• 과학교육연구지
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• 제42권3호
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• pp.371-389
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• 2018

본 연구는 주제 선정부터 결론 도출까지 학생 주도적으로 이루어지는 과학 탐구가 포함된 학생 연구 활동에서 학생과 교사들이 공통적으로 '주제 선정 단계'를 특히 어려워한다는 점에 주목하여 일반계 고등학교에서 '주제 선정 단계'를 중심으로 한 과학과제 연구 수업 실천 매뉴얼을 개발하고자 하였다. 선행연구 및 문헌들을 통해 이론적 기조가 되는 내용들을 추출하고, 추출된 내용이 실제 수업에서 구현될 수 있도록 실천적 지식에 근거하여 4단계 16차시 분량의 수업 매뉴얼을 개발하였다. 각 단계는 <오리엔테이션>, <소논문 리뷰 & 발표>, <다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기>, <최종 과학 연구주제 작성>으로 구성되어 있으며, 특히 3단계 '다양한 정보원에서 과학 연구주제 찾기'에서 영상, 신문기사, 과학잡지, 전통지식, 속담, 일상생활, 교과서 실험 속 연구주제 찾기의 세부 수업 활동을 통해 과학적 의문을 찾고 이를 연구주제로 발전시키도록 한다. 개발된 내용은 경상북도 G시 읍면지역의 일반계 S고등학교 2학년 자연반 학생들에게 적용하였다. 실험반은 개발된 수업 실천 매뉴얼에 따라, 대조반은 기존의 일반적인 과제 연구수업 단계에 따라 수업을 진행하고, 학생들이 작성한 최종 과학 연구주제 작성지, 과학적 문제발견 능력 검사, 과학에 대한 태도 검사, 수업 의견 조사지를 통해 적용된 수업의 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 첫째, 실험반에서는 교과서 실험, 속담, 유튜브 영상, 신문 기사, 개인별 WHY NOTE 등 다양한 정보원을 통해 최종 연구주제를 선정했으며, 과학 연구 주제의 조건을 이해하고 연구 제목에 변인을 드러내 표현하였다. 그러나 대조반에서는 일부 학생들이 선정한 연구주제의 연구 범위가 구체적이지 못하거나 학생 수준에서 연구할 수 있는 범위인지를 전혀 고려하지 않고 작성했으며, 학생들에게 자율성을 최대한 많이 부여하다 보니 과제연구 활동의 의미를 제대로 이해하지 못하고 선행 연구물을 그대로 작성해서 제출하는 모둠이 많았다. 둘째, 과학적 문제발견 능력 검사 결과 대조반은14.84점에서 13.40점으로 1.44점 감소했으나(p>.05), 개발된 수업 실천 매뉴얼을 적용한 실험반의 경우 14점에서 25.42점으로 11.42점 증가(p<.05)하며, 하위 영역인 융통성, 정교성, 독창성 모두 점수가 상승함을 보였다. 셋째, 과학에 대한 태도 검사에서도 대조반의 경우 119.38점에서 116.96점으로 사전에 비해 사후 0.42점 감소(p>.05)하였으나, 실험반의 경우 119.80점에서 126.96점으로 10점 증가(p<.05)하는 결과를 보였다. 이와 같은 연구 결과를 토대로 본 연구에서 개발한 '주제 선정 단계' 중심 과제연구수업 실천 매뉴얼은 일반계 고등학교 교사들이 과학과제 연구 수업을 할 때 수업의 안내서 및 지침서로 활용할 수 있으며, 이를 통한 수업은 학생들의 과학적 문제 발견 능력을 향상시키고 과학에 대한 태도를 긍정적인 방향으로 변화시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권1호
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• pp.14-29
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• 2022

이 연구의 목적은 현행 초등 3~6학년 과학 교과서 '지구와 우주' 영역의 8개 단원 각 학습주제에 대해 초등 예비교사들이 수업에서 지도 가능하다고 판단하는 과학적 태도 하위 요소의 특징 그리고 이러한 분석 활동의 예비교사에게 미치는 교육적 효과를 조사하는 것으로, 구체적인 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 이 연구에 참가한 예비교사들은 분석 대상 총 59개 학습주제 모두에 대해 교사용 지도서에 명시된 과학적 태도의 하위 요소보다 훨씬 더 다양한 하위 요소를 수업에서 지도 가능하다고 응답했다. 이러한 예비교사들의 응답에서 과학적 태도의 하위 요소 중 '호기심', '개방성', '증거의 존중' 등은 상대적으로 높은 지도 가능성을 보인 반면에 '실패의 긍정적 수용', '비판적인 마음', '판단의 유보' 등은 상대적으로 낮은 지도 가능성을 보였다. 또한 예비교사들이 지도 가능하다고 판단한 3~4학년군 학습주제와 5~6학년군의 학습주제 간 과학적 태도 하위 요소의 수나 하위 요소의 응답률 순서 모두에서 유사한 패턴을 보였다. 둘째, 초등 예비교사의 과학 교과서 속 과학적 태도의 하위 요소 분석 활동의 교육적 효과는 과학적 태도 하위 요소에 대한 이해 증진, 과학 수업 맥락에서 과학적 태도 하위 요소의 이해·적용 안목 함양 등으로 나타났다.

• 대한화학회지
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• 제43권1호
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• pp.110-118
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• 1999

본 연구에서는 인지적 갈등 유발을 통한 개념 변화 수업과 사회적 합의를 강조한 개념 변화 수업의 효과를 조사하였다. 서울시에 소재한 남자 중학교 1학년 학생 109명을 대상으로 상태 변화, 밀도, 용해 등에 대하여 8차시에 걸쳐 수업을 실시하였으며, 예비 검사를 통하여 학생들에게 제시할 가설들을 구성하였다. 사전 검사로 토론에 대한 인식, 과학 수업에 대한 태도, 수업 참여도에 대한 인식을 조사한 후, 학급별로 전통적 수업, 인지적 갈등 유발을 통한 개념 변화 수업, 주어진 가설에 기초한 토론 과정에서의 사회적 합의를 강조한 개념 변화 수업을 각각 실시하였다. 수업 처치 후, 학업 성취도, 개념 이해도, 토론에 대한 인식, 과학 수업에 대한 태도, 수업 참여도에 대한 인식을 조사하였다. 공변량 분석 결과, 통제 집단에 비하여 처치 집단들의 학업 성취도가 유의미하게 높았다. 개념 이해도에서는 사회적 합의를 강조한 개념 변화 수업 집단의 점수가 가장 높았으나, 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 토론에 대한 인식은 사회적 합의를 강조한 개념 변화 수업 집단이 통제 집단에 비해 유의미하게 긍정적이었으나, 과학 수업에 대한 태도와 수업 참여도에 대한 인식에서는 세 집단 사이에 유의미한 차이가 나타나지 않았다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권6호
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• pp.461-473
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• 2002

본 연구는 지구과학 ‘해양’ 단원에서 제시된 5가지 주제에 대하여 개념도를 작성한 후 이를 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서 작성된 개념도를 활용한 수업을 실험집단인 고등학교 2학년 2개 학급을 대상으로 운영하고 전통적인 수업을 실시한 비교집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 개념도활용 수업과 전통적인 수업이 과학성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 개념도 활용 수업이 전통적인 과학수업에 비해 학생들의 과학성취도에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 또한 학습능력 수준에 따라 두 가지 수업의 효과를 비교한 결과, 학습능력이 높은 학습자보다 학습능력이 중 ${\cdot}$ 하위 수준의 학생들에게 더 효과적인 것으로 밝혀졌으며 개념도에서 위계가 분명한 학습내용일수록 개념도 활용 수업이 더 효과적이었다. 둘째, 개념도 활용 수업과 전통적인 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, ‘과학적 탐구에 대한 태도’ 범주와 ‘과학적 태도의 적용’ 범주에서는 개념도 활용 수업이 전통적인 수업보다 더 효과적이었다. 반면에 ‘과학수업의 즐거움’ 범주에서는 개념도 활용 수업과 전통적 수업의 효과에 차이가 나타나지 않아 개념도 작성에 대한 학습자들의 심리적인 부담을 반영해주었다. 셋째, 개념도 활용 수업 집단에 대한 설문 조사 결과 개념도 수업에 대한 학습자들의 인식은 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 영역 별로 살펴보면 개념도 활용 수업이 학습내용의 이해 증진면에서 유리한 것으로 평가하였으며 학생이 작성한 개념도를 통해 수업 내용에 대한 확인이 용이하기 때문 평가도구로 활용가치가 높은 것으로 인식하였다. 파지력면에서 개념도는 배운 내용을 확인하고, 기억하는데 유용한 것으로 인식하였으나 활동성면과 흥미면에서는 다른 영역점수 보다 낮게 나타났다.가 1.2 mM, 1.8 mM인 경우 배양 14일에 염기성 인산분해효소의 활성도가 유의하게 증가하였으나, 2.5 mM인 경우 활성도가 감소하였다. 4. II-1 ${\beta}$의 활성도는 카페인을 단독 처리한 경우 0.2 mM, 1.0 mM에서, 칼슘 단독 처리시에는 1.8 mM에서, 혼합 처리시 0.1 mM 카페인과 1.8 mM 칼슘 혼합 처리한 경우 높게 나타났고, 고농도의 카페인, 칼슘 혼합 처리 시에는 낮게 나타났다 이러한 실험 결과를 통하여 칼슘이 1.2 mM, 1.8 mM 농도로 존재하는 경우 카페인에 의한 골모세포의 염기성 인산분해효소 활성과 IL-1 ${\beta}$의 활성 억제 효과가 어느 정도 회복되나, 2.5 mM 고농도의 칼슘은 억제된 활성을 회복시키지 못함을 확인하였다.지 않고 다양한 분야 즉 디자인, 생활 속에서의 벽지문양과 포장지, 예술작품 등에 활용되고 있음을 체험함으로써 수학이 실생활에 광범위하게 활용되고 있음을 알게 하였다. 역으로 생활 속에서의 테셀레이션을 통해 수학적 개념을 찾는 과정을 통해 수학이 아름다우면서도 실용적이라는 생각을 심어줄 수 있었다. 셋째, 테셀매니아, GSP, 캐브리, 거북기하 등 평소 수업에서는 활용도가 적은 컴퓨터 소프트웨어를 활용함으로써 컴퓨터 소프트웨어 자체에서 오는 호기심뿐만이 아니라 직접 조작하여 테셀레이션 작품과 개념을 익히고 새로운 작품과 학습을 해 내는 과정을 통해 자신감과 성취감 등에 있어 큰 변화가 있음을 발견할 수 있었다. 컴퓨터 기능이 미숙한 학생의 경우 처음에는 당황해 하고 어려워하는 부분도 있었으나 조작할 시간적 여유를 주고 교사와 우수한 학생들이 도우미로서 역할을 잘해내어 나중에는 큰 어려움 없이 마칠 수 있었다. 테셀레이션이라는 용어가 아직은 생소한 현장에서 교수 학습 자료가 부족하고 그에 따른 이해도 부족한

• 한국과학교육학회지
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• 제19권2호
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• pp.315-328
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• 1999

과학 및 과학교과에 대한 학생들의 정의적 인식이 어떻게 하면 긍정적인 방향으로 행동변화를 가져올 수 있는가?에 연구의 목적을 가지고서, 과학수업 과정에서 교사에 의한 학습환경의 분위기나 풍토를 조성하는 심리적 측면이 학생들의 성취도에 미치는 영향을 조사하였다. 1년간 동일한 교사로부터 과학수업을 받은 중 고등학교 2, 3학년학생들이 가지고 있는 교사인식을 바탕으로 심리적 학습환경을 측정하고, 이 환경인식에 따른 과학불안 인식, 과학에 대한 태도, 과학 탐구능력, 과학성취도와의 관계 및 효과를 조사하였다. 이를 토대로 밝혀진 결과는 심리적 학습 환경은 학생들의 정의적 인식 성향과 인지적 학습결과에 직 간접적인 효과를 주며, 유의한 정적 상관을 보였다. 즉, 교사가 조성하는 수업태도, 인성특성, 학습분위기, 수업행동, 지원적 행동 등은 학생들의 과학에 대한 정의적인 행동특성을 변화시킬 수 있는 수업의 사태로써 유의하게 작용할 수 있으며, 과학 성취에도 의미있게 작용한다는 점을 시사해주고 있다.

• 과학교육연구지
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• 제39권3호
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• pp.321-332
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• 2015

본 연구는 '태양계와 별' 단원에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램을 개발하고 적용하여 초등학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도, 학업성취도에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 초등학교 5학년 과학 교과 내용 중 '태양계와 별' 단원을 선정하여 설계한 스마트러닝 수업은 스마트기기의 다양한 콘텐츠를 활용하여 학습자간 상호작용과 협업을 통해 문제를 해결하도록 하였으며, 그 결과를 공유하여 교사 및 학생 상호 간 피드백을 받을 수 있도록 구성하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 스마트러닝 교수 학습 프로그램은 학생들의 과학적 태도, 과학 흥미도와 학업성취도에 유의미한 효과가 있었다. 둘째, 스마트러닝 수업에 대한 설문조사와 개별면담 자료를 통해 긍정적인 반응을 확인하였다. 특히 수업의 '참여도'와 '흥미도' 부분에서 만족도가 높았고 스마트기기의 사용으로 수업을 게임처럼 재미있게 생각하는 반응이 많은 것으로 나타났다. 이상과 같은 결론에 근거하여 다른 단원, 다른 주제에 대한 스마트러닝 교수 학습 프로그램 개발과 연구의 필요성, 스마트러닝이라는 새로운 수업방식으로 흥미와 태도를 이끌어 내기 보다는 과학에 대한 본질적인 관심을 증대시킬 수 있는 방안과 같은 후속 연구의 방향에 대하여 제언하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제18권2호
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• pp.201-208
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• 1998

일반적으로 협동학습이 학업 성취에 효과적이라고 보고되지만, 과학 실험 수업에서의 학업 성취 및 상위 수준 학생에 대한 효과는 일관되지 않다. 본 연구에서는 실험 수업에서 필요한 고급 사고 수준의 활동이 포함된 과제를 소집단 활동 중심으로 해결하도록 한 협동학습을 초등학교 자연 수업에 적용하여 그 효과률 조사하였다.5학년의 '용해와 용액' 단원 총 16차시에 대하여 전통적 수업과 협동학습을 실시한 후 학업 성취도, 탐구 사고력, 자연 수업에 대한 태도, 수업 환경에 대한 인식등을 비교하였다. 이원 공변량 분석 결과, 협동학습 집단의 학업 성취도와 탐구 사고력이 전통적 수업 집단에 비하여 유의미하게 높았으며, 수업 처치와 성취 수준 사이의 상호작용은 나타나지 않았다. 수업 환경에 대환 인식 중 마찰도에 대한 인식은 협동학습 집단이 높았으며, 자연 수업에 대한 태도와 참여도에 대한 인식에는 두 집단사이에 차이가 없었다.

• 과학교육연구지
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• 제42권2호
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• pp.106-119
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• 2018

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.

• 과학교육연구지
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• 제35권2호
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• pp.138-148
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• 2011

과학 수업은 과학 교사와 학생들이 만나 가르치고 학습하며 과학 교육을 수행해 나가는 출발점이 된다. 따라서 성공적이고 좋은 과학 수업이 이루어지도록 하는 데 교사와 학생은 물론 학부모, 교육 행정가, 과학 교육 연구자 등 다양한 교육 주체가 과학 수업에 관심을 가지고 있다. 이 연구에서는 과학 교사의 학습지도 능력 중에서 어떤 것이 중요한지에 대해 알아보기 위하여, 다양한 교육 주체를 대상으로 설문 조사를 하였다. 조사 결과 학생들은 '수업의 진행'과 '교사의 태도'를 중요시하는 반면, 현직 교사는 '학습자 특성 및 교과내용 분석'과 '교사 학생 상호작용'을 가장 중요시하며, 예비 교사와 학부모는 '교사 학생 상호작용'과 '수업의 진행'을 강조한다. 또한 교육 행정가는 '교수 학습 전략의 수립'을, 과학 교육 연구자는 '교육과정의 이해 및 교수 학습 방법 개선 노력'을 '학습자 특성 및 교과내용 분석'과 함께 강조한다. 이 연구 결과는 교육 주체 사이에 과학 교육에 대한 커뮤니케이션에서 과학 수업에 대한 서로를 관점을 이해할 수 있는 기초 정보로 활용될 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권3호
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• pp.234-241
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• 2002

이 연구의 목적은 포트폴리오 평가를 일선 초등학교에 적용할 수 있는지를 알아보고, 지역과 성별에 따라 포트폴리오 평가가 학생들의 과학 성취도, 과학 탐구 능력, 과학 태도에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 우리나라 중부 지방의대도시와 중소도시 지역에서 각각 2개 초등학교를, 농촌 지역에서 3개 초등학교를 표집하였다. 표집한 각 학교에서 다시 5학년 2개 학급씩을 표집하였으며, 한 학급은 포트폴리오 평가를 적용한 실험집단으로, 다른 학급은 기존의 수업 방식을 그대로 적용한 비교 집단으로 선정하였다. 한 학년에 한 학급 밖에 없는 농촌 학교는 비슷한 두 학교를 선정하여 한 학교는 실험집단, 다른 학교는 비교집단으로 삼았다. 이 연구에 참여한 총 학생수는 475명이다. 사전 검사와 사후 검사로 과학 성취도 검사, 과학 탐구 능력 검사, 과학 태도 검사를 실시하였다. 일반 학교의 과학 수업에 대한 포트폴리오 평가의 적용 가능성은 비교적 높은 것으로 나타났다. 학생들의 과학 성취도, 과학 탐구 능력, 과학 태도에서는 두 집단 사이에 통계적으로 의미있는 차이가 발견되지 않았다. 다만 탐구 능력과 태도에서 지역에 따라 통계적으로 의미있는 차이가 발견되었으며, 과학 탐구 능력에서는 지역과 성별, 과학 태도에서는 집단과 지역 사이에 상호작용 효과가 발견되었다. 또한 과학 태도의 하위 영역 중에서 과학교육에 대한 인식, 과학 직업에 대한 인식, 과학 활동에 대한 흥미, 비판성 등에서 통계적으로 의미있는 차이가 발견되었다. 결론적으로 포트폴리오 평가는 일반 초등학교 과학 수업에서 적용이 가능하며, 기존 교수 학습 방법과 비교하여 과학 성취도 및 과학 탐구 능력에서 비슷한 효과가 있음을 알 수 있다. 그러나 과학 태도의 하위 영역 중에서 과학 학습과 관련된 부분에서 의미있는 진전을 보이는 점으로 미루어 포트폴리오 평가를 장기적으로 실시하면 과학 성취도나 과학 탐구 능력에도 긍정적인 효과가 있을 것으로 생각된다.