과학연구를 하는 방법은 매우 다양하다. 과학영재아들로 하여금 본연의 과학연구능력을 개발하고 구현하도록 하는 목적을 달성한다는 것은 이미 알려진 영재교육의 목표이다. 여기서 과학연구능력이라고 할 때 과학연구의 요소는 무엇인가 살펴볼 필요가 생기며 하나의 과학연구가 존재하기 보다는 다양한 연구밥법이 공존한다는 입장이 더 설득력이 있다. 본 연구는 연구능력의 다양한 측면과 특성을 알아보는 탐색연구이며 더 세부적으로 들어가서 과학과정 능력 중 실험설계능력에 초점을 맞추었다. 물론 연구능력이라고 할 때에는 문제발견, 과학지식, 자아통찰 등 다양한 영역이 포함된다. 본 연구에서는 실험설계능력을 보기 위해 1990년 Fowler가 개발한 Diet Cola Test를 국내의 학생들이 사용할 수 있도록 번안하여 사용하였다. 전국 과학영재교육 프로그램에 참여하는 학생 중 총 705명의 초등학교 3학년에서 고등학교 1학년 학생들이 연구대상이 되었으며 과학교육분야에서의 문제중심학습과 창의적 사고력이라는 부분에 초점을 맞추어 연구자료를 해석하였다.
The purpose of this study was to identify the effectiveness of science writing on organizing scientific knowledge and improving science process skills and science attitude, as science educators have indicated. For this study, two classes of $5^{th}$ grade students were chosen in the same elementary school. Subjects were divided into an experimental and a control group. The students in the experimental group took part in a science writing program for 14 lessons of science classes. The students in the control group were taught according to the traditional science program using standard science textbooks. To identify the effects of science writing, both groups' students were tested on science achievement, science process skills, and science attitude before the program implementation and were tested on science concept, science process skills, science attitude after the program implementation. The results of this study showed that the experimental group gains significantly higher scores than the control group in science concept and science attitude, but there was no significant difference on science process skills for either group. In conclusion, science writing had positive effects on science concept and science attitude of elementary school students, helping them to express their thinking logically and systematically, but science process skills were not affected.
To respond to the announcement of the revised version of science curriculum early this year, it has been necessary to develop new science textbooks which can be appropriate and effective to achieve the goals of the revised curriculum. The system of new textbooks needs to embrace the concerns of cognitive development in scientific knowledge, skills, and attitudes as well as social and cultural demands in the rapidly changing society. To develop an innovative framework of science textbooks, we examined previous studies on textbook analysis in Korea and analyzed science textbooks in the United States, Singapore, and Japan. We analyzed various ways of introducing and developing conceptual knowledge, leading scientific inquiry skills and process, enhancing scientific attitudes toward science, technology, society and the environment in those science textbooks. In the process of framing the structures of textbooks, we focused on ways of increasing educational effects of visualized texts, leaners' interest, user-friendly procedure, scientific inquiry, effectiveness of hands-on activities, scientific reading and writing skills, and usage of workbook. Based on those aspects and analyses of textbooks, we attempted to propose a feasible framework of Grade $3{\sim}4$ Science textbook which can effectively respond to the educational changes and demands in the local and global society.
The purposes of this study were to develop STEAM teaching materials about 'world of small organisms' unit on elementary science education and to apply lesson using them for the 5th and 6th graders. Compared to other STEAM programs studied previously, the STEAM teaching materials of this study includes students' STEAM, teachers' guide, story-telling books and multimedia teaching aids consisted of practical resources to manage STEAM lessons. The whole program was designed from multidisciplinary integration to extradisciplinary integration through activities making creative products, meanwhile each period had discretionary S, T, E, A, M factors specifically. To examine the effects of integrated lesson on scientific knowledge, process skills, and affective domain, the study subjects were divided into two groups. The experimental group was composed of 69 individuals participated in STEAM lesson, while students of the control group were 67 individuals learned through general learning methods. The developed STEAM teaching materials affected significantly on scientific knowledge and affective domain of elementary school students, but process skills were not increased significantly. In the present study, therefore, the approach applying STEAM education could be suggested as alternative learning materials or supplementary teaching materials at the field of small organisms in elementary science sufficiently.
과학적 창의성은 창의적 사고만으로 발현될 수 없으며, 과학지식내용과 과학적 탐구기능이 함께 사용되게 마련이다. 따라서, 본 연구에서는 과학적 창의성을 위한 사고, 과학지식내용, 과학적 탐구기능의 3 요소로 구성된 인지적 측면에서의 과학적 창의성 모델을 제안하였다. 그리고 모델의 공통요소로 가치, 독창성, 정교성을 포함시켰다. 최근에는 발산적 사고가 곧 창의적 사고라고 보기보다는, 과학적 창의성에 여러 가지 다양한 사고가 필요하다고 강조해왔다. 본 연구에서는 이러한 논의들에 기초하여, 과학적 창의성을 위한 사고로 발산적 사고, 수렴적 사고, 그리고 연관적 사고를 제안하였다. 인지적 측면의 과학적 창의성 모델에 기초하여 구체적인 과학적 창의성 활동 예시를 제시하고, 어떻게 활동자료가 개발될 수 있는지에 대한 제언을 하였다. 앞으로 연구에서는 구체적으로 다양한 과학적 창의성 활동유형을 정의하고, 유형별 학습지도자료를 개발하게 될 것이다.
Reasonable and reliable assessment method is one of the most important issues in science education, Partial credits method is an effective tool for assessing students' science inquiry problem solving. The purposes of this study were to classify the Problem solving types based on the analysis of the thinking Process, and how much the related science concept and the science process skills were used in solving science inquiry problems, and to describe the possibility and rationality of the assessment method that gives partial credit 128 high school seniors were selected and their answers were analyzed to identify science concepts they used to solve each problem, and the result was used as the criterion in the scientific concept test development. Also, to study the science inquiry problem solving type, 152 high school seniors were selected, and protocols were made from audio-taped data of their problem solving process through a think-aloud method and retrospective interviews. In order to get a raw data needed in statistical comparison of reliability, discrimination and the difficulty of the test and the production of the regression equation that determines the ratio of partial credit, 640 students were selected and they were given a science inquiry problem test, a science process skills test, and a scientific concept test. Research result suggested it is more reasonable and reliable to switch to the assessment method that applies partial credit to different problem solving types based on the analysis of the thinking process in problem solving process, instead of the dichotomous credit method.
이 연구의 목적은 고등학생들의 통합 탐구 기능 향상을 위한 인지적 스캐폴딩 도구를 개발하고, 그 적용 효과를 탐색하는 것이다. 이를 위해 문헌 연구 및 선행 연구 결과를 토대로 통합 탐구 기능 교육을 위한 수업용 자료 1종과 학생들이 자신의 탐구 능력 수준에 맞추어 선택적으로 학습할 수 있는 개별 학습용 자료 2종을 포함한 인지적 스캐폴딩 도구를 개발하였다. 또한, 통합 탐구 기능에 대한 학생들의 수준을 조사하기 위한 도구로 가설-연역적 탐구 형식으로 구성된 사전, 사후 검사용 탐구 과제를 1개씩 개발하였다. 인지적 스캐폴딩 도구의 효과를 검증하기 위하여 실험군과 대조군의 사전, 사후 검사에 대해 추리 통계를 실시하였다. 또한, 인지적 스캐폴딩 도구의 적용 여부에 따른 고등학생들의 통합 탐구 능력을 Rasch 모형에 따른 Wrightmap을 산출하여 비교하였고, 통합 탐구 기능의 각 요소에 대한 학생들의 수준 변화 양상을 확인하였다. 연구 결과, 인지적 스캐폴딩 도구를 사용했던 실험군은 대조군에 비해 탐구 설계, 자료 수집 및 변환, 자료 해석, 결론 도출 등 모든 평가 요소에서 유의미하게 높은 점수를 보였다. 또한, 인지적 스캐폴딩 도구를 활용했던 학생들은 전반적으로 통합 탐구 능력이 향상되었고, 통합 탐구 기능의 각 요소에서 높은 수준으로 뚜렷하게 변화되는 양상을 보여주었다. 이러한 연구 결과는 학생들이 과학 탐구를 수행하는 과정에서 직면하는 기능적 장벽을 완화 또는 제거하기 위해 인지적 스캐폴딩 도구를 적극적으로 활용할 필요가 있음을 시사한다.
This study compared the characteristics of scientific poems written by scientifically-gifted and general elementary students, and their perceptions of writing scientific poem. To do this, 5~6 graders (n=100) at two gifted science education institutes and 5~6 graders (n=93) at a elementary school in Seoul were selected. Scientific poems written by the students were analyzed according to their numbers and types. Their perceptions of writing scientific poems were also analyzed through a questionnaire and group interviews. The analysis of the results revealed that the general students wrote more scientific poems than the scientifically-gifted students for thirty minutes. The general students mainly named the titles in a direct way, while scientifically-gifted students did it in an implicit way. The free verse poems in both general students and scientifically-gifted students appeared most frequently, and the prose or narrative poems also often appeared. The general and scientifically-gifted students frequently used impersonation, and some students did not use metaphors. They didn't connect the scientific knowledge for multiple grade. While the poems of the general students evenly included the scientific knowledge for various academic fields, those of scientifically-gifted students tended to include the scientific knowledge for physics or chemistry. The poems of scientifically-gifted students tended to include more science process skills, especially in basic inquiry skills, than those of general students. The scientifically-gifted students wrote scientific poems in a more expanded form regarding the scientific knowledge, than the general students. Scientifically-gifted students perceived the educational benefits of writing scientific poems more positively based on various cognitive and affective aspects. However, many scientifically-gifted and general students had also several difficulties in the processes of writing scientific poems. Educational implications of these findings are discussed.
과학 탐구 능력의 향상은 과학 교육의 중요한 목표가 되어왔다. 이 목표를 달성하기 위하여 과학 교육 과정, 탐구 수업 방법, 교육 환경의 개선이 중요하다. 또 다른 중요한 요인은 과학 탐구 능력을 측정할 수 있는 도구를 개발하는 것이다. 그 동안 과학 탐구 능력 검사 도구는 우리 나라에서 뿐만 아니라 외국에서도 많이 개발되었다. 그러나 대부분은 문장으로 주어진 상황에서 각 탐구 요소를 측정하도록 되어 있어서 각 검사 도구에서의 독특한 특징을 발견할 수가 없다. 본 연구의 목적은 선 그래프를 이용하여 신뢰롭고 타당한 과학 탐구 능력 검사 도구를 개발하는 것이다. 선행 연구 등을 통하여 선 그래프를 이용하여 측정할 수 있는 과학 탐구 요소 6가지(가설 설정, 변인 통제, 자료 변환, 예상, 추리, 결론 도출)를 선정하고, 예비 검사와 현장 검사를 통하여 문항을 수정 보완하고, 최종적으로 4지 선다형의 19문항을 개발하였다. 본 검사 도구의 내용 타당도는 78%, 신뢰도 (KR-20)는 0.82, 평균 변별도 지수는 0.57, 그리고 평균 난이도 지수는 0.47이었다. 이 결과는 좋은 검사 문항의 기준에 합당하므로 본 검사 도구는 과학 탐구 능력을 측정할 수 있는 신뢰롭고 타당한 검사 도구라고 할 수 있다.
Inquiry activity is a major source of student investigation which both of the national curriculum standards strongly emphasize for achieving scientific literacy. The purpose of this study was to examine inquiry activities incorporated in high school biology textbooks used in China and Korea. The inquiry activities were examined with regard to inquiry level and science process skills. Bell's and a modification of Padilla's framework were used in these analyses. Results show that the Korean textbooks were more exclusively occupied by simple inquiry activities - None of them provided activity more complex than level 2 inquiry. In addition, the Korean textbooks had uniformly basic science process skills, whereas their Chinese counterparts gave students some challenges for higher level process skills. Therefore, it cannot be guaranteed that the activities in the Korean textbooks are helpful in guiding students toward a gradual progression to high-level inquiry. Implications for inquiry-based science education were suggested based on the results of the study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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