• 대한공업교육학회지
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• 제39권1호
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• pp.66-84
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• 2014

이 연구는 중학교 제조기술과 자동화 단원을 위한 STEAM 체험활동 과제를 개발 하는데 있다. 이 연구는 준비, 개발, 개선 단계에 따라 진행되었다. 준비단계에서는 STEAM 체험 활동의 필요성에 대한 요구분석과 준비 단계로서 체험활동 목표를 설정하였다. 개발단계에서는 체험활동 과제를 선정하고 적절한 수업 모형을 이용하여 최종 과 제를 개발하였다. 개선단계에서는 개발된 체험 활동 과제에 대하여 전문가 집단의 타당도 검사와 중 학생을 대상으로 예비시험과 현장시험을 통해 수정 보완하였다. 개발된 STEAM 체험 활동은 스마트폰용 접사&망원경 KIT, 목제품을 이용한 판화 만들기이며, 각 체험 활동의 구성은 설계 개요, 재료, 평가 기준, 수업과정안, 포트폴리오 등으로 구성하였다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 개발된 STEAM 체험활동 과제가 중학교 제조기술 단원의 실습은 물론 방과후학교, 발명반, 과학교실, 창의적 체험활동, 동아리 활동 등 에서 널리 활용하기를 바란다.

• 대한공업교육학회지
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• 제33권1호
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• pp.23-43
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• 2008

이 연구의 목적은 정보영재 학생의 좌 우뇌 활용 성향을 연구하고 이를 통해 정보영재교육에 관련된 연구에 필요한 기초자료를 제공하는데 있다. 연구의 대상으로는 대전광역시교육청 영재학생 298명(정보 59명, 수학 79명, 과학 80명, 발명 40명, 인문 40명) 및 일반 학생 114명 등 총 412명을 선정하였으며, 검사 도구는 Torrance 등이 개발하고 고영희가 우리나라 실정에 맞도록 수정 보완한 '뇌 선호도 검사도구'를 사용하였다. 자료 처리는 빈도분석 및 $x^2$-검증을 통해 실시하였으며, ${\alpha}=.05$ 수준에서 유의도를 검증하였다. 이 연구를 통해 도출된 결과는 다음과 같다. 첫째, 정보영재 학생은 우뇌를 특히 많이 쓰는 성향이 있으며, 그 다음으로 통합뇌 및 좌뇌의 순으로 뇌를 활용하는 것으로 나타났다. 둘째, 정보영재 학생과 일반 학생의 뇌 활용 성향을 비교하였을 때 두 집단 간에는 뇌 활용 성향에 통계적으로 차이가 있는 것으로 나타나지 않았다. 셋째, 우뇌 활용을 선호하는 정보영재 학생과는 달리 다른 분야 영재 학생은 통합뇌를 활용하는 성향이 가장 높았다. 통계적으로도 두 집단 간에 어느 정도 차이가 있는 것으로 나타났다. 넷째, 정보영재 학생 중 남학생은 정보영재 학생 집단 전체에서 보인바와 같이 우뇌를 특히 많이 사용하고, 통합뇌 및 좌뇌의 순으로 뇌를 활용하는 성향을 보인 반면, 여학생은 통합뇌, 우뇌 및 좌뇌의 순으로 뇌를 활용하는 성향을 보였다. 그러나 통계적으로는 여학생에 대한 샘플의 수가 적어 두 집단 간에 차이가 있다는 증거를 찾지는 못하였다.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제20권4호
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• pp.695-715
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• 2016

본 연구는 정다각형 종이접기 활동을 소재로 한 영재교수학습 자료를 개발하고 이를 현장 수업에의 적용을 통해 발견한 교수학습 방법을 개선하는 것을 목적으로 하였다. 동일 학교에 소속한 학생들을 개별학습(1명, 발명영재학급, 과학고 영재교육원 합격), 교사와의 1-1 대면 학습(2명, 일반학급 내 우수 학생), 짝 모둠 학습(4명, 영재학급), 그리고 집단 수업(20명, 영재학급)의 여러 방식으로 유형화한 수업을 진행하면서 김정하(2010)의 정당화 분석틀(PIRSO)을 이용하여 학생들의 정당화 요소를 분석하고 집단 수업에서 정다각형 종이접기 활동의 정당화를 지도하기 위한 개선 방안을 모색하였다. 그 결과 주어진 크기의 색종이를 이용하여 최대 넓이의 정다각형 종이접기 활동 탐구라는 본 연구 소재의 난이도는 초등학교 영재학급용 수업으로 적절하였으며, 개별 학습 방식보다는 교사와의 1-1 대면 또는 동료와의 토론 및 협동 방식이 정당화의 수준을 향상시키는데 더 효과적임이 드러났다. 집단수업을 위한 탐구 활동은 모든 학생에게 모든 내용을 학습하도록 하는 일괄 수업방식보다는 필요에 따라 학생들이 개인별로 탐구하고 싶은 내용을 선택하는 선택 활동 수업 방식으로 변형할 필요가 있으며 정당화에 초점을 맞추어야 하는 과제의 목표는 처음부터 명확하게 제시할 필요가 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 수업의 전개나 활동의 재구성 방식, 발문을 위한 개선 방안을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제23권3호
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• pp.254-264
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• 2003

실험활동은 과학교육에서 중요한 요소로서, 그 목적과 효과에 대해 많은 논의가 있어왔다. 그러나 이에 관한 연구결과는 회의적이며 그 이유 중 하나는 하나의 실험은 동시에 다양한 목적을 성취할 수 없으며, 교사와 학생들이 실험의 목적에 대해 인식하고 있지 않기 때문이라는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 시험의 목적에 대한 중학생들의 인식을 조사하였다. 실험의 목적에 대한 중학생들의 인식을 알아보기 위해 '과학자들의 실험'과 '학교실험'의 두 가지 상황에 대해 서울 소재 중학교 1학년생 147명을 대상으로 실험의 목적에 대해 서술형으로 응답하도록 하였다. 응답을 분석한 결과, 학생들의 56.8%가 과학자들이 새로운 것을 발견하거나 발명하기 위해 시험을 하는 것으로 응답하였으며, 학교실험에 대해서는 82.9%의 학생들이 인지적 영역, 즉 교과서에서 배운 것을 이해하거나 암기하기 위한 것이라고 응답하였다. 성별과 성취도에 따른 응답비율의 차이를 조사한 결과 남학생들의 경우에는 사회적 유용성을, 여학생의 경우에는 개인적 즐거움을 더 많이 응답하였다. 과학자의 시험과 학교실험에 대한 인식의 상화관련을 조사한 결과, 과학자들의 실험이 이론을 증명하는 것이라고 생각하는 학생은 학교 시험의 기능도 유사하게 생각하였다. 마지막으로 학생들의 응답을 정성적으로 분석하였으며, 결론적으로 학생들은 실험에 대해 다양하고 적절한 인식을 가지고 있지 못하며, 학교실험에 대해 회의적인 태도를 보이기도 하였다. 이를 개선하기 위해서 교사는 시험의 다양한 목적에 대해 학생들에게 알려주고, 매 시험마다 그 실험의 목적에 대해 명확히 밝혀야 할 것이다.

• 한국수학사학회지
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• 제19권1호
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• pp.65-78
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• 2006

물리학에서 Snell의 법칙으로 불리는 굴절의 법칙은 수학사적으로 매우 중요한 의미를 가진다. Snell이 많은 관찰 자료를 바탕으로 굴절의 법칙 $\frac{v_1}{sin{\theta}_1}=\frac{v_2}{sin{\theta}_2$를 발견한 이후 많은 수학자들은 '최소 시간의 원리'를 사용하여 이 식을 수학적으로 증명하려 시도하였으며 이러한 노력은 미분의 발명을 촉진한 주요한 동력 중의 하나였다. format는 자신만의 방법을 개발하여 이 문제를 최초로 해결하였으며, 이때 Format가 사용한 극대$cdot$극소 방법은 현대의 미분을 통한 방법과 유사한 것으로 이후 Leibniz의 무한소 방법의 기원이 되었다. 역사적으로 수학과 물리학은 밀접하게 상호작용하면서 과학의 발전을 이끌었다. 굴절의 법칙은 이러한 수학과 물리학의 관계를 잘 보여준다. 물리학은 수학에 질문을 제기하고 수학은 보편적인 원리로 그것을 해결함으로써 처음의 현상보다 더 넓은 현상까지 포괄적으로 설명한다. 수학교육의 목적은 완성된 수학을 배우는 것뿐만 아니라 수학을 응용할 줄 아는 능력이라는 Freudenthal의 말을 생각할 때, 굴절의 법칙은 고등학교의 우수한 학생이나 대학의 수학 교육과정에 적합한 소재이다. 대학의 수학이나 물리학 전공과정에서는, 미분을 통한 현대적인 방법뿐만 아니라 format의 방법(미분을 명시적으로 사용하지는 않았지만 원시적인 미분의 방법을 쓰고 있는)을 동시에 다루면서 양자를 비교하는 기회를 가지는 것은 교육적으로 가치 있는 일이라 생각된다.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제14권2호
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• pp.287-314
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• 2010

알고리즘을 지도하는 전통적인 방법은 우선 '표준 알고리즘'을 완성된 형태로 제시하고 이어서 간단한 사례를 통하여 이해한 다음, 보다 일반적인 문제에 적용함으로써 표준 알고리즘을 연습하는 형태이다. 그러나 이 방법은 표준 알고리즘에 지나치게 집중되어 있다는 문제점과 함께, 학생 스스로 문제에 적합한 알고리즘을 선택하거나 알고리즘 자체를 개발하는 경험을 제공하지 못한다는 제한점을 갖고 있다. 이 논문에서는 자연수 곱셈 알고리즘의 다양성을 활용하여 학생 스스로 알고리즘을 개발하고 발명할 수 있도록 지도하는 방안을 상세하게 구안하였고, 그에 따른 교수실험을 통하여 초등학교 3학년 학생의 곱셈 알고리즘에 대한 이해 과정을 분석하였다. 그 결과는 첫째, 실험적인 지도안으로 학습한 실험반은 자리값의 원리와 분배법칙의 이해에 있어서 비교반보다 높은 성취를 보였으나, 계산 능력에 있어서는 그렇지 못했다. 둘째, 비교반은 물론 실험반에서도 표준 알고리즘의 선호도가 가장 높았으며, 실험반에서는 표준 알고리즘 다음으로 격자곱셈의 선호도가 높은 것으로 나타났다. 격자 곱셈을 교육 소재로 활용하는 것을 적극 고려할 필요가 있다. 셋째, 비례표는 그것이 가지는 이론적인 장점에도 불구하고 우리나라 초등학교 3학년 학생이 배우기에는 다소 무리가 따르는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제24권4호
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• pp.189-202
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• 2021

본 연구에서는 2015 개정 초등학교 수학 교과서의 규칙성 영역 단원에 제시된 발문의 유형과 기능을 학년군별로 비교 분석하여 발문의 특성을 파악하고 규칙성 영역 지도에 효과적인 발문 활용에 있어서 교수·학습상의 시사점을 얻고자 하였다. 연구 결과 교과서의 규칙성 영역 단원에 제시된 발문의 유형은 학년군별로 공통되게 추론 발문, 사실 발문, 열린 발문 순으로 출현 비율이 높게 나타났으며 특히 모든 학년군에서 추론 발문의 출현 비율이 가장 높게 나타났다. 규칙성 영역 단원에서는 규칙을 찾는 과정에서 추측, 발명, 해결 활동을 돕거나 수학적 추론을 돕는 기능으로 작용하는 발문이 상대적으로 많이 제시되었다. 이러한 발문의 유형과 작용 기능은 학년군별 학습 내용 및 학년군의 특성과 관련이 있음을 유추해볼 수 있다. 따라서 본 연구의 결과를 통하여 규칙성 영역 지도 시 발문 구안에 있어서 참고자료의 제공 및 나아가 규칙성 교수·학습을 발전적으로 유도하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 컴퓨터교육학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.87-98
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• 2019

모순에 대한 일반적인 생각은 모순을 해결 가능성이 전혀 없는 공집합이나 논리적으로 틀린 것이다. 두 가지 대안 중에서 어느 쪽도 바람직하지 못한 결과를 초래하는 딜레마는 그 안에 숨어 있는 모순을 해결해야 하므로 해결이 어렵다. 하지만 이런 특성으로 인해 역설적으로 모순 해결은 혁신적이고 창의적인 문제 해결로 간주 되어왔다. 문제의 해법을 모순 해결의 관점에서 분석하는 트리즈(TRIZ)는 그동안 컴퓨터보다는 인간의 관점에서 문제 해결 방법으로 사용되었다. 트리즈처럼 모순 해결 중심으로 문제를 분석하는 나비 모형은 문제 해결의 자동화 관점에서 기호 논리학을 이용하여 모순 문제의 유형을 분석하였다. 모순문제유형별 구체적 해결전략을 적용하기 위해 본 연구에서는 의사결정트리 기반의 나비 알고리즘을 설계하였다. 본 연구는 파이선 tkInter를 바탕으로 주어진 모순 문제의 구체적 해결전략을 찾아 사용자들에게 제시하는 시각화 도구를 개발하였다. 개발한 도구를 검증하기 위하여 중학교 3학년 학생들이 나비 알고리즘을 학습한 후, 나무지지대의 모순 문제를 분석하도록 하였다. 학생들이 새로운 해결책을 찾아 발명대회에 참가하여 대상을 받았다. 본 연구에서 개발한 의사결정트리 기반 나비 알고리즘은 문제 해결 초기에 문제의 해결공간을 체계적으로 줄여주어 시행착오 없이 모순 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있다.

• 한국수학교육학회지시리즈C:초등수학교육
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• 제25권4호
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• pp.313-328
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• 2022

본 연구의 목적은 교과서의 도형 및 측정 영역에 제시된 발문의 특성을 파악하는 것이다. 이를 위해 초등수학 교과서의 도형 영역과 측정 영역에 제시된 발문의 유형과 작용하는 기능을 영역별, 학년군별로 비교 분석하였다. 분석 결과 도형 영역과 측정 영역 모두에서 1~2학년군에 비해 3~4학년군에서 차시 당 발문의 횟수가 급격하게 늘어났다. 이 두 영역에는 공통되게 추론 발문이 가장 많이 제시되어 있는데, 도형 영역에 비해 측정 영역에서 상대적으로 많이 제시되어 있다. 영역별로 제시된 발문은 작용 기능별 비중은 서로 다르지만 공통되게 주로 수학적 추론을 돕는 기능, 수학적으로 올바른 판단을 돕는 기능, 문제의 추측, 발명, 해결을 돕는 기능으로 작용하고 있다. 본 연구에서 파악한 발문의 특성은 도형 및 측정 영역 지도에 적합한 발문의 구안 및 활용에 대한 교수·학습상의 시사점을 제공할 수 있으며, 교과용 도서 집필 시 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.