• 한국과학교육학회지
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• 제35권2호
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• pp.277-288
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• 2015

과학 교육과정의 성취기준은 교육목표를 안내하고, 교육의 내용을 구성하며, 평가의 방향을 지시하는 중요한 기능을 한다. 2009 개정 과학과 교육과정은 자연현상과 사물에 대하여 흥미와 호기심을 가지고 탐구하여 과학의 기본 개념을 이해하고, 과학적 사고력과 창의적 문제해결력을 길러 일상생활의 문제를 해결할 줄 아는 과학적 소양을 기르는데 목표를 두고 있다. 새롭게 개정된 교육과정인 만큼 이전의 교육과정과 비교하여 과학교육이 추구하는 목표를 지향하는 성취기준이 되어야 바람직 할 것이다. Bloom의 신교육목표분류체계를 사용하여 우리 교육과정의 성취기준을 지식 차원과 인지과정 차원으로 분석함으로써 다양한 지식차원과 인지과정 차원을 담아내고 있는지 알아보았다. 2009 개정 교육과정은 이전의 2007 개정 교육과정과 비교하여 인지과정 및 지식 차원에서 고등사고를 촉진하는 인지과정 및 지식차원의 유형이 확장되었음을 확인하였다. 그러나 미국의 NGSS와 비교하여 인지과정 차원과 지식 차원에서 특정 범주의 인지과정이나 지식 유형에 편중되어 있었다. '분석하다', '평가하다', '창안하다'와 같은 인지과정이나 '메타인지 지식'과 같은 지식의 유형은 소홀히 다루어지고 있었다. 성취기준에서 소홀히 다루어진 인지과정과 지식의 유형은 교사용 지도서의 학습목표에서도 다루어지지 않음을 비교분석을 통해 확인하였다. 교육과정에서 천명하고 있는 과학교육의 목표를 고려하였을 때 교육과정의 성취기준 및 교사용 지도서의 학습목표 진술이 일부 지식 차원과 인지과정 차원에 편중되어 있는 것은 분명 개선이 필요하다고 할 수 있다. 따라서 과학과 교육과정 성취기준의 진술방식에 대한 제고를 통하여 다양한 인지과정과 지식의 유형을 지향하는 성취기준을 작성하여야 할 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제43권1호
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• pp.94-118
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• 2019

본 연구는 역량기반 교육과정 담론의 동향으로부터 과학과 핵심역량의 다면적 이해를 위한 쟁점을 탐색하고, 일반적 핵심역량과 과학 교과역량 간의 관계를 고찰하고자 하였다. 먼저는 행동주의, 인문주의, 그 포괄적 종합을 중심으로 역량기반 교육과정의 이론적 배경을 살펴보았다. 이후 OECD의 역량 관련 프로젝트(DeSeCo; OECD Education 2030), 미국의 차세대 과학 표준(NGSS), 한국의 2015 개정 교육과정을 역량기반 교육과정의 관점에서 검토하였다. 이와 함께 국내외에서 핵심역량 및 교과역량에 관하여 작성된 주요 문헌 15건이 제시하는 105개의 일반역량 및 45개의 과학역량을 정리하고 체계적으로 분석하였다. 연구결과 첫째, 역량의 정의 및 범주화를 위한 쟁점에 관하여, 일관된 체계 내에서 제시되는 역량들이 일종의 포괄성을 지닌다고 할 때, 역량의 적절한 개수의 문제, 역량의 적절한 층위 문제, 개별 역량들이 얼마나 고유하고 독립적이어야 하는가의 문제를 지적하였다. 둘째, 문헌별 역량 요소들의 경향성으로서 역량 항목들이 개인적-미시적 차원, 공동체적-중시적 차원, 사회적-거시적 차원에서 다양하게 제시됨을 확인하였으며, 일반역량과 교과역량 모두에서 중시적 차원이 강조되고 있음을 밝혔다. 셋째, 일반역량과 교과역량간 관계에 있어서 일반역량은 거시적 차원을 강조하고 교과역량은 미시적 차원을 강조하는 경향에서 간극이 발생함을 밝힘으로써, 양자가 서로 맞닿을 수 있는 부분은 중시적 차원이라는 점에 주목하였다. 이러한 논의는 2015 개정 교육과정을 비롯한 국가교육과정에서의 역량 이해 및 추후 개발을 위하여 적지 않은 통찰을 제공할 것으로 생각된다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권6호
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• pp.621-630
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• 2020

이 연구는 몽골과 한국의 중등 지구과학과 교육과정 내용을 비교 분석하여 양국의 지구과학과 교육 내용을 점검하고 향후 지구과학 교육과정 개정에 필요한 기초 자료를 마련하고자 하였다. 본 연구의 연구 문제는 첫째, 몽골과 한국의 지구과학 교과의 변천 및 현행 운영실태를 파악하고, 다른 국외 사례와 비교 분석하며, 둘째, 몽골과 한국의 지구과학과 교육과정의 내용을 비교 분석한 것이다. 과학과 교육과정에 포함되어 있는 지구과학 관련 내용을 비교 분석하기 위해서 중학교는 TIMSS 평가틀을 활용하였고, 고등학교는 미국의 차세대 과학교육 표준(NGSS)과 한국의 고등학교 지구과학과 교육과정 내용을 혼합하여 전문가의 타당도 분석을 거쳐서 분석틀을 만들었다. 연구 결과, 몽골과 같이 러시아식 교육 체제를 따르고 있는 국가들에서는 지구과학을 독립적인 과학과목으로 편성·운영하지 않았고, 지리교과의 자연지리 영역에서 지구과학 관련 내용을 다루었다. 몽골과 한국의 중학교 과학과 교육과정에서 다루는 지구과학 내용을 분석한 결과 TIMSS 내용분석틀의 27개 내용 요소 중에서 몽골은 18개가 일치했고, 한국은 20개가 일치했다. 한국의 몽골의 고등학교 지구과학 관련 내용은 한국보다 매우 간략하게 서술되어 있었고, 다루지 않는 내용이 많았다. 특히, 몽골 지리 교과과정에서는 환경 관련 내용을 많이 다루었다. 몽골의 지구과학 교육과정 운영 방식과 환경 관련 내용의 강조는 한국의 과학과 사회 교과의 간학문적 통합형 교육과정을 개발시 참고가 될 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권1호
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• pp.79-89
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• 2023

본 연구의 목적은 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 또한 이 과정에서 학생들이 공학설계 기반 수업에서 접하는 흥미로운 점을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 공학설계를 전공한 교수 1명과 석사 이상의 공학설계 전문가 5명이 함께 공학설계를 기반으로 한 6차시의 과학수업을 개발하여 검토하였다. 수업의 주제는 실제 오션 클린업 프로젝트에서 구현된 방법을 기반으로 해양 오염을 줄이기 위한 과학 및 공학적 해결과정의 설계 및 구현으로 선정되었다. 공학설계 과정은 NGSS(2013)에서 제시한 공학 설계 모형을 활용하였으며, 최적화 과정을 통해 재설계를 경험할 수 있도록 구성하였다. 효과를 검증하기 위해 Park et al.(2019)이 개발한 STEAM 태도 설문지 및 Kang and Nam(2016)이 개발한 창의공학적 문제해결성향 검사 도구를 사용하였다. 효과성 검정을 위한 통계분석을 위해 사전 및 사후 t-검정을 사용하였다. 또한, 학습자가 경험한 흥미로운 점의 내용은 기술적인 응답을 받아 전사하고, 중심도 분석을 통해 분석 및 시각화하였다. 결과는 과학 수업에서 공학설계 기반 오션 클린업 수업이 STEAM 태도와 창의공학적 문제해결성향 모두에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다 (p< .05). 또한, 비정형 데이터 분석 결과, 학습자가 학습에 관심을 갖는 요인으로 이공계 지식, 공학적 경험, 협동과 협업이 나타나 공학적 경험이 중심 요인임을 확인하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제37권2호
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• pp.147-160
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• 2018

The purpose of this study is to compare the elementary science curriculum and textbooks of Korea, the United States, Japan, and Singapore to know how the contents on particulate concept of matter is introduced and expressed. In Korea, particulate concept of matter was adopted as a term for 'molecules' in the 3rd through 6th curriculum, and the term for 'particles' was adopted in the 2009 revised curriculum. In the United States, NGSS adopted the term 'particle' in fifth grade. Japan presented the concept of 'particle' as a core concept of matter in the commentary, and the expressions 'particles' were being introduced in the textbooks. But it did not cover particulate nature of matter at the elementary school level in Singapore. An analysis of elementary textbooks in Korea, the United States and Japan except Singapore showed particulate expressions in 'dissolution', 'state change of water', 'gas pressure and volume', 'combustion and extinguishment' units. Korean textbook was only being introduced in 'dissolution' and 'gas pressure and volume', but in the textbooks of Japan and the United States, water was expressed as particles in 'state change of water' unit. Discussion and implication on the introduction of particulate concept to elementary science curriculum and textbooks were suggested based on the results.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제37권3호
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• pp.309-322
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• 2018

There is no doubt that science -and, therefore, science education- is central to the lives of all (NGSS, 2013). This manuscript focuses on ideas in astronomy that are at the foundation of elementary students' understanding of the discipline: the apparent motion of the sun explaining the day / night cycle on Earth. According to prior research demonstrating that neither children nor adults hold a scientific understanding of the big ideas of astronomy (NRC, 1996), understanding of concepts may base students' progress towards more advanced understanding in the domain of astronomy. We have analyzed the logic of the domain and synthesized prior research assessing children's spatial representation from an earth- and a space based perspective to develop a set of learning trajectories that describe how students' initial ideas about apparent celestial motion as they take school science can be build upon. In this study elementary students' representations were compared by their resident context including urban and rural. This study may present a first look at the use of a learning progression framework in analyzing the structure of astronomy education. We discuss how this work may eventually lead towards the development and empirical testing of how children learn to describe and explain apparent patterns of celestial motion.

• 과학교육연구지
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• 제44권1호
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• pp.92-111
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• 2020

컴퓨팅 사고(computational thinking)는 2015 개정 과학교육과정 및 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS)에서 새로운 탐구 기능 혹은 역량으로 제시되고 있다. 특히, 2014년부터 교육부가 소프트웨어 교육을 필수화함에 따라 컴퓨팅 사고에 관한 관심은 더욱 커지고 있다. 그러나 과학교육 분야에서 컴퓨팅 사고를 어떻게 접목할 것인가에 대한 논의는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 다양한 관련 분야의 문헌 분석을 통해 컴퓨팅 사고 요소들을 과학 탐구에 접목하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 먼저 컴퓨팅 사고의 요소에 대한 여러 정의를 정리하였고, 이를 활용한 모형을 개발하기 위해 일반 문제해결 과정과 과학적 탐구과정들을 종합적으로 분석하였다. 마지막으로 컴퓨터 과학 분야에서 문제해결에 접목한 사례들과 비교하여 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 요소들을 정리하였다. 정리된 요소들을 이학 전문가들에게 제공하여 각 분야의 연구 과정과 컴퓨팅 사고 요소들을 접목하여 설명하게 한 후, 이를 기반으로 문제발견형 CT-SI 모형과 문제해결형 CT-SI 모형을 개발하였다. 개발된 두 모형은 이학 전문가들에 의해 모형의 단계가 각 분야의 연구에 활용 가능하다고 검토받았으며, '문제발견형'은 과학 연구 과정에서 정보를 선별하고 문제를 분석하는 과정과 이론적 연구에서 근거를 기반으로 하는 추론 연구 과정에 적합하다고 응답하였다. '문제해결형'은 과학의 일반적인 연구 과정 및 공학설계를 활용한 공학적 문제해결과정에 적합하다고 응답하였다. 또한, 현장 교사 2인에 의해 중고등학교 현장 탐구 수업에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 다양한 과학 교과의 탐구 활동과 연계할 수 있으며 이를 통해 2015 개정 교육과정에서 제시하고 있는 '자료의 수집, 분석 및 해석', ' 수학적 사고와 컴퓨터 활용' 역량을 길러줄 수 있을 것이다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제13권1호
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• pp.121-133
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• 2020

본 연구는 융합(STEM)교육의 핵심인 공학 설계를 기반으로 과학 수업에서 공학을 의미있고 쉽게 융함하여 수업을 설계할 수 있도록 수업 준거틀을 제안 한 것이다. 본 연구에서 개발된 과학·공학 융합 수업 준거틀은 과학과 공학 융합 교육에 대한 국내외 이론적, 실제적 선행 연구 분석과 전문가 토의, 그리고 현장교사들의 피드백에 근거하여 개발되었다. 과학·공학 융합 수업 준거틀은 과학 수업에서 공학 설계를 주요 교수법 및 문제해결 방법으로 사용하며, 선행 연구에서 제시된 공학 융합 수업의 핵심요소와 학년군별 성취수준을 고려하여 공학 설계에 대한 이해가 부족한 현장 교사들이 쉽게 공학 설계를 과학 수업에 도입할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 본 연구에서 개발된 과학·공학 융합 수업 준거틀은 복잡하게 제시된 한국 STEAM 교육 준거틀의 단점을 보완하여 현장교사뿐 아니라 예비교사들이 쉽게 공학적 설계와 문제해결과정에 대해 이해하고 이를 적용하여 과학 융합 수업을 설계하는데 구체적인 지침을 제공할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권1호
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• pp.215-223
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• 2017

본 연구에서는 과학과 교육과정의 핵심 개념을 국가별로 비교하여 우리나라의 핵심 개념 제시 방안을 탐색하였다. 최근 개정된 미국, 캐나다, 호주, 영국의 교과별 교육과정 문서를 살펴보면 Key ideas, Big ideas, Key concepts, Disciplinary core ideas, Fundamental concepts 등과 같은 용어를 새롭게 도입하면서 해당 개념의 의미, 역할 등을 상세히 기술하며 이를 다양한 방식으로 사용하여 과학교과의 내용을 구조화하고 있다. 본 연구에서는 분석 대상국의 핵심 개념을 다루는 용어의 의미와 위상, 역할을 용례를 통해 분석하여 이를 통해 우리나라의 핵심 개념 제시 방안을 검토해보았다. 비교 대상국의 과학과 핵심 개념의 의미를 비교해본 결과 4개국 모두 교과의 내용을 다루는 개념뿐 아니라 간학문적 통합 개념을 설정하여 사용하고 있었고, 분석 대상 국가 모두에서 해당 개념들이 상당한 위상을 가지고 교육과정 문서에 사용되는 것을 확인할 수 있었다. 분석 대상 국가인 미국, 캐나다, 호주, 영국에서 핵심개념은 그 내용과 의미가 유사한 경우에도 국가에 따라 역할로서 중시하는 면에는 차이가 있었으며, 과학과 교육과정을 구조화하는 방식은 다양하지만 이 구조화에서 핵심개념이 중요한 역할을 수행하는 공통점을 가지고 있었다. 핵심개념은 학문 및 학년을 연결하는 역할을 할 수도 있으며, 과학 지식 획득의 틀(framework)로 작용하기도 한다. 또한, 핵심 개념이 미국처럼 성취 기준을 제시하는 방식으로 구조화될 수도 있으며, 캐나다 온타리오의 경우와 같이 단원마다의 목표로 구조화될 수도 있다. 이를 통해 볼 때 우리 나라 또한 우리 과학교육의 맥락에 맞는 간학문적 통합 개념을 핵심 개념으로 지정하여 과학 교육과정에서 제시할 필요가 있을 것으로 생각된다. 또한, 핵심개념은 단순히 과학 교과의 지식 내용뿐 아니라 기능, 가치 등의 요소를 포함할 수 있으며, 표현 방식 또한 단어, 문장, 도식 등 다양한 방식으로 제시될 수 있을 것이다. 이를 위해 우리 교육 목표에 맞는 핵심 개념의 내용을 선정하고 적절한 방식으로 핵심 개념을 제시하는 방안을 채택하기 위한 논의가 필요하다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권5호
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• pp.799-812
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• 2017

에너지는 매우 복합적인 과학개념으로 많은 국가의 과학 교육과정에서 핵심을 이루는 개념이지만, 교수 학습 과정에서 많은 어려움을 야기하는 개념이기도 하다. 본 연구는 한국, 미국, 영국, 싱가포르의 교육과정을 비교분석하여 향후 교육과정 개정 시 고려해야 하는 에너지 교육과정의 쟁점들을 추출하고자 하였다. 이를 위해 한국의 2015 개정교육과정, 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS, Next Generation Science Standards), 영국의 과학 교육과정(National curriculum in England: Science programmes of study), 싱가포르의 과학 교육과정(Science syllabus)에서 에너지를 명시적으로 포함하는 성취기준들을 추출하여, 여섯 가지 개념 요소(에너지 형태, 에너지 자원, 에너지 전달, 에너지 전환, 에너지 보존, 에너지 산일)에 따라 분류하고 비교하였다. 에너지 관련 성취기준이 학교 급별, 학문 영역별, 에너지 개념 요소별로 어떻게 분포하는지 빈도 분석을 실시하였고, 에너지 개념 요소별로 내용 분석을 병행하였다. 그 결과 모든 나라의 교육과정 모두에서 에너지 개념의 중요성을 확인할 수 있었지만, 세부적으로는 강조하고 있는 개념 요소와 개념 요소별 내용에 있어서 상당한 차이를 발견하였다. 그 중 다른 나라와 대비되는 한국 교육과정의 가장 큰 특징은 에너지 개념 요소 중 에너지의 형태와 관련된 성취기준의 빈도가 가장 높다는 점, 특정 물리량에 대응하지 않는 체 포괄적인 의미로 사용되는 에너지 형태를 포함하고 있다는 점, 에너지 전달에 비해 좀 더 어려운 개념 요소인 에너지 전환을 강조하고 있는 점, 에너지 보존의 경우 역학적 상황에만 국한하여 성취기준이 제시되고 있는 점, 에너지 개념과 관련하여 '계'를 도입하지 않고 있는 점 등을 들 수 있다. 이러한 차이가 야기하는 교육과정 개편 상의 쟁점들에 대해서 논의하였다.