행으로 연결되었다. 그리고 비판적 동료와 함께 한 셀프 스터디는 '나'의 실행과 관련된 신념, 개인적 고민이나 갈등을 공동의 성찰 대상으로 끌어올려 각자의 시각과 대안을 지속적으로 교환하면서 균형 잡힌 해석과 연구 방향을 탐색하도록 하였다. 이를 통해 교사 교육자인 '우리'를 이해하는 틀을 제공하였다.

• 대한공업교육학회지
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• 제42권2호
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• pp.108-122
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• 2017

이 연구 논문은 인류 문명사에서 금자탑을 이루는 제 1차 산업혁명을 이끌고 성공적으로 이룬 와트에 관하여 그의 교육환경과 배움의 자세를 문헌을 통하여 살펴보고, 산업혁명의 결과물인 '새로운 증기기관'의 연구 개발 과정과 환경 등을 통하여 산업혁명을 이끄는 기본적인 인적 물적 인프라를 알아보는 데에 있다. 이러한 과정에서 얻어지는 정보는, 우리의 현재 학교교육이 지향하고 있는 '창의성 개발'에 관한 지침을 얻을 수 있다고 본다. 또한 아직은 태동기에 있는 '4차 산업혁명'을 대비하는 데에도 온고지신의 차원에서 많은 시사점을 얻을 수 있었다. 이상의 내용을 종합하여 얻은 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 와트의 부모는 아들이 기계장치 등에 흥미를 가지고 있다는 것을 알고 이 분야의 타고난 재능을 살려주기 위하여 적극적으로 협조하였다. 둘째, 와트는 글라스고우 대학의 교수들과 인연을 맺고 자신의 관심분야를 스스로 개척하며, 자기주도 학습으로 지식을 흡수하였다. 이러한 학문에 관한 끊임없는 능동적인 자세는 그를 이 분야의 기술자 및 이론가로서 성장시켰다. 셋째, 18세기에 신분의 벽을 뛰어넘는 새로운 시대를 주도하는 Lunar society의 연구 환경 인프라는 와트에게 과학적 호기심과 자유로운 탐구 정신을 경험하게 한 협회이다. 자신의 과학기술지식을 발표하고, 서로 이에 대한 의견을 자유롭게 교환하며 집단적 사고방식을 바탕으로 문제-해결의 지식을 축적해 가는 시스템이 있다는 것은 현대의 R & D환경을 만들 때에도 유념하여야 할 사항이다. 넷째, 사업가 볼턴과 같이 기술을 이해하고 그 가치를 파악하는 능력이 구비된 '경영의 귀재'가 연구자들을 재정적으로 지원하는 시스템이 필요하다. 동시에 재정문제를 그다지 걱정하지 않고 기술 자체를 즐기고 연구하는 '기술의 달인' 와트와 같은 사람이 있어야 산업혁명은 잘 이루어질 수 있다.