• 대한화학회지
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• 제62권5호
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• pp.398-411
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• 2018

본 연구의 목적은 탐구적 과학 글쓰기(Science Writing Heuristic)를 적용한 과제연구의 활동이 고등학생의 과학 탐구 능력 및 과학에 대한 태도에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 전남 소재의 고등학교 과학중점과정 2학년 학생 73명을 대상으로 의문 만들기, 실험 설계, 관찰, 주장과 증거, 읽기, 반성의 단계로 구성된 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과제연구 프로그램을 실시하였다. 프로그램의 효과 분석을 위해 과학 탐구 능력과 과학에 대한 태도를 검사하였고, 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 과제 연구 수업에 대한 인식을 조사하였으며, 결과 해석의 어려움이 있을 경우 면담을 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 과학 탐구 능력 중 추리, 가설 설정, 변인 찾기, 조작적 정의, 실험설계, 그래프화 및 데이터 해석, 일반화 능력은 통계적으로 유의미하게 향상되었으나(p<.05), 예상 능력은 향상되었으나 통계적으로 유의미하지 않았다(p>.05). 둘째, 과학에 대한 태도 중 과학에 대한 취미로서의 관심, 과학 수업의 즐거움, 과학 직업에 대한 관심은 통계적으로 유의미하게 향상되었으나(p<.05), 과학 탐구에 대한 태도는 통계적 유의하지 않았지만 점수가 감소했다. 탐구적 과학 글쓰기를 적용한 고등학교 과제 연구 수업은 과학 탐구 능력 및 과학 태도에 긍정적인 효과가 있었지만 오랜 기간 동안 일반 과학 수업과는 다른 형태로 학생이 주도하며 진행되기 때문에 학생들에게 부담이 된다. 그래서 이러한 단점을 최소화하고 장점을 최대화한 과제 연구 수업 전략에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• 대한화학회지
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• 제63권5호
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• pp.360-375
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• 2019

본 연구는 교사학습공동체에서 과학 탐구 수업이라는 공동의 목표를 자발적으로 설정하고 1년 이상 탐구 수업 계획, 실행 경험 공유, 반성을 함께 한 5명의 교사를 대상으로 과학 탐구 수업에 대하여 어떠한 인식을 갖고 있는지 개방형 설문과 개별 면담 자료를 통해 알아보는 것을 목적으로 한다. 본 연구 참여 교사들은 과학 수업에서 학생들이 스스로 탐구를 수행함으로써 교육 과정에 제시된 과학 핵심 개념을 형성하는 것이 과학 탐구 수업의 목표라고 인식하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 참여교사들은 학생들이 과학 수업에서 탐구를 수행하면 '과학 핵심 개념 학습', '과학에 대한 흥미 향상', '과학적 사고력 함양', '과학의 본성 이해' 등의 과학 교육의 목표를 달성할 수 있다고 인식하는 것으로 나타났다. 본 연구의 참여 교사들은 과학 탐구 수업에서 교사의 역할이 중요하다는 것뿐만 아니라 과학 탐구 수업에서 학생들이 탐구를 수행할 수 있도록 하기 위해 교사가 어떠한 역할을 해야 하는지 구체적으로 인식하는 것으로 나타났다. 과학 수업에서 학생들이 능동적으로 탐구를 수행할 수 있도록 교사는 '핵심 개념 설정', '과학 실천 기반 교수-학습 내용 재구성', '학생의 수준 고려', '발문 및 피드백 제공', '과학적 개념 설명', '학생들의 활발한 논의 유도'하는 역할을 해야한다고 강조하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.273-290
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• 2017

본 연구의 목적은 과학 교실 탐구공동체 관점에서 접근한 학생의 과학 수업에 대한 인식 조사 도구 개발과, 개발된 도구를 사용하여 과학 교실 탐구공동체 관점에서 과학 수업에 대한 학생의 인식을 조사하는 것이다. 본 연구는 총 417명의 초등학교 6학년 학생들을 대상으로 수행되었다. 연구결과, (a) 6개의 요인('문제인식I: 불일치 인식', '문제인식II: 흥미', '문제원인설명I: 가설설정 및 검증', '문제원인설명II: 협력적 검토', '문제해결I: 대상관계/개념 변화 반추', '문제해결II: 공동체관계/탐구자 변화 반추')으로 구성된 총 42개 문항의 '탐구수행 과정' 관련 조사 도구와, (b) 3개의 요인('탐구실행 의지', '탐구수행 태도', '의사소통 구조')으로 구성된 총 17개 문항의 '탐구수행 토대' 관련 조사 도구를 개발하였다. 또, 개발된 도구를 사용하여 초등학생들의 인식을 조사한 결과, 학생들은 과학 수업에 대해 과학 교실 탐구공동체 관점에서 대체로 보통 이상의 긍정적 인식을 하고 있었지만, 불일치에 기반 한 문제인식, 탐구자의 변화 및 공동체와의 관계 변화 반추를 동반하는 문제해결, 엄격성과 오류가능성 견지에 기반 한 탐구수행 태도 등 일부 요인에 대해서는 상대적으로 덜 긍정적인 인식을 하고 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 탐구 중심의 과학 교육을 위한 몇 가지 시사점에 대해 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권2호
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• pp.359-370
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• 2017

본 연구의 목적은 스마트 기기 도입이 '과학탐구' 활동을 어떻게 변화시킬 수 있을 것인지에 대한 교사들의 인식을 조사하고, 이를 토대로 스마트 기기 도입이 탐구 활동에서 갖는 여러 가능성과 어려움들을 탐색하는 것이다. 이를 위하여 교육대학원의 초등과학교육 전공 교사 12명을 대상으로 개방형 설문지, 모둠 토의, 전체 토의, 참여자 면담 등의 다양한 출처를 통해 자료를 수집하였으며 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사들은 스마트 기기를 통해 천체나 작은 생물과 같이 직접 관찰하기 어려운 현상에 대한 관찰 기회가 확대되어 학생들의 능동적인 참여를 독려할 수 있다고 설명하였다. 하지만 새로운 장치에 대한 조작의 부담으로 인해 학생들이 탐구에 집중하는 것을 방해할 수 있다는 의견도 있었다. 둘째, 교사들은 스마트 기기를 활용해 초등학교 과학탐구 활동에서 디지털식 측정 방식을 도입하기도 했다. 디지털식 측정은 간편하고 효율적으로 자료를 모을 수 있으며, 정확하고 정량적인 결과를 얻을 수 있다는 점에서 교사들에게 선호되었다. 하지만 새로운 측정 장치로 인해 추가 변인이 생기거나 탐구 활동의 본질이 달라지는 경우도 있었으며, 교사들은 아날로그식 측정 방식과 디지털 측정 방식 사이에서 자신의 탐구에 대한 신념에 따라 적절하다고 생각되는 방식을 선택하는 모습을 보였다. 셋째, 교사들은 스마트 기기를 활용해 다양한 형식의 축적된 자료 수집하여 양질의 과학적 증거로 활용할 수 있다고 설명했다. 양질의 과학적 증거들은 탐구 과정에 대한 학생들의 이해를 돕고 탐구 과정에 대한 의사소통에도 보탬이 된다고 보았다. 넷째, 교사들은 교육용 SNS를 활용하여 탐구 과정에서의 공유와 소통 기회를 확장시킬 수 있다고 설명했다. 하지만 학생들의 진지한 참여와 상호작용을 이끌어내기 위해서는 대화를 통해 적절한 규범을 형성하는 것이 중요하다고 주장하였다. 이러한 결과를 토대로 과학탐구와 스마트 기기의 의미 있는 통합을 위해 교사의 과학교육적 신념에 따른 디지털 기기 활용 방식, 과학탐구에서 요구되는 디지털 활용 역량의 유형과 특징, 스마트 기기를 활용한 탐구에서 형성되는 학급 규범의 특징에 대한 추가적인 분석들이 필요함을 논의하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권5호
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• pp.903-927
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• 2012

본 연구는 2007년 개정 교육과정에서 도입된 자유탐구활동의 지도방안에 대한 시사점을 얻기 위하여 중학생의 소집단 자유탐구 활동 중 물리 영역 탐구문제 구성과정을 변인의 추출 및 명료화의 관점에서 분석하였으며, 변인의 명료화가 진행되는 단계에서 학생의 어려움을 조사하였다. 본 연구의 참여 학생은 서울 소재 대학 영재원 과학반 소속 중학생 4명이며 '계란낙하'라는 하나의 주제를 가지고 13차시, 30시간동안 자유탐구활동을 진행하였다. 학생들의 탐구문제 구성에서 나타난 변인의 추출 및 명료화 과정을 분석하기 위하여 선행연구를 토대로 변인 추출의 수준 및 변인의 명료화 수준에 대한 분석틀을 제안하였다. 학생들은 과학적 탐구의 과정을 반복적이고 점진적으로 수행하면서 탐구문제를 5차례 변경하였다. 종속변인이 독립변인보다 먼전 추출되었으며 변인 추출의 수준 및 명료화의 수준도 높게 나타났다. 학생들은 여러 종류의 독립변인들을 외연적 수준에서 추출하는 것으로 나타났는데, 이는 학생들은 이론적 설명 모형의 부재로 중요한 독립변인을 추출하는 것을 어려워하며 그 때문에 독립변인과 통제변인을 구분하지 못하는 현상도 함께 나타나는 것으로 해석할 수 있다. 학생들은 탐구주제의 선택 뿐 만 아니라 종속변인과 독립변인의 추출 및 정의하는데 현실적 여건에 의해 제약을 받는 것으로 나타났다. 또한 학생들은 종속변인이나 독립변인을 추출하는데 있어서 모두 감각적인 현상이나 외연적 특성인 깨지는 것, 높이 등이 부각되는 것으로 판단되었다. 종속변인의 이론적 정의나 조작적 정의를 하는데 있어서 해당 지식이 부족하여 어려움을 겪었으며, 그 결과 해당하는 변인의 과학 사전적 정의를 이해해도 해당 탐구상황에 적용하여 설명모형을 만들어내지는 못하였는데, 이는 이후 독립변인 및 통제 변인을 추출하는데 영향을 준 것으로 판단된다. 이론적 설명모형의 부재는 학생들의 이론적 배경에 대한 이해의 부족에서도 비롯되지만, 과학적 탐구가 시행착오적인 해보기나 무작정적인 변인사이의 관계 설정하기가 아닌 이론에 근거한 실증적 활동이라는 인식이 부족한 것에 기인한다고 판단할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권6호
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• pp.657-670
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• 2020

지식정보화 사회가 되면서 기존과는 다른 유형의 사회 문제들이 발생하고, 이를 파악하고 해결하는데 필수적인 역량으로 지식정보처리역량을 꼽을 수 있다. 지식정보처리역량은 정보의 수집과 분석, 활용을 할 수 있는 역량으로 학문 분야에 따라 그 적용이 달라질 수 있으므로 일반 소양적인 측면과 교과 맥락적인 측면으로 나누어 교육할 수 있다. 과학에서의 지식정보처리역량 함양 교육은 이제까지는 일반 소양적인 측면에서 주로 실행됐으므로, 과학 탐구 활동을 통해 교과 맥락적인 측면에서의 교육이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 학교 현장에서 일반적으로 적용 가능한 지식정보처리함양을 위한 데이터 기반 과학탐구 모형과 수업전략을 개발하였다. 모형과 수업전략은 설계·개발 연구방법론에 따라 문헌연구를 바탕으로 모형과 수업전략을 1차 개발하고 전문가의 조언을 듣는 내적 타당화 과정과 실제 현장에 적용하는 외적 타당화 과정을 통해 수정, 개선하여 완성하였다. 자원기반학습 이론을 바탕으로 과학탐구 모형, 데이터 과학의 특징, 통계적 문제 해결력 모형에 대한 문헌 연구를 실시하였고, 전문가 5인의 자문을 받아 CVI, IRA 값을 구하고 면담을 통해 모형과 전략을 개선하였으며 두 번의 외적 타당화 과정을 거치며 현장 적용성 높은 모형과 전략을 완성하였다. 본 연구에서 개발한 모형은 탐색적 과학 데이터 분석 탐구모형(Exploratory Scientific Data Analysis Inquiry Model, 이하 ESDA 탐구모형)으로 학교의 상황에서 실행가능한 도구를 먼저 선택하고 데이터를 수집하며, 그 후 분석 과정에서 질문을 찾고, 이를 새로운 가설로 설정하여 또 다른 탐구를 진행하는 형태를 갖는다. 수업 전략은 최종 7가지 원리로 세분화 되었는데, 도구 탐색의 원리, 실생활 데이터 수집의 원리, 데이터 변형의 원리, 데이터 해석의 원리, 문제 구체화의 원리, 문제 해결의 원리, 표현과 공유의 원리이다. 각 원리는 탐구 모형과 연계되어 있으며, 교수 전략 뿐 아니라 탐구를 수행할 수 있는 환경 구성의 조건을 포함하고 있어 현장 적용성을 높이고자 하였다. 본 연구는 일반적인 대규모의 학생을 대상으로 양적 연구를 실시하지 못했다는 한계가 있으나 지식정보처리 역량을 과학탐구의 관점에서 접근하여 실제적 모형과 전략을 개발했다는 점에서 의의가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권5호
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• pp.509-520
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• 2006

이 연구의 목적은 중등 학교 과학 실험 수업의 실태를 파악하기 위해 수업을 분석하는 것이다. 이를 위해 중등학교 과학 실험 수업을 세 범주로 분석하도록 개발된 분석 도구를 활용하였다. 이 분석 도구는 실험의 목적, 상호 작용, 탐구 과정 세 가지 영역에 20가지 평가 항목으로 구성되어 있으며, 4명의 과학 교육 전문가로부터 0.89의 타당도가 확보되었다. 수업 분석을 위하여 21차시의 실험 수업이 녹화되고 전사되었다. 전사된 프로토콜과 동영상을 바탕으로 실험 수업을 분석한 결과, 중등 학교 실험 수업은 실험 목적 측면에서 선언적 지식의 습득과 과학에 대한 태도의 향상에 집중되어 있었다. 상호 작용 측면은 교사의 발문이 학생들의 발산적 사고를 유도하지 못하고 있고 학생들에 의한 주도적인 실험 기회가 주어지는 대신 교사의 직접적 지도에 의해 실험 수업이 진행되고 있으며, 학생들의 토의 과정이 거의 나타나지 않는 등 상호 작용 I 수준으로 분석되었다. 탐구 과정은 학습 주제에 대한 현상 제시 및 문제 제기가 거의 관찰되지 않았다. 학생들의 가설 설정 활동이나 예상 활동도 대부분의 수업에서 관찰되지 않았으며, 실험 설계 부분은 활동지나 교사의 지시에 의해 주어지고 있었고, 학생들은 실험 결과 기록에만 집중되어 있어 탐구 과정 수준도 I 수준으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권6호
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• pp.791-797
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• 2019

이 연구에서는 2015 개정 과학과 교육과정에 의한 통합과학과 과학탐구실험이 학생들의 과학에 대한 흥미, 과학적 태도, STS와 NOS에 대한 견해에 미치는 영향을 조사하였다. 수도권 소재의 고등학교에 재학 중인 1학년 학생 223명이 연구에 참여하였으며, 통합과학과 과학탐구실험의 이수 전후에 각각 검사를 실시하고 두 검사의 결과를 비교하였다. 연구 결과, 과학에 대한 흥미 점수와 과학적 태도 점수는 이수 전후에 유의미하게 향상되었다. STS에 대한 견해의 점수를 분석한 결과, 연구 윤리에 관한 항목의 견해는 이수 후에 유의미하게 향상되었으나 나머지 항목에서는 유의미한 차이가 없었다. NOS에 대한 견해의 점수는 모든 영역에서 이수 전후에 유의미한 차이가 없었다. 이에 대한 교육적 함의를 논의하였고, 후속 연구를 제안하였다.

• 대한화학회지
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• 제68권5호
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• pp.274-286
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• 2024

이 연구는 사범대학교 과학계열 신입생이 일반화학 실험 수업을 수행하기 위한 탐구 역량을 갖추고 있는지를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 이를 위하여 이들을 대상으로 중등학교 실험 교육 배경 조사, 화학 실험 도구 이해 평가, 탐구 과정 수행 능력 평가, 화학 실험 설계 능력 평가를 실시하였다. 연구 결과, 사범대학교 과학계열 신입생의 화학 실험 도구의 명칭과 사용법에 대한 이해가 떨어졌으며, 실험에 대한 탐구 과정을 적절하게 수행하지 못하였다. 또한, 화학 실험 설계 능력이 떨어지는 등 전반적으로 대학교에서 일반화학 실험을 수행하기에 탐구 역량이 부족한 것으로 나타났다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제26권1호
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• pp.87-96
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• 2007

이 연구의 목적은 외국의 과학 교육에 나타난 탐구기준 중 관찰과 측정 기준을 분석하는 것이다. 이를 위하여 미국 과학 교육 기준, 미국 캘리포니아주, 메사츄세츠주, 콜로라도주, 텍사스주, 네브라스카주, 버지니아주, 플로리다주, 영국, 싱가포르, 캐나다 앨버타주, 호주 빅토리아주, 뉴질랜드의 과학교육 과정에 나타난 탐구 기준을 분석하였다. 분석결과 다음과 같은 것을 발견하였다. 외국 교육 과정은 관찰 요소에서 관찰의 정확성, 관찰 과정에서의 신중함과 체계성, 오감의 사용, 관찰 도구의 사용, 관찰에 대한 이해의 5가지 특징적인 세부 기준을 포함하고 있었다. 또한 측정 요소에서는 측정의 체계성과 정확성을 강조하고, 측정 대상을 명시하였으며, 측정 도구를 학년별로 제시하였고, 측정에서 적합한 단위의 사용을 강조하는 4가지 특징을 가지고 있었다.