• 한국과학교육학회지
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• 제36권1호
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• pp.15-28
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• 2016

본 연구의 목적은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통한 학생들의 모델링 능력 변화를 '모델과 모델링에 관한 인식'과 '모델링 실행'의 두 측면으로 살펴보는 것이다. 이를 위해, 중학교 2학년 학생 41명을 대상으로 천문학 내용과 관련하여 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 실시하고, 수업 전과 후에 각각 모델링 능력 검사를 실시하였다. 검사 결과 학생들의 '모델과 모델링에 관한 인식'은 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통해 더 진보된 관점으로 변화하였다. 학생들은 사회적 구성 활동을 통해 모델을 이용하여 자신의 생각을 표현할 수 있다는 것과, 하나의 현상을 설명할 수 있는 복수의 과학적 모델이 존재하며, 과학적 모델이 변화할 수 있음을 인식하게 되었다. 학생들의 '모델링 실행'의 변화는 사전과 사후의 수준 변화에 따라 4 가지 유형(모델링 수준 상승 유형, 모델링 수준 하강 유형, 높은 수준 유지 유형, 낮은 수준 유지 유형)으로 나누어졌다. 과학적 모델의 사회적 구성 수업을 통해 대부분의 학생들의 '모델링 실행' 수준이 상승하였다. 이러한 변화는 학생들로 하여금 자신의 모델을 다른 모델과 비교하고 경쟁할 수 있는 기회를 제공한 사회적 구성 활동에 영향을 받은 것으로 나타났다. 한편, 일부의 학생들은 오히려 '모델링 실행' 수준이 내려가거나 변화가 없었다. 이 학생들의 학교 과학 성적은 비교적 우수했으며, 정확한 정답을 찾아 시험에서 좋은 성적을 얻는 것을 학습의 목표로 여기고 있었다. 이것은 전통적인 수업방식에 길들여진 학생들이 증거를 기반으로 지식을 구성해가는 과정을 중시하는 과학적 모델의 사회적 구성 수업 방식에 더 큰 어려움을 겪을 수 있다는 것을 말해준다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.301-311
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• 2017

본 연구에서 연구자는 학생들이 마찰력을 주제로 소집단 토론을 진행할 때 어떤 특성을 보이는지 살펴보았고, 공통맥락이라는 키워드가 연구에서 나타난 현상을 잘 설명한다고 생각하여 이 용어를 재정의하고 공통맥락 형성의 관점에서 학생들의 토론 양상을 살펴보았다. 특히 학생들이 논의하는 과정에서 공통맥락의 형성 과정이 구성원들의 논의를 거쳐 명시적으로 나타나는지, 공통맥락이 이미 형성되어 있다고 암묵적으로 가정하거나 간단한 확인만 거치는지에 대해 살펴보았다. 연구 결과 공통맥락의 형성 과정이 명시적으로 드러난 사례로는 문제 상황의 확인(특히 2번 문제에서 A의 운동), 마찰력의 본성 및 특성, 여러 가지 힘들의 성질, 관성계 및 비관성계와 관련한 논의 등이 있었다. 한편, 구성원들이 공통맥락이 이미 암묵적으로 형성 되어 있다고 가정하고 논의를 이어 나간 것 중 본 연구에서 특징적인 것으로는 마찰력 규칙에 대한 지식이 있었고, 마찰력 규칙을 오용하는 사례도 찾아볼 수 있었다. 한편, 연구자는 질문자, 수용자, 다른 의견을 가진 학생의 존재가 긍정적인 조별 토론에 중요하다는 사실을 발견했고, 특히 질문자는 본 연구 사례에서 매우 중요한 역할을 하였음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 담화의 형태를 중심으로 분석하는 선행연구들과는 달리 구체적인 수업의 주제가 소집단 조별 토론에 어떤 영향을 주는지 분석했다는 점에서 그 의의를 가진다고 본다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.403-417
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• 2015

본 연구의 목적은 통합교육의 효과와 관련된 국내 연구결과에 대한 메타분석을 통하여 연구 변인에 따른 효과크기를 비교하고, 이를 통해 추후 통합교육 연구와 관련된 시사점을 도출하는 것이다. 이를 위하여 2012년부터 최근 3년간 통합교육의 효과를 분석한 161편의 논문으로부터 총 236개의 효과크기를 산출하고, 연구의 종속변인인 창의성, 문제해결력, 학업성취도, 과학탐구능력, 창의적 인성, 과학적 태도, 흥미와 연구의 중재변인인 학습자 특성, 집단크기, 수업 운영방식, 중심교과, 출판유형(학술지/석사학위논문/박사학위논문)에 따라 효과크기에 어떤 차이가 있는지를 분석하였다. 연구결과 통합교육의 전체 효과크기는 0.88(U3=81.06%)로 Cohen(1988)의 해석준거에 따르면 큰 효과크기를 나타냈다. 종속변인에 따른 효과크기를 분석한 결과, 과학적 태도의 효과크기가 가장 큰 것으로 나타났으나 모든 종속변인이 중간크기 이상의 효과크기를 갖는 것으로 분석되었다. 학교급 별 효과크기 분석에서는 유치원을 대상으로 한 연구의 효과 크기가 가장 큰 것으로 나타났으며 일반학생과 영재학생의 구분에서는 영재학생을 대상으로 한 연구의 효과크기가 더 큰 것으로 나타났다. 집단크기 별 효과크기는 30명 이하의 소집단을 대상으로 한 연구가 가장 컸으며, 정규교과 시간보다 방과 후 활동을 비롯한 교과 외 시간에 시행한 연구의 효과크기가 더 큰 것으로 분석되었다. 통합교육 설계의 중심이 되는 교과 별로 효과크기를 분석한 결과, 예체능 교과의 효과크기가 가장 컸으나 모든 교과에서 중간 크기 이상의 효과크기가 나타났다. 마지막으로 출판 유형에 따른 효과크기의 차이를 분석한 결과 박사학위 논문의 효과크기가 가장 컸으며 학술지 논문과 석사학위 논문의 효과크기는 비슷한 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻은 결과를 바탕으로 추후 통합교육 관련 연구를 위한 시사점을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.85-94
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• 2015

구성주의는 현재의 과학교육 발달에 많은 시사점을 주었지만, 동시에 교육 현장의 적용에 있어 여러 가지 혼란도 야기했다. 해석학은 이런 혼란을 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라 과학 교육에 새로운 지평을 제공해 줄 수 있는 가능성을 지닌 철학이다. 해석학과 구성주의는 모두 학생의 선이해를 긍정하고, 지식의 맥락성을 인정한다는 점에서 공통점을 지니며, 이를 바탕으로 전통적인 교수법을 넘어서는 새로운 시사점을 제공해 줄 수 있다. 해석학은 이해란 무엇인가를 다루는 학문으로 지평의 개념을 통해 인간의 이해 양상을 총체적으로 파악하려고 하며, 이 개념으로부터 과학 교육에서의 학생의 이해에 대해서도 총체적으로 접근하는, 전체적인 맥락을 고려한 수업을 할 것을 제안한다. 또한 해석학은 이해의 과정이 부분과 전체, 익숙함과 낯섦 사이의 끊임없는 해석학적 순환의 과정에서 일어난다고 이해하고 있는데, 이를 통해 인간의 '이해 과정'에 있어서 간과하기 쉬운 순환성에 주목할 것과, 학생들이 끊임없이 자신들의 선이해를 재해석, 재이해 할 수 있도록 도와줄 것을 제안한다. 또한 수업 하나 하나를 구성하는데 있어서도 전체적인 틀 속에서 고려하는 것이 필요하다는 시사점을 제공해 준다. 마지막으로 해석학은 지평의 융합의 개념을 통해 인간이 이해에 도달한 모습을 표현하고 있는데, 이를 통해 학생의 이해의 과정을 '갈등'의 개념 보다는 '융합'의 개념으로 바라볼 것과, 수업의 목표를 학생 개인의 전인적인 변화에 둘 것을 제안한다. 이처럼 과학교육에 많은 새로운 시사점을 제공해 줄 수 있는 해석학이 앞으로 과학교육 분야에 새로운 지평과 담론을 제공하면서, 과학교육 연구와 실천의 발전에 기여할 수 있기를 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제64권1호
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• pp.19-29
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• 2020

이 연구에서는 2009 개정교육과정의 화학I 교과서 4종과 화학II 교과서 4종, 2015 개정교육과정의 화학I 교과서 9종과 화학II 6종의 교과서에 제시된 산·염기 모델에 관련된 표상을 분석하였다. 교과서에 제시된 표상의 문제점은 정의 표현의 문제와 논리사고 표현의 문제로 구분하였다. 연구 결과, 화학평형의 개념이 없어서 2009 개정교육과정의 화학I 교과서에서는 브뢴스테드-로우리 산·염기 정의에서 가역반응의 표상에 문제가 있었지만, 이러한 문제는 화학평형 개념이 포함된 2015 개정교육과정의 화학I 교과서에서도 지속되는 것으로 나타났다. 논리사고 표현은 입자 종류 보존논리, 조합논리, 입자 수 보존논리, 비례논리 등이 있다. 2009 개정교육과정 화학I 교과서에서는 논리사고와 관련된 표상의 문제가 적었지만, 2015 개정교육과정의 교과서에서는 논리사고와 관련된 표상의 문제가 많이 발견되었다. 따라서 교육과정이 개정되면서 산·염기 모델에 관련된 교과서의 표상들이 학생들의 이해에 도움을 줄 수 있는 방향으로 변화될 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제62권4호
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• pp.279-287
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• 2018

이 연구에서는 2009 개정교육과정에서 Brønsted-Lowry 모델을 다루는 화학 I과 화학 II 교과서를 대상으로 교과서의 설명과 예시를 분석하였다. 특히 Brønsted-Lowry 모델의 정의와 사례의 제시, 실험 내용 등에서 화학평형이라는 과정적 관점과 비순차적 과정을 제시하고 있는 지에 대해 분석하였다. 분석 대상 교과서는 현재 사용되고 있는 2009 개정교육과정의 화학 I 교과서 4종과 화학 II 교과서 4종이었다. 연구 결과, 화학 I 교과서에서는 Brønsted-Lowry 모델을 설명할 때 화학평형의 관점이 충분히 제시되지 않았으며, 이는 교육과정 개정이 되면서 2009 개정교육과정에서 발생한 문제로 나타났다. 화학 II 교과서에서는 약산과 강염기의 반응과 같은 사례에서 Brønsted-Lowry 모델을 적용하기 보다는 Arrhenius 모델의 순차적 관점으로 묘사하였다. 또한 화학 II 교과서의 Brønsted-Lowry 모델을 증명하기 위한 실험의 예시도 매우 부족하였다. 산-염기 정의에 관련된 실험 예시는 지시약의 색변화로 분류하는 수준이었으며, 산의 세기를 설명하기 위한 실험 예시는 전류의 세기 비교나 금속과의 반응에서 발생하는 수소기체의 발생 정도를 비교하는 것이었다. 또한 모든 교과서에서는 Brønsted-Lowry 모델을 설명할 때 수용액 상태를 제시하여 Arrhenius 모델과 차별화되지 못하는 문제가 있었다. 따라서 비수용액 상태의 산과 염기를 제시함으로써 Brønsted-Lowry 모델에 대한 학생들의 이해를 돕기 위한 실험의 예시에 대한 개발이 필요하다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제9권3호
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• pp.276-291
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• 2016

본 연구는 학생들의 창의적 공학문제해결 성향을 측정할 수 있는 신뢰성과 타당성이 검증된 검사도구를 개발하는 것이다. 문헌 분석 및 전문가 협의 과정을 통해 예비 검사 도구 구성 요인을 동기, 환경, 성격, 공학 설계, 공학적 사고 습관, 공학과 공학자, 소통 및 협업 능력 7요인을 추출하였고, 구성 요인과 각 문항들의 조작적 정의 사이의 관련성을 바탕으로 구성 요인별 10개 내외의 예비 문항을 제작하였다. 7요인 40문항의 예비 검사 문항에 대해 전체 문항과 요인별로 문항 신뢰도 검사 및 세 차례에 걸친 탐색적 요인 분석을 실시하여 동기 3문항, 공학 설계 6문항, 공학적 사고 습관 9문항, 공학과 공학자 4문항, 소통과 협업능력 6문항으로 구성된 5요인 총 28문항의 창의적 공학문제해결 성향검사 도구를 개발하였다. 각 요인별 신뢰도는 .733에서 .892 사이의 값을 보였고 공학적 사고습관 요인의 신뢰도(${\alpha}=.892$)가 가장 높고, 동기 요인의 신뢰도(${\alpha}=.733$)가 가장 낮았다. 전체 문항의 신뢰도는 .906으로 검사 도구의 높은 신뢰도를 보였다. 이를 통해 3차에 걸친 요인 분석 결과 각 문항들의 요인에 대한 범주화가 잘 이루어졌고 내용의 구조적 타당도가 향상되어 신뢰 할 수 있는 검사 도구가 개발된 것으로 볼 수 있다. 본 연구 결과는 학생들의 창의성과 문제해결 성향을 동시에 진단할 수 있는 검사 도구로 활용될 수 있을 것이다.