• 한국광학회지
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• 제28권5호
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• pp.203-212
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• 2017

과학적 모형은 특정한 물리적 현상을 기술, 설명, 예측할 수 있는 개념 체계를 말한다. 과학적 모형의 사회적 구성 수업은 과학교육 분야에서 새로운 교수 학습 전략으로 주목받고 있으며 다양한 연구가 진행되고 있다. 모형을 통한 예상과 실제 세계에서 얻은 자료와의 일치, 불일치에 따라 모형의 적합성을 판단하고 모형을 수정해 가는 것이 모형 구성 수업의 핵심이다. 하지만 많은 모형 구성 수업에서는 교사가 제공한 제한적인 자료를 가지고 모형을 비교하고 판단하는 것에 그쳤으며, 스스로 실험을 통해 얻은 실제 세계에 대한 자료를 가지고 모형의 적합성을 판단할 수 있는 기회를 제공하는 수업은 많지 않았다. 이에 본 연구에서는 실험을 통해 얻은 결과를 모형을 통한 예측과 직접 비교하여 모형을 평가할 수 있는 과학적 모형의 사회적 구성 프로그램을 제시하고자 하였다. 6개월간 교사, 연구자 간의 협력적 논의를 통해 중학교 2학년 빛과 파동 단원 중 '볼록렌즈가 상을 만드는 원리'라는 주제에 대해 총 5차시의 모형 구성 프로그램을 개발하였다. 경기도 남녀 공학 중학교 2학년 3개 반 80명의 일반 학생과 20년 경력의 현직 과학 교사가 2주간 개발된 프로그램에 함께 참여하였으며, 학생들에게 수업의 어떤 점이 좋거나 어려웠는지, 이 수업을 친구에게 추천하고 싶은지를 질문하였다. 수업 후 95.8%의 학생이 구조 규칙을 사용한 모형 이상의 과학적 모형을 구성하였다. 학생들의 응답을 살펴보면 원리를 찾아내거나 친구들을 이해시키기가 어려웠지만 이론으로 이해하기 어려웠던 것을 실험을 통한 모형 수정 과정을 통해 이해하게 되었고, 학급 친구들끼리 경쟁자가 아닌 동반자가 된다는 점이 좋았다는 등의 응답이 나타났다. 참여 학생 중 92.5%가 본 프로그램을 보통이상으로 친구에게 추천하겠다고 응답하였다. 개발된 프로그램은 학교현장에 적용되어 학생의 모형 구성 능력 및 사회적 구성 능력의 향상에 기여할 것으로 기대한다.

• 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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• 제33권4호
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• pp.807-825
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• 2013

이 연구는 과학적 모델의 사회적 구성 과정을 목적으로 설계된 수업을 실행한 두 과학 교사의 과학 수업에서 형성되었던 실천적 지식의 내용을 Elbaz가 제시한 실천적 지식의 5가지 내용 범주를 준거로 조사하였다. 이를 위해 두 과학 교사의 과학 수업에 대한 참여 관찰 및 수업 촬영 비디오 자료를 바탕으로 행위 동안의 반성 과정 및 수업 후 면담에 반영된 교사들의 내러티브를 통한 행위에 대한 반성 과정을 질적으로 분석하였다. 연구 결과, 1) 두 과학 교사의 수업 실행 과정에서 학생들이 과학적인 모델을 구성할 수 있도록 지원하는 비계를 제공할 때 교과내용 지식에 대한 실천적 지식이 발현되는 것을 볼 수 있었다. 2) 교육 과정에 대한 교사의 지식이 어려운 과학 개념의 이해와 전달에서 주어진 학습 목표에 적절한 모델 형성으로 수업의 목표를 변화하는데 중요함을 알 수 있었다. 3) 참여 교사의 교수법 지식의 실행은 과학적 모델의 사회적 구성 수업의 의도에 맞추어 학생들의 모둠 활동과 모델 생성 활동을 지원하는 방향으로 변화하였다. 4) 교사의 자아에 대한 실천적 지식은 학생들이 모둠 활동을 통해 과학적 모델을 구성하는 것을 지원할 수 있으려면, 교사는 조력자, 안내자, 그리고 격려자로서 자신의 역할을 인식하고 변화된 역할을 적절하게 수행하는 것이 중요함을 보여주었다. 5) 두 참여 교사의 학습 환경에 대한 실천적 지식은 수업을 진행하는 동안 각 모둠과 교사가 형성한 상호작용의 양상을 통해 발현되었으며, 두 교사는 함께 뛰는 운동 선수 또는 그라운드 옆의 코치와 같은 양상을 보였다. 이상의 결과를 바탕으로 과학적 모델 구성에 대한 영역 특이적 실천적 지식의 특성에 대해 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권5호
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• pp.813-824
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• 2017

과학적 모형의 사회적 구성과 관련한 기존 연구에서는 학생들이 모형을 형성하는 과정에서 다양한 난점들이 나타났는데, 이 연구에서는 이를 보완할 수 있는 대체 방안으로서 스마트 기기를 도입하여 그 역할을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 서울시 소재의 초등학교 5학년 2개 학급 60명을 대상으로 하여 스마트기기를 도입, 태양계 모형을 구성하는 수업 실시하여 그 역할을 살펴보았다. 연구 결과, 모형 형성 과정 전반에서 학생들은 스마트기기의 다양한 기능을 통해 모형 형성을 할 수 있었다. 특히 스마트기기는 학생들의 요구에 맞는 설명력이 높고 권위 있는 정보를 제공했으며, 상호작용이 가능한 3D이미지를 활용하여 학생들이 원하는 다양한 시각에서 행성을 관찰할 수 있는 기회를 제공했다. 또한 자신이 표현하고자 하는 바를 수월하게 표현하고 공유할 수 있는 방법을 제공하였으며, 스마트기기의 온라인 게시판 기능을 통해 다양한 교육 주체들이 모형 구성 과정에 참여하여 더 나은 모형을 형성할 수 있도록 도울 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 이러한 스마트기기의 역할이 제대로 이뤄지기 위해서는 관련 환경 개선이 필요하고, 학생들의 관련 기술적 소양 향상이 필요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권2호
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• pp.372-387
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• 2012

이 연구는 자연스러운 소집단 탐구 맥락에서 형성된 집단의 고유한 규범을 밝혀내고, 소집단 규범이 과학적 모형 구성에 미치는 영향을 알아보는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 학생들의 상호작용을 잘 드러낼 수 있는 심장 혈액 흐름의 모형 구성 수업을 개발하였고, 서울 소재 중학교 2학년을 대상으로 수업을 진행하였다. 이 가운데 임의로 10개의 소집단을 추출하여 학생들의 담화와 활동을 녹음하고 비디오 촬영을 하였다. 수집한 자료는 먼저 집단의 상호작용 유형을 분류하였고, 각 유형을 대표적으로 보여주는 5개 집단에서 나타나는 규범과 모형의 특징을 분석하였다. 연구 결과, 집단마다 다양한 상호작용 유형을 보였으며, 소집단에서 구성한 모형의 질과 협력 및 모형 구성을 위한 규범 또한 집단마다 다르게 나타났다. 동일한 교사의 지도를 받는 탐구 맥락에서 학생들이 동일한 과제를 진행한다고 하더라도, 각 집단의 인지적인 책임감, 정당화에 대한 필요성, 협력과 참여, 멤버십에 대한 규범이 바탕이 되어 집단마다 다른 담화와 행동을 보였다. 또한, 한 집단을 제외하고, 모형 구성을 위한 인지적 책임감과 정당화와 같은 규범은 잘 발달하지 않았다. 이러한 규범은 궁극적으로 집단 모형 구성에 영향을 미쳤다. 구성원들의 적극적인 참여를 독려하여 협력을 촉진하고, 인지적 책임감을 가지고 자신의 의견을 정당화하면서 모형 구성을 촉진하는 규범을 형성하고 있는 집단은 구성원들의 추론적 사고를 촉발하였고 보다 목표 모형에 가까운 집단의 공동 모형을 구성하였다. 이 연구 결과는 소집단 활동을 통한 학습을 촉진하는 교실 환경을 구축하고, 이와 관련된 교사 교육 방안을 모색하는데 시사점을 제공한다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.24-28
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• 2019

Despite the second generation HTS tapes (2G HTS tape) have limits in critical current value, scientific and electric devices require more current density day after day. These requirements are realized by using different superconducting wires that consist of 2G HTS tapes designed in various combinations. Authors of this paper have developed the numerical model for estimation of total critical current in the superconducting wire and critical current in each 2G HTS tape placed in this superconducting wire. The current drop in six 2G HTS tapes having different constructions was analyzed. The result of this research is the decrease of critical current up to 25 % for the stack of tapes and up to 5 % for the parallel tapes in the same plane. In addition, what was also made is the estimation of the current distribution by length for six 25 m 2G HTS tapes in different constructions and determination of current deviation by length of the wire.

• 영재교육연구
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• 제22권2호
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• pp.265-290
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• 2012

본 연구에서는 과학영재학생들의 내적 및 관계적 요소가 상호작용에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위해 달의 위상변화와 출몰 시각 변화에 대하여 사회적 공동구성과 과학적 모델링을 강조한 수업에서 나타나는 과학 영재학생들의 상호작용에서의 역할을 분석하고 유형별로 범주화하였으며, 선행 연구를 바탕으로 도출한 성격유형 자아개념 친구관계 부모관계 교사관계의 5가지 요소를 설문지와 심층 인터뷰를 통해 파악한 뒤 상호작용의 양상과 학생들에게서 나타난 각 요소의 연관성을 파악하였다. 분석 결과, 평소 친구와의 친밀도와 학교수업 참여도가 상호작용과 연관성이 높은 요소로 나타났으며 성격유형이나 자아개념, 부모관계의 영향은 상대적으로 적었다. 본 연구를 통해 학생들의 상호작용을 활발하게 만들기 위해서는 개인 내부의 다양한 요인까지 고려해야 하며, 이를 위해 필요한 전략도 간접적으로 확인할 수 있었다.