• 영재교육연구
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• 제23권4호
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• pp.567-592
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• 2013

효과적인 SSI 관련 의사결정 학습 방법의 모색을 위하여, 중학교 과학 우수학생들을 대상으로 지구온난화와 관련한 논쟁 상황을 주제로 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI 의사결정 학습을 진행하였다. 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI의사결정 학습은 (1) 교사가 제시하는 자료에 의존하지 않고 자기주도적으로 관련 자료를 수집하고, (2) 협동학습을 통해 찬성과 반대의 주장과 근거를 공유하며, (3) 마지막 글쓰기를 통해 자신의 의사결정과정을 정리하는 것을 강조하고 있다. 본 연구에서는 마지막 단계에서 이루어진 학생들의 의사결정 글쓰기를 분석하여 학습의 효과를 알아보았다. 학습의 효과를 알아보기 위하여 지구온난화 관련 논쟁 상황의 분석 및 설명을 교사 강의로 진행한 그룹 A, 분석 자료를 정리하여 교사가 제공하고 소그룹 토의와 프리젠테이션 과정을 진행한 그룹 B를 대조 그룹으로 설정하였다. 그리고 세 그룹의 수업 후 (1) 학생들의 의사결정 선택의 결과, (2) 학생들의 의사결정 글쓰기에 나타난 논증 구조의 수준, (3) 반성적 사고의 수준, (4) 과학의 본성을 포함한 과학적 정보의 활용 수준을 비교하였다. 그 결과 자기주도적 협동학습을 강조한 SSI 의사결정 학습이 학생들의 정보에 기반한 의사결정, 보다 높은 수준의 논증구조, 보다 높은 수준의 반성적 사고, 과학적 정보에 대한 평가 및 해석, 과학의 본성에 대한 이해에 긍정적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이 학습의 결과, 학생들은 관련된 과학적 정보에 기반하여 보다 과학적으로 의미있는 의사결정에 도달하게 되었음을 알 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권2호
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• pp.264-278
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• 2001

본 연구에서는 고등학교 지구과학의 해양 단원에 대한 웹 기반 학습 자료를 개발하고 개발한 웹 자료를 운영하여 그 효과를 밝혔다. 웹 기반 학습 자료로 학습한 두 학급과 동일한 내용의 모듈 학습지로 학습한 두 학급의 과학 성취도, 과학 태도 점수를 비교하였고 웹기반 학습 반의 WBI 평가 설문 결과를 분석하였다. 학업 성취도에서 웹 기반 학습의 주 효과가 나타났으나 수업처치와 학습능력 수준 사이의 상호작용 효과는 없었다. 전체 과학 성취도에서 웹 집단이 모듈 집단보다 높게 나타났으며 상위 수준 학습자와 하위 수준 학습자 모두 웹 집단이 모듈 집단보다 전체 성취도가 높게 나타났다. 과학에 대한 태도면에서 웹 학습이 모듈 학습보다 긍정적인 효과를 미친 것으로 나타났으며 과학적 탐구에 대한 태도, 과학적 태도의 적용, 과학 수업의 즐거움 등 세 가지 하위 범주별로는 과학적 탐구에 대한 태도 범주에서 수업처치의 주 효과가 있었으나 수업처치와 학습능력 수준과의 상호작용 효과는 없었다. 웹 기반 학습에 대한 학습자들의 평가결과를 보면 문자의 크기와 모양, 제시된 정보의 양, 중요한 내용을 강조하는 시각적 효과 등 화면 구성에 대하여 긍정적인 평가를 하였다. 또한 지시와 도움말의 역할이나 동화상이나 애니메이션 등 멀티미디어 효소에 대해서도 학습내용에 적합하게 설계된 것으로 평가하였다. 반면에 관련 내용의 학습 후 이전의 분기점으로 되돌아가는 경로선택의 문제, 현재 어느 부분을 학습하는지 학습 위치 파악의 문제 등 사용 편의성 측면에서는 일부 부정적인 반응이 나타났다.

• 과학교육연구지
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• 제46권1호
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• pp.80-92
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• 2022

한국교육고용패널 2004-2007년 자료 중 343명의 이과 고등학생 조사 데이터를 활용하여 과학에 대한 태도에 대한 잠재 성장 모형을 적합하였다. 모형 적합 결과, 과학에 대한 태도의 무성장 모형보다 성장 모형이 더 나은 것으로 나타났다. 통제 변수가 없는 무조건 성장모형에서 과학에 대한 태도의 초기치와 변화량의 분산이 유의미하였으므로, 여기에 학생 개인 수준에서 이수한 과학 선택 과목의 수, 심화(II) 과목의 비율, 교과 다양성, 그리고 중학교 3학년 때의 성적 백분위를 통제 변수로 투입하였다. 이러한 조건 성장모형에서 중학교 3학년 때의 성적 백분위는 과학에 대한 태도 초기치에 정적으로(+) 유의미한 직접 효과가 있었고, 과학 심화 과목의 비율과 교과 다양성이 과학에 대한 태도 변화량에 정적으로(+) 유의미한 직접 효과가 있었다. 연구 결과에 기반하여, 2022 개정 과학과 교육과정이 고교학점제를 대비하여 '일반선택' 계열에서는 교과 지식의 구조를 견지한 물리, 화학, 생물, 지구과학 교과를 제시하고, '융합선택' 계열에서는 해당 교과들의 구조가 어느 정도 유지된 통합형 교과를 개발하며, '진로선택' 계열에서는 차별화된 심화성과 엄격성을 지닌 교과를 제공하는 방향을 제안하고 지지하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권4호
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• pp.324-333
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• 2002

최근의 연구들은 과학영역에서 남학생이 여학생에 비해 훨씬 더 높은 학업 성취도를 보인다고 주장하고, 과학영역에서의 창의성 측면에서도 남학생이 여학생에 비해 더 높은 창의적 성취를 보일 것이라는 것이 일반적인 통념이다. 과학영재교육이 본격화되고 남${\cdot}$여 과학영재들의 창의적 특성에 대한 이해의 중요성이 부각되고 있지만, 이를 뒷받침할 연구들은 거의 부재한 상황이다. 본 연구에서는 135명의 과학영재학생들을 대상으로 창의성의 다양한 영역에서, 특히 확산적 사고라는 영역 보편적 입장과 과학에서의 창의적 행동특성과 문제해결 및 발견이라는 영역 특수적 입장에서, 남학생과 여학생간의 창의성의 차이를 살피고 창의성의 본성에 대한 이해를 돕고자 했다. 본 연구의 결과는 과학 영재여학생들이 남학생들에 비해 모든 영역에서 유의미하게 큰 차이를 보이지는 않았지만, 전반적으로 창의성의 세 영역 모두에서 상대적으로 높은 성취를 보이는 것으로 나타났다. 구체적으로 살펴보면 확산적 사고의 융통성, 제목의 추상성, 정교성 영역에서, 과학에서의 창의적 문제 해결력 및 문제 발견력을 측정하는 CPSF의 가설 설정 능력의 유창성과 독창성 영역에서, 그리고 과학에서의 창의적 행동 특성을 측정하는 CBCS에서 개방성, 심미안에서 과학 영재 여학생이 남학생보다 유의미하게 창의성이 높은 것으로 나타났다. 남학생은 여학생에 비해 CBCS에서의 '과학적 호기심' 문항에서만 유의미하게 더 높은 창의성 점수를 보임으로 본 연구 결과는 '남학생이 여학생보다 더 창의적이다'라는 사회의 일반적인 통념과 상반된 결과를 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제39권6호
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• pp.555-567
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• 2018

본 연구에서는 서해 연안에서의 실측-위성 해수면온도 차이를 규명하고 그 특성을 분석하기 위해 GCOM-W1/AMSR2 마이크로파 해수면온도 자료와 서해 연안에 위치한 덕적도, 칠발도, 외연도 해양기상 부이의 실측 수온 자료를 활용하여 2012년 7월부터 2017년 12월까지 총 6,457개의 일치점 자료를 생산하였다. 5년 이상의 덕적도, 칠발도, 외연도 해양 부이 수온 자료와 AMSR2 해수면온도를 비교하여 정확도를 제시하였다. 마이크로파 위성 해수면온도와 현장 관측 부이 해수면온도 간의 차이는 풍속과 수온 등 환경 요인에 대한 의존성을 가지는 것으로 나타났다. 낮시간 풍속이 약할 때 ($<6ms^{-1}$) AMSR2 해수면온도는 실측 해수면온도보다 높게 산출되며, 밤시간에 대해서는 풍속이 커질수록 양의 편차가 증가함을 밝혔다. 또한 AMSR2 해수면온도와 실측 해양부이 수온 간의 차이가 증가하는 경향은 낮은 온도에서 마이크로파 센서의 민감도의 저하와 육지에 의한 자료오염과 관련이 있는 것으로 나타났다. 실측-위성 해수면온도 차이를 월별로 도시해본 결과, 마이크로파 위성 해수면온도의 편차는 강한 바람이 부는 겨울철에 가장 커진다고 알려져 있던 기존의 경향성과는 달리 덕적도, 칠발도 부이에서는 여름철 가장 큰 해수면온도 편차값이 나타났다. 이러한 차이는 부이의 위치에 따른 조석 혼합의 공간적 차등에 기인한 것으로 사료된다. 본 연구는 인공위성 합성장에 기여도가 높은 마이크로파 위성 해수면온도를 사용할 때 한반도 서해안에서 발생할 수 있는 문제점과 제한점을 제시하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권1호
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• pp.82-93
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• 2019

이 연구의 목적은 한국지질자원연구원 국제지질자원인재개발센터에서 실시한 교원연수 프로그램에 대한 학습생태 만족도 결과를 분석하여 교원연수 프로그램이 초등교원과 중등교원에게 어떠한 만족도와 교육 효과를 보이는지와 그 차이점을 알아보고 향후 교원연수과정 운영에 개선점을 제안하는데 있다. 따라서 2017년 7월부터 2018년 8월까지 한국지질자원연구원 내 국제지질자원인재개발센터에서 실시한 총 4회의 교원연수 프로그램에 참여한 초등 및 중등교원 98명을 대상으로 학습생태 만족도 검사를 실시하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 학습생태 만족도 결과는 초등 중등교원연수 모두 4.58 이상의 다소 높은 결과 값을 나타내어 국제지질자원인재개발센터에서 실시한 교원연수가 연수 참여자들에게 긍정적인 영향을 주었다. 둘째, 학습동기와 학습발달을 나타내는 내부 요인에서는 초등교원연수 4.70, 중등교원연수 4.64였으며, 지질과학 및 지구과학 전공과 이외의 전공으로 구분하여 연수 콘텐츠 및 프로그램의 개발이 필요한 것으로 나타났다. 셋째, 교육내용과 교육과정을 평가하는 중간요인은 초등교원연수가 4.67, 중등교원연수가 4.72를 나타내었다. 또한 교원연수가 과학기술문화라는 취지에 맞게 운영되기 위해 교수 학습 모형의 개발과 수업의 질적 개선을 위한 연구가 필요한 것으로 나타났다. 넷째, 학습자 지원과 강사의 질을 나타내는 외부요인에서는 초등교원연수가 4.83, 중등교원연수가 4.72로 초등교원연수가 중등교원연수보다 다소 높은 결과를 나타내었다. 특히 연수중 수업의 흥미유발과 학교현장에서 실제적으로 사용될 수 있는 연수교재의 개발이 필요한 것으로 나타났다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제16권1호
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• pp.43-55
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• 2023

이 연구는 지방에 소재한 초등학교 2학년·4학년·6학년 197명의 학생을 대상으로 메타버스를 활용한 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 적용한 수업이 초등학생의 STEAM에 대한 태도와 만족도에 어떤 효과가 있는지를 알아본 것이다. 연구 수행을 위해서 각 학년군에서 각각 4~5차시의 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 개발한 후 이를 적용하여 효과를 알아보았다. 이 연구의 결론은 다음과 같다. 온라인 기반 학습형 STEAM 프로그램을 적용한 수업은 초등학생의 STEAM에 대한 태도를 향상하는 데 통계적으로 유의미한 효과가 있었으며, 프로그램에 대한 학생들의 만족도가 높게 나타났다. 또한 시범 적용 교사는 면담에서 '프로그램에 대한 학생들의 수업 집중도가 굉장히 높았으며 메타버스 공간을 활용하는 것이 매우 흥미로웠다'는 긍정적 평가를 하였다. 시범 적용 결과를 바탕으로 초등학교의 학년군별 4 ~ 5차시에 해당하는 1종의 학생용·교사용 STEAM 프로그램을 개발하였다. 메타버스를 활용한 온라인 학습 프로그램은 교육 불평등을 해소하고 유연한 학습 환경을 제공하여 팬데믹 기간에 교육을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이에 중·고등학생을 위한 온라인 STEAM 프로그램 개발 연구를 제안하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권3호
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• pp.208-223
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• 2019

본 연구에서는 한국인이 전통적으로 가지고 있는 자연관을 반영한 자연관 분석틀을 활용하여 초·중등학교 학생과 교사의 자연관을 분석하고자 한다. 그리고 학생과 교사의 자연관 분석 결과가 초·중등학교 과학 교육에 주는 시사점을 논의하고자 한다. 이를 위해서 본 연구에서는 Cobern과 그의 동료들이 개발한 자연관 분석틀에 한국인의 전통적인 자연관의 특징을 접목하여 자연관 분석틀을 재구성하여 활용하였다. 그리고 학생과 교사가 자연에 대하여 어떤 관점으로 인식하고 있는지를 심층적으로 분석하기 위해, 각 문항마다 자신의 응답에 대하여 그렇게 생각한 까닭을 쓰게 하여 정성적으로 분석하였다. 연구결과, 학생과 교사들은 자연을 존중하고 살아있는 생명체로 보며 자연은 순환적인 것이고 인간과 자연이 상호작용한다는 관점을 지니고 있었으며, 자연스러움을 중시하고 자연을 아름답다고 생각하는 한국인의 전통적인 자연관을 가지고 있었다. 이는 세계를 물질로 보며, 직선적인 시간관으로 자연을 보는 서양 과학에서 중심이 되는 자연관과는 다소 차이가 있다고 볼 수 있다. 따라서 학생과 교사들이 가지고 있는 한국의 전통적인 자연관은 학교 과학수업에서 주로 다루는 서양의 과학관과 충돌할 수도 있다. 그러므로 서로 다른 자연관을 가지고 있는 학생과 교사들을 위한 과학교수학습 전략에는 개인의 자연관에 대한 이해와 이와 관련된 수업전략에 관한 고민이 필요할 것으로 생각한다. 더불어 앞으로 과학 교과서 및 과학수업에서 교사와 학생, 학생과 학생 사이의 상호작용을 더욱 활발히 하여 서로의 자연관을 공유하고 이해하려는 노력이 필요하며, 학생들이 가지고 있는 자연을 바라보는 관점과 밀접한 과학수업 문화를 좀 더 유연하게 조성할 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권2호
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• pp.217-226
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• 2020

본 연구의 목적은 2015 개정 교육과정 적용 2년차를 맞이하여 고등학교 2학년의 과학과 일반선택과목 수강 현황을 파악하고 과학과 교육과정 개선과 선택률 제고 방안에 대한 과학교사들의 인식을 조사함으로써 2015 개정 교육과정의 안착과 고교학점제에서 과학과 선택과목의 방향성에 대한 시사점을 도출하려는 것이다. 이를 위해 12개 시·도 교육청의 협조를 얻어 2018년 고등학교 신입생들이 수강한 과학과 선택과목의 연도별, 학교유형별, 지역별 현황을 취합하여 분석하였다. 또한 9명의 고등학교 과학교사를 초점집단으로 구성하여 과학과 선택과목 교육과정의 편성 및 운영에 대한 개선과 선택률 제고 방안에 대한 심층 면담을 진행하였다. 주요 연구결과를 살펴보면, 2019년 11월 기준으로 12개 시·도 교육청의 2018년 고등학교 신입생들의 과학과 일반선택과목 수강자 수는 물리학I 163,710명, 화학I 216,754명, 생명과학I 290,736, 지구과학I 200,861명이며, 학생 1인당 수강 과목의 수는 2.4개로 확인되었다. 학교유형별로는 자율고의 수강 비율이 가장 높았으며, 특목고와 특성화고의 비율은 매우 저조하였다. 일반선택과목의 학기당 이수단위는 3단위(61.5%)와 2단위(28.7%)가 대부분이었으며 이수단위별 수강 비율은 교육청 간에 편차가 있었다. 고등학교 과학교사들은 고교학점제에 대비한 과학과 선택과목 교육과정 개정 방안으로 한 학기에 이수할 수 있는 3단위 분량으로 선택과목을 재구성, 지식보다는 역량 중심의 내용 구성, 교사의 수업 역량을 신장하기 위한 교사공동체와 교과 중심 연수의 필요성 등을 주장하였다. 연구결과를 토대로 고교학점제에 대비한 과학과 선택과목 교육과정 운영 및 개선 방안을 제안하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.490-503
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• 2020

해류와 해양 순환은 지구의 에너지를 분배하는 조절자로서 중요한 역할을 하고 있다. 2015 개정 교육과정에 기반한 중등학교 과학 및 지구과학 교과서에는 한반도 주변 해류 중 북한한류의 계절변동성에 대한 오개념을 포함하고 있는 것으로 드러났다. 이를 분석하기 위하여 중학교 5종, 고등학교 6종 교과서에 제시되어 있는 북한한류와 관련된 교과내용을 수집하였으며, 중등학교 과학교사 30인을 대상으로 해류와 북한한류에 관한 설문 조사를 실시하였다. 설문 내용은 교과서에서 북한한류에 대해서 언급하고 있는지, 북한한류의 시간변동성에 대한 개념의 오류가 있는지에 관한 질문으로 구성하였고, 북한한류와 관련된 자유로운 의견을 수집하였다. 교과서에서는 북한한류의 유속이 겨울에 강하다고 제시되어 있는데, 이는 그동안 장기간의 과학계의 연구 결과와는 정반대로 배치되는 결과이다. 북한한류의 세기는 여름에 강함에도 불구하고 겨울에 강하다고 교과서에서 제시하고 있는 것에 대한 오개념의 원인과 형성 과정을 조사하였다. 교사대상 설문을 분석한 결과, 대부분의 교사들이 북한한류의 세기가 겨울에 강하다는 지식 오류를 가지고 있었다. 이는 교사들이 가지고 있는 용어에 대한 오개념에서 출발하여 교사들의 확고한 지식으로 각인되어 있었다. 이러한 오개념은 교사 자신이 중등학교 재학시절부터 획득한 지식에서 기원하였고, 교과서의 오개념은 수정되지 않은 상태로 오랫동안 교사와 학생들에게 전달되고 있었다. 이러한 상황은 향후 학생들의 오개념을 재생산하는 구조를 가질 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 교사 및 학생들이 가지고 있는 북한한류의 계절변동성에 관한 오개념을 단절하기 위하여 기존의 과학적 연구 결과들의 요약하였고, 교과서 수정의 필요성과 교사 전문성 신장을 위한 재교육의 필요성을 제안하였다.