• 영재교육연구
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• 제21권2호
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• pp.575-589
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• 2011

이 연구의 목적은 케플러가 어떻게 망막 상 이론 형성과정에서 문제를 발견하였는지를 조사하고 그 당시 상황을 과학고등학교 학생들에게 제시했을 때 얼마나 많은 과학 고등학교 학생들이 케플러가 발견한 것과 같은 문제를 발견하는가를 조사하는 것이었다. 그 결과를 일반 고등학교 학생들의 경우와 비교하였다. 케플러는 당시의 시각이론에 대해 비판적으로 분석하고 과학적 실험에 근거한 지식을 기반으로 문제를 발견하였다. 과학고등학교 학생들은 중학교 과정까지 상당한 정도의 광학 개념과 생리학적 개념을 학습하였다. 그럼에도 있음에도 불구하고 케플러 당시의 문제 발견 상황을 제시했을 때 케플러가 발견한 것과 같은 광학적 불가능성 문제를 발견하여 제시한 학생은 한 명도 없었다. 다만 30명 중에서 5명의 학생이 시각 개념을 과학자적으로 표현함을 볼 때 이들은 케플러와 같은 문제발견 가능성을 보였다. 교과서 분석을 포함한 본 연구 결과는 창의성의 핵심 요소인 과학적 문제를 발견하는 능력에 대한 체계적 교육이 필요함을 시사하고 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.109-119
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• 2015

본 연구는 개방적 상황에서 과학적 문제 만들기 활동을 통해 예비교사들의 과학적 문제발견능력이 어떻게 향상되는지를 보았다. 이를 위해 과학교육학부 1학년 세 반을 훈련에 참여한 정도를 기준으로 적극적으로 참여한 반을 실험집단 1로, 비적극적으로 참여한 반을 실험집단 2로, 참여하지 않은 집단을 통제집단으로 편성하였다. 문제 만들기 훈련을 위해 활동지를 제작하여 예비교사들에게 적용하였는데, 예비교사들은 7주간 한 주에 하나의 궁금증을 찾아 활동지를 작성하였고,연구자와 교수가 매주 피드백 해주었다. 또한 문제 만들기 훈련이 문제 발견능력에 주는 영향을 보기 위해 개방적 상황에서의 문제발견 검사지를 개발하여 훈련 전후 문제발견능력을 측정하였다. 훈련 간 문제 만들기 활동지의 지속적인 작성과 피드백을 통해 예비교사들이 발견하는 문제의 수준이 높아지고 다양해졌으며, 검사결과 발견한 문제의 양과 질에서 실험 집단 1이 다른 집단에 비해 유의미한 향상을 보였다. 특히 질적 검사 항목 중 독창성, 정교성, 검증 가능성, 변인의 유형에서 유의미한 차이를 보였다. 또한 실험 집단 2는 부정적인 결과를 보였는데, 이것으로 보아 훈련에 임하는 태도가 문제발견능력의 향상과 상관이 있다고 짐작할 수 있다. 전체적인 결과로 보아 지속적인 문제 만들기 훈련과 피드백은 예비교사들의 문제발견능력 향상에 도움이 된다고 할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권7호
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• pp.1285-1299
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• 2013

우리나라 과학교육에서는 과학 창의성의 계발을 강조하고 있다. 본 연구에서는 과학 창의성으로서 과학자들의 문제 발견에서 나타나는 패턴을 탐색하는데 목적을 두었다. 사례별 당시의 과학사적 상황, 문제 발견의 과정 및 문제 해결에 대한 내용을 구체적으로 논의하였다. 연구 결과, 과학자 10명이 과학사적 사건을 발견할 때 특징적으로 나타내는 문제 발견의 패턴은 다음과 같은 5가지 패턴으로 발견되었다. 패턴 1의 경우는 당시의 이론이나 설명이 불충분하거나 모순 또는 오류를 발견함에 의해 과학적 문제를 발견하는 것으로, 여기에는 라부아지에, 멘델, 왓슨의 문제 발견이 포함되었다. 패턴 2의 경우는 당대의 지식으로는 설명되지 않는 이상한 현상을 관찰함에 의해 문제를 발견하는 것으로, 여기에는 러더퍼드와 뢴트겐의 문제 발견이 포함되었다. 패턴 3의 경우는 비유 추론에 의해 문제를 발견하는 것으로, 카르노와 영의 문제 발견이 포함되었다. 패턴 4의 경우는 새롭게 발명된 관찰 또는 측정 기구를 사용하여 새로운 현상을 관찰함으로써 문제를 발견하는 것으로, 갈릴레이의 문제 발견이 포함되었다. 패턴 5의 경우는 연구 프로젝트 수행 중에 그 연구와 관련된 새로운 문제를 발견하는 것으로, 패러데이와 케플러의 문제 발견이 포함되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권6호
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• pp.765-774
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• 2006

이 연구의 목적은 과학적 문제발견 능력을 신장시키기 위한 수업 방향을 제시하는 것이다. 이를 위해서 연구 대상자들은 협동 활동과 개별 활동을 통해 낮게 구조화된 과학적 문제 상황에서의 문제발견 과제를 수행하였으며, 문제발견 활동에 대한 심층적인 분석을 하였다. 분석 결과, 협동 문제발견 활동은 '문제 상황 탐색', '기존 지식 및 경험 표출', '잠정적 문제의 적절성 논의', '다양한 문제 생성', '최선의 문제 선택'의 다섯 단계를 거치는 것으로 나타났다. 또한 협동 문제발견 활동은 기존 지식이나 직간접 경험에 크게 의존하며, 문제 상황과 관련된 다양한 과학적 개념이 자연스럽게 표출되는 것으로 나타났다. 협동 활동을 통해 발견된 문제에 대한 창의성 요소 점수와 독창적 문제선택에 대한 일치 정도는 대체로 높은 편으로 나타났다. 또한 열린 문제 상황에서 발견된 문제의 유형이 닫힌 상황보다 더 다양한 것으로 나타났다. 또한 학생들은 문제발견 활동이 과학적 개념이나 사고력 및 탐구 능력을 신장시키는데 긍정적인 영향을 준 것으로 인식하고 있었다. 따라서 교사는 첫째, 문제발견에 필요한 지식이나 정보를 탐색할 수 있는 교육적 환경을 조성해야 한다. 둘째, 과학 지식과 경험의 폭을 넓힐 수 있는 다양한 기회를 제공해야 한다. 셋째, 학생들의 지식과 경험을 자유롭게 표출할 수 있는 수업 분위기를 조성해야 한다.

• 영재교육연구
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• 제18권1호
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• pp.23-52
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• 2008

본 연구는 수도권 대학부설 과학영재교육원에 재학중인 153명의 과학영재를 대상으로 과학문제발견력을 구성하는 학습자요인으로서 과학관련태도와 동기 및 자기조절적 학습전략 변인을 중심으로 가설적 구조모형을 상정하여 구조방정식모형분석을 통해 구조모형을 검증하여 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 변인들간의 상관분석 결과, 과학관련태도가 긍정적일수록 자아효능감이나 내재적 가치를 나타내는 동기가 유의미하게 높게 나타났으며, 인지전략의 사용이나 자기조절을 나타내는 자기조절적 학습전략이 높다는 것을 알 수 있었다 과학관련태도 중 과학적 태도가 긍정적일수록 과학문제발견력중 창의성관련 범주인 정교성이 높았다. 그러나, 과학관련태도의 다른 하위범주와 과학문제해결력의 다른 하위범주간에는 유의미한 상관을 보이지 않았다. 또한 자기조절적 학습전략은 자기조절적 학습전략이 높을수록 정교성이 높았으며 과학의 탐구동기와 탐구수준과도 정적 관계를 갖고 있음이 확인되었다. 둘째, 과학문제발전력의 구조모형을 검증한 결과, 과학탐구관련 과학문제발견력 구조모형 1과 창의성 관련 과학문제발견력 구조모형 2의 분석결과가 모두 학습자의 정의적 요인인 과학관련태도가 직접적으로 과학문제발견력에 영향을 미치는 것이 아니라 자아효능감과 학습에 대한 내재적 가치의 인식을 갖는 동기요인과 자기조절적 학습전략의 사용을 매개로 하여 과학문제발견력에 영향을 미친다는 것이 확인되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권3호
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• pp.263-271
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• 2007

이 연구의 목적은 고등학생들의 독창적인 문제발견 능력과 과학 학업 성취도, 과학 탐구능력, 창의적 성격 사이의 관계를 알아보는 것이다. 발견된 문제의 독창성을 평가하기 위해 빈도수에 의한 평가와 교사와 학생에 의한 주관적 판단에 의한 평가 방법을 사용하였다. 그 결과, 세 가지 평가 방법은 큰 차이가 없었으나, 빈도수에 의해 평가할 경우 친숙한 문제가 더 높은 점수를 받을 가능성이 있는 것으로 나타났다. 또한 전체 학생들의 독창적인 문제발견 능력은 학업 성취도 및 창의적 성격과 정적 상관이 있었으나, 과학 탐구능력괴는 상관이 없었다. 그러나 독창성 점수가 높은 상위 집단에서는 창의적 성격과 정적 상관이 있었으며, 하위 집단에서는 학업 성취도와 정적 상관이 있었다. 또한 독창성 점수가 높은 상위 집단과 하위 집단 간의 과학 탐구능력과 창의적 성격은 유의미한 차이가 없었으며, 학업 성취도는 물리I과 화학I 과목에서만 유의미한 차이가 있었다. 앞으로 문제발견 능력을 평가하기 위한 평가 방법에 관한 연구와 함께 독창적인 문제발견 능력에 영향을 미치는 다양한 변인에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 영재교육연구
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• 제19권2호
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• pp.279-302
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• 2009

본 연구에서는 대학부설 과학영재교육원 프로그램 참여 경험이 과학영재들의 정의적 인지적 특성과 과학문제발견력에 영향을 미치는가의 여부를 탐색해보고자 하였다. 이를 위해 대학부설 과학영재교육원에서 영재교육을 받은 경험이 있는 과학영재 고등학생(경험 집단) 69명과 대학부설 과학영재교육원에서의 교육 경험이 전혀 없는 과학고등학교 학생(비경험 집단) 91명을 선정하였다. 본 연구에서 사용된 과학 관련 검사도구는 과학문제발견력, 과학 불안도 및 과학태도이며, 학업관련 정의적 특성 검사도구는 자기효능감, 내적 동기 및 시험불안이며, 인지적 특성 검사도구는 인지전략 및 자기조절이다. 과학영재들의 과거와 현재의 과학 관련 특성과 정의적 인지적 특성의 집단별 차이를 검증한 결과, 자기조절 요인에서만 비경험 집단이 경험 집단에 비해 유의미하게 높게 나타났다. 또한 영재교육 프로그램 참여 경험 유무에 따른 과거와 현재의 이들 특성의 차이를 분석한 결과, 두 집단 모두 과학 불안도, 자기효능감 요인이 과거에 비해 유의미하게 감소되었으며, 시험불안 요인은 과거에 비해 유의미하게 증가되었다. 또한 비경험 집단의 경우, 내적 동기, 인지전략 및 자기조절 요인이 과거에 비해 유의미하게 증가되었다. 과학문제발견력은 두 집단간 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 두 집단의 과학문제발견력에 영향을 미치는 변인을 탐색한 결과, 경험 집단의 경우, 과학 불안도의 '특성' 요인만이 과학문제발견력에 부정적으로 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 반면에, 비경험 집단의 경우, 과학 불안도의 '특성' 요인과 과학태도의 '의미' 요인이 과학문제발견력에 부정적으로 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제26권7호
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• pp.835-842
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• 2006

이 연구의 목적은 시각에서의 망막 상 이론을 세우는 데 있어 Kepler가 어떻게 과학적 문제를 발견하고 그의 이론 형성 과정에서 어떻게 귀추적 사고를 하였는가를 조사하고, 그 분석 결과를 통해 과학에서의 창의성 교육을 위한 시사점을 얻는 것이었다. 관련 문헌들의 심층적인 분석을 통해, Kepler의 망막 상 이론에서의 과학적 문제 발견은 당시 시각 이론에 대한, 그의 정확하고 적절한 광학적 지식을 바탕으로 한 비판적 분석으로부터 이루어졌으며, 그는 새로운 이론을 세우는 과정에서 이미 알고 있는 구면 렌즈에서의 광학적 현상을 눈의 메카니즘 설명에 도입함으로써 귀추적 사고의 과정을 거쳤음이 밝혀졌다. 이러한 결과들로부터 과학 창의성 교육을 위한 시사점이 다음과 같이 도출되었다. 첫째는, 과학 창의성교수 자료의 개발에 있어서 프로그램 속에 Kepler의 과학적 문제 발견과 같은 상황이 제시될 필요가 있다는 것이며, 둘째로는, 적절하고 정확한 과학적 지식이 과학적 문제를 발견하고 가설을 형성하는 데 있어 필수적이라는 것이 지도되어야 하고, 마지막으로는, 학생 스스로 성공적인 문제 해결 경험을 가질 수 있도록 하고, 그것이 그들로 하여금 새로운 과학적 문제를 발견하는 데까지 이르도록 프로그램을 구성해야 한다는 것이다.

• 영재교육연구
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• 제21권4호
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• pp.1033-1053
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• 2011

본 연구는 역사적 발견을 이루어낸 과학자 가운데 멘델(Mendel, Gregor Johann, 1822-1884)의 과학적 사고과정을 활용하여 과학영재교육프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 학습한 학생들의 문제발견 및 가설설정 능력의 변화를 측정하여, 프로그램의 효과성을 검증하는데 목적을 두었다. 이를 위해 먼저, 멘델이 유전법칙을 확립하는 과정에서 나타낸 과학적 사고과정을 분석하여 특징적 탐구요소를 추출하였다. 추출된 탐구요소 가운데 문제발견과 가설설정을 적용한 프로그램으로서 완두를 활용한 모의실험탐구중심의 과학영재교육프로그램을 개발하였다. 개발한 과학영재교육프로그램은 대학교 부설 과학영재교육원 소속 중학교 1, 2학년 학생 19명(남학생 11명, 여학생 8명)을 대상으로 적용되었다. 적용한 결과, 학생들은 문제발견 능력의 하위요소 융통성, 정교성, 독창성이 신장되었고, 가설설정 능력의 논리성도 신장되었다. 이에 개발된 과학영재교육프로그램은 중학교 과학영재로 선발된 학생들의 문제발견 및 가설 설정 능력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 고찰되었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권4호
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• pp.570-585
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• 2012

우리나라 과학과 교육과정에서 문제해결력이 중요함을 강조하고 있다. 과학 교육에서 문제해결력에 대한 많은 연구가 이루어져왔다. 이러한 연구들은 잘 정의된 문제, 구조화된 문제를 대상으로 연구하였기 때문에, 빈약하게 정의된 문제, 비구조화된 문제의 해결과정에 대한 연구가 더 이루어져야 한다는 지적을 받았다. 비구조화된 문제는 전체적인 목표는 존재하지만, 제공되는 정보가 적거나 거의 없는 상황이므로, 비구조화된 문제를 해결하기 위해서는 반드시 문제발견이 선행되어야 한다. 그리고 비구조화된 상황에서 문제발견은 창의성과 관련되기 때문에, 창의적 문제해결력을 향상시키기 위해 비구조화된 문제발견을 학습할 필요가 있다. 과학 영역에서 비구조화된 문제발견에 대해, 교실현장에 구체적으로 도움이 될 수 있는 가이드를 만들기 위해서, 비구조화된 상황에서 과학적 문제발견 과정에 대한 경험적 연구가 필요하다. 이 연구에서는 이공계 대학생 32명을 대상으로, 면담을 통해서 실제로 비구조화된 상황에서 과학적 문제발견 과정과, 그 과정에 영향을 준 요소가 무엇인지 알아보았다. 비구조화된 문제 상황에서 학생들의 문제발견 과정은, 문제와 관련된 단서나 잠정적 해결책을 염두에 두고, 정보를 검색한 후 몇 가지 선별 기준에 따라서 검색된 정보를 선별하여 문제를 발견하는 것으로 이루어졌다. 학생들의 문제발견에 영향을 미친 요인은 먼저, 문제에 관한 단서를 떠올리는데 전공 수업과 영화, 소설 등 학생의 경험이 영향을 미쳤다. 문제해결자의 문제 관련 배경 지식이 잠정적 해결책에 영향을 미쳤고, 검색한 정보를 선별하는 선별 기준으로 정보의 신뢰도, 정보의 출처, 내용 적합성, 이해 가능성, 주제와 관련성, 언급된 회수가 사용되었다. 그런데 연구에 참여한 대학생들이 제시한 정보선별 기준이 타당한지, 중등학교 현장에서 교사가 안내할 가치가 있는지, 학습에 도움이 되는지 여부는 알 수 없으므로 이에 대해서는 추가 연구가 필요하다. 연구에 참여한 대학생들은 개연성 있는 모델을 만들기 위해, 문제를 명료화할 때 가정을 사용하였다. 가능한 모든 변수를 포함한 문제를 해결하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에, 가정을 사용해서 불필요한 요소를 배제하는 접근법은 적절한 전략이라고 생각된다. 따라서, 중등학교 현장에서 교사는 학생들에게 비구조화된 상황에서 문제를 발견할 때 적절한 가정을 사용함으로써 문제를 명료화할 수 있다는 점을 알려 줄 수 있을 것이다.