• 한국과학교육학회지
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• 제38권3호
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• pp.355-367
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• 2018

이 연구의 목적은 학생들의 시스템 사고 수준을 측정하는 문항을 개발하기 위하여 첫째, 문헌 분석을 통해 시스템 사고 수준과 정의를 제시하고 둘째, 시스템 사고 정의와 수준에 근거하여 문항 개발을 위한 Framework을 개발하고 셋째, 시스템 사고 측정을 위한 열린 응답형 검사지를 채점할 수 있는 루브릭을 개발하는 것이다. 이를 위하여 문헌 분석 틀을 적용하여 국외 논문 60편에 대한 문헌 분석을 실시하였으며 분석된 내용을 근거로 시스템 사고 수준과 정의를 제시하였다. 그리고 시스템 사고 수준과 정의에 근거하여 각 수준별 핵심 아이디어와 평가 요소를 포함한 Framework을 개발하였다. 또한 순위선다형 문항 외에 열린 응답형 검사 문항의 채점을 위한 루브릭을 개발하였다. 루브릭은 Hung(2008)이 개발한 시스템 사고 측정을 위한 루브릭에 기반하여 연구팀에서 시스템 사고 수준과 정의에 적합하도록 문항과 위계를 수정하였다. 그리고 각 문항마다 1~5점 척도로 변환이 가능하도록 각 점수에 대한 정의를 제시하였다. 연구팀이 개발한 시스템 사고 수준과 정의, 문항 개발을 위한 Framework, 열린 응답형 검사지 채점을 위한 루브릭에 대하여 과학교육 전문가 7인에게 내용 타당도 검증을 의뢰하였으며 그 결과 CVI가 세 도구에서 모두 .95이상이 확인되었다. 이 연구 결과를 바탕으로 앞으로 학생들의 시스템 사고 수준을 측정할 수 있는 문항을 개발하고 개발된 문항에 대한 구인 타당도 및 준거 타당도 검증을 실시하고자 한다. 나아가 2015 개정 교육과정에서 강조하는 핵심 역량과 관련된 시스템 사고수준의 체계적인 측정을 위한 타당화 연구도 진행하고자 한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권4호
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• pp.611-624
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• 2017

이 연구의 목적은 고등학생들의 시스템 사고를 측정하는 분석하는 도구로 Iceberg(IB) 모델을 적용하고, 시스템 사고 평가를 위한 루브릭을 활용한 IB 모델 활동 결과 분석 방법을 제시하며 그 효과를 검증하는 것이다. 문헌 분석을 통해 IB 모델과 시스템 사고 평가를 위한 루브릭의 활용에 대한 이론적 근거를 조사하였다. 그리고 6명의 고등학교 학생에게 극지방 기후 변화와 관련된 주제에 대하여 IB 모델 활동을 실시하였으며 활동 과정 중 비구조화된 면담을 통해 학생들의 시스템 사고를 조사하였다. 또한 IB 모델을 활용한 시스템 사고 분석 결과에 대한 효과를 검증하기 위하여 시스템 사고 측정 도구를 활용한 정량적 검사도 실시하였다. IB 모델의 분석은 Hung(2008)에 의해 개발된 시스템 사고 평가를 위한 루브릭을 활용하여 분석하였으며 분석한 결과는 지구과학교육 전문가 2인에게 검토를 받아 타당도와 신뢰도를 확인하였다. 그리고 루브릭 결과와 시스템 사고 측정 도구 검사 결과에 대한 상관관계 분석을 통해 타당도를 재확인하였다. 연구 결과 6명의 학생은 IB 모델을 활용하여 자신들이 가지고 있는 사고를 구체적으로 잘 표현하였으며 루브릭을 활용한 시스템 사고 분석 결과 학생들은 17~35점까지의 분포를 보여주었다. 또한 시스템 사고 측정 도구 결과와 상관관계를 분석한 결과 Pearson 상관계수가 유의수준 .05에서 .856으로 매우 높은 상관을 보여주었다. 이 연구에서 제시한 IB 모델을 적용하면 학생 스스로 시스템 사고를 잘 표현할 수 있으며, 루브릭을 활용한 시스템 사고 분석 결과는 타당도와 신뢰도를 가지는 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 앞으로의 과학 교육에서 시사점과 시스템 사고 연구의 방향을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권5호
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• pp.599-611
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• 2019

이 연구의 목적은 예비 교사들을 대상으로 시스템 사고 측정을 위한 루브릭을 활용하여 지구 시스템 내에서 나타나는 탄소 순환에 대한 시스템 사고 수준을 분석하는 것이다. 이를 위하여 문헌 분석을 통해 교육 또는 과학 교육에 적용 가능한 시스템 사고 수준 모델을 선정하였다. 그리고 Lee et al.(2013)이 개발한 5-Likert 시스템 사고 측정 도구, Assaraf & Orion이 개발하고 국내에서 수정·보완하여 활용하고 있는 시스템 사고 검사지를 이용하여 8명의 예비 교사들로 부터 시스템 사고를 조사하였다. 예비 교사들이 작성한 시스템 사고 검사지는 Sibley et al.(2007)에서 활용한 Box형 인과 지도로 변환하고 Hung(2008)이 개발하고 Lee & Lee(2017)에서 수정하여 적용한 시스템 사고 측정을 위한 루브릭을 활용하여 연구자와 과학 교육전문가 1인이 분석하였다. 그리고 루브릭을 통해 정량적 데이터로 변환된 자료를 이용하여 시스템 사고 측정 도구와의 상관관계, 그리고 시스템 사고 수준의 위계에 따른 상관관계 분석을 실시하여 시스템 사고 수준의 타당도를 정량적으로 분석하였으며 Box형 인과지도에 대한 정성적 분석 결과와의 일치성 여부를 분석하여 타당도를 검증하였다. 연구 결과, 5-Likert 시스템 사고 측정 도구와 루브릭 점수와의 상관은 Pearson 상관계수가 .762(p < .05)로 높은 상관이 나타났다. 그리고 시스템 사고 수준의 각 위계별 상관관계에서는 STH 모델에서 Pearson 상관계수가 .722와 .791로, 4단계 모델에서는 .381~.730으로 각 위계별로 매우 높은 정적 상관이 나타났다. 이러한 결과와 정성적 분석을 비교해본 결과 예비 교사들은 시스템 사고의 하위 단계에 포함되어야 할 요소들을 매우 과학적으로 타당하게 잘 제시하였으며 상위 단계로 갈수록 그 단계에 포함될 요소들이 감소하는 경향을 보여주었다. 결론적으로 시스템 사고의 수준은 계층적인 부분이 분명히 존재하고 있음을 연구의 결과로 도출할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 우리나라 과학 교육에 적용 가능한 시스템 사고 수준 모델의 개발과 함께 시스템 사고 수준을 측정할 수 있는 문항 개발 및 타당화가 이루어져야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권4호
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• pp.397-415
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• 2022

최근 지구 온난화 문제가 심각해짐에 따라 탄소 순환에 대한 교육적 요구가 커지고 있다. 이와 관련하여 탄소 순환에 대한 체계적인 이해를 위해 시스템 사고 능력의 접목이 요구되고 있다. 더욱이 급변하는 환경, 사회, 경제적 상황에서, 시스템 사고 교육은 미래 사회를 살아갈 학생들에게 요구되는 역량을 강화할 수 있으므로 더욱 강조되고 있다. 이 연구의 목적은 첫째, 탄소 순환에 대한 시스템 사고 검사 도구를 개발하고 루브릭을 활용한 분석 방법을 구성하고, 둘째, 개발된 검사도구 및 루브릭 분석 방법을 적용하여 학생들의 시스템 사고 능력을 분석하는 것이다. 이 연구를 위해 탄소 순환 및 시스템 사고와 관련된 다양한 선행 연구를 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 시스템 사고 검사도구 및 루브릭을 활용한 시스템 사고 능력 분석 방법을 개발하였다. 이를 고등학생 및 대학생 172명에게 적용하여 시스템 사고 능력을 분석하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 선행연구 분석을 통해 탄소 순환 및 시스템 사고 검사를 위한 시사점을 도출하였고, 탄소 순환에 대한 시스템 사고 검사도구 및 이를 평가하기 위한 루브릭 채점 가이드를 개발하였다. 이를 중학생을 대상으로 예비 투입을 진행하고, 전문가 자문을 통해 최종 완성하였다. 둘째, 개발된 검사도구를 활용하여 학생들의 시스템 사고 능력을 분석한 결과, 학생들은 탄소 순환과 관련된 요인을 식별하는 것과 같은 낮은 수준의 시스템 사고는 잘 수행하였지만, 시간 지연이나 피드백 과정과 같은 높은 수준의 시스템 사고는 부족한 것으로 나타났다. 지구 온난화는 현재 인류가 직면한 가장 시급한 문제 상황으로, 탄소 순환의 중요성이 커지고 있다. 이러한 복잡한 문제 상황은 시스템 사고 능력의 적용을 바탕으로 올바르게 이해하고 근본적인 해결책을 모색할 수 있을 것이다.