이 연구의 목적은 생체 모방 기반 융합 학습 모델을 이용하여 골격근의 구조 및 수축 메커니즘에 대한 디지털 교과서를 개발하는 것이다. 골격근의 구조 및 수축 메커니즘 단원은 고등학교 생명과학I에 포함된 내용이다. 융합 학습 모델은 3D 모델링 및 프린팅을 포함하는 3단계의 생체 모방 기반 융합 학습(Exploration-Design-Implementation)으로 설계되었다. 개발된 디지털 교재는 8차시로 구성되어 있는데, 골격근 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 골격근 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현, 근수축의 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 근수축 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현 등으로 구성되었다. 각 차시는 대화 형 및 모바일 학습을 위해 갤러리 위젯, 미디어 위젯, 프레젠테이션 위젯, 스케치 위젯, 클라우드, 설문 위젯 및 평가 위젯의 컨텐츠를 포함하고 있다. 개발 된 디지털 교과서를 고등학생 20 명에게 투입한 결과 학생들의 생명과학 학습에 효과가 긍정적인 것으로 나타났다. 또한 이 연구에서 개발된 생체 모방 기반 융합 학습 디지털 교재는 학생들의 창의적 설계 및 구현 능력의 향상에서 효과적인 학습자료로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때 디지털 교재는 학생들의 흥미와 생명과학에 대한 자기주도적 학습에 유용한 자료임을 보여주었다.

이 연구의 목적은 학습자 활동 중심 과학수업 프로그램을 개발하고, 초등학교 4학년 학생들에게 적용하여 학생들의 과학에 대한 태도, 학업성취도 및 개념 지속성에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 이를 위하여 '화산과 지진'에 관련한 초등학교 4학년 교과 내용을 12차시에 걸쳐 재구성을 진행하였으며, 두 집단으로 학급을 나눈 다음 비교집단에는 일반적인 과학수업을 적용하였고, 실험집단에는 글쓰기, 만들기, 표현하기 등 학습자중심활동이 포함된 프로그램을 수업에 적용하였다. 적용 전과 후 두 집단에 과학에 대한 태도, 학업 성취도, 개념 지속성을 알아보기 위한 마인드맵의 자료를 수집하고 마인드맵 채점기준을 적용하여 분석하였다. 연구 결과, 실험집단과 비교집단의 사후 검사 결과 과학에 대한 태도의 하위영역인 인식, 능력, 가치, 흥미지속성에서 모두 통계적으로 유의미한 차이를 나타냈는데, 특히 흥미지속성에서 가장 차이가 큰 것으로 분석되었다. 학업성취도와 관련해서는 사후 성취도 검사 결과 실험집단이 비교집단보다 평균 점수가 높았으며, 사전 성취도 검사 결과와 비교할 때에도 실험집단은 평균 점수의 향상이 확인되었다. 또한 사후 성취도 검사 결과 두 집단은 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다. 사후 성취도 검사 이후 실시한 개념 지속성 검사에서는 실험집단이 비교집단보다 마인드맵 분석의 평가 기준인 중심원, 가지, 표현 영역에서 모두 평균 점수가 높았으며, 가지 영역을 제외한 두 영역에서 모두 통계적으로 두 집단이 유의미한 차이를 보였다. 따라서 학습자 활동 중심 과학수업은 과학에 대한 태도, 학업성취도 및 학생들의 개념 지속성에 효과가 있었다. 학습자 활동 중심 과학수업을 실제 교육 현장에서 적극적으로 도입하고 활용한다면 교실수업을 개선시키는 데에 효과가 있으리라 기대된다.

본 연구의 목적은 구르는 물체에 작용하는 마찰력에 대한 과학 영재 학생들의 이해의 특징을 살펴보고, 이로부터 도출할 수 있는 교수 학습법적인 시사점은 무엇인지 살펴보는 것이었다. 이를 위해 수도권 소재 과학영재학교에서 고급물리학을 수강하는 3학년 학생 48명을 연구 참여자로 하여 구르는 물체에 작용하는 마찰력에 대한 세 가지 문항을 개인별로 풀어보게 하고, 이후 조별 토론을 실시하였다. 연구 결과 학생들의 응답은 규칙형, 비규칙형, 계산형의 세 유형으로 나눌 수 있었으며, 비규칙형으로 분류되는 학생들이 가장 많았다. 이중 규칙형의 학생들은 마찰력과 관련한 규칙을 활용하여 구르는 물체에 작용하는 마찰력에 대해 추론하는데 어려움을 겪고 있었다. 연구자는 접촉면에서의 상대 운동을 강조하는 전략과 더불어 마찰력에 대한 규칙을 사용하지 않고도 마찰력의 방향을 제대로 추론하도록 가르친다면 학생들이 마찰력에 대한 깊은 이해에 도달할 수 있을 것이라고 생각한다.

본 연구에서는 과정중심 평가에 대한 이론적 모델을 STEAM 교육 맥락에서 핵심역량의 학습발달과정에 근거하여 개발, 제안하였다. 본 연구에서 제안하는 '과정-결과를 결합한 모듈 타입(Process-Products Combined Module-type)의 STEAM 평가모델(P2CM STEAM 평가모델)'은 문헌분석을 통해 도출된 것으로, STEAM 수업 맥락에서 핵심역량 학습발달과정에 초점을 둔 모델이다. 의 특징은 STEAM 수업과 평가를 연계하고, 과정평가와 결과평가가 동시에 가능하며, 다양한 STEAM 주제와 수업유형에 실제로 적용 가능한 점이다. 은 3개의 축으로 구성되는데, 첫 번째 축(X축)은 STEAM에서 중점을 두어야 할 4C 역량을, 두 번째 축(Y축)은 STEAM 수업유형의 종류와 위계를 나타내며, 세 번째 축은 학습발달 수준인 평가기준을 나타낸다. 에 기반으로 하여 창조기반의 창의역량에 초점을 둔 평가모듈(창의역량${\times}$창조기반)에서, 학생들의 학습발달과정을 평가할 수 있는 평가기준을 예시하였다. 연구결과를 토대로 한국형 LP에 대한 연구성과를 토대로 평가모델 개발하기, 현장밀착형 심층연구를 통한 증거기반 평가모델 개발 제공, 교사공동체 및 현장교사들의 참여를 통한 형성 평가 모델 수정보완, 학습발달수준 추적을 위한 평가모델에 대한 지속적인 연구의 필요성 등을 제안하였다.

본 연구는 중학교 3학년 남학생들을 대상으로 성교육 프로그램을 개발 적용하여 그 효과성을 살펴보았다. 성교육 프로그램은 중학교 3학년 과학 '생식과 발생' 단원과 연계하여 생식기관의 구조와 기능, 수정과 생명의 소중함, 낙태, 사람의 발생 과정, 성병과 에이즈, 성적 행동에 있어 자기결정의 중요성과 그 책임을 주제로 총 7차시로 개발되었다. 총 90명의 학생들이 참여하였으며, 실험집단에게는 성교육 프로그램을 적용하였고 통제집단에게는 교과서의 탐구와 읽기자료를 활용하여 강의를 통한 전통적 수업을 실시하였다. 연구결과, 사후검사에서 실험집단 학생들은 통제집단에 비해 성지식에 대한 점수가 통계적으로 유의미하게 높았다. 특히 실험집단 학생들은 성지식 검사도구의 하위 영역 중 임신 및 출산, 성건강 영역에서 통제집단에 비해 높은 점수를 나타냈다. 반면, 수업처치 후 사후검사에서 실험집단과 통제집단의 성태도에는 차이가 없었다. 그럼에도 불구하고 실험집단 학생들은 성태도 하위 영역 중 '자기결정과 선택', '이성과 사랑'에서 통제집단에 비해 높은 점수를 나타냈다. 또한, 피어슨 상관관계 조사 결과, 성태도는 성지식과 정적 상관관계를 나타냈으며, 성태도와 가장 강한 상관관계를 나타낸 것은 '자기결정과 선택'이었다. 중학교 과학의 생식과 발생 단원과 연계한 성교육 프로그램을 통해 중학생들이 올바른 성지식과 성태도를 함양할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 PISA 2015의 과학 영역 결과를 토대로 우리나라 학생의 성취수준 집단 및 성별 집단에 따른 다양한 교육맥락 변인의 특성과 학생들의 성취에 미치는 영향력을 비교 분석하였다. PISA 2015는 과학이 주영역이었기 때문에 과학 영역과 관련된 교수 학습 변인 및 정의적 특성 관련 변인들이 다수 포함되었다. 다집단 구조방정식 모형을 통해서 분석한 결과, 학생들의 수업 환경, 교사의 피드백 등과 같은 교수 학습 특성은 과학 교과의 정의적 특성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 정의적 특성을 매개로 과학 성취에도 간접적으로 통계적으로 유의하게 정적인 영향을 미치는 것이 확인되었다. 특히 교사의 지지와 맞춤식 수업 등의 교수 방법은 성취수준이 낮은 집단의 정의적 특성향상에 상대적으로 효과가 있었다. 또한 성취수준 집단 간에는 차이가 나타났으나, 성별 집단에서는 차이가 발생하지 않았다. 따라서 학생들의 인지적, 정의적 성취를 향상시키기 위해서 적절한 교수 학습 환경과 전략을 제공하는 것에 대해 지속적으로 강조할 필요가 있을 것이다. 연구 결과를 바탕으로 한 우리나라 교육 개선을 위한 시사점과 학생들의 인지적, 정의적 특성을 향상할 수 있는 방안이 논의되었다.

본 연구의 목적은 과학 체험학습을 운영하는 과정에서 초등교사가 겪는 어려움과 학교 현장의 분위기를 심층적으로 알아보고자 한 것이다. 본 연구를 위해 과학 체험학습의 활동 경험이 풍부한 5명의 초등교사와 초점집단 면담을 진행하였다. 면담을 통해 체험학습의 운영실태, 과학체험학습의 운영, 계획 수립 및 진행, 평가에 걸쳐 자료를 수집하였다. 본 연구의 주된 결과는 다음과 같다. 교사들은 예산에 대한 고민을 가장 먼저 꼽았으며, 과학교과와 연계하여 체험학습을 운영하고자 하는 경우 교육과정 재구성에 대하여 부담을 지니고 있었다. 또한 과학 체험학습시 과학지식에 대한 전문적 이해가 부족하다고 생각하고 있었으며, 과학교과 전담 교사가 있을 경우 협업의 어려움을 꼽았다. 전체적으로 과학체험학습의 교육적 효과보다 예산이나 장소, 행정적 편의성 등을 먼저 고려하는 경향이 있었다. 본 연구는 기존의 연구들에서 확인하기 어려운 체험학습 주제 선정과 방법, 교육적 기대효과, 고민사항을 확인한 연구로서 의미가 있다.

최근 들어 학생 평가 방법에서 서술형 평가의 중요성이 매우 강조되고 왔다. 본 연구는 학교현장에서 출제해 온 서술형 평가문항의 실태와 원인을 분석하고자 하였다. 이를 위해 경남 지역의 중학교 7개 학교에서 1학년부터 3학년까지의 정기고사에 출제된 서술형 문항 300개를 수집하여 문항 유형과 단원별 문항 분포를 분석하고, 문항에 관련된 성취기준의 교육목표와 평가목표를 Bloom의 신 교육목표분류에 따라 분석하여 비교였다. 연구 결과, 대부분의 교사들이 공통된 단원에서 서술형 문항을 출제하는 경향을 보이며, 단원 및 성취기준별로 출제 빈도에 큰 차이를 보였다. 문항 유형으로는 서술형이 65%에 불과하였으며 나머지는 단답형이나 완성형 문항으로 구성되었다. 또한 성취기준에서의 교육목표와 문항에서의 평가목표 사이에 일치하는 비율이 40.3%에 불과하였다. 서술형 문항의 출제교사 27명을 면담한 결과, 서술형 문항의 개발 능력 부족과 채점에서의 어려움이 올바른 서술형 평가의 주요 장애 요인인 것으로 나타났다. 따라서 평가에 대한 체계적 연수를 통해 서술형 평가의 문제점들을 해결할 필요가 있다.

본 연구는 초등학교 4학년 과학 '지구와 달' 단원에서 다양한 교과를 과학 교과를 중심으로 재구성한 과학 중심 STEAM(융합인재교육) 프로그램을 개발하여 이 프로그램이 초등학생의 과학긍정 경험(과학관련 태도, 학습정서, 과학 학습 동기, 과학관련 자아개념 및 진로포부)에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 연구 대상은 경기도 H시에 위치한 S초등학교 4학년 2개 학급이고, 연구반(30명)과 비교반(34명)으로 나누어 교육적 효과를 분석하였다. 과학중심 STEAM 프로그램을 개발하여 연구반에 적용하였고, 비교반은 교사용 지도서 지침에 근거한 일반 수업모형을 적용하여 비교하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 과학중심 STEAM 프로그램은 초등학생의 과학긍정 경험에 긍정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 과학긍정 경험의 하위영역인 과학 학습정서, 과학 관련 자아개념, 과학 학습 동기, 과학 진로 포부, 과학 관련 태도 능력의 신장 등에 효과가 있음을 볼 수 있다. 과학중심 STEAM 프로그램이 학생들의 상호작용을 활발하게 하였고, 학습자의 자기 주도적 학습을 유도하였으며, 즐겁게 몰입하게 하여서 과학학습에 대한 어려움이나 불안감에 부딪혀도 포기하지 않는 원동력을 주어서 과학긍정 경험을 이끌어 내는데 유용한 수단임을 알 수 있었다. 과학중심 STEAM 프로그램은 학생들과의 적극적인 의사소통으로 학생이 적극적으로 수업에 임하는 참여형 수업을 가능하게 하였음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 과학중심 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 학생의 과학긍정 경험의 향상에 긍정적인 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 천체 관측 소프트웨어를 활용한 과학 수업이 초등학생의 과학 학습 동기 및 학업 성취도에 어떻게 영향을 미치는지를 알아보기 위해 수행되었다. 이를 위해 G 초등학교의 6 학년 24 명을 연구 그룹으로 지정하여 천문 관측 소프트웨어를 활용한 수업을 실시하였다. 연구 기간은 4주였으며 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 천문 관측 소프트웨어를 활용한 초등 과학 수업은 과학적 학습 동기를 높이는 데 효과적이었다. 둘째, 천문 관측 소프트웨어를 활용한 초등 과학 수업은 학업 성취도를 높이는 데 효과적이었다. 이 연구 결과로부터 우리는 초등학생들의 동기 부여와 학업 성취도 향상에 천체 관측 소프트웨어를 활용한 초등 과학 수업이 효과적이었음을 알 수 있었다.

최근에 대학 수준의 교수학습 강의 개선의 한 방안으로 플립러닝이 주목받고 있다. 또 일반물리학 수업에서 플립러닝을 시행하여 그 효과를 분석한 연구들도 발표되고 있다. 그런데 플립러닝과 같은 새로운 시도들이 성공적으로 안착, 확산되기 위해서는, 배경과 특징에 따라 학생들에게 플립러닝이 어떻게 받아들여지고, 어떤 효과를 낳는지에 대한 보다 상세한 탐색이 필요하다. 본 연구에서는 강의와 그룹문제풀이가 균형을 이루는 플립러닝에 기반한 일반물리학 강좌에서 학생들의 배경과 특징에 따른 플립러닝에 대한 인식과 성취도를 조사하였다. 학생들의 성취도는 강좌 수강 중 학습시간보다는 학기 시작 전 준비도에 더 영향을 받았다. 또 학생들은 대체로 플립러닝 기반 일반물리학 교수학습이라는 새로운 방식에 대해 매우 긍정적인 인식을 갖고 있었다. 그렇지만 상대적으로 선행학습이 부족하거나, 학습량이 적은 학생들은 플립러닝의 전반적인 확대시행보다 주의 깊은 과목선정을 통한 선별적 시행에 찬성하는 입장을 보였다.

본 연구는 과학영재들이 문제발견 과정에서 나타내는 과학개념 연결방식과 융합적 사고의 특징을 분석하는데 목적을 두었다. 이를 위해 2015학년도 광역시 소재 대학부설 과학영재교육원 중등 심화과정 전공영역별로 지원한 228명을 모집단으로 설정하고, 연구대상은 선발과정 1차 전형에서 실시한 과학 창의적 문제해결력 검사도구 점수를 기준으로 상위 30%에 속하는 67명을 상위집단으로, 하위 30%에 속하는 64명을 하위집단으로 구분하고, 두 집단에 속하는 총131명을 표집하였다. 자료수집을 위한 검사도구 문항은 초등과학 교육과정에서 추출한 소리, 전기, 무게, 온도, 호흡, 광합성, 날씨, 지진의 과학개념 8개를 활용하여 개발하였다. 검사문항은 과학개념 8개 가운데 가장 선호하는 과학개념 2개를 연결하여 과학적 질문을 생성하도록 제시하였으며, 연구대상이 진술한 과학적 질문을 분석하였다. 연구결과 과학영재들은 심화과정 전공영역에 따라 과학개념 연결 선호도에서 차이를 나타냈다. 과학적 질문에서 나타난 과학개념 연결방식의 특징을 분석하기 위해 수집한 자료를 먼저 관계, 유사성, 비유사성에 근거한 연결방식으로 분류하였다. 나아가 관계에 근거한 과학개념 연결방식은 속성, 수단, 영향, 예측, 원인, 측정, 현상으로, 유사성에 근거한 과학개념 연결방식은 속성, 대상, 과학적 원리, 현상에 근거한 연결로, 비유사성에 근거한 과학개념 연결방식은 병렬, 자원, 제거에 근거한 연결로 세분화하였다. 상위집단과 하위집단 간에 과학개념 연결방식은 통계적으로 유의미한 (p<.000) 차이를 보였다. 상위집단은 하위집단에 비해 서로 다른 과학영역에 해당하는 개념을 연결하여 과학적 질문을 더 많이 생성하였으나, 하위집단은 상위집단에 비해 동일한 과학영역 내 개념들을 연결하여 과학적 질문을 더 많이 생성하였다. 상위집단은 하위집단에 비해 유사성에 근거한 과학개념 연결방식을 더 빈번하게 사용하는 특징을 나타낸 반면, 하위집단은 상위집단에 비해 비유사성에 근거하여 단순하게 병렬시키는 연결을 더 빈번하게 사용하는 것으로 나타났다.