• 암석학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-66
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• 2018

화산위험지도 작성은 1960년대 과학 탐구의 초점이 되었다. Dwight Crandell과 Don Mullineau는 '과거는 미래의 열쇠이다'라는 관점으로 재해위험 매핑에 대한 지질학적 접근 방법을 개척했다. 세인트 헬렌즈산의 위험도 평가와 가까운 미래의 분출 예측에 대한 1978년 발간물, 그리고 1980년 대규모 분화로 화산위험 평가의 유용성이 입증되었고 화산 과학의 이 영역에서 거대한 성장이 시작되었다. 1980년대의 위험한 지역을 식별하기 위해 위험지역 이해 프로세스의 수치 모델을 개발하고 사용하기 시작했으며, 1990년대 후반부터 확산되었다. 수치모의 모델 산출물은 화산의 지질학적 지식에 의해 강조될 때 가장 유용하고 정확하다. 화산위험지도는 장기간의 무조건적인 화산 재해 위험을 묘사하는지, 어느 정도의 위험을 가진 모든 지역을 보여주는지, 화산이 불안정 또는 분화 위기 시에 개발되어 현재의 감시, 관찰 및 예보 정보를 고려한 지도로 크게 분류할 수 있다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제26권3호
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• pp.295-308
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• 2007

본 연구의 목적은 현장의 변화를 지원하는 과학교사 전문성 계발 프로그램의 특징과 모형에 대해 탐색하는 것이다. 연구는 크게 2단계로 이루어졌다. 연구의 앞부분에서는 과학 교사의 전문성에 대해 이론적 논의를 하였다. 과학 교사의 전문성에 대하여 교수 내용 지식에 대한 논의와 최근 교육 연구의 새로운 시각을 바탕으로 탐색하였으며, 이에 따라 다음의 시사점을 도출하였다. 첫째, 교사 자신의 실제 교수 상황에 바탕을 둔 연수 프로그램, 둘째, 지역 공동체나 학습자의 일상이 속한 공동체에 대한 이해를 고려한 연수 프로그램, 셋째, 교사의 실행 공동체에 대한 참여와 활동을 지원할 수 있는 연수 프로그램이 요청된다. 연구의 후반부에서는 구체적인 실행 사례를 검토하기 위해 영국의 대표적인 과학 교사 전문성 계발 프로그램을 살펴보았다. 사례분석 결과, 교사의 실행의 변화를 명시적으로 수집하고 교사 공동체에서 '뛰어난 교수 활동'에 대해 합의해 가는 과정을 통해 교사들 스스로 탐구활동에 대한 전문성을 계발할 수 있었음을 알 수 있었다. 마지막으로 논의 결과를 바탕으로 효과적인 과학 교사 전문성 계발 프로그램에 필요한 조건과 모형을 도출하였다. 모형은 전문성 계발 기회제공, 교실 현장 도입 및 연구지원, 변화 확산 및 지속성 지원의 3단계로 이루어지며, 전체적으로 순환적인 구조를 가진다. 본 연구에서 제안된 과학교사 전문성 계발 프로그램의 모형은 과학 교사 연수 프로그램을 설계하거나 평가할 때 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제42권4호
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• pp.538-559
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• 2023

본 연구에서는 과학교육 전문가 5인으로 구성된 포커스 그룹 토의(FGD)를 활용하여 모델 및 모델링에 관한 의미를 토의하는 과정에서 주요 주제로 다루어진 '모델과 이론의 관계'를 탐색하였다. 7회 수행된 FGD는 과학교육 연구에서 활발히 진행되고 있는 '모델 및 모델링'과 관련하여 '모델 혹은 모델링이란 무엇인가'라는 질문을 출발로 하여 토의가 전개되었다. 토의 과정에서 이론과의 관계를 중심으로 모델 및 모델링에 관한 몇 가지 주요한 논제가 제기되었고, 본 연구는 그 논제를 중심으로 전개된 토의의 흐름을 추적하였다. 이 연구에서 주목한 것은 FGD에서 연구 참여자들의 이론과 모델의 관계에 대한 토의가 하나의 주장으로 수렴되지 않고, 그와 관련된 몇 가지 논제들이 새로 불거져 나오는 상황은 그 논제에 대한 기존의 개념을 탈바꿈하고 새로운 이해를 추구하는 시도로 이어졌다는 점에 있다. 연구 결과는 세 가지 논제, '모델 혹은 모델링이란 무엇인가?', '모델과 이론의 관계는 어떠한가?', '이론에 기반하지 않은 모델링은 가능한가?'를 포괄하며, 특히 모델과 이론의 관계는 1) 모델이 이론 연역적이고, 모델링이 이론을 현상에 적용하는 것으로 이해되는가, 2) 모델이 이론으로 귀납되는가, 3) 모델링이 특정 구조를 갖는 바탕이론(경험적 지식의 틀)을 기반으로 출발하거나 혹은 바탕이론이 명시적으로 드러나지 않은 채 여러 가지 다른 자원들의 연결로 이해되는가로 토의되었다. 연구의 결과를 토대로, 과학철학과 과학교육, 그리고 과학교육 연구자와 과학교사 교육에 대한 함의가 제시되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.509-521
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• 2015

논증활동은 사람들 사이의 사회적 협력적 대화과정으로 볼 수 있다. 논증활동에 대한 선행연구를 살펴보면 Toulmin(1958)이 제시한 논증구조를 이용하여 논증활동의 구조적 측면을 분석하는 데 중점을 두고 있으며, SSI 맥락보다는 과학적 탐구 맥락에서 주로 연구가 수행되어 왔다. SSI 맥락에서의 논증활동은 간학문적, 논쟁적, 가치내재적 특성을 띠고 있기 때문에, 기존의 분석틀로는 SSI 논증활동을 분석하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 문헌연구과 SSI 담화 사례분석을 기반으로 SSI 맥락에서의 소집단 논증활동을 위한 분석틀을 개발하고, 그 틀을 기반으로 실제 SSI 맥락에서 진행되는 소집단 논증활동에 적용해봄으로써 그 적용가능성을 탐색해 보고자 하였다. 본 연구자는 SSI 맥락에서의 소집단 논증활동을 분석하기 위해 '담화클러스터'와 '담화요소'의 개념을 도입하였다. 담화클러스터는 유사한 목적을 지닌 발화의 묶음으로, SSI 맥락에서 '문제의 논점 확인', '개별 입장의 교환', '다양한 관점 및 자료의 탐색', '상반된 관점 간 논쟁', '설득력 있는 안에 대한 선택', '절충안 또는 대안 마련'의 여섯 가지로 구분될 수 있다. 담화요소는 SSI 소집단 논증활동에서 바람직하게 평가될 수 있는 내용 및 구조적 요소로서, '다양한 관점의 고려', '증거에 기반한 추론', '지속적인 탐구와 회의적 사고', '도덕 윤리적 민감성'의 네 가지 범주로 나눠지며, 총 19가지의 요소를 포함한다. 원자력에너지와 안락사 쟁점에 대한 소집단 논증활동 사례를 분석한 결과, 이 분석틀을 이용하여 학생들의 상호작용으로 이루어지는 논증활동의 전체적인 흐름과 학생 발화의 역동성을 종합적으로 판단할 수 있었으며, 학생들의 담화가 SSI 추론의 특징을 얼마나 반영하는지 설명할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 분석틀은 SSI 프로그램을 통한 논증활동 기술이나 의사결정과정의 향상을 알아보는 데 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제26권6호
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• pp.489-500
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• 2005

본 연구의 목적은 중학생에게 과학사 자료를 활용한 인지 갈등 수업을 하였을 때 나타나는 ‘우주관’에 대한 개념 변화의 인지적 과정을 살펴보는 것이다. 연구 대상은 인지수준이 각각 상, 중, 하인 중학교 2학년 학생 남녀 4명을 표집 하였다. 매 차시별 수업 후 형성된 학생의 ‘우주관’ 개념에 대해 면담과 탐구 활동지 분석을 실시하였으며, 사전$\cdot$사후 개념 검사로 개념 변화 정도를 알아보았다. 연구결과 4명의 학생들이 가지고 있는 천문학적 선개념은 차이가 있었고 천체의 운동과 관련된 오개념도 다양하였다. 형식적 조작기와 전이단계 있는 학생은 과학사를 이용한 수업을 통하여 천동설에서 지동설로 개념 변화가 이루어졌다. 그에 비하여 구체적 조작기에 해당하는 학생의 선개념은 전반적으로 비과학적이거나 무개념 상태였으며, 인지 갈등을 일으킬 만한 현상을 제시하여도 개념 변화를 일으키지 못하는 등 과정에 어려움을 보였다. 이 단계의 학생에게는 새로운 자료를 제시하고 이를 설명하게 하는 인지 갈등 과정을 통하여 천동설에서 지동설로의 개념 변화를 일으켰다. 수업 처치 후 학생들의 개념 검사지의 성취도가 $10\%$ 이상 높아졌다. 이는 과학사 자료를 이용한 학습 지도가 과학적 개념 변화에 있어 효과적이라고 할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권2호
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• pp.486-500
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• 2013

본 연구는 탐구 맥락에서 실시된 논변활동 과정에서 학생들이 이용하는 데이터 출처에 따라 학생의 인식론적 추론과 논변의 구조가 어떻게 달라지는지 알아보기 위해 수행되었다. 이를 위해 중학교 1학년 '식물의 영양' 단원에서 1차 데이터를 이용하는 3가지 논변 과제와 2차 데이터를 이용하는 3가지 논변 과제를 개발하여 적용하였다. 연구 결과, 논변활동 과정에서 나타난 학생들의 인식론적 추론은 데이터 출처에 따라 다르게 나타났다. 1차 데이터를 이용한 논변활동에서는 대부분 현상기반추론이나 관계기반추론을 통해 설명을 구성하였지만 2차 데이터를 이용한 논변활동에서는 모든 소집단이 모형기반추론을 포함하여 설명을 구성해 나갔다. 현상기반추론이나 관계기반추론을 바탕으로 작성된 논변의 경우, 학생들은 관찰 가능한 특징만을 기술하였고 논변에서 보장이 생략되는 경우가 많았다. 반면 모형기반추론을 포함한 논변의 경우 관찰 결과를 이론 지식과 결합하여 설명을 구성해가고 논변에서 보장이 보다 잘 드러났다. 그리고 이 때, 소집단 내에서는 더욱 다양한 아이디어가 제안되었고 이에 대한 평가 맥락이 형성되면서 논변활동을 더욱 자극하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권4호
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• pp.657-668
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• 2016

본 연구의 목적은 예비 과학교사들이 교육실습 과정동안 겪는 딜레마를 탐색하여 딜레마의 특징과 대응방법을 통해 교사교육에의 시사점을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대 과학교육전공 4학년에 재학 중인 34명의 예비 과학교사들에게 교육실습 동안 경험한 딜레마에 대해 실습기간동안 작성한 딜레마 성찰일지 131편을 수집하여 분석하였다. 분석 결과, 첫째, 예비 과학교사들이 인식하는 딜레마는 크게 '어떤 교사가 될 것인가', '어떤 수업을 해야 하는가', '어느 권력을 따라야 하는가', '어떤 인간관계를 형성해야 하는가', '교육실습생이란 어떤 사람인가' 라는 다섯 가지의 주제와 연결되어 있었다. 둘째, 예비과학교사들이 교육실습과정에서 부딪히는 딜레마는 교육실습생이라는 모호한 지위가 딜레마를 더 심화시키거나 소극적으로 대응하도록 하는 것으로 나타났다. 셋째, 예비 과학교사들의 딜레마 상황에 대한 대응방법을 분석한 결과, 딜레마 상황에서 대해 단순한 양자택일 상황으로 인식하여 조율과 협상의 전략을 시도하는 노력이 부족하며, 과학교육 전문성에 연결시키는 수준이 높지 않았다. 넷째, 예비 과학교사들의 딜레마 중 과학 교과의 특징이 확연히 드러난 것들은 과학탐구 지도에 관련된 딜레마와 과학교수학습 모형의 적용에 대한 딜레마였다. 이 밖에도 본 연구결과가 교사교육에 주는 시사점을 결과와 함께 논의하였다.

• 과학교육연구지
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• 제45권1호
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• pp.90-104
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• 2021

본 연구는 4차 산업혁명 시대에 적합한 초등과학 교사 양성을 위해 필요한 초등 과학교육학 과목의 학습 내용에 대해 초등 교사들이 어떻게 생각하는지 알아보고자 온라인 설문을 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 현행 초등 과학교육학 과목의 학습 내용이 4차 산업혁명 시대에 적합하지 않으며 학습 내용 수정이 필요하다고 생각하는 초등교사가 다수 있었다. 초등 교사들이 그렇게 생각한 이유는 주로 과목의 학습 내용이 4차 산업혁명의 특징을 포함하지 못할 뿐만 아니라 시대변화를 반영하지 못하고 과거에 머물러있다고 생각했기 때문이었다. 둘째, 초등 교사들이 4차 산업혁명 시대에 적합한 초등 교사를 양성하는 데에 중요하다고 생각한 내용은 주로 학생의 흥미와 호기심, 과학 실험이나 탐구와 관련이 있는 것이었다. 그에 비해 삭제하거나 축소해야 한다고 생각하는 항목으로는 과학 학습이론, 과학과 교수·학습 모형, 과학의 본성, 영재아 지도가 있었다. 셋째, 초등 교사들이 초등 과학교육학 과목의 학습 내용으로 추가할 필요가 있다고 생각한 내용은 SSI 교육, 과학교육 관련 사회 변화와 미래예측, 첨단과학기술, STEAM 지도, 과학 분야 내의 통합교육이었다. 넷째, 4차 산업혁명 시대에 적합한 초등 교사 양성을 위해 초등 과학교육학 과목의 학습 내용으로 우선 도입해야 한다고 생각하는 항목은 SSI 교육, 과학 분야 내의 통합 교육, STEAM 지도와 과학과 핵심역량이었다. 그 외에 추가로 도입될 필요가 있는 내용으로는 소프트웨어교육, 안전교육, 프로젝트 학습법이 있었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.740-753
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• 2022

본 연구의 목적은 교육 소외계층 저학년을 위한 사회정서학습기반의 학교밖 STEAM 프로그램 모형을 개발하고 적용하는 것이다. 이를 위해 사회정서학습(Social Emotional Learning, SEL) 기반 STEAM 프로그램을 개발하였고, 그 특징은 다음과 같다. 첫째, 본 프로그램에는 전통적인 STEAM 학습요소와 SEL 요소를 통합하여, 마음 챙김 명상-상황제시-창의적 설계-감성적 체험-성찰과 같은 일관된 구성 체계로 설계하였다. 둘째, 초등학생들이 일상생활 속 문제상황에서 수학적 사고와 과학적 탐구능력을 기를 수 있도록 구성하였다. 셋째, 각 STEAM 프로그램별 세부 주제를 스토리텔링 문제 상황과 놀이 및 교감 중심 활동으로 구성하여 교육 소외계층 아동들의 학습 요구를 반영하였다. 이러한 특징을 바탕으로 총 33차시의 5개의 프로그램을 개발하여 전국 16개 지역아동센터의 16명의 교사와 354명의 초등 저학년 학생에게 시범 적용하였고, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, STEAM 프로그램에 대한 전체 학생의 만족도는 4.16이었으며, 학생 성별에 따른 STEAM 만족도의 유의한 차이는 없었다. 둘째 전체 학생의 STEAM 태도의 하위 영역 중 흥미와 자아효능감은 유의하게 향상되었으나, 학생 성별에 따른 STEAM 태도의 유의한 차이는 없었다. 셋째, 전체 학생의 전체 사회정서학습 역량의 향상이 유의하지는 않았지만, 관계 기술은 유의하게 향상되었으며, 학생 성별에 따른 사회정서학습 역량의 유의한 차이는 없었다. 이러한 결과를 바탕으로 교육 소외계층을 위한 학교 밖 STEAM 프로그램의 효과에 관한 논의와 함께 후속 연구에 대한 방향을 제언하였다.