Understanding the nature of science (NOS) has been a major component of scientific literacy and an important learning goal in science education (American Association for the Advancement of Science, 1990, 1993; Millar & Osborne, 1998; National Research Council, 1996, 2013). To achieve this goal, it is necessary to include appropriate views of the nature of science in science curriculum such as a textbook. The aim of this study was to conduct a content analysis of the elementary science textbooks to examine the presentation of the nature of science (NOS) using the four themes of scientific literacy, which are (1) nature of scientific knowledge, (2) nature of scientific inquiry, (3) nature of scientific thinking, and (4) nature of interactions among science, technology, and society (STS). Findings show while $3^{rd}$ and $4^{th}$ grade levels of science textbooks heavily emphasize on the Theme I, nature of scientific knowledge and the Theme II, the nature of scientific inquiry, the upper grade levels such as $5^{th}$ and $6^{th}$ grades of science textbooks are well balanced with the four themes of the nature of science. In addition, most of elementary science textbooks little focus on the Theme IV, nature of interactions among science, technology, and society (STS) among the four themes of the nature of science. It might be a shortcoming because the understanding the nature of interacions among science, technology and society (STS) is one of the key components in order for students to be a scientific literate person.
The national reform document, Science for All Americans (AAAS, 1990), and the Next Generation Science Standards (NRC, 2012) emphasize the importance of the nature of science in guiding science educators in accurately portraying science to students. Therefore, it is important that textbook materials convey an accurate conception of the nature of science. This study employs content analysis to examine the content of textbooks in US and Korea elementary science textbooks with regard to the four aspects of the nature of science: (a) nature of scientific knowledge; (b) nature of scientific inquiry; (c) nature of scientific thinking; and (d) nature of interactions among science, technology, and society (Chiappetta, Fillman, & Sethna, 2004). Intercoder reliability was determined by calculating Cohen's kappa (Cohen, 1960). Findings show that while US elementary science textbooks are not balanced in presenting the four aspects of the nature of science regardless of the publishing companies, the presentation of the nature of science in Korean elementary science textbooks have better balanced treatment of the four themes across the grade levels. On the other hand, both US and Korean elementary science textbooks are attempting to convey an idea of what science is by emphasizing scientific knowledge and investigation.
이 연구의 목적은 Nature-Study 관련 문헌 연구를 통해 Nature-Study의 교육방법을 도출하고 이 교육방법이 오늘날 과학교육에 주는 의의를 고찰하는 것이다. 이를 위하여 Nature-Study의 역사적 연구를 발전시켜 Nature-Study의 교육관점을 도출하고 19세기 후반에서 20세기 초반에 출판된 Nature-Study 관련 문헌을 수집 분석하여 각 교육관점에 따른 교육방법을 추출하였다. 또한 추출한 교육방법을 바탕으로 Nature-Study가 오늘날 과학교육에 주는 의의를 고찰하였다. 연구 결과 Nature-Study는 자연에 대한 학습이라는 관점에서 학생과 자연의 교감을 강조하고, 교과 통합적 학습을 중시하며, 비형식적 학습을 학교 수업에 포함시키는 교육방법을 지향한다. 또 직접 경험을 통한 학습이라는 관점에서 야외 활동을 지향하고, 교재보다 경험이 선행될 것을 강조하며, 기초적인 관찰을 중시한다. 마지막으로 학습자 중심의 학습이라는 관점에서 학생의 흥미를 중요시하고, 모든 학생을 위한 교육을 지향하며, 조력자로서 교사의 역할을 강조한다. 이와 같은 Nature-Study 사상은 오늘날 과학교육에 '자연을 통한 과학학습'으로의 관점 전환이 필요함을 시사한다.
The purpose of this study is to suggest the modification of activities to introduce the nature of science in earth science classrooms. A small modification can turn ordinary textbook activities into the nature of science activities. Since earth science could provide a good basis for the tentative, creative, and socially and culturally embedded nature of science, as well as appropriate understanding about scientific methods, careful modification of earth science activities could be effective for students to understand the nature of science. Considering which aspects of the nature of science are appropriate, along with the possible change in the activity, teachers will be able to modify textbook activities effectively. An example modification of H-R diagram activity was also suggested.
Although many researchers and science educators agree that understanding of the nature of science is essential in order for students to be a scientific literate person, it is not easy to compromise exactly what kind of understanding of the nature of science is required to achieve this goal (Smith & Scharmann, 1999). This study discusses a theoretical background about the nature of science (NOS) including some consensus views of the NOS that several important U.S. educational reform documents and science researchers have presented over the past several decades. Finally, this study proposes an inclusive framework of the nature of science based on the four categories of scientific literacy, which are (1) science as a body of knowledge, (2) science as a way of investigating, (3) science as a way of thinking, and (4) the interaction of science, technology, and society. Each category of the framework includes several statements about the nature of science to describe each theme of the NOS. This framework is comprehensive and inclusive because it is suggested by examining several major U.S. national-level documents and in the publications of science education researchers presented about the nature of science. Significantly, many of the key ideas were added into category (4) and category (3), which indicates that the current literature stresses the relationship among science, technology, and society as well as the work of scientists.
이 연구에서는 과학교육에서 추구해야 할 인성교육의 방향을 모색하고 과학교육에서 인성교육을 구현할 수 있는 방법으로 Nature-Study 사상을 분석하였다. 이를 위해 인성교육 관련 문헌을 수집 분석하고 과학교육에서 추구해야 할 인성교육의 방향을 도출하였으며 과학교육 전문가 2인과 과학교육을 전공하는 박사과정생 4인으로 구성된 전문가 워크숍을 통해서 검증하였다. 또 Nature-Study가 과학교육에서 인성교육을 구현할 수 있는 방안인지 문헌을 통해 이론적으로 고찰하였다. 그 결과 과학교육에서 추구해야 할 인성교육의 방향은 첫째, 인성의 가치 영역 확장을 통해 인성교육에서 과학교육의 역할을 확립하고, 둘째, 실천 중심의 인성교육을 실현해야 한다는 것이다. 이를 '확장된 인성의 가치 영역 모델'과 '실천 중심의 인성 발현 메커니즘'으로 구체화하였다. '확장된 인성의 가치 영역 모델'은 지금까지 '자신, 주변인, 대중'이 중심이었던 '관계맺음'의 대상을 '생명과 환경, 영적대상'으로까지 확대한 것이고, '실천 중심의 인성 발현 메커니즘'은 '가치-판단-실행'의 인성 발현 과정에서 '관계맺음, 실제 상황, 실천 의지'의 단계 이행 매개와 '공감'을 강조한 것이다. 이를 바탕으로 과학교육에서 인성교육을 구현할 수 있는 방안으로 '자연을 통한 과학학습'을 강조하는 Nature-Study를 제시하였다. Nature-Study는 교육 목적에도 인성교육의 요소가 나타날 정도로 인성이 강조되었던 과학교육 방법이었을 뿐만 아니라 자연과의 관계맺음과 실천을 강조한다는 점에서 이 연구에서 도출한 과학교육에서 추구해야 할 인성교육의 방향과도 일치한다. 결론적으로 과학교육은 인성의 가치 영역 확장을 통해 인성교육에서의 역할을 확립하고 실천 중심의 인성교육을 실현해야 하며 이를 실제로 구현하기 위한 과학교육의 방법은 '자연을 통한 과학학습'을 실현하는 Nature-Study이 된다. 따라서 Nature-Study는 학교 과학교육에서 인성교육을 실행하는 방안으로 활용될 수 있다.
In this study, it is assumed that understanding the nature of science (NOS) would enhance students' performance of scientific inquiry in more authentic ways. The ultimate goal of this study is to suggest new models for developing scientific inquiry activities through understanding the NOS by linking the NOS with scientific inquiry. First, the various definitions and statements of the NOS are summarized, then the features of the developmental nature of scientific knowledge and the nature of scientific thinking based on the philosophy of science are reviewed, and finally a synthetic list of the elements of the NOS is proposed, consisting of three categories: the nature of scientific knowledge, the nature of scientific inquiry, and the nature of scientific thinking. This suggested synthetic list of the NOS is used to suggest a model of scientific inquiry through the understanding of the NOS. This list was designed to provide basic standards regarding the NOS as well as practical guidance for designing activities to improve students' understanding of the NOS.
The purpose of this study was to investigate beginning elementary teachers' beliefs about the nature of science. Defining teachers' beliefs as a broad construct, we tried to examine the teachers' understandings about the nature of science. The methodology of this study was a qualitative approach through semi-structured interviews. In an urban area of Korea, five beginning elementary teachers were chosen. The cross-case and grounded theory study design were adopted for the data analysis. The results of data analysis were checked by teachers for internal validity. This study identified the teachers' beliefs about the nature of science suggested by many researchers. The results of this study showed that: 1) beginning elementary teachers did not well understand and were unfamiliar with the meanings of various terms about the nature of science; 2) their beliefs abut the nature of science were broad and various; 3) they understood some parts of the nature of science; 4) there were differences within their understandings about subconcepts of the nature of science.
Understanding the nature of science is being emphasized recently among the major goals of science education. The nature of science is concerned with aims of scientific work, the status and nature of scientific knowledge, and science as societal institution. This is a review on how to investigate the pupils' ideas about the nature of science, which was suggested by Driver et al. in their book 'Young people's images of science (1996)'. The purpose of this review is to consider the methodological problems of investigating the pupils' ideas about the nature of science, and to get the implications of developing the instruments about it. The instruments, developed by Driver et al., are described as a model and their suggestions are surveyed. Several hints are given this article to develop the similar instruments.
Teachers' conception about the nature of science is considered to be an important factor to improve the students' conceptions of that. It is assumed that teachers' conception of the nature of science may be influenced by their views of learning. The first purpose of this study was to investigate the exploratory relationships between teachers' conceptions about the nature of science and their views of learning. The second one was to compare the their conceptions and views of learning before and after science education lectures during 1 semester. We administered the questionnaires for the nature of science and for constructivist's learning, respectively, consisted of 5 dimensions (relativism-positivism; inductivism- deductivism; decontextualism-contextualism; content-process; instrumentalism-realism) and of 6 aspects (student; learning; instruction; teacher; curriculum; evaluations) were administered to 57 pre-service elementary teachers (female=44; male=13) before and after lectures. In pre-test it was revealed that respondents had not the consistent conceptions about the nature of science. The conception of relativism was more dominant than those of positivism, deductivism than inductivism, decontextualism than contextualism, process than content and instrumentalism than realism. They had more constructivist views in the respect of process of learning than in other respects, that is, students, instruction, teacher, curriculum and evaluation. But no significant correlations between the dimensions of the nature of science and the aspects of the views of learning suggest that constructivst views of learning was not deeply related with their conceptions of the nature of science. In post-test we had similar results with those of the pre-test, but the process-content dimensions of the nature of science was correlated with the constuctivist views of learning. Therefore we concluded that elementary pre-service teachers had the constructivist views of learning which was isolated with their conceptions of the nature of science although they had science educations course. We need to develop the course to make the conceptions of the nature of science relate view of learning.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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