• 정보교육학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.961-972
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• 2021

현재까지 진행된 다양한 인공지능 교육 관련 연구 성과에서는 인공지능의 원리와 개념 교육에 관한 내용이 중심이었다. 따라서 본 연구에서는 인공지능을 타 학문과 탈 학문적 융합교육을 할 수 있도록 교육 프로그램을 개발하였다. 중심 교육 내용으로는 고등학교 화학에서 다루고 있는 분자 구조의 이해를 도울 수 있도록 머신러닝을 활용하는 것으로 하였고, 총 8차시 분량으로 설계하였다. 본 연구에서 개발한 프로그램은 전문가 검토를 통해 I-CVI(Item Content Validity Index) 값을 산출하였고, 그 결과 모든 문항이 .80 이상으로 기각되는 항목이 없었으나. 추가 세부 의견을 반영하여 수정 및 완성하였다. 본 연구의 프로그램은 화학 교과와 정보(인공지능) 교과의 내용적 요소를 탈 학문적으로 융합하였기 때문에 학습자로 하여금 융합인재소양이 높아질 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 이 교육 프로그램을 위한 별도의 시수 확보가 요구되지 않아 교사에게는 수업 부담을 낮출 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.363-374
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• 2015

본 연구의 목적은 고등학교 과학 교과에서 추출한 학습 내용과 사범대학 예비과학교사 교재에서 추출한 교육내용을 비교하여 그 연관성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 소위 융합형 과학으로 불리는 고등학교 과학 교과서 7종과 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 4개 과학 분야에서 사용하고 있는 11종 사범대학 예비과학교사 교재를 분석하였다. 고등학교 과학의 교육 내용과 예비과학교사 교재의 교육내용을 비교 분석한 결과, 관련성이 있는 것을 알 수 있었다. 특히 '에너지와 환경' 단원은 가장 많은 예비과학교사 교육내용이 포함된 것으로 나타났다. 그러나 전체 고등학교 과학 교과 내용의 86.6% 정도가 사범대학 4개 분야의 교재에 소개되고 있을 뿐 나머지는 예비교사들이 스스로 공부해야 하는 부담을 갖는 것으로 나타났다. 심지어 일부 학습내용들은 그 내용 수준이 사범대학 예비과학교사 교육내용보다 높은 것을 확인 할 수 있었다. 게다가 또 다른 일부 학습내용들은 공학과 기술 영역에 포함되어, 이를 대비하기 위한 별도의 교사교육이 필요하다. 위와 같은 내용을 종합했을 때, 고등학교 과학 교과의 교육내용을 적정화 할 필요가 있다. 또한 본 교과를 가르칠 교사와 예비교사들을 위해 다양한 교육 프로그램을 개발할 필요가 있으며, 예비과학교사들이 과학을 지도할 수 있도록 도울 수 있는 사범대학 교육과정이 개편이 필요하다.

• 대한화학회지
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• 제68권3호
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• pp.160-175
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• 2024

본 연구의 목적은 AI 분류 모델을 기반으로 한 화학 I 수업의 효과를 검토하고자 한다. 이를 위하여 경북 D 고등학교에서 2023년 1학기에 시행된 화학 I 수업에서 AI 분류 모델을 활용한 수업의 개발과 적용 후 그 변화를 탐색하였다. 교과 내용과 AI 도구를 선정하고 교과-AI융합 교육 모형 및 AI 하드웨어 소프트웨어를 결정한 후, 프로그램의 세부 활동을 개발하여 실제 수업에 적용하였다. 수업 적용 후, 학생들의 화학 개념 형성, AI 가치 인식, AI 기반 메이킹 역량의 세가지 측면에서 자기 효능감이 향상되었음이 확인되었다. 구체적으로, 텍스트 및 이미지 분류 모델 기반의 화학 수업이 학생들의 화학 개념 형성에 대한 자아 효능감에 긍정적인 영향을 미쳤으며, 학생들의 AI 가치 인식과 흥미를 증진시켰고, 학생들의 AI와 피지컬 컴퓨팅 능력을 향상시키는데 기여하였다. 이러한 결과는 AI 분류 모델을 기반으로 한 화학 I 수업이 학생들에게 긍정적인 영향을 미침을 보여주며, 교육현장에서의 유용성을 입증한다.

• 대한화학회지
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• 제64권3호
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• pp.159-174
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• 2020

본 연구의 목적은 창의 융합형 인재의 핵심역량을 위한 교육 전략으로 '디자인씽킹(Design Thinking)' 기반 화학 수업 프로그램을 검토하고자 한다. 이를 위하여, '과학교육에서의 디자인적 사고 프로세스'가 화학 교과 수업에 적용할 수 있도록 '관련 지식 이해', '공감', '관점 공유', '아이디어 생성', '1차 프로토타입', '1차 검증', '2차 프로토타입', '2차 검증'의 총 8단계로 수정·보완하였다. 2015 개정 교육과정과 2009 개정 교육과정의 연계성을 고려하여 성취기준을 선정하고 이를 만족할 수 있는 주제에 따라 교수·학습 지도안과 학생 활동지를 개발하였다. 4가지 주제가 개발되어 일반계 고등학교 2학년을 대상으로 3월에서 8월까지 화학I시간에 적용하고, '공감', 'STEAM교육역량', '문제 해결 과정' 검사를 토대로 수업 장면에 대한 질적 데이터 분석과 사전·사후 평가를 실시하였다. 과학수업에서의 '공감'요소는 타인과의 공감과 문제 상황과의 공감에서 유의미한 향상을 보였고, 'STEAM교육역량'에서는 과학, 디자인 역량에서 유의미한 효과가 나타났다. '문제 해결 과정'에서는 문제 발견, 문제 정의, 문제 해결책 고안, 문제 해결 검토에서 유의미한 향상이 확인되었다. 본 연구 결과는 디자인씽킹 기반 화학 수업에 대한 적용 가능성과 그 교육적 효과에 대하여 시사점을 제시하고 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.97-106
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• 2016

본 연구는 고등학교과학과목(이하, 과학과목)이수가 대학 입학 후 기초간호과학과 전공간호학성적에 미치는 융합적 효과를 조사하기 위해 일 대학 간호학과 4학년 111명 대상으로 시도되었다. SPSS 19.0으로 t 검정, Pearson 상관계수, 다중 및 단일회귀분석을 시행한 결과, 생물I, 생물II, 화학I, 화학II이수집단의 해부학, 생리학, 병리학 평균이 유의하게 높았고, 생물II 이수집단의 전공간호학평균이 유의하게 높았으며, 과학과목이수와 기초간호과학 및 전공간호학 간, 화학II 이수와 기초간호과학 간, 기초간호과학과 전공간호학 간 양의 상관관계가 있었다. 과학과목이수의 기초간호과학, 전공간호학에 대한 설명력은 각각 18.2%, 8.6%이었고, 기초간호과학의 전공간호학에 대한 설명력은 63.8%였다. 이 연구결과는 대상과 지역을 확대하여 반복연구 후 입학사정 시 참고자료로 활용될 수 있고, 입학 전 과학과목을 이수하지 않은 신입생의 기초간호과학의 효과적인 수강을 위한 준비프로그램의 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권5호
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• pp.359-370
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• 2021

본 연구에서는 과학 교과에 메이커 교육을 융합한 프로그램의 특징을 파악하고 학생들에게 발현되는 메이커 역량을 탐색하고자 한다. 이를 위하여 과학 개념에 기반한 메이커 활동 프로그램을 개발하여 H 대학교 1학년 학생 20명을 대상으로 일반화학실험 강좌에서 적용하였고, 활동 자료를 분석하였다. 과학 개념에 기반한 메이커 활동의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 학생들은 '아이디어 제시', '아이디어 선정 및 계획', '프로토타이핑'의 과정을 거쳐 활동을 수행하였고, 특히 프로토타이핑은 '부분 프로토타이핑'과 '전체 프로토타이핑' 활동의 단계로 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 둘째, 활동의 특징으로서, '메이커 활동 과정에서 코딩을 위한 로직으로 과학 개념의 사용', '과학 개념에 대한 심층 이해', '학습의 주도성 이양을 통한 높은 성취감 및 흥미 유발'이 나타났다. 셋째, 활동 과정에서 협업과 메이킹 수행 역량이 많이 발현되었으나, 인간 중심 역량군은 거의 발현되지 않았다.

• 과학교육연구지
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• 제36권2호
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• pp.381-393
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• 2012

이번 연구를 통해 고등학교 1,2학년 학생들이 학습하는 2009 개정 교육과정 화학 I 검정 교과서 4종을 선정하여 과학적 지식 외에 어떠한 STEAM 요소를 포함하고 있는지 분석하였다. 각 단원별, 출판사 별, 교과서의 영역별로 포함된 STEAM 요소의 종류와 수는 어떻게 다르게 나타나는가에 관한 연구 문제를 선정하고 결과를 분석해 보았다. 현 교과서의 내용과 잘 맞지 않는 STEAM 요소의 새로운 하위요소들을 정하고, 새로운 분류 틀을 만들어 그 분류틀을 기준으로 분류 하였다. 먼저 예술 분야의 경우 방법적인 면에서의 예술 분야를 '표현예술'로 만화, 토의, 역할놀이의 하위요소를 가지며 내용적인 면에서의 예술 분야를 '문화예술'로 사회문화, 과학자 이야기, 인류의 역사, 직업탐구, 미술의 하위 요소를 갖는다. 기술과 공학요소는 서로 분류하기 어려우므로 '기술공학' 이라는 하나의 분야로 통일하고, '과학적 내용을 활용한 기술'과 '과학적 발전에 활용된 기술'의 두 가지 하위 요소를 포함한다. 마지막으로 수학요소는 수, 연산, 단위변환, 구조모형의 하위 요소를 갖는다. 또한 교과서에 포함된 STEAM요소의 교과서 안의 위치영역을 도입부, 본문, 보충자료의 세 영역으로 분류하고, 본문의 경우 내용과 탐구영역으로 세분화 하여 분석하였다. 분석 결과 대부분의 교과서가 개정 교육과정의 의도를 파악하여 다른 분야를 통해 학습이 일어나게 하기위해 STEAM 요소를 포함 하고 있었다. 그러나 교과서 별로 활용하는 학습 방법이 제한되어 있으며, 교과서의 종류에 따라 조금 다르게 나타났다. 또한 포함하고 있는 세부요소의 종류는 전체 14종류 밖에 되지 않으며, 그것도 교과서 별로 몇 가지 요소에 집중돼는 경향을 나타내는 것으로 보아 현재 화학교육에서 활용되는 STEAM 교육에는 한계가 있는 것으로 보인다. 단원별로는 수업내용에 따라 포함된 STEAM 요소가 다르게 나타났는데, 많은 수의 STEAM 요소가 I단원에 포함되어 있는 것으로 보아 수업 내용에 수학, 역사 들이 포함되어 있지 않는 경우 STEAM 요소가 포함되기 어려움을 알 수 있었다. 마지막으로 영역별로 포함된 STEAM 요소의 경우 요소들이 대부분이 보충자료 영역에 포함되어 있고, 그 요소가 문화 예술이 가장 많은 것으로 보아 실제적으로 화학 지식에 대한 활용적인 면에만 STEAM이 활용되며 화학지식에 대한 접근 방법적 융합교육이 매우 부족함을 알 수 있었다. 현재, 국내 교육계에서 STEAM 교육에 관해 주시하고 있는 만큼, 새로운 교육적 경향인 STEAM 교육이란 무엇인지에 관해 면밀히 탐구하고, STEAM 교육의 효과와 프로그램 및 교재 개발에 대한 엄밀한 연구가 필요하다. 이러한 연구들을 통해서 저학년들에게 집중되어 있는 융합교육을 전 학생들에게 확대하고, 궁극적으로 평생에 걸친 학습 시대에 스스로 활용 할 수 있게 될 것이다.