• 한국지구과학회지
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• 제37권7호
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• pp.476-488
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• 2016

이 연구의 목적은 과학 탐구 기반의 융합인재교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 적용하여 중학생의 과학 자기효능감, 진로 인식, STEM에 대한 태도 변화를 검증하는데 있다. 과학 탐구 기반의 STEAM 교육 프로그램은 '지진'을 주제로 ADBA 모형에 적용하여 총 6차시 분량으로 개발하였다. 중학생을 대상으로 예비적용을 거쳐 수정 보완하여 최종적으로 개발된 프로그램은 광역시 소재의 H 중학교 3학년 학생 105명을 대상으로 효과성을 검증하였다. 자료 분석은 단일집단 사전 사후 대응표본 t-검증을 실시하여 수업 전 후의 과학 자기효능감, 진로 인식, 과학 기술 공학 수학에 대한 태도의 변화에 대하여 효과성을 분석하였다. 결론적으로, '지진'을 주제로 한 과학 탐구 기반의 융합인재교육프로그램은 학생들의 과학 자기효능감과 과학 관련 진로 인식의 향상에 효과가 있었다. 그리고 과학, 기술, 공학, 수학에 대한 태도의 인식, 능력, 가치, 흥미의 지속 영역에서 고르게 유의미한 효과가 나타났다. 개발된 과학 탐구 기반의 융합인재교육 프로그램은 학교 현장에서 충분하게 적용될 수 있으며, 이를 통해 과학적 탐구 능력의 향상과 창의 융합적 사고를 지닌 인재를 기르는데 도움이 될 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권1호
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• pp.95-112
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• 2012

이 연구에서는 초등학생의 관찰과 분류를 중심으로 한 명시적이고 반성적인 교수 학습전략을 개발, 적용하여 학생들의 과학 탐구기능 향상에 미치는 효과를 알아보았다. 명시적이고 반성적인 교수 학습전략은 이론적 고찰 후에 초안을 개발하고 전문가 검토를 거쳐 수정, 보완하였다. 실제 수업 진행을 위해 실험집단은 명시적이고 반성적인 교수 학습전략을 적용하여 수업하였고, 통제집단은 교사용지도서에 따른 일반적인 수업을 하였다. 학생들은 수업시행 전 후 과학탐구능력검사와 수업시행 후 학업성취도 검사를 하였다. 그리고 수업전사자료, 심층면담, 교사의 반성적 저널을 통해서 수업 전 후 탐구기능의 변화를 살펴보았다. 연구의 결과로 첫째, 개발한 교수 학습전략의 단계를 (1) 동기유발하기, (2) 반성적으로 탐색하기, (3) 명시적으로 안내하기, (4) 명시적으로 탐구하기, (5) 반성적으로 검증하기의 5단계로 설정하였다. 둘째, 개발한 교수 학습전략의 수업 적용 결과, 정량분석에서는 관찰과 분류에 대한 탐구능력의 성취도 향상이 전체(관찰과 분류를 합한 탐구능력)와 관찰능력에는 효과적이었으나, 분류능력에는 효과가 나타나지 않았다. 또한 개발된 수업전략을 적용한 수업은 학업성취도 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 특히 학업성취도와 탐구능력의 상관관계를 분석한 결과, 학업성취도를 높이기 위해서는 탐구능력의 향상이 중요하다는 사실을 알 수 있었다. 셋째, 정성분석결과, 개발한 교수 학습전략을 적용한 수업에서 교사의 명시적인 안내와 소집단 활동을 통하여 반성적인 학습활동이 이루어졌다. 이는 학생의 관찰과 분류의 탐구기능 향상에 효과적이었다. 그리고 정량분석과 정성분석 결과를 통해 과학탐구의 가장 기본적인 관찰기능이 형성된 후 이를 바탕으로 분류기능이 향상됨을 알 수 있었다.

• 공학교육연구
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• 제12권3호
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• pp.118-128
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• 2009

본 연구는 차세대 공학인재의 사고의 역량을 개발하기 위한 교수학습 모델을 개발하는 것을 목적으로 한다. 차세대 공학인재가 필요로 하는 사고와 역량을 도출하기 위해 문헌을 검토하고 국내외 사례를 분석하였다. 공학 교육, 특히 핵심소재 분야에서 적용할 수 있는 개념적 교수학습 모델로 테크놀로지의 지원을 통한 과학적 탐구와 창조적 활동을 강조한 SICAT(Scientific Inquiry and Creative Activity with Technology) 모델을 개발하였다. SICAT 모델은 교수 학습 목표에 따라 수업에 바로 적용할 수 있도록 ARDA, CoCD, ReSh 유형으로 구분하였다. 또한, SICAT 교수 학습 모델에 대한 교수자를 위한 가이드북을 개발, 제공하였다. 앞으로, 개발된 모델의 교실 현장 적용과 효과성 분석을 통해 모델의 타당성을 공고히 하고 지속적으로 공학교육을 개선해 나가야 할 것이다.

• Educational Technology International
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• 제11권1호
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• pp.27-46
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• 2010

The purpose of this paper is to apply the newly developed SICAT teaching and learning model to the actual scene of teaching and learning and draw a point of discussion for utilizing teaching and learning model, by uncovering the satisfaction of students and the inhibiting/facilitating elements when using the model. SICAT(Scientific Inquiry and Creative Activity with Technology; from here on SICAT), a teaching and learning model custom-built for engineering education, was developed, as more and more people paid attention to the demand for creative engineers. It was developed from the basis of PBL(Problem Based Learning), includes three sub-types which can be applied to the actual theory, design, and experimentation fields within engineering education. The three sub-types, which are ARDA(Analysis-Reasoning Activity & Discussion-Argumentation Activity), CoCD (Collaboration Activity & Capstone Design Activity), and ReSh(Reflection Activity & Sharing Activity), respectively support deductive and argumentation activities, creative design and collaboration activities, and retrospection and sharing activities. However, no research has been conducted to investigate whether or not there are inhibiting or facilitating elements in the application procedure, or what the rate of satisfaction for students is, when applying the SICAT model, which was newly developed to innovate existing engineering education, to the actual site of teaching and learning. Therefore, this research applied three types of SICAT teaching and learning models to the theory, design, and experimentation classes at the department of materials science and engineering at Hanyang University for eight weeks. After application, the students, teachers and tutors were surveyed and interviewed, and then the results analyzed in order to uncover inhibiting/facilitating elements and the rate of satisfaction. The satisfaction rate of students from the SICAT teaching and learning model was 3.78(in a perfect score of 5: The A type-3.65, The C type-3.80, The R type-3.90), and inhibiting/facilitating elements were drawn from the aspects of learning activities, support system. In conclusion, they can be contributed for implications of SICAT teaching and learning model universal use at engineering education in University.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.531-554
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• 2020

본 연구는 귀추적 탐구 중심 야외 지질 답사 교육의 실제에 대한 설명을 제공하기 위해, 명시적 지질학 지식 및 탐구 학습 도입 전·후의 지질 답사에서 나타난 학생들의 귀추 수행 특징을 살펴보았다. 이를 위해 사전 평가, 초기 답사, 명시적 지질학 지식 및 탐구 학습, 후기 답사, 사후 평가 등의 순서로 진행되는 21차시의 프로그램을 개발하여 중학생 9명에게 적용했다. 연구 자료로서 야외 지질 답사 수업 녹화·녹음 자료 및 학생 활동지가 수집되어 질적으로 분석되었다. 연구 결과, 초기 답사에서 학생들은 지질학적 중요도가 낮은 단서를 포착했고, 해당 단서의 생성 원인에 대한 가설 생성을 요구받자 일상 경험 및 일반 과학 지식을 규칙으로 활용했으며, 생성된 가설을 규칙의 과학성이나 임의적 기준에 의해 평가했다. 한편, 후기 답사에서 학생들은 지질학적 핵심 단서를 포착했고, 자발적으로 해당 단서와 관련된 지질학적 사건 가설을 지질학 개념을 규칙으로 차용해 생성했으며, 생성된 가설을 관찰 증거와 규칙의 정합성을 바탕으로 과학적으로 평가했다. 이러한 결과를 종합하여, 지질 답사에서 능숙한 귀추 수행을 위해 학습자의 지질학 지식과 탐구(귀추) 역량이 미치는 영향을 경로로 제시했다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 수산해양교육연구
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• 제29권3호
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• pp.719-731
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• 2017

The aim of this study was to analyze a group of pre-service elementary teachers experience on the cognitive terms of biology inquiry subjects, and experience on living materials related with the domain of life in the Korea elementary school science textbook. Firstly, elementary school pre-service teachers had the confidence of inquiry subjects related with the domain of life such as 'when we take breath what will happen in human body?' and 'Can we make the model of human body?' But they did have the most diffidence of 'The search for pieris rapae, a cabbage butterfly's life', 'Can we grow the little creature?' The reason why pre-service elementary teachers had diffidence of comprehending experiment procedure and planning ability was that 'they focused on understanding the scientific concepts instead of planning experiments by themselves', and 'they carried out the least amount of experiments' Secondly, elementary school pre-service teachers had never experienced biology materials related with the domain of life in the Korea elementary school biology science textbook such as 'tradescantia reflexa', 'Caddis larva', 'hydrilla verticillata', and 'Plantain lily.' According to the findings obtained from the study, the reason why they had never seen the biology materials was that they had the least opportunity of immediately observing life creatures due to memorization-intensive classes.

• 한국과학교육학회지
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• 제18권4호
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• pp.617-626
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• 1998

본 연구의 목적은 국가적 수준에서 우리나라 초 중 고등학교 학생의 과학탐구 능력을 점검해볼 수 있는 평가체제를 개발하는 것이다. 이를 위하여 많은 전문인력이 연구에 참여하였고, 과학탐구 평가틀과 평가 문항을 개발하였다. 개발된 평가 문항을 여러 차례 수정보완한 후, 325개의 문항을 958명의 학생에게 예비 검사를 실시하여 현장 적용 가능성을 검토하였다. 예비 검사 결과 문항 특성이 만족스럽지 못한 문항은 삭제하여 240개의 문항을 본 검사 문항으로 확정하였다. 본 검사는 총 8,906명의 학생을 대상으로 실시하였으며, 검사결과를 고전검사이론과 문항반응이론에 의하여 분석한 결과 난이도, 변별도, 신뢰도 등이 매우 우수하다는 것이 판명되었다. 앞으로 본 연구에서 개발된 과학탐구 평가틀을 이용하여 더 많은 문항이 개발될 수 있으며, 이러한 문항을 이용하여 우리나라 학생들의 과학탐구능력을 주기적으로 점검할 수 있을 것이다.

• 대한화학회지
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• 제47권4호
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• pp.391-400
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• 2003

본 연구는 제6차 교육과정에서 강조한 탐구활동을 탐구내용, 탐구과정, 탐구상황의 3차원 분석틀을 이용하여 화학II 교과서를 분석하였다. 그 결과, 탐구활동의 탐구내용을 보면, 각 교과서마다 탐구활동이 관찰, 실험, 측정, 토의, 자료해석, 기본조작 등의 다양한 용어로 분류되어 있으며, 교과서마다 분류 기준에 다소 차이가 있었다. 각 교과서의 탐구내용에 수록된 탐구활동의 수는, 7개 교과서 모두 25개에서 35개 정도로 수록되어 있었다. 각 교과서의 탐구내용에 있는 탐구활동의 평균수는 각 단원에서 적게는 10${\%}$에서 많게는 30${\%}$로 분포되어 있었다. 또한 탐구과정 영역은 평균적으로 ''관찰 및 측정''이 가장 많았고, 그 다음으로 ''자료해석 및 일반화'', ''문제발견 및 해결방안'', ''이론모델셩성, 검증 및 수정''의 순서로 나타났다. 그리고 탐구상황 영역은 과학적 상황요소가 90.5%로 가장 많은 부분을 차지하였고, 그 외에 개인적 상황요소, 사회적 상황요소, 기술적 상황요소가 약 5%를 차지하였다. 이러한 분석으로부터 볼 때, STS(과학-기술-사회)의 상호관련성을 강조한 내용이 아직은 매우 미흡한 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권3호
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• pp.407-417
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• 2018

미래 사회에서 요구되는 핵심역량을 기반으로 한 교육이 국내외에서 강조되면서, 과학 교과에서도 학생들의 '과학적 역량' 신장을 위한 교육과정과 교수학습 활동에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 학생들의 과학적 역량 획득에 있어서 학교 과학수업 활동과 학생의 학습동기가 갖는 역할을 분석하고, 과학적 역량을 기를 수 있는 과학수업을 위한 시사점을 제안하고자 하였다. 이를 위하여, 이 연구에서는 한국 고등학교 학생들의 PISA 2015 결과 자료를 토대로 학교과학수업에서의 교수학습 활동이 학생의 학습동기 변수들을 매개로하여 과학적 역량에 어떤 영향을 주는지 통계적으로 분석하였다. 경로 분석 결과, 과학수업에서 상호작용이 강조된 활동과 실생활연계가 강조된 활동은 내재적 동기와 도구적 동기, 과학효능감을 유의하게 정적으로 예측하고 있었다. 이에 비해 학생의 주도로 이루어지는 탐구활동은 학습동기에 미치는 영향이 나타나지 않았다. 또한 과학에 대한 학습동기가 높을수록 과학적 역량의 세 영역인 '현상에 대해 설명하기', '과학탐구 과정을 평가하고 설계하기', '증거와 자료를 과학적으로 해석하기' 영역들의 점수가 높아졌다. 마지막으로 학교 과학수업의 실행은 학습동기를 통해 과학적 역량 획득에 간접적인 영향을 주고 있었는데, 구체적으로 상호작용이 강조된 활동은 내재적 동기를 통해서, 실생활과 연계된 수업 활동은 모든 학습동기 변수들을 통해서 성취에 긍정적으로 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 끝으로 이러한 결과들이 학생의 과학적 역량 신장을 위한 학교 과학수업의 설계와 역할에 주는 시사점을 논의하였다.