• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제36권3호
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• pp.439-467
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• 2022

미래 사회에는 지식뿐만 아니라 창의성과 협동심, 융합적 사고 등을 포함하는 다양한 역량이 필요하다. 본 연구는 중요한 수학 교과 역량인 수학 문제해결력, 의사소통 능력 등의 함양을 기대하며 수학 정보과학 융합을 위한 프로그램을 개발하였다. 선행지식이 크게 요구되지 않고, 일상언어와 쉽게 접할 수 있는 도구만으로 동기유발이 가능하며 다자간 협력이 필수적인 창의적 문제해결 활동 기반 프로그램이다. 활동의 참가자 수가 증가함에 따라 수학의 유용성과 엄밀성을 경험할 수 있으며, 이론적 원리는 유한체 위에서의 행렬 이론을 바탕으로 한다. 또한 정보과학에서 주요 주제 중 하나인 오류정정코드와의 관련성을 강조할 수 있도록 구성하였다. 본 프로그램의 실세계 맥락이 수학적 의사소통 능력의 함양과 수학의 가치 경험 기회 제공에 도움이 되기를 바라고, 코딩을 수반하지 않는다는 점에서 교사들의 접근성이 높기를 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제64권1호
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• pp.30-37
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• 2020

이 연구는 산·염기 반응의 준미시적 표상화 과정에서 학생들이 부딪치는 문제점을 파악하는 것이다. 이를 위하여 다양한 산·염기 모델을 학습한 고등학교 3학년 이과 학생들 30명을 선정하였다. 학생들의 준미시적 표상화 능력을 파악하기 위하여 한 종류의 용질과 용매 상황, 두 종류의 용질과 용매 상황, 용매가 물인 경우와 물이 아닌 경우 등 다양한 맥락의 9 문항을 개발하였다. 모든 문항에서 화학변화 개념의 결여가 지속적으로 나타났다. 수용액 상황과 비수용액 맥락에서, 암모니아를 용질이나 용매로 제시한 문항에서 화학결합 개념의 결여 빈도는 높았다. 그리고 이온화도 개념 결여의 비율도 매우 높았다. 따라서 화학 교사들은 다양한 산·염기 문제를 푸는 상황에서 학생들이 부딪치는 어려움을 분석함으로써 학생들의 준미시적 표상화 능력을 높여줄 수 있다는 것을 알아야 한다.

• 영재교육연구
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• 제21권3호
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• pp.631-658
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• 2011

본 연구에서는 과학고 졸업생들을 대상으로 이들의 과학고 재학시 학업 성취 수준(고성취, 저성취)에 따라 이들의 향후 성취(최종학력, 창의적 업적물 수) 수준, 직업 및 소득이 다르게 나타나는지, 그리고 이들의 삶 및 직업 선택에 영향을 준 인물은 누구였는지에 대해 탐색하고자 하였다. 이를 위해 전국 18개 과학고를 졸업한 성인들 중 2001년 이전에 졸업한 성인 총 244명(만 28.00세~42.84세)을 최종분석 대상으로 선정하여 설문분석을 실시하였고, 설문 참여자들 중 13명을 선정하여 면대면 심층인터뷰를 실시하였다. 과학고 졸업생들의 과학고 재학시 학업 성취 수준이 상위 30%에 해당하는 이들을 고성취 집단으로, 하위 30%에 해당하는 이들을 저성취 집단으로 분류하였다. 그 결과, 이들 두 집단의 최종학력 수준과 창의적 업적물 수는 유의한 차이를 보였는데, 저성취 집단에 비해 고성취 집단에서 박사과정 이상의 고학력 소지자가 더 많았으며, 창의적 업적물을 많이 낸 과학고 졸업생들의 비중도 더 많은 것으로 나타났다. 또한, 전문과학군에 종사하는 과학고 졸업생들은 고성취집단의 과반수이상을 차지한데 반해, 저성취 집단에서는 비전문과학군(일반군)에 종사하는 과학고 졸업생들의 비중이 과반수이상을 차지한 것으로 나타났다. 아울러, 고성취 집단에서 고소득자가 더욱 많이 분포되었으며, 직장 내에서 창의적 능력이 요구된다고 응답한 비중이 저성취 집단에서와 달리 무려 86%를 상회하는 것으로 나타났다. 이들 두 집단 모두 삶과 직업선택에 영향을 가장 많이 준 인물로 부모가 가장 많이 지목되었으며, 그 다음으로 스승이 지목되었다. 이러한 설문 연구결과는 인터뷰 결과와도 일치하는데, 과학고 졸업생들의 삶과 직업선택은 그 당시 처해진 사회적 상황과 생활 속 밀접하게 상호작용한 주변인물(부모님, 교사, 선후배)로부터 영향을 받은 것으로 나타났으며, 주변인물에 대한 주관적 인식에 있어서는 두 집단 간 다소 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국정보교육학회:학술대회논문집
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• 한국정보교육학회 2021년도 학술논문집
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• pp.167-173
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• 2021

본 연구는 초등학생 대상의 인공지능 교육에서 다루는 알고리즘의 종류, 활용하는 도구와 데이터의 범주를 논의하는 것을 목적으로 초등예비교사 11명을 대상으로 15주 동안 데이터, 인공지능 알고리즘, 인공지능 교육 플랫폼을 교육 및 실습한 후 설문하여 초등학생 수준을 고려한 데이터와 알고리즘의 범주, 교육 도구를 제시하고 적합성을 분석하였다. 설문을 통해 교사가 수업목적에 따라 사전에 데이터를 선정 및 가공하여 교육에 사용하는 것이 가장 적합하며, 분류와 예측 알고리즘이 초등 인공지능 교육에서 다루기에 적절하다는 결론을 도출하였다. 또한, 엔트리가 인공지능 교육 도구로서 가장 적합하며 인공지능의 학습이라는 개념을 교육하기 위해 수학적 지식을 설명하는 자료가 필요함을 확인하였다. 본 연구는 초등학생의 인공지능 교육에서 다루는 알고리즘과 데이터의 범주를 구체적으로 제시하고 이와 관련된 수학교육에 대한 필요성과 적절한 교육 도구를 분석하였다는 점에서 의의가 있다.

• 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.

• 영재교육연구
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• 제13권4호
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• pp.65-94
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• 2003

본 연구는 과학 고등학교 선발 과정의 개선을 위한 기초 연구로서 현행 과학 고등학교 선발과정을 분석하여 선발 현황을 파악하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 먼저 선발 전형의 응시자격, 응시절차, 선발절차, 선발준거 등의 요인에 대한 타당성을 분석하였으며 한성과학고등학교 2학년 학생들을 대상으로 전형종류와 입학 성적, 학교에서의 성취도 및 진로 선택 결과 사이의 연관성을 살펴보았다. 이를 위해 학생들의 수학·과학 과목의 내신 성적 및 학생 개인에 대한 담당 교사들의 평가 결과를 분석하였다. 또한 기존 선발 도구로 사용한 선발 문항을 분석하였다. 선발 절차에 대한 분석 결과, 성적 중심의 응시자격으로 인해 수학·과학의 성장 가능성이 큰 학생들의 응시기 회가 박탈될 수 있다는 문제점이 도출되었다. 또한 과학고에서의 학업 성취도 및 진로 선택 상황을 볼 때, 인지 능력뿐만 아니라 성격이나 태도의 측면을 포함하는 다면적인 평가를 실시하여야 하며 교사의 지속적인 관찰 결과가 평가의 중요한 요소가 되어야 한다는 것을 확인하였다. 한편, 선발고사 문항은 발산적 사고와 다양한 탐구 기능을 요구하는 문항이 더 많이 개발될 필요가 있으며 다양한 교과 내용에서 출제될 필요가 있다는 점을 개선점으로 확인하였다. 또한 가능하면 선수학습의 효과를 최소화 할 수 있도록 문항이 개발되어야 하며 학생들의 관심과 능력이 다양하기 때문에 모든 전형 요소를 합산하기보다는 다단계 전형을 위한 여러 줄 세우기의 방식이 바람직하며 이를 위해서는 학생의 창의력과 성장 잠재력을 정확하게 측정하는 선발체제를 새로 개발하는 것이 필요하다는 결론을 얻었다.AM-1의 발현은 신 손상 특히 사구체 손상의 정도를 잘 반영하고 있으며 예후 인자로서도 유용하게 이용할 수 있다고 생각한다.으로는 1-2년 이내에 17% 정도가 혈뇨의 소실을 보였으며, 추적관찰 기간 중 신부전으로 진행하는 경우는 한 례도 없었다. 결론: 무증상성 혈뇨를 진단, 치료함에 있어 진행성 신질환의 가능성을 시사하는 예후인자가 없다면 신생검보다는 지속적이고 정기적인 추적관찰만으로도 충분할 것으로 생각된다도 등은 양군 사이에 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 발견 당시 혈청 $C_3$치의 감소는 모두 11명(61.1%)에서 관찰되었는데, 증상군에서는 7명(87.5%), 집단뇨검사군에서는 4명(40%)으로 증상군에서 혈청 $C_3$치의 감소가 보다 현저하였다. 그러나 추적관찰 기간 동안 증상군에서는 7명 중 4명, 집단뇨검사군에서는 4명 중 1명에서 혈청 $C_3$치는 정상범위로 증가하여 최종 관찰시점에서는 6명 (33.3%)에서만 혈청 $C_3$치의 감소가 지속되고 있다. 혈청 $C_3$치의 감소를 보인 경우를 다시 병리조직학적 분류에 의해 세분하여보면 발병당시에는 I형 8명(61.5%), II형에 1명(100%), III형 2명(50%)에서 관찰되었는데, 최종 시점에서는 I형 4명(30.8%), II형 1명(100%), III형 1명(33.3%)이었다. 또한 증상군에서 세포성 반월체형성과 세뇨관위축의 빈도가 높았으며, 사구체 혈관벽 비후와 사구체 간질의 증가의 정도가 집단뇨검사군에 비해 통계적으로 유의하게 높았다.

• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.178-192
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• 2018

본 연구의 목적은 야외지질답사 장소를 개발하고 과학적 모델의 사회적 구성을 야외지질학습에 적용하는 것이다. Orion(1993)의 가상의 공간(Novelty Space)과 2015 개정 교육과정 성취기준을 고려하고 답사 장소를 개발하였다. G 영재 교육원 과학과 8명 학생을 대상으로 '관악산 형성과정'이라는 것을 주제로 하여 총 5차시 분량의 과학적 모델의 사회적 구성을 활용한 야외지질학습을 실시하였다. 야외지질학습 전후로 1차시 분량의 설문 검사를 통해 학생들의 개념 이해 정도를 파악하고, 심층 면담에서는 개념 확인과 야외지질학습의 정의적인 면을 다루었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 야외 답사 장소는 계곡 하류와 상류로 각각 명명하였고 변성암, 화강암, 절리, 포획암, 광물 입자를 관찰하도록 구성하였다. 두 번째, 사전 조사에서 관악산은 화산으로 만들어졌다고 응답한 학생이 7명이었다. 반면, 야외지질학습이 종료된 이후에는 7명 학생이 화강암의 형성과정을 설명하고 변성암을 예시로 지질시대를 이야기 하는 것으로 시간적인 스케일을 이해했음을 보여주었다. 더욱이 심층면담에서 지질학에 대한 낮은 성취를 보여주는 학생이 야외지질학습에 대해 긍정적인 답변을 주었다. 즉, 학습의 정의적인 면을 고려하였을 때 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성 활용이 효과적일 수 있다는 것을 보여준다. 이번 연구는 지질교육에 모델을 적용한 사례이고 동시에 교사에게 야외답사 장소를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성을 적용한 사례로서 의의가 있다.

• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.93-108
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• 2022

이 연구의 목적은 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에 활용 가능한 융합교육(STEAM) 프로그램을 개발하고 그 타당성과 효과성을 알아보는 것이다. 융합교육(STEAM) 프로그램은 2015 개정 교육과정과 고교학점제 선행연구를 분석을 통해 얻어진 '수소연료', '기후위기', '데이터 사이언스', '적정기술', '바리스타'라는 5개의 최신 이슈를 주제로 개발되었다. 프로그램은 연구팀이 자체 개발한 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램 개발형식(틀)에 맞춰 집단 숙의의 과정을 통해 7개월간 개발되었다. 고등학생의 진로·직업을 간접적으로 체험할 수 있도록 개발된 5종 29차시의 융합교육(STEAM) 프로그램 초안은 2인의 융합교육(STEAM) 교육 전문가에게 자문을 통해 검증을 받았으며, 프로그램의 현장 적합도를 판단하기 위해 5개 고등학교 627명을 대상으로 시범 적용하였다. 시범 적용 결과, 학생들의 융합교육(STEAM) 태도는 사전보다 사후가 통계적으로 유의미하게 향상된 것을 확인할 수 있었으며, 프로그램에 대해서 학생들의 높은 만족도를 확인할 수 있었다. 또한 시범 적용 교사 면담을 통해 '프로그램의 내용과 수준이 적합하며, 실생활 문제를 해결하는 경험을 통해 관련 교과의 내용 지식을 적용하고 진로 체험의 기회를 가질 수 있다'는 긍정적인 평가를 받았다. 시범 적용의 결과를 바탕으로 5종 29차시의 학생용·교사용 고교학점제 융합교육(STEAM) 프로그램을 최종 완성했다. 마지막으로 고교학점제에서 적용할 수 있는 차시대체형 STEAM 프로그램 개발 및 운영이 활발하게 이루어져야 할 것과 고교학점제가 바람직하게 정착되고 운영될 수 있도록 교사의 전문성 향상 방안 마련, COVID-19로 촉발된 블렌디드 수업 설계의 필요성 등을 제언하였다. 이 연구는 2025년 전면적으로 시행되는 고교학점제에서 융합교육(STEAM) 프로그램 개발 및 운영 방안에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권5호
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• pp.805-822
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• 2012

이 연구의 목적은 소집단 상호작용에 따른 심장 내 혈액 흐름에 대한 모델 발달 유형과 추론 과정을 탐색해보는 것이다. 서울 소재의 지역 구청 영재원 8학년 학생들 14명이 3명이나 4명으로 한 소집단을 이루어 함께 탐구 활동을 하였다. 이들은 비유 모델 활동을 하면서 석유 펌프 내에서의 한 방향 물의 흐름에 대한 공동 모델을 구성하고, 돼지 심장을 직접 해부하여 실제 심장 내에서의 혈액의 흐름에 대한 공동 모델을 구성하였다. 소집단 상호작용은 학생들이 공동 모델을 구성하는 데에 중요한 요인이 되었으며, 모델의 비판적 검토, 모델의 제시자, 리더의 유형이 상호작용에 영향을 미쳤으며, 모델 발달 유형은 정체형, 첨가형, 정교형이 나왔다. 정교형 모델 발달에서는 모델 제시자 뿐만 아니라 다른 학생들도 모델을 비판적으로 검토하였으며, 여러 학생들이 모델을 제시하고, 설득적이거나 포용적인 리더가 존재하여 다양한 학생들이 모델링에 참여함으로써 모델이 정교화 되거나 목표모델에 가까워지게 되었다. 소집단 모델링에서의 추론 과정을 분석한 결과 1단계 모델링에서 높은 수준의 논변이 나타났다. 탐구 활동의 속성상 비유 모델인 석유 펌프는 심장 구조보다 단순하고, 구조와 물의 흐름이 관찰 가능하여 학생들이 직접 경험에 의한 자발적 추론을 할 수 있어서 논변 활동이 활발하게 나타났다. 또한, 높은 수준의 추론 과정에서 내부 갈등 상황이 나타났는데, 이것으로 인해 학생들은 자신의 주장을 정교화 하였으며, 초기 설명 모델이 목표 모델에 가깝게 되면서 모델의 질이 향상되었다. 그러므로 석유 펌프와 같은 비유 모델 활동은 협력적인 모델링이 나타나게 해주는 좋은 학습 도구이므로 교수 학습 과정에서 적극적으로 활용해야 한다. 또한 공동으로 모델을 구성하는 과정에서 학생들의 생각이 정교화 되고, 설명 모델이 과학적으로 가까워지는 계기가 되므로 적절한 소집단 모델링 프로그램을 개발하고 현장에 적용해 보는 것이 필요할 것이다.