• 과학교육연구지
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• 제39권3호
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• pp.418-433
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• 2015

이 연구는 과학학습 부진을 겪는 중학교 2학년 학생들의 인지적 특성을 한국 웩슬러 아동지능검사-4판 (K-WISC-IV)을 이용하여 심층적으로 분석하고 이를 과학학습 우수아집단 및 일반아 집단과 어떠한 차이를 보이는지 규명하고자 하였다. 과학학습 우수 집단의 FSIQ는 통계적으로 일반집단, 과학학습 부진아 집단 보다 높게 나타났다. 언어이해 지표(VCI)에서는 과학학습 우수 집단과 일반 집단이 과학학습 부진 집단보다 높은 것으로 나타났다. 특히, 하위 요인인 공통성(SI)에서는 과학학습 부진아 집단이 다른 두 집단에 저조한 수행을 보였는데, 이는 과학학습 부진아 집단의 낮은 수준의 추상화 능력은 과학적 추론 능력이 부족한 것에 기인한다고 할 수 있다. 따라서 공통성 소검사는 과학학습 부진아 집단을 가려낼 수 있는 변별력 높은 소검사라고 판단되며, 낮은 수준의 언어 이해 능력, 추상화 능력 및 추론 능력은 과학학습 부진의 가장 큰 요인으로 작용한 다고 볼 수 있다. 작업기억 지표(WMI)에서 과학학습 우수 집단이 일반집단, 과학학습 부진 집단보다 높게 나타났다. 작업기억은 과학의 유추 문제의 해결 과정의 원활한 수행에 깊이 관여하여 과학 학업 성취에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 이에 대한 교육학적 함의를 논의하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제14권5호
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• pp.85-93
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• 2016

지식융합사회에서 요구되는 통섭적 사고력, 정보 및 지식의 재창출 능력과 문제해결 능력 함양을 위해 융복합 교육을 필요로 한다. 이에 본 연구에서는 통섭적 지식을 기반으로 하는 증강현실과 예술의 융복합 수업모형을 개발하고자 한다. 수업모형은 기존의 ADDIE 모형을 변형하여 수업에 맞게 모형을 설계하고 수업모형의 타당성을 검증하기 위하여 실제 수업을 개설하여 운영하였다. 운영결과로 학습자들의 만족도가 높게 나타났으며 학습자들의 전공과 연계된 분야에 응용할 수 있는 능력이 함양되는 것으로 나타났다. 증강현실 매체의 특성은 학습자가 스스로의 의도에 의해 학습상황에 주도적으로 개입하게 되는 적극적 상호작용을 유도함으로써, 새로운 현상을 해석하고 필요한 지식을 융합할 수 있는 능력을 가능하게 됨을 알 수 있었다. 따라서 증강현실과 예술의 융복합 수업모형을 개발하여 예술과 과학기술간의 융복합적 사례에 대한 인식과 이해의 심화교육을 통해 보다 유연하고 창의적인 사고와 안목을 갖춘 창의적 융복합 인재 양성에 기여하고자 한다. 향후 다양한 측면에서의 타당성 검증과 여러 교과목과의 융합에 대한 연구를 과제로 남겨둔다.

• 천문학논총
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• 제26권3호
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• pp.103-114
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• 2011

We have carried out a follow-up study on the students who have participated or are going to participate in either the International Astronomy Olympiad (IAO), the Asia Pacific Astronomy Olympiad (APAO) or the International Olympiad on Astronomy and Astrophysics (IOAA) from 2002 to 2011. The survey questionnaires returned from ten high school students including five who are to participate in 2011 as well as fourteen college students have been analyzed in various aspects of their backgrounds and personal characteristics. In family life, their parents tend to have high educational background along with high expectations for their children. In regard to the academic environment, most students express a general satisfaction in school life, including their relationship with teachers and classmates. In personal characteristics, they describe themselves as inquisitive, perseverant, competitive, creative, self-motivated and goal-oriented, in addition to many other traits. Most students have a strong interest in astronomy which usually begins in middle schools through exposure to astronomy books. On top of it, the astronomy olympiad has provided them with an opportunity to strengthen their self-esteem, problem-solving ability and conviction about scientific careers. Accordingly, the experience in astronomy olympiad has led a considerable number of students to continuously studying in astronomy related fields or otherwise in other science and engineering areas. In conclusion, the astronomy olympiad plays such an important role that it can make a significant contribution to astronomy as well as science in general by having positive impact on the potential career path of its participants.

• 과학교육연구지
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• 제40권3호
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• pp.267-286
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• 2016

본 연구는 2010년부터 2015년까지 6년간 과학영재교육의 연구동향을 분석하는데 목적을 두었다. 이를 위해 과학교육 및 영재교육 전문학술지 8종에 게재된 과학영재교육 관련 연구논문 총275편에 대해 문헌분석과 사회네트워크분석(Social Network Analysis: SNA)의 연구방법을 동시에 활용하여 연구동향을 분석하였다. 문헌분석에서는 분석틀로 연구주제, 연구대상, 연구방법의 분류범주를 설정하였으며, SNA방법에서는 논문별 제시된 영문 저자 키워드를 활용하여 연구동향을 분석하였다. 첫째, 문헌분석으로 분석한 결과, 연구주제는 인지적 특성(25.8%), 교육과정/프로그램(22.6%), 사회․정서적 특성(20.2%)의 연구가 많이 이루어지는 것으로 나타났으며, 연구방법에서는 조사연구(46.5%), 실험연구(18.8%), 프로그램 개발(10.6%), 상관연구(10.3%), 질적연구(6.4%)의 순으로 나타났다. 연구대상에서는 중학생 대상연구(33.7%)가 가장 많았고, 초등학생(30.6%), 고등학생(12.7%) 순으로 조사되었다. 둘째, SNA방법으로 분석한 결과, 과학영재교육 연구에서는 science gifted, gifted education, creativity의 3개 키워드를 중심으로 하는 네트워크가 형성되어 있었으며, 가장 빈번히 활용된 키워드는 science gifted, gifted education, gifted, creativity, science inquiry, perception, (creative) problem solving, science high school, scientific attitude, STEAM 으로 조사되었다. 셋째, 주제-키워드 이원모드(2-mode) 네트워크를 분석한 결과, 인지적 특성에 대한 연구는 인식, 사고양식, 과학적 논쟁, 과학탐구 등에 대한 연구가 많이 나타났다. 사회.정서적 특성에 대한 연구는 상관연구, 동기, 창의인성, 자기 효능감 등에 대한 연구가 주로 이루어지고 있는 것으로 나타났다. SNA방법은 연구내용을 구체적으로 분석, 제시함으로써 연구동향을 심층적으로 이해하고 해석할 수 있는 것으로 고찰되었다.

• 디자인학연구
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• 제12권4호
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• pp.191-200
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• 1999

아이디어를 개발하고 창의적으로 문제를 해결하는 디자인적 자질은 초등학교의 일반교과과정에서부터 개발되는 것이 바람직하다. 개념적 사고와 인지능력을 발달시키는 초등학교 디자인 교육은 '디자인을 위한 교육(education for design)'이 아니라, '디자인에 의한 교육(education by design)'의 성격을 가진다. 이것은 디자인의 기본 개념을 학생들이 자연스럽게 이해하고 그 행위과정을 경험할 수 있도록 도와주는 개념이다. 따라서 초등학교 디자인 교육계에서는 디자인 관련 행위(Design-related activities), 또는 디자인을 기초로 한 교육(Design-Based Education)이라는 용어를 사용하고 있다. 이러한 개념에서의 디자인 교육은 미술 뿐 아니라 수학, 기초 과학, 음악, 역사 등 다양한 주제 내용에 응용될 수 있다. 본 연구에서는 초등학교 디자인 교과과정을 구성하기 위한 틀로서 '내용 영역'과 '행동 유형'을 살펴본다. 이것은 미적.상징적, 실용적.기능적, 과학적.공학적 영역 등과, '알다', '인지하다', '탐구하다' 등의 행동 유형으로 고찰되며, 이를 바탕으로 하여 국내 초등학교 디자인 교육의 현황을 교과서와 설문조사를 통해 분석한다. 이에 대한 발견점은 문제해결과 관련된 과학적.공학적 영역의 내용과 탐구 행동 관련 내용이 상대적으로 적으며, 창의적 표현의 기회와 수용에 대한 수업계획 및 교육방법에 문제점 등이 제기되었다. 초등학교 디자인 교육은 미술교육의 한 부분을 넘어 다양한 영역과 행동들을 포괄하는 협동적 개념의 교육으로 구성되어야 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권5호
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• pp.538-547
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• 2019

본 연구는 현직 및 예비 지구과학교사의 H-R도와 별의 진화에 대한 개념 이해 상태를 알아보기 위해 개념 지위 분석틀을 활용하여 수행하였다. 이해 가능성 영역에서 현직교사의 비과학적 용어 사용이 다수 발견되었고, 그래프작성에서 낮은 과학적 탐구 능력과 개념에 대한 비과학적 비유가 발견되어 교수 과정에서 잘못된 개념 전달의 가능성이 확인되었다. 예비교사는 중등교육과정 연계 문항에서 다수의 오류를 보였으며, 이와 관련하여 학교 현장에 적용이 더 잘 될 수 있도록 예비교사 교육 과정의 개선이 필요하겠다. 개연성 영역에서, 두 집단 모두 별의 진화가 갖는 우주론적 의미를 이해하고 있었으나, 예비교사의 별의 실제기작에 대한 설명이 구체적이지 않았다. 유용성 영역에서, 현직교사는 지구과학의 학문적 특성을 반영한 교육적 고민을 하고 있었고, 지식을 현실 문제해결에 활용, 적용하려는 경향이 높았다. 반면, 예비교사는 높은 무응답률을 보여 H-R도와 별의 진화를 실용적 개념으로 파악하지 않는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 두 집단 모두에서 H-R도와 별의 진화에 대한 비과학적 개념이 다수 발견되어 교사 교육 및 교수 학습 계획 수립 시 주의가 필요함을 확인할 수 있었다.

• 한국과학예술포럼
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• 제32권
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• pp.319-334
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• 2018

본 연구는 '문학-미술-과학' 융합교육 프로그램의 개발과 적용을 통하여 학습자의 상상력 및 창의력의 향상을 확인하기 위한 사례 연구이다. 그 연구대상은 군산술산초등학교 1-4학년 학생 29명 중 25명이었다. 연구 시기는 2017년 9월부터 12월까지 4개월의 기간이었으며, 장소로는 군산술산초등학교 미술실을 활용했다. 10개 프로그램은 학년별로 매주 월요일부터 금요일까지 오후 1시부터 3시까지 2시간을 1회기로 총 10회기가 진행되었다. 연구자는 본 프로그램 10개 주제를 평면조형 8개와 입체조형 2개로 정하고, 여름방학 동안에 스토리텔링 작업을 완료했다. 그리고 그것들을 저:중:고(3:5:2)의 차별화된 수준으로 조정하였다. 평면조형은 '괴물 고릴라 영화 이야기'(저), '경주 최씨 정신 배우기'(중), '천연재료로 만든 내 친구 이야기'(저), '나의 꿈 해몽하기'(중), '내 스마트폰 속의 사물들을 모아보기'(중), '시집보내기 재판놀이'(중), '내가 좋아하는 동시를 그림 그리기'(고), '내가 좋아하는 동요를 그림 그리기'(고)이며, 입체조형은 '내 마음의 파랑새 찾기'(저), '내가 갖고 싶은 사물 만들기'(중)였다. 연구자는 주제별로 각기 다른 미술표현 기법을 활용했는데, 그것은 순서대로 마블링 기법, 한지공예 기법, 콤바인 페인팅 기법, 콜라주 기법, 촛불 그을림 기법, 콜라주 기법, 상상화 기법, 상상화 기법, 지점토공예 기법, 상상화기법이었다. 그리고 프로그램을 진행하면서 재료들의 생육과정이나 제조과정과 관련된 과학 지식을 전달하였다. 본 프로그램을 진행하기 이전과 진행한 이후에 토란스(Ellis Paul Torrance, 1915-2003)의 TTCT(The Torrance Tests of Creative Thinking) 도형 검사 B형과 A형으로 학습자의 융합적 사고력 및 감성적 체험을 고찰했다. 그리고 그 자료를 토대로 검사결과의 평균 차이의 유의성을 검증하기 위해서 대응 t-검증을 실시하였다. 창의력 요소별 및 평균 창의력 지수별로 분석한 결과 '유창성'에서는 유의한 차이(t=3.47, p<.01)가 나타났으며, '독창성'에서도 유의한 차이(t=3.59, p<.01)가 나타났다. 연구자가 이와 같은 작품의 제작과정, 결과물의 사진 자료 등을 정리, 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 미술중심 STEAM 수업으로 진행한 본 프로그램으로부터 문학적인 내용을 미술적인 내용으로 전환시키는 학습자의 융합적 사고력에서 종합적인 문제해결 능력이 향상되었다. 둘째, 학습자는 10가지 미술표현 기법을 활용한 미술중심 STEAM 수업을 통하여 학습에 대한 다양한 상상력, 창의성, 감성적 체험을 거두었다. 셋째, 학습자는 문제해결 과정에서 친구들과의 협동심, 의사소통, 배려하는 마음이 성숙해졌다. 넷째, 10가지 미술표현 기법을 진행함에 있어서 도입과 종료 시에 각 기법과 관련된 유명 작가와 작품의 소개를 통하여 학습자의 자기만족감이 고취되었다. 이와 같이 학습자의 융합적 사고력과 감성적 체험의 영역에 대한 통계 수치는 유의성이 있는 것으로 나타나 대부분의 학습자가 본 프로그램을 통하여 자신감 있게 창의적으로 표현해내는 능력의 향상을 가져왔음을 일러준다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.53-64
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• 2015

이 연구는 고등학교 과학 교과수업에서 이루어졌으며, 스크래치를 활용하여 과학 수업이 실행되었고, 이에 대한 학생의 인식을 조사하였다. 연구대상은 고등학교 2학년의 자연계열을 희망하는 남학생이며, 4학급이다. 학생들이 수업과 과제를 진행하는 동안 얻어진 경험을 바탕으로 생각과 느낌을 표현한 수업저널을 작성하였고, 이 수업저널을 분석하여 스크래치를 활용한 과학수업에 대한 인식과 실제로 이루어진 학습과정, 스크래치 프로그램 활용에 대한 인식을 찾고 그에 대한 시사점을 얻었다. 수업은 2단계로 진행되어졌다. 첫 단계는 과학적 문제를 스크래치로 해결해 보는 경험의 단계로, 과학적 문제를 해결하기 위해 학생들은 비주얼 프로그래밍인 스크래치라는 도구를 활용하는 경험을 하게 된다. 두 번째 단계는 학생들이 자신의 프로젝트를 선정하고 스크래치를 활용하여 주어진 문제를 해결하고 자신의 산출물을 생성하게 된다. 연구 결과는, 첫째 스크래치를 활용한 과학수업은 학생들의 흥미가 높았다. 학생들은 높아진 흥미로 수업에 참여하고, 자기 주도적으로 자신의 산출물을 얻는 과정에서 뿌듯함을 느꼈다. 둘째 이 수업에서 실제 학생들은 3단계를 거치며 학습하고 있었다. 이 3단계는 문제 인식, 문제 해결, 산출물 생성이었으며, 특히 문제 해결과정은 반복적이었으며 학생들에게 이 과정은 복잡하고 어려운 단계이다. 이 문제해결과정은 스크래치 측면(설계, 적용)과 과학 측면(자료 수집, 자료 해석)으로 구성되어지며, 설계, 자료 수집, 자료 해석, 적용의 단계가 순서적이면서 반복적으로 이루어진다. 이 반복적인 과정에서 설계에 따라 과학적 지식을 조사하고 이해하여 프로그래밍에 적용하고, 그 결과에 따라 재설계하는 과정을 통해 과학적 지식에 대한 이해도가 높아진다. 또한 이 과정을 통해 학생들은 과학적 지식을 더 오랫동안 기억하게 되었다고 하였다. 셋째 학생들은 스크래치라는 프로그래밍 사용의 어려움을 나타내기도 했다. 그러나 처음 사용해보는 것이라 익숙하지 않았기 때문이라 해석되어지며, 이것은 학생들이 스크래치를 활용한 과학수업을 초등학교 또는 중학교에서 시작해 보는 것을 제안한다. 또한 학생들은 이 경험을 통해 자신의 미래의 직업과 관련지었고, 컴퓨터공학 관련 직업을 갖지 않더라도 다양한 직업분야에서 활용 가능할 것으로 기대했다. 결론적으로 스크래치를 활용한 과학수업은 새로운 교수학습방법으로 제안되어질 수 있고, 학생들의 과학에 대한 흥미와 창의적 문제해결력, 융합적 소양, 정보적 소양이 신장될 것이다. 스크래치와 같은 프로그래밍은 미래 사회를 살아갈 학생들이 갖추어야 할 역량으로 해석해 볼 수 있고, 이러한 역량을 바탕으로 학생들은 자신의 문제들을 해결해 나갈 수 있을 것으로 기대된다. 이 수업은 학습자 중심의 디지털 교육을 바탕으로 하는 것이며, 기술과 공학적 설계를 포함한 융합인재교육(STEAM)을 실행하는 방법이 될 수 있을 것이며, 창의적이고 자기주도적인 학습능력을 갖춘 인재를 키울 수 있을 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권3호
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• pp.337-346
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• 2020

본 연구에서는 과학중점고 학생들이 말하는 과학중점고의 학생 참여형 수업의 특성과 과학긍정경험의 관련성 및 과학긍정경험 유발요인과 개선 방안을 탐색하였다. 전국 4개 권역에서 총 20명의 학생들과 5명의 담당 교사들이 심층면담에 참여하였으며, 먼저 학생 초점집단을 대상으로 심층면담을 진행하고 그 이후 교사와 심층면담을 진행하였다. 면담결과를 토대로 과학긍정경험에 도움이 되는 교수학습 경험, 과학긍정경험에 도움이 되는 평가 경험, 과학긍정경험 제고를 위한 과학중점고 개선과 지원 방안을 탐색하였다. 심층면담에서 과학중점고 학생들과 교사들은 학생들이 이해할 수 있는 범위 안에서 관심을 끌면서 수업을 진행해야 학생 참여도가 높아지고, 학생들이 주제를 정하거나 직접 탐구과정을 설계하는 실험을 통해 과학 흥미와 같은 긍정경험을 높일 수 있으며, 과학의 본질에 맞는 탐구실험 활동을 통해 과학 문제 해결력과 과학적 사고력 등의 역량을 길러줄 필요가 있다고 주장하였다. 또한, 과학긍정경험 제고를 위한 과학중점고 개선과 지원 방안으로는 과학 시수 확보, 과학과 선택과목의 내용을 선택과 집중 형태로 재구조화, 과학고가 아니더라도 과학을 좋아하는 학생들이 과학을 많이 배울 수 있도록 과학중점고 유지의 필요성 등이 제안되었다. 과학중점고 학생들의 과학긍정경험에 대한 연구결과를 토대로, 일반고 학생들의 과학긍정경험 제고에 주는 시사점과 일반고 학생들의 과학긍정경험을 높일 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권3호
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• pp.403-417
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• 2015

본 연구의 목적은 통합교육의 효과와 관련된 국내 연구결과에 대한 메타분석을 통하여 연구 변인에 따른 효과크기를 비교하고, 이를 통해 추후 통합교육 연구와 관련된 시사점을 도출하는 것이다. 이를 위하여 2012년부터 최근 3년간 통합교육의 효과를 분석한 161편의 논문으로부터 총 236개의 효과크기를 산출하고, 연구의 종속변인인 창의성, 문제해결력, 학업성취도, 과학탐구능력, 창의적 인성, 과학적 태도, 흥미와 연구의 중재변인인 학습자 특성, 집단크기, 수업 운영방식, 중심교과, 출판유형(학술지/석사학위논문/박사학위논문)에 따라 효과크기에 어떤 차이가 있는지를 분석하였다. 연구결과 통합교육의 전체 효과크기는 0.88(U3=81.06%)로 Cohen(1988)의 해석준거에 따르면 큰 효과크기를 나타냈다. 종속변인에 따른 효과크기를 분석한 결과, 과학적 태도의 효과크기가 가장 큰 것으로 나타났으나 모든 종속변인이 중간크기 이상의 효과크기를 갖는 것으로 분석되었다. 학교급 별 효과크기 분석에서는 유치원을 대상으로 한 연구의 효과 크기가 가장 큰 것으로 나타났으며 일반학생과 영재학생의 구분에서는 영재학생을 대상으로 한 연구의 효과크기가 더 큰 것으로 나타났다. 집단크기 별 효과크기는 30명 이하의 소집단을 대상으로 한 연구가 가장 컸으며, 정규교과 시간보다 방과 후 활동을 비롯한 교과 외 시간에 시행한 연구의 효과크기가 더 큰 것으로 분석되었다. 통합교육 설계의 중심이 되는 교과 별로 효과크기를 분석한 결과, 예체능 교과의 효과크기가 가장 컸으나 모든 교과에서 중간 크기 이상의 효과크기가 나타났다. 마지막으로 출판 유형에 따른 효과크기의 차이를 분석한 결과 박사학위 논문의 효과크기가 가장 컸으며 학술지 논문과 석사학위 논문의 효과크기는 비슷한 것으로 나타났다. 본 연구에서 얻은 결과를 바탕으로 추후 통합교육 관련 연구를 위한 시사점을 제안하였다.