• 대한지구과학교육학회지
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• 제14권3호
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• pp.225-235
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• 2021

이 연구의 목적은 천문 교육 방법의 개선 방향과 교육 자료 또는 소프트웨어 개발을 위한 시사점을 얻는데 있다. 교육과정 '태양계와 별' 지도와 연계하여 초등예비교사들에게 태양으로부터 행성까지의 상대적인 거리를 비교하는 재구성 과제를 제시한 후 이를 분석하였다. 연구 대상인 초등예비교사들은 B광역시 소재 초등 교사 양성 대학교 음악교육학과 2학년에 재학 중인 학생들로 남자 11명, 여자 19명이다. 도출된 시사점은 다음과 같다. 첫째, '두루마리 휴지를 이용한 거리 비교 활동'은 태양에서 행성까지의 거리를 단순 비교하는 데는 적합하지만 태양계의 광대함을 체험하게 하거나 학생 참여 중심의 수업을 이끌어내는 데는 한계가 있다. 둘째, 넓은 학습 공간의 확보와 함께 행성의 크기와 행성까지의 거리를 동시에 반영하고 또한 태양계의 광대함도 체험하며 실내에서 적용할 수 있는 초등학생용 소프트웨어 자료의 개발이 더 필요하다. 셋째, 교과서 자료는 초등예비교사의 수업 설계에 중요한 영향을 미친다.

• 대한화학회지
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• 제67권1호
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• pp.42-53
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• 2023

본 연구는 화학교과 내용 맥락 하에서 모델링 실천을 통해 드러난 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 진단함으로써 메타모델링 지식과 통합된 모델링 실천 프로그램 구성을 위한 기초자료를 얻고자 하였다. A 과학 영재학교 2학년 재학생 16명을 대상으로 화학 교사가 변칙현상이 포함된 탐구기반 모델링을 진행하였으며, 모델의 가변성, 모델의 다중성, 모델링 과정 등 메타모델링 지식 구성요소별 인식수준을 분석하기 위하여 학생이 기록한 탐구노트와 연구자가 기록한 관찰노트를 분석에 활용하였다. 인식수준은 0단계부터 3단계까지 분류하였다. 분석 결과, 메타모델링 지식의 구성요소 중 모델링 과정에 대한 인식수준이 가장 높았으며 모델의 다중성 다음으로 모델의 가변성에 대한 인식수준이 가장 낮은 것으로 나타났다. 모델 가변성에 대한 낮은 인식수준의 원인은 학생들이 개념모델을 객관적 사실로 인식하는 것과 관련이 깊고, 모델 다중성에 대한 낮은 인식수준의 원인은 주어진 현상에 대해 오직 하나의 올바른 모델이 존재한다는 신념과 관련이 있다. 학생들은 개념모델을 화학기호와 같은 상징적 모델을 이용하여 정교화하였으나 모델링 전 과정에 영향을 주는 자료해석의 중요성에 대한 인식이 부족하였다. 모델의 본성을 명시적으로 안내할 수 있는 사전활동의 도입하고, 자료해석의 중요성을 구체적 예시를 통해 안내할 필요가 있다. 다른 관점에서 제안된 모델의 수용 가능성을 고려하고 검증하는 훈련이 모델링 실천 프로그램을 통해 이루어져야 한다.

• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.1-16
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• 2022

본 연구에서는 중학교 수준에서 지구 온난화에 대한 학습발달과정을 탐색하고자 하였다. 이를 위해 2021년 4월부터 10월까지 구인 특화, 문항 개발, 결과 기술, 측정 모델 단계로 구성된 구인 모델링 방식에 따라 연구를 수행하였다. 학생 평가 문항을 개발하기 위하여 중학교 교육과정과 교과서를 분석하여 내용 요소를 토대로 구인별 개념 위계를 범주화하여 구인 구성도를 작성하였다. 구인과 문항 간 연계를 강화하기 위하여 선정된 구인에 따른 평가 문항을 선택형, 단답형, 서술형으로 개발하였다. 개발된 총 21개의 소문항을 중학생을 대상으로 온라인 평가를 실시한 결과 문항별 3단계 채점 기준에 의거하여 '상' 수준에 해당하는 학생은 많은 반면, '하' 수준에 해당하는 학생은 없는 것으로 나타났다. 이에 초기에 설정한 하위 정착점을 Level 0으로, 상위 정착점을 Level 4에서 Level 3으로 하향 조정하여 구인 구성도를 수정하였으며, 이를 바탕으로 지구 온난화에 관한 가설적 학습발달과정을 현상적 이해, 개념적 이해, 기제적 이해 순으로 제안하였다. 연구 결과를 토대로 차기 과학과 교육과정의 재구성 및 평가 체제 개선을 위한 방안을 제언하였다.

• 과학교육연구지
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• 제46권2호
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• pp.151-164
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• 2022

2015 개정 과학 교육과정의 6학년 1학기 교과서에서는 일상적으로 관측되는 천문 현상인 '낮과 밤'이 생기는 원인에 대해 설명하고 있다. 교과서상에서는 낮과 밤이 생기는 원인을 설명하기 위해 우주 기반 관점의 시각 자료만 사용되고 있다. 본 연구에서는 학생들에게 지구 기반 관점의 시각 자료를 추가로 제시하였을 때 지구 기반 관점과 우주 기반 관점의 공간 표상 형성에 어떤 변화가 있는지 알아보고자 하였다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 학생들에게 지구 기반 관점의 시각 자료를 제시하였을 때 학생들의 지구 기반 관점은 물론 우주 기반 관점의 공간 표상 또한 변화시킬 수 있다. 둘째, 지구 기반 관점의 시각 자료가 학생들의 공간 표상 유형이 여러 측면에서 달라질 수 있는 가능성을 확인하였다. 셋째, 같은 지구 기반 관점의 시각 자료를 학생들에게 제시하더라도 성별, 공간 표상의 수준에 따라 각 관점의 공간 표상에 미치는 효과가 다르게 나타난다.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권6호
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• pp.579-591
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• 2008

학생의 선개념을 상황과 함께 파악하려는 시도로서 최근에 전형적 인식 상황(TPS)에 대한 연구와 결정적 예에 대한 연구가 수행되었다. TPS는 개념에 대해 생각할 때 가장 먼저 떠오르는 상황이며, 결정적 예는 학습에 가장 큰 도움이 된 예시 상황이다. 우리는 전형적 인식 상황과 결정적 예를 함께 파악함으로써 학생의 개념 이해 과정에서 상황이 어떻게 관련되는 지를 살펴볼 수 있다. 본 연구에서는 설문 조사와 면담을 통해 $9{\sim}11$학년 학생이 '힘'과 '역학적 에너지 전환'에 대해 가지고 있는 전형적 인식 상황과 결정적 예의 특징을 분석하고 그 관련성을 알아보고자 하였다. 연구 결과, 학생들의 전형적 인식 상황과 결정적 예는 개념에 따라 다른 특징을 보였다. 일상 생활과 깊이 관련되어 있는 힘의 경우에는 학생들이 다양한 상황을 TPS와 결정적 예로 가지고 있었다. 반면, 역학적 에너지 전환에 대해서는 공이 떨어지는 것과 같은 몇몇 상황을 전형적 인식 상황과 결정적 예로 가지고 있는 학생들이 많았다. 또, 학생들은 교과서와 일상생활에서 자주 접하는 상황이나 쉽게 이해할 수 있는 상황을 TPS나 결정적 예로 생각하는 경향이 있었다. 이상의 논의에서 TPS에서 시작하여 개념을 도입하고 이후 개념의 속성이 잘 드러나는 결정적 예를 제시하여 학습이 일어날 수 있도록 하는 것이 효과적인 과학 개념의 교수-학습 방안으로 보인다.

• 한국과학교육학회지
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• 제30권8호
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• pp.953-970
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• 2010

이 연구의 목적은 초임중등과학교사의 수업에서 교사와 학생 사이에 일어나는 상호작용을 상호작용 요소와 유형으로 나누어 그 특징을 알아보고 이들이 멘토링을 통해 어떻게 변화해 가는지 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 교직경력이 3년 이하인 초임중등과학교사 3명을 멘티교사로 선정하고, 교과교육분야에서 전문성이 있는 대학원에서 석사 박사과정에 있는 12년 이상의 경력교사를 멘토교사로 선정하였다. 초임중등과학교사의 교수기술의 전문성 발달을 위해 수업계획안 작성, 수업실행 전후 저널 작성, 수업 실행, 멘티 멘토의 1대1 멘토링 협의회, 멘토교사의 수업관찰 등으로 구성된 협력적 멘토링 프로그램을 개발하여 초임교사들에게 5회 적용하였다. 초임중등과학교사의 수업에서 교사와 학생 사이의 상호작용은 수업 녹화 동영상과 녹화 동영상 전사본을 상호작용 시작의 주체, 교사 질문의 형태, 학생 응답의 형태, 교사 피드백의 형태로 범주화된 수업 분석틀에 따라 상호작용 요소와 상호작용 유형으로 나누어 멘토링 실시전인 1차시와 멘토링을 4회 실시한 후인 5차시를 분석을 통해 알아보았다.이 연구 결과 초임중등과학교사의 수업에서 교사와 학생 사이의 상호작용은 교사에 의해 주도되며 교사 질문의 형태는 단순확인 질문이, 학생 응답의 형태는 단답응답이, 교사 피드백의 형태는 즉각피드백이 주를 이루어 학생들의 사고유발이 촉진되지 못하는 것으로 나타났다. 또한 상호작용 유형 역시 교사의 질문(Initiation)에 대한 학생의 응답(Response)에 교사가 즉각피드백(feedback)을 사용하는 단순 IRF형이 주를 이루어 학생들의 사고작용이 활성화되지 못하는 것으로 나타났다. 4회 협력적 멘토링이 실시된 후에 초임중등교사들의 수업에서 학생과의 상호작용에 나타나는 상호작용 요소는 학생에 의해 상호작용이 시작되는 경우가 증가하였으며, 교사 질문의 형태는 사고질문이 증가하였다. 학생 응답의 형태는 설명이나 질문 응답 비율이 증가하였으며, 학생의 응답에 대한 교사의 피드백은 지연피드백의 사용 비중이 높아져 학생들이 상호작용에 적극적으로 참여하며, 상호작용 과정에서 학생들의 사고가 활성화되는 것으로 분석되었다. 또한 상호 작용 유형은 교사의 질문(I)에 대한 학생의 응답(R)과 교사 피드백(F)의 반복 횟수가 다양한 복합적인 I(RF)n형으로 변화하였다. 4회 협력적 멘토링 과정을 거치면서 초임중등과학 교사들의 교수기술이 상호작용 요소와 유형에서 학생들의 사고작용을 촉진 활성화시킬 수 있도록 발달하는 것으로 분석되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권6호
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• pp.937-949
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• 2017

최근 지능정보화사회가 가져올 급격한 변화에 대비하는 새로운 교육의 필요성에 대한 인식이 고조되고 있다. 세계 각국에서는 이러한 변화에 대비하여 첨단 정보통신 기기의 도입과 활용이 중심이 되는 스마트 학교 등을 시도하고 있고, 국내에서도 혁신 학교 등을 통해 새로운 시대를 준비하는 교실 환경과 교육과정의 변화를 위한 노력들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 변화의 맥락 속에서 이루어지고 있는 학교의 기반 시설과 교육과정을 비롯한 제도의 변화에 대하여 과학교사가 어떻게 인식하고 있는지를 알아보았다. 또 그러한 교육 환경의 변화에 대한 인식 속에서 과학교사들의 수업 실천에서는 어떠한 도전과 변화가 나타나는지를 알아보았다. 이를 위하여 일반학교와는 차별화된 변화를 시도하고 있는 중학교의 과학교사 2인에 대한 심층 면담을 통해 얻어진 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사들은 그들이 소속된 학교가 학교의 규모와 기반시설, 동료 교사들의 교사 문화, 학생의 역량 면에서 과학 수업을 변화시킬 수 있는 요소들을 갖추고 있다고 인식하고 있었다. 둘째, 다양한 수업 방식을 시도하는 교사의 열정과 ICT 기반 시설에 적응한 학생들이 갖춘 역량이 시너지를 일으켜 선순환의 고리를 형성하면서, 교사들이 새로운 수업을 시도할 수 있는 진입장벽이 낮아지고 지속적인 도전을 지원하는 학교 문화가 생성되었다. 셋째, 과학 수업은 활동 중심으로 변화하였고, 교사들은 이러한 변화가 학생들의 자기 주도적 학습을 촉진한다고 인식하고 있었다. 넷째, 교사들은 스스로 교과 교육과정 운영에 있어서 주체적인 역할을 수행하고 있다고 인식하였고, 이 인식은 더 다양한 시도를 촉진하였다. 이러한 학교의 학습 환경과 제도의 변화, 자생적 교사 학습 공동체와 같은 도전과 혁신을 공유하는 문화의 형성을 통해 교사들은 교육과정을 재구성하고 수업을 변화시키는 실천을 지속적으로 시도하고 있었다. 이처럼 학교의 변화는 교사, 학생, 기반 시설의 상호작용 맥락 속에서 이해될 필요가 있다. 이러한 변화의 요소들 사이에서 형성된 상승적 상호작용 속에서 변화의 핵심 주체인 교사의 도전과 실천이 지속될 수 있을 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제42권1호
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• pp.27-48
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• 2018

이 연구의 목적은 우리나라를 포함한 5개국(캐나다, 뉴질랜드, 싱가포르, 미국, 한국)의 과학과 교육과정에 대한 연계성의 비교 분석을 통해서 우리나라 2015 개정 교육과정의 연계성에 대한 시사점과 제안을 도출하는데 있다. 국가교육과정정보센터(NCIC)에서 수집한 각 나라의 교육과정 문서를 분석 대상으로 핵심 개념인 '시스템'과 '에너지'의 내용 요소와 종적 횡적 연계성을 비교 분석하였다. 연구 결과에 따르면 핵심 개념인 시스템과 에너지는 국제적으로 교육과정 연계성을 위해 적용되고 있다. 대부분의 국가에서 시스템은 과학과 기술 또는 다른 내용과 통합하기 위한 틀로 사용되고 있다. 특히, 지구와 우주과학 내용 영역의 횡적과 종적인 연계성을 강화하는데 적용되고 있다. 핵심 개념인 시스템에 대한 비교 결과는 뉴질랜드의 경우 수준을 토대로 학년과 교과 사이의 연계성을 위해 시스템과 인간 활동 간의 상호관련성, 시스템의 상호작용, 시스템의 특성에 초점을 두고 있다. 캐나다나 싱가포르의 경우, 과학과 기술 내용에 대한 연계성을 강화하기 위해 통합적으로 구성되어 있다. 그러나 2015 개정 교육과정은 시스템과 에너지 개념이 특정 학년과 내용 영역에만 한정되어 있어서 연계성의 부족한 것으로 나타났다. 교육과정은 그 수준에 따라 다양한 학년을 위해 체계적으로 개발되어 있지 않다. 결론적으로 한국의 과학과 교육과정은 충분한 학생의 학습에 대한 충분한 이해와 학습발달과정과 연계성에 대한 연구가 필요하다. 아울러, 학생들의 핵심역량과 능력을 배양하고 과학 교육을 향상시키기 위해 횡적과 종적인 연계성을 기초로 교육과정을 구성하는 것이 중요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제24권5호
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• pp.851-868
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• 2004

본 연구는 과학영재들의 생물교육을 위한 웹기반 STS학습 프로그램을 개발하는데 목적을 두었다. 연구방법은 다음과 같은 일련의 단계를 따라 실시하였다. 첫 번째 단계에서는 수업모형의 내용구축을 위한 선행 요소로써 과학 영재들의 요구 분석, STS학습의 목표분석, 생물교과의 목표를 분석하였다. 두 번째 단계에서는 과학영재를 위한 웹기반 STS 수업모형의 구성요소를 확정하고, 수업모형의 단계를 구성하였다. 세 번째 단계에서는 두 번째 단계를 통하여 구축된 내용과 모형의 학습단계에 따라 웹프로그램 언어인 Frontpage, 나모웹에디터, Dreamweaver, Hotdog등을 사용하여 웹상에서 운용되는 STS 수업모형을 개발하였다. 이때 시스템 전문가 1인, 프로그래밍 전문가 2인, 교과 전문가 3인이 참여하였고, 구현 가능성은 전문가 10인에게 설문조사한 후 최종 결정하였다. 네 번째 단계는 완성된 수업모형을 전문가를 통하여 타당성 평가를 의뢰하였으며, 과학영재들에게도 수업모형에 대한 평가를 하도록 하였다. 단, 과학영재를 통한 평가는 수업모형 수행 이후에 얻어진 것이다. 다섯 번째 단계에서는 확정된 프로그램을 J과학고 예비 입학생 6명에게 실시함으로서, 수업모형의 내용 보완 및 오류 수정 등의 절차를 거쳐 최종 수업모형을 확정하였다. 본 프로그램의 특성은 첫째, 본 연구에서 개발한 웹기반 STS 수업모형은 기존의 STS 교육방법이나 학습프로그램과는 달리 학생들이 보다 능동적인 참여자로써 임할수 있는 모형이다. 기본적인 학습단계는 학생 주도적인 과제선정-탐색-개념원리 점검-해결안 제시-실행으로 기존 모형들과의 차이점은 '개념원리 점검 단계'에서 찾을수 있다. 둘째, 본 연구에서 개발한 STS 수업모형은 Renzulli의 심화학습3단계 모형과 lCP의 모형을 기본토대로서 활용하여 학습자의 능동적 참여를 강조하는 학습자 중심의 모형이다. 학습자 스스로 무엇을 배울 것인가를 정하게 하고 구체적인 연구계획서를 작성하게 하여, 과학적인 접근법으로 자신의 과제를 해결할 수 있도록 지원하는 학습자 주체의 능동성을 고려하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권4호
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• pp.563-579
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• 2016

이 연구는 최근 30년 동안 과학 교육에서 평가를 다룬 국내 논문을 분석하여 동향을 파악함으로써, 과학 교육 과정의 개선 방향을 제시하고 향후 연구에 대한 시사점을 얻고자 했다. 연구의 주요 목표는 과거 30년간 국내 학술지에 게재된 과학 교육 관련 평가 연구의 동향을 인지적 영역과 정의적 영역을 중심으로 분석하고, 연구 목적과 연구 방법론, 연구의 주제어별 특징을 분석하는 것이다. 이를 위해 한국교육학술정보원이 제공하는 데이터베이스를 통해 273편의 연구 논문을 선정했고, 대상, 교과, 연구 방법론, 연구 내용 등의 범주로 분류하여 각각의 논문을 분석했다. 연구의 동향에 영향을 미치는 요인을 알아보기 위해 같은 시기에 진행된 국가 교육 과정의 변화와 평가와 관련한 대내외적 사건을 연계하여 설명을 시도했다. 분석 결과, 과학 교육에서 평가 연구의 전체적 동향은 국가 교육 과정과 평가 관련 제도의 변화를 반영한 경우가 많았다. 연구의 대상이나 주제가 정의적 영역보다 인지적 영역에 편중해서 나타나는 경향이 있으나, 국가 수준 학업 성취도나 국제 학업 성취도 평가에서 얻은 표준화된 자료를 통해 정의적 영역과 다양한 배경 변인의 관계에 주목할 필요가 있음을 인식하게 되었다. 인지적 혹은 정의적 영역에 상관없이 두 영역 모두 양적 연구가 질적 연구보다 우세하게 나타났으며, 인지적 영역은 평가 도구로써 지필 평가와 수행형 평가 등을 다양하게 사용한 반면, 정의적 영역에서는 대부분 지필 평가만을 실시하고 있었다. 평가 연구의 목적은 주로 실제 상황에서 실용적이고 응용적인 내용을 다루는 응용 연구와 평가 연구가 많았고, 연구 방법론도 양적 자료를 다루는 통계를 기반으로 한 방법을 사용했다. 분석 논문의 주제를 유사한 범주로 묶어 연구 동향을 분석한 결과, 주제가 점점 일반적인 내용에서 구체화, 세분화되는 경향이 있었다. 이러한 경향은 그 동안 과학 교육 관련 평가의 문제점으로 지적되었던 개념의 명료화와 관련하여 평가 도구를 정교화할 수 있는 기초가 될 수 있을 것이다. 연구 결과를 바탕으로 정의적 영역의 평가에서 실증적 자료를 얻기 위한 방안 마련, 다양한 맥락으로 세분화된 평가를 수렴할 수 있는 이론적 기초 정립, 양적 자료에 편중된 연구의 균형을 추구하는 연구 풍토의 개진, 평가의 다양한 측면을 반영하여 완성된 교육과정으로 개선하는 기관과 체계의 정비 등을 시사점으로 제안했다.