• 대한지리학회지
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• 제45권6호
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• pp.820-844
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• 2010

본 연구는 GIS를 활용한 수업이 공간적 사고능력에 미치는 영향을 담화분석방법과 사례연구를 통해서 살펴보고자 한다. 분석에 사용된 자료는 6회에 걸친 GIS활용 수업에서 학생들이 주고 받는 대화를 녹취하여 수집하였다. 개별 학생들의 '발화가 수행하는 행위' (언어학의 화행론상의 행위, 담화분석의 최소단위)를 확인하고, 이를 다시 담화의 내용을 기준으로 공간적 사고 및 지리적 기능으로 분류하였다. 담화분석을 통한 실증적 연구 결과, 학생들은 주로 저차 공간적 사고능력을 지니고 있는 것으로 나타났고, 그 다음으로 중간 정도의 공간적 사고능력을 보였으며, GIS를 활용한 수업에 참여히는 동안 공간적 사고를 나타내는 적절한 용어를 생성하였다. 본 연구가 진행된 것이 지리수업이 아니라 환경과 관련한 생물 수업이었음을 감안한다면, 학생틀의 공간적 사고가 GIS를 활용한 수업의 결과임을 반영한다고 볼 수 있다. 이는 앞으로 학생들의 공간적 사고를 향상시키는 새로운 도구로서 GIS를 활용한 수업과 함의하는 바가 크다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권3호
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• pp.390-406
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• 2021

이 연구는 화산과 지진 단원의 수업에 GeoMapApp을 활용한 학습 자료를 적용하고, 공간 능력이 서로 다른 초등학생들이 인지한 공간 개념, 표현한 공간적 표상의 도구, 지형 구조를 표현하는 데 적용한 공간적 추론을 추출하여 공간적 사고의 과정을 분석하였다. 공간 능력 상위 집단 학생들은 인지한 공간 개념 정보를 수평 거리에 따라 구간을 나누어 화산과 지진의 지형 구조에 관한 심리적 이미지를 형성하는 내적 공간 표상을 활용하거나, 인식한 공간 개념을 그대로 연결하는 공간적 추론의 사례를 보였다. 또한, 지진 자료를 보고 공간 개념을 변형하여 공간적 추론을 수행하는 예도 있었다. 공간 능력 하위 집단 학생들은 공간 개념을 직접 지형 구조로 연결하는 공간적 추론을 보이거나, 공간 개념을 부분적으로 인식하여 지형을 파악하는 공간적 추론 사례를 보였다. 연구 결과를 근거로 초등학생들이 GeoMapApp 자료에서 거리, 높이, 깊이와 같은 공간 개념을 정확히 인식해야 더 나은 공간적 사고를 구현할 수 있음을 밝혔다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제15권4호
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• pp.785-799
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• 2013

본 연구는 수학적 모델링 수업이 수학 영재 학생들에게 문제해결의 기회를 제공하고 수학적 모델링 활동을 통해 다양한 수학적 사고력을 발전시킬 수 있다는 가정 하에 중학교 3학년 수학 영재 학생들을 위한 수학적 모델링 교수 학습 자료를 개발하였다. 개발된 교수 학습 자료를 적용하여 사례연구를 통해 수학적 모델링의 단계별 활동과정을 살펴보고 각 단계에서 어떠한 수학적 사고능력이 나타나는지 분석하였다. 수학적 모델링 과정에서 다양한 수학적 사고능력이 나타났는데 문제를 이해하는 실세계 탐구과정에서는 정보의 조직화 능력이, 상황모델을 개발하는 과정에서는 직관적 통찰능력, 공간화/시각화 능력, 수학적 추론 능력, 반성적 사고 능력이 나타났다. 수학모델 개발과정에서는 수학적 추상화 능력, 공간화/시각화 능력, 수학적 추론 능력, 반성적 사고가 나타났으며 모델적용 과정에서는 일반화 및 적용 능력과 반성적 사고가 나타났다. 모델링 수업이 진행됨에 따라 반성적 사고능력이 더 많이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권3호
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• pp.501-520
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• 2022

천문학 학습 과정에서 공간적 사고의 중요성을 고려할 때, 교원 양성 단계에서부터 공간적 사고를 고려한 교수⋅학습 방법에 대한 교육이 이뤄질 필요가 있다. 그에 따라 본 연구는 초등 예비교사들에게 공간적 사고에 대한 교육을 실시한 후 이들이 천문 단원 교과서의 삽화 및 탐구활동에 대해 인식하는 문제점과 개선안의 양상을 탐구하였다. 본 연구에서는 천문 영역의 공간적 사고를 공간 개념, 표상, 추론 과정으로 구성된 것으로 정의하였다. 수도권 소재 A 교육대학에 재학 중인 3학년 학생을 대상으로 2021년 10월, 2주에 걸쳐 공간적 사고에 대한 교육이 실시되었으며 예비교사들은 천문 단원 중 1개 차시를 자율적으로 선택하여 공간적 사고 측면에서 현행 교과서의 문제점을 분석하고 그에 대한 개선안을 제시하였다. 최종적으로 22명이 제시한 33개의 사례가 분석되었으며, 연구 결과는 다음과 같다. 예비교사들은 공간 개념과 추론 과정 측면에서 교과서 삽화 및 탐구활동의 한계를 인식하고 그것을 보완하기 위한 개선안을 제안하는 모습을 나타냈다. 그러나 일부 예비교사는 문제점을 타당하게 인식하더라도 적절한 개선안을 제안하지 못하거나, 공간적 사고 측면에서 삽화나 탐구활동을 분석하지 못하는 경향도 나타냈다. 본 연구는 공간적 사고에 대한 일련의 교육을 통해 예비교사가 천문 교수 실행시 공간적 사고 측면에서 교과서 삽화나 탐구활동을 인식하고, 그 한계를 보완할 능력을 갖출 수 있음을 보였다는 점에 의의가 있다. 아울러 본 연구 결과가 공간적 사고와 관련된 교사 양성 프로그램에 시사하는 바에 대해서도 논의하였다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제15권
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• pp.87-92
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• 2003

본 연구의 목적은 초등학교 5학년의 도형 영역에서 도형의 모양과 변환을 대상으로 공간 시각화하는 과정에서 나타나는 교구의 역할을 알아보고자 '공간 과제'를 수행하는 과정에서 학습 능력 수준에 따라 나타나는 교구 활용 의존도 및 교구의 역할을 비교 ${\cdot}$ 분석하고자 질적 연구를 수행하였다. 양적 측면에서 아동 C(학습능력 하: 33%), 아동 A(학습능력 상: 18%), 아동 B(학습능력 중: 15%) 순으로 나타났지만, 문제 해결 과정의 단계에서 나타나는 교구의 활용은 서로 간의 다른 특징을 보였다. 친근감을 느낄 수 있는 교구 사용을 통해 아동은 과제 해결을 위한 수학적 사고를 시작하였고, 새로운 방법 모색에 관심을 가졌으며, 유익한 시행착오를 제공하여 아동에게 자신의 사고에 대한 반성과 구체화를 촉진시켰다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권1호
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• pp.86-106
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• 2019

이 연구의 목적은 천문학적 사고를 반영한 과학관 천문교육 프로그램을 개발하고, 그 프로그램이 고등학생들의 천문학적 사고 능력의 향상에 미치는 효과를 확인하는 것이다. 문헌 연구를 통해 천문학적 사고의 구성 요소를 선정한 후 사고력 학습 발달 모형을 응용하여 시연과 관찰, 문제 제시와 사고 활동, 지원과 모둠 토의, 시연과 평가의 네 단계로 구성된 천문교육 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램의 효과를 검증하기 위하여 실험군과 대조군의 사전, 사후 검사에 대해 공변량 분석을 실시하였고, 프로그램을 이용한 교수 학습 활동의 사전과 사후에 학생들의 수준 변화를 살펴 보았다. 연구 결과, 천문학적 사고를 반영한 과학관 천문교육 프로그램은 학생들의 천문학적 사고를 증진시키는 데 효과가 있는 것으로 확인되었다. 특히 이 프로그램은 천문 영역의 공간적 사고와 관련하여 관측된 천문 현상을 우주에서 보는 관점에서 재구성하여 모델링하는 능력을 신장시키는 데 효과가 있었고, 시스템 사고와 관련하여 천문 시스템을 구성하는 요소들 간의 관계를 파악하여 시스템을 조직할 수 있는 능력을 향상시키는 데 효과가 있었다. 이 연구는 학생들의 천문학적 사고를 발달시키기 위한 구체적인 교수 학습 프로그램을 제시하였다는 데 그 의의가 있다.

• 인간행동과 음악연구
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• 제3권1호
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• pp.63-76
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• 2006

1980년대 이후 음악과 학습에 관한 많은 연구들은 다양한 학습 기술에 필요한 인지기술의 영역에 대한 음악의 효과성을 계속해서 입증해 오고 있다. 음악과 학습에 관한 많은 연구들은 주로 음악의 인지기술과 학습의 세부적 기술들을 개별적으로 연관 지어 다루고 있으며, 음악이 비음악적 능력에 어떠한 영향을 미치는 지에 관심을 두고 있다. 이에 본 연구는 인지 학습기술과 음악적 인지기술과의 상관관계를 설명하고 있는 다양한 이론 및 연구들을 소개하고, 이를 통해 음악이 비음악적 능력 중 학습 기술에 어떠한 영향을 미치는 지를 정리해 보고자 하였다. 먼저 음악적 능력과 공간 지각력과의 상관관계를 설명하는 두 가지 이론으로서, "신경적 연계성(neural theories)" 이론과 "근접적 전이(near transfer)" 이론에 대해 살펴보았다. 이를 통해 음악적 기술과 공간적 기술을 담당하는 대뇌의 신경망 구조에서 음악 정보를 처리하는 과정이 어떻게 공간적-시간적 정보처리 과정과 연계되는 지를 설명하였다. 또한 음악이 학습과정에 필요한 주의력, 관찰력, 독립적 사고, 문제해결력, 비판적 사고 등을 강화시킨다고 제안하는 "동기이론"을 소개하였다. 이러한 이론들에 근거하여 음악과 학습기술과의 상관관계를 메타분석한 연구들을 살펴보았다. 많은 연구들이 음악기술과 학습기술의 상관관계는 물론 유의미한 인과 관계가 있음을 보여주었으며 이러한 결과들은 음악적 훈련 과정에서 습득되는 음악의 공간적, 시간적 개념이 학습기술에 긍정적인 영향을 미친다는 점을 지지한다. 다양한 학습기술에서도 공간 지각 능력을 주로 사용하는 수학과 읽기에 관한 연구가 많았는데, 특히 수학적 개념 중에서 분수나 집합 개념과 같은 추상적 개념들이 가장 높은 상관관계가 있었으며 읽기 능력에서는 시간적 개념에 근거한 단어 나열, 문자로 상징된 언어를 해석(decode)하는 기술이 강화된다는 점을 보여주었다. 음악과 학습과의 관계를 설명한 많은 연구들은 음악의 지각인지 기술이 다른 학습 분야에 전이된다는 사실을 이론적으로 지지하며, 또한 이러한 현상을 설명하는 세 가지 가설은 구조화된 음악활동이 학습 현장에 있는 아동들에게 효율적인 치료 교육적 개입이 될 수 있다는 근거를 제공할 수 있을 것이다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제13권1호
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• pp.1-17
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• 2011

본 연구에서는 2009년과 2010년에 시행된 중국 대학입학 수학 시험을 분석하여 우리나라 대학입학시험인 대학수학능력시험 수리 영역에 대한 시사점을 도출하고자 하였다. 중국의 일반계 고등학교 수학교육과정을 기반으로 하는 중국의 대학입학 수학 시험은 수학 기초 지식과 대학 수학을 위한 수학적 소양을 다면적으로 평가하는 것을 목적으로 하여 이과 시험과 문과 시험으로 나뉘어 실시되며, 선택형, 단답형, 서술형 문항이 출제된다. 이 시험에서 평가하고자 하는 수학적 사고 능력은 사유능력, 연산능력, 공간상상 능력, 실천능력, 창의적 사고능력이다. 중국 대학입학 수학시험의 분석 결과, 대학수학능력시험을 개선하기 위한 방법으로서 하위 문항의 출제, 복수의 정답을 지닌 선택형 문항의 출제, 수리 '가'형과 '나'형에서 공통으로 출제되는 문항의 배열과 배점을 달리하는 것에 대한 시사점을 얻을 수 있었다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제10권3호
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• pp.308-322
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• 2017

본 연구의 목적은 공간지각능력에 따른 고등학생들의 탄소 순환 개념을 알아보고자 하는 것이다. 이를 위하여 광역시 소재의 평준화 일반계 남녀공학 S고등학교 학생들 중 2학년 1학기에 지구과학 I을 이수한 자연계열 남학생 30명과 여학생 33명을 대상으로 공간지각능력 검사를 실시하고 공간지각능력 상 하 두 집단의 학생들 중에서 본 연구 참여에 동의한 남학생 4명과 여학생 4명을 대상으로 탄소순환 개념 검사를 실시하였다. 본 연구의 결과, 공간지각능력이 높은 학생들은 공간지각능력이 낮은 학생들 보다 단어연상에서 탄소 순환 개념, 상태 변화개념, 과정 개념이 더 많았으며 그림 그리기에서 탄소 순환 개념, 상태 변화와 과정 개념도 더 많은 것으로 나타났다. 시스템적 관점에서 사용된 연결고리는 공간지각능력이 높은 학생들의 인과지도에서 1명이 2개, 1명이 1개, 2명이 0개로 나타났고 그림 그리기에서 3명이 1개, 1명이 0개로 나타났으며 공간지각능력이 낮은 학생들의 인과지도와 그림 그리기에서는 전혀 나타나지 않았다. 공간지각능력이 높은 학생들은 공간지각능력이 낮은 학생들에 비해 지구시스템의 하위영역의 상호작용으로 탄소가 이동하는 것을 이해하고 있었다. 공간지각능력이 높은 3명의 학생들은 낮은 수준의 시스템 사고 개념이 있었으며 공간지각능력이 높은 학생 1명과 공간지각능력이 낮은 학생들 4명은 시스템 사고 개념이 없었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권5호
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• pp.371-390
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• 2021

이 연구의 목적은 공간능력 구성요소에 대한 신경과학적 모델을 개발하고, 빛과 그림자 관련 과학 과제를 해결하는 과정에서의 두뇌 활성 영역을 신경과학적 모델에 기반하여 영역 일반적 능력과 영역특수적 능력으로 구분하여 설명하는 것이다. 이를 위해 남자 대학생 24명이 공간능력 검사지 문항과 빛과 그림자 과제를 해결하는 동안의 시선이동과 EEG를 동기화하여 측정하였으며, 과제 해결 전략에 대한 사후면담과 RVP를 실시하였다. 시선 이동, 두뇌 활성 영역, 참여자의 사고 과정과 전략을 통합하여 공간능력 구성요소에 대한 신경과학적 모델을 개발하고, 빛과 그림자 관련 과제 해결 과정을 분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 공간 시각화와 심적 회전 요소는 주로 두정엽의 활성을 필요로 했으며, 공간 방향화 요소는 전두엽의 활성을 필요로 했다. 구체적으로, 공간 시각화 요소는 문제를 탐색하는 과정에서 전두엽이 활성화되었고, 문제와 답지를 비교하는 과정에서 측두엽과 두정엽이 활성화되었다. 심적 회전 요소는 회전된 정보를 탐색하는 구간에서는 전두엽이, 심적 회전을 할 때에는 두정엽이, 문제와 답지를 비교하는 구간에서는 측두엽이 활성화되었다. 공간 방향화 요소는 문제를 탐색하는 과정과 문제와 답지를 비교하는 과정 모두 전두엽이 활성화되었다. 둘째, 빛과 그림자 과제를 해결 할 때에는 영역 일반적 기능인 공간 능력과 과학적 원리를 적용하는 영역 특수적 사고가 함께 필요하였다. 평행광의 그림자 모양 추론과 빛의 방향이 바뀔 때의 그림자 모양을 추론에서의 두뇌 활성 패턴은 공간 시각화 요소에 대한 신경과학적 모델과 유사하였다. 여러 방향에서의 그림자를 통해 원래 물체를 추론할 때에는 공간 방향화 요소, 점광원의 그림자 모양을 추론할 때에는 공간 시각화 요소에 대한 신경과학적 모델과 두뇌 활성 패턴이 유사하였다. 빛과 그림자 과제를 해결할 때 추가적으로 활성화 된 부위는 주로 연역적 추론, 작업 기억, 행동에 대한 계획 기능을 담당하는 중측두이랑, 중심앞이랑, 하전두이랑, 중전두이랑이었다. 따라서 빛과 그림자 과제를 해결하는 과정에서는 공간능력 외에도 그림자 생성 원리를 기반으로 한 연역적 추론, 빛의 진행 방향을 작업 기억에 유지시키는 것, 광원의 특징에 따른 과제 해결 과정 계획, 빛-물체-스크린의 공간적 관계 인지 등이 추가적으로 필요하다.