• 한국지구과학회지
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• 제21권4호
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• pp.369-379
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• 2000

이 연구의 목적은 대기압에 대하여 전통적 수업모형과 인지갈등을 이용한 수업모형을 적용하여 수업 전과 수업 2주후, 수업 3개월 후의 개념 변화를 분석하고 그에 따른 학습 효과를 알아보는 데 있다. 이 연구의 대상은 184명이며 통제집단과 실험집단으로 구분하여 수업 전 개념이해 유형을 파악하고 전통적 수업모형과 인지 갈등 수업모형을 적용하여 학습 한 후 개념변화를 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 1) 수업 전에는 대기압과 관련된 기초개념에 대한 이해수준이 낮았으나 일상생활과 관련된 경험적이거나 암기적 개념에서는 비교적 이해수준이 높게 나타났다. 2) 인지갈등 수업모형을 이용한 수업 후의 개념 변화는 전통적 수업모형에 비해 과학적 개념 형성에 학습 효과가 높은 것으로 나타났으며 3) 문항에 따라 다소 차이는 있지만 수업 3개월 후 개념의 지속성 측면에서도 인지 갈등을 이용한 수업모형이 전통적 수업모형보다 효과적인 것으로 분석되었다.

• 과학교육연구지
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• 제34권1호
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• pp.47-57
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• 2010

본 연구는 금성의 위상변화 모형 장치를 개발하여 수업에 적용, 금성의 위상변화에 관련된 학생들의 천동설에 대한 개념변화를 알아보았다. 중학교 3학년을 대상으로 금성의 위상변화 개념수준의 변화를 알아보기 위하여'태양계' 단원의 개념 검사지와 면담 평가지를 개발하여 사전 사후 검사를 통해 검증하였다. 학생들의 천문학적 선개념은 천동설과 관련된 개념이 많았고, 특히 태양계 운동에 대한 과학적인 이해가 부족하였다. 금성의 위상변화 모형을 활용한 수업 후에는 학생들의 개념 수준이 유의미한 수준(p<.05)으로 향상되어 본 연구에서 개발한 모형을 활용한 교수-학습이 천동설에서 지동설로의 개념 변화에 효과적임을 보여준다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권3호
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• pp.621-637
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• 2004

1970년대 초반 시작된 학생들의 과학개념에 관한 연구는 80년대 들어서면서 자연스럽게 과학개념변화연구로 발전하였다. 한편 학생의 과학 개념변화의 본질, 어려움 등에 관한 논의과정에서 학생의 개념에 대한 연구 또한 한층 더 발전되어 왔다. 특히, 최근 과학교육 연구에서 학생의 과학개념 형성과 변화에 대한 심층적인 논의의 한 가지 이론적 배경으로 정신모형(mental model)에 대한 관심이 높아지고 있다. 정신모형(mental model)은 일찍이 인지심리학 분야에서 연구되어왔으며, 과학교육분야에서 일부 연구자들에 의해서 부분적으로 논의되어왔다. 그러나 정신모형(mental model)이 학생의 개념에 관한 기존의 연구들에서 사용한 용어나 설명 등과 비교하여 어떠한 차이가 있는지를 체계적으로 밝힌 논문은 찾아보기 어렵다. 더불어 과학교육 분야에서 정신모형(mental model)에 대한 구체적인 예시와 실증적인 자료는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 학생들의 과학개념변화와 학습을 설명하는 한 가지 틀로서 정신모형(mental model)의 의미와 향후 연구방향 등에 관하여 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권5호
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• pp.359-382
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• 2008

다양한 개념변화이론이 존재하는 만큼 학습자들의 개념변화과정을 기술하기 위해 각각의 개념변화 이론에 열거된 분석대상이 다르다. 본 연구에서는 이러한 여러 가지 개념변화이론의 옳고 그름을 논의하지 않는다. 다만, 교실에서 일어나는 개념변화를 학습이라고 할 때 학습 과정을 설명하고 시사점을 얻기 위해서 기존의 이론을 고찰하여 정교화 시킬 필요성이 요구되었다. 본 연구에서는 학습이란 과제와 같은 주어진 맥락에 반응하여 학습자들이 갖고 있던 신념이 활성화되면서 새로운 개념구조를 구성하는 과정임을 이론적 고찰을 통해 이끌어내었다. 틀이론과 특정이론을 바탕으로 구성되는 정신모형에 대한 이론, 정보처리 이론에 바탕으로 둔 정신모형이론과 인지적 영역과 정의적 요인들을 통합한 정신모형 이론을 개략적으로 살피고 교실 수업에서 학습자가 구성하는 개념구조의 틀을 제안하였다. 또한 이것을 바탕으로 인지갈등을 새롭게 해석할 수 있는 개념구조적 갈등 모형을 제안하였다. 앞으로 이것을 이용하여 교실 수업에서 학습자들이 효과적으로 과학적 개념구조를 획득할 수 있는 방안들과 인지갈등을 포함한 개념변화에 대한 시사점을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권2호
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• pp.305-314
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• 1999

선행연구에서 조사한 화학 변화에 대한 학습자의 선개념과 이를 근거로 개발한 개념변화 수업 지도안 및 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업 지도안을 학생들에게 투입하였을 때, 학습자의 학습 동기에 따라 개념변화 수업 모형의 효과가 어떻게 나타나는지 알아보았다. 본 연구를 통하여 학습자의 흥미나 태도, 동기 등 정의적인 측면을 고려하지 않고 단지 학습자의 인지구조에만 초점을 맞춘 기존의 개념변화 수업 모형틀을 재평가하고자 하였다. 이를 위하여 중학교 2학년 학생들을 대상으로 통제 집단과 실험 집단을 구분하고 수업 전 학습 동기를 조사하였다. 그 후에 '화학 변화' 단원을 전통적인 수업과 개념변화 수업으로 지도하고 사후 학습 동기를 조사하였다. 학습동기를 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업을 받은 집단, 그리고 교과서에 의존한 전통적인 수업을 받은 집단 모두 수업을 받은 후에 학습 동기가 증진된 것으로 나타났다. 특히 학습자의 학습 동기를 고려한 개념변화 수업은 학습자의 인지만을 고려한 개념변화 수업이나 교과서에 의존한 전통적인 수업보다 학습 동기의 증진에 효과적이었다. 이러한 효과는 특히 수업을 받기 전에 학습 동기가 낮았던 학생들에게 더욱 크게 나타났다. 수업에 따른 개념의 이해도 증진의 효과를 분석한 결과에 따르면, 세 종류의 수업을 받은 학생들은 모두 수업 후에 개념의 이해도가 증진된 것으로 나타났다. 그러나 그 중에서도 학습동기를 고려한 개념변화 수업 집단과 학습자의 인지만을 고려한 개념 변화 수업 집단이 교과서에 의존한 전통적인 수업 집단(통제 집단)보다 사후 개념 이해도가 높았다. 특히 수업 전 학습동기가 높았던 학생들은 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받았을 경우 교과서 중심의 전통적인 수업을 받았을 경우보다 개념의 이해도가 높아진 것으로 나타났다. 또한 수업 전 학습동기가 낮았던 학생들의 경우에는 학습 동기를 고려한 개념변화 수업을 받음으로써 학습동기가 증진하는 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제24권7호
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• pp.595-603
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• 2003

이 연구는 서울 지역 소재 3개 초등학교 103명의 4학년 학생들을 대상으로 사회적 구성주의 교수학습모형을 적용한 후 학생들이 가지는 개념의 변화를 분석하였다. 특히, 사회적 구성주의 교수학습모형의 개념원도 활용 수업 전후 학생들의 개념 변화를 지필고사로 평가, 조사하였다. 103명을 대상으로 개념원도를 도입한 수업을 1개월 동안 실시한 전후 지필고사를 실시하였다. 연구결과에 따르면, 개념원도를 적용한 수업은 유의미하게 학생들의 개념을 신장시킨 것으로 나타났다. 결론적으로, 개념원도를 적용한 사회적 구성주의 교수-학습모형은 진단평가, 형성평가에 도입할 가치가있는 것으로 고찰되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권5호
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• pp.886-901
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• 2004

본 연구는 새롭게 고안된 "지구중심운동 태양계 실험 모형"이라는 실험모형을 통해서 초등 예비교사와 초등학교 교사의 "천문개념 변화"에 초점을 맞추었다. 전주에 소재하고 있는 전주교육대학 졸업반 학생 31명과 전북에서 근무하는 초등교사 30명을 연구 대상으로 하였다. 먼저 학생들의 사전개념을 조사하고, 이 실험 모형을 활용한 수업전후에 개념검사를 실시하였다. 검사도구는 모두 10문항으로 내행성의 운동, 내행성의 위상과 크기, 외행성의 운동, 혜성의 운동으로 구성되었다. 분석 방법은 사전 검사에서 천문개념에 대한 유년적 개념을 확인하고, 사후 검사에서 초등 예비교사와 초등학교 교사의 개념이 어떻게 변화되었는지를 조사하였다. 결과적으로 지구 운동 중심 태양계 모형이 내행성의 운동과 내행성의 위상과 크기변화, 외행성의 운동에 관한 내용에서는 올바른 과학적 개념 형성에 효과가 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제18권3호
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• pp.347-355
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• 1998

학생의 선개념은 일상적 상황의 경험을 바탕으로 형성된 반면, 과학적 개념은 이상화된 상황을 전제로 하여 형성된 것이므로, 개념변화에 필요한 학생의 인지갈등을 유발하려면 이러한 상황의 불일치를 고려할 펼요가 있다. 또한, 학생들은 자신의 생각과 불일치한 현상을 대면하였을 때, 적당한 보조가설을 도입하여 이를 설명하려 함으로 개념변화가 이루어지지 않을 수 있다. 오히려, 과학적 개념이 일상적 상황에서 잘 맞지 않는다고 학생들이 생각할 수 있으므로, 과학적 개념에 따른 보조 가설을 도입하여 일상적 상황의 현상을 설명할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 점들을 고려한 개념변화 모형을 구안하고, 이에 따라서 보조 가설의 대비를 통한 인지갈등의 명료화, 이상적 상황의 관찰을 통한 과학적 개념의 개념적 지위 상승, 교량적 실험활동을 통한 학생의 선개념의 지위 하강을 통하여 개념변화가 이루어지게 하는 세 단계로 구성된 학습지도 모형인 '구조화된 대비활동'을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권3호
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• pp.423-434
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• 2016

이 연구의 목적은 연구자가 개발한 전향력 실험 장치를 통해 예비 지구과학 교사들이 가진 정신모형의 변화를 알아보는 것이다. 예비 지구과학 교사 5명을 대상으로 전향력에 대하여 질문지에 제시된 그림 그리기와 면담을 통해 전향력 실험 장치를 활용한 활동을 수행하기 전과 후의 정신모형을 조사하고 그 변화를 비교하였다. 정신모형 수준이 낮은 단계인 소박한 정신모형이었던 두 학생은 개발된 전향력 실험 장치를 통한 활동을 통해 정적 불안정 모형과 동적 불안정 모형으로 향상되었다. 그리고 활동 전 정적 불안정 모형을 보여주었던 두 학생은 활동 후 모두 동적 불안정 모형으로 변화하였다. 마지막으로 활동 전 동적 불안정 모형을 보여주었던 학생은 활동 후에도 동적 불안정 모형에 남아있었지만 이미 가지고 있었던 선개념이 과학적 개념으로 많이 변화한 모습을 보여주었다. 이 연구를 통해 개발된 전향력 실험 장치 활용이 학생들의 전향력 개념의 학습에서 안정적이고 과학적인 개념 형성에 효과적이었음을 확인할 수 있었다. 개발된 전향력 실험 장치가 학교 현장에서 전향력과 관련된 수업에 효과적으로 사용될 필요가 있으며 나아가 위의 예비 지구과학 교사들이 교사가 되어 학교 현장에서 학생들을 가르치는 동안 나타나는 정신모형의 변화에 대해서도 알아볼 필요가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제25권5호
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• pp.348-363
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• 2004

본 연구는 중학생들의 달의 운동에 대한 선개념의 유형을 파악하고, 인지갈등 수업모형을 적용한 수업이 달의 운동 개념을 어떻게 변화시키는지를 알아보는데 목적이 있다 이를 위해 중학교 3학년 48명을 대상으로 양적연구를 하였고, 이들 중 남 ${\cdot}$ 녀 각 5명씩, 10명을 선정하여 질적연구를 하였다. 주요 활동은 약 한 달 동안 달 관측 활동을 실시하고 3차시의 인지갈등 수업모형에 따른 수업을 전개하였다. 달의 운동 개념 수준 변화를 알아보기 위하여 달의 운동개념 수준 검사지와 면담 평가지를 개발하여 투입하였다. 그 결과, 중학생들은 초등학교에서 학습한 달의 운동 개념에 대해 많은 오개념을 가지고 있었다. 특히 달의 운동과 관련된 현상에 대한 과학적인 해석 능력이 매우 부족하였다. 인지갈등 수업모형의 적용은 달의 운동 개념을 발전시키는데 매우 효과적이었다. 그러나 학생들의 활동 중 평면적인 그림이나 축소된 모형이 달의 운동 개념을 해석함에 있어 또 다른 오개념을 유발하고 있음을 발견하였다.