• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.113-123
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• 2017

이 연구에서는 시스템 사고와 STEAM의 이론을 고찰해 보고 이 이론을 근거로 기후변화 학습에 맞는 시스템 사고 기반의 STEAM 프로그램을 구안하여 학교 현장에서의 적용효과를 확인하고자 하였다. 연구자와 외부전문가들의 지속적인 전문가 과정을 통해 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 개발하였으며, 중학생들을 대상으로 8주에 거쳐 시스템 사고 기반 STEAM 프로그램을 과학수업에 적용하였다. 따라서 현장 적용에 대한 효과성을 검증하기 위해 시스템 사고 검사와 STEAM 소양 검사를 실시하였으며, 최종 학업 성취도 검사를 실시하여 시스템 기반 STEAM 프로그램의 효과성을 확인하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 시스템 사고 분석에서는 시스템 사고의 하위 구인 중 '정신 모델'을 제외한 '시스템 분석', '개인숙련', '공유비전', '팀 학습'에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 둘째, STEAM 소양 검사에서는 '과학', '기술', '공학', '예술', '수학'의 사전 사후에 의한 두 집단 독립표본 t검정의 통계 결과, STEAM 소양의 하위구인들 전체에서 실험집단이 비교집단에 비해 통계적으로 의미 있는 차이가 나타난 것으로 확인되었다. 셋째, 기후변화에 관한 학업성취도 평가에서는 실험집단이 비교집단에 비해 학업성취도가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 시스템 기반 STEAM 프로그램이 시스템 사고를 통한 융합적 사고력 배양에 적합하며, 기후변화 과학을 바탕으로 새로운 아이디어를 제시함으로써 창의적으로 문제를 해결하는 사고 능력을 신장할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제23권4호
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• pp.357-363
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• 2004

이 연구의 목적은 생각하는 과학 프로그램이 초등학교 학생들의 인지발달 가속과 인지과정 기능의 발달에 미치는 효과를 알아보는 것이었다. 이 연구에는 초등학교 5학년 305명이 참여하였으며, 연구 대상을 실험 집단과 통제집단으로 나눈 후 실험집단에게는 2년동안 생각하는 과학 프로그램을 처치하였다. 연구 결과, 생각하는 과학 프로그램에 의한 초등학생의 인지발달 가속 효과는 있었다. 그리고 성별에 따른 인지발달 가속 효과를 살펴본 결과 여학생에게만 효과가 있었다. 또한 생각하는 과학 프로그램은 초등학생의 인지과정 기능의 발달에도 효과가 있었고, 인지과정 기능 영역별로 살펴본 결과 주의와 동시적 정보처리 영역에서 효과가 있었다. 이러한 결과는 생각하는 과학 프로그램이 인지과정 기능에 대해 원전이 효과가 있음을 보여주는 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.571-585
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• 2002

형식적인 사고를 가능하게 하는 논리적 사고력의 형성 가능성에 대한 기초적인 연구 활동의 하나로, '생각하는 과학' 프로그램에 있는 변인통제 활동의 학습효과를 조사하였다. 초등학교 5학년 306명의 학생들이 연구에 참가하였으며, 같은 분량의 사간에 실험반에서는 교육과정에 따른 과학 교과 수업과 변인통제 활동을 병행하였고, 통제반에서는 과학교과 수업만을 수행하였다. 연구 초기에 논리적 사고력 검사와 변인통제 검사를 이용하여 사전 상태를 비교하고, 한 학기 동안 변인통제 활동 6개를 12차시에 걸쳐 진행하면서, 처치별, 성별, 인지수준별 학습효과를 알아보았다. 처치활동은 초등학교 5학년 학생들의 변인통제능력 신장에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 변인통제능력의 하위요소별로 분석한 결과, 특별히 실험조건 통제, 변인측정과 결과변인 학습에 매우 효과적인 것으로 나타났고, 원인변인 학습효과도 다소 있는 것으로 나타났다. 남 여학생들의 사전 변인통제능력을 비교한 결과 여학생들이 월등히 높은 점수를 보였다. 변인통제 학습 후 남 여학생들 모두에게 거의 같은 정도로 우수한 학습효과가 나타났으며, 통제반에서 차이가 더 벌어진 반면, 실험반에서는 그 격차가 좁혀졌다. 학생들의 인지수준에 따란 변인통제 학습효과를 분석한 결과, 모든 인지수준에서 실험반 학생들의 변인 통제능력이 상당히 향상되었다. 특히 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들의 변인통제능력은 크게 향상되었다. 변인판별 능력은 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들이 거의 같은 정도의 우수한 발전을 보여주었으며, 실험설계 능력은 모든 수준에서 상당히 향상되었다. '생각하는 과학'의 변인통제 활동과 같은 형태의 학습내용을 현행 학교 과학교육에 적극적으로 도입해볼 필요가 있다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권1호
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• pp.64-81
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• 2019

본 연구는 MEA(Model Eliciting Activity)활동에서 나타나는 초등과학영재들의 문제해결 과정에서 나타나는 사고특성을 분석하는데 목적을 두었다. 이를 위해 광역시 소재 P대학부설 과학영재교육원 입학 선발과정에서 1차 창의적 문제해결력 검사를 통과한 40명의 초등과학영재를 대상으로 MEA활동을 실시하고 활동지를 분석하였다. 수행된 MEA활동은 'Coffee cup challenge'로 컵 도면을 활용하며 주어진 크기의 종이에 컵 옆면과 바닥을 가장 많이 배치하는 최적의 방법을 고안하는 활동으로 구성되어있다. 학생들이 문제해결과정에서 그린 3가지의 그림과 그 그림에 대한 설명이 주요 데이터로 수집되었으며, 통계적(상관분석)과 질적 분석을 통해 1)직관적 사고와 시각적 표현 그리고 2) 분석적 사고와 의사소통능력간의 관계를 분석하였다. 연구의 결과 1) 직관적 통찰은 시각적 표현능력과 전체 문제해결과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다, 2) 분석적 사고와 정교화 과정이 의사소통능력에 큰 영향을 주는 것으로 해석되었다. 따라서 본 연구는 MEA활동이 스스로 아이디어를 구성하고, 다양한 해결방법을 찾아갈 수 있는 학습기회를 제공함으로써 초등과학영재들에게 반성과 사고를 촉진하고 학문적 연결과 의사소통능력을 길러주는 유용한 활동임을 고찰하였다.

• 공학교육연구
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• 제21권2호
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• pp.17-27
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• 2018

This study aims to investigate the effect of design thinking-based STEAM program for primary and secondary students. The design thinking-based STEAM program dealt with advanced scientific technology issues and it consisted of 8 topics. A questionnaire was developed to explore the change of Science concept awareness, Interest, Self-efficacy, Career consciousness of students through the program. The questionnaire consisted of following 4 areas, such as 'Science concept awareness', 'Interest', 'Career consciousness' and 'Self efficacy'. Pre-post test was conducted to 75 primary and secondary students. As a result of analyzing post-test compared to pre-test, 'Science concept awareness', 'Career consciousness' and 'Self efficacy' of students were improved. And the 'Interest' wasn't changed significantly. Through this research, it can be suggested that the design thinking-based STEAM program can be useful at school education to improve the Science concept awareness, Career consciousness and Self-efficacy of primary and secondary students. It is also proposed that further research of the various areas of interest and other affective variables will be needed.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권4호
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• pp.725-739
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• 2002

본 연구의 목적은 그래프를 작성하고 해석할 수 있는 중학생의 능력을 알아보고, 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 관련성을 분석하여 효과적인 수업전략과 교사의 교수 행동에 대한 시사점을 얻는 데 있다. 중학생 481명을 대상으로 그래프 능력 검사지를 이용하여 중학생의 그래프 능력을 알아보고, 논리적 사고력 검사지와 과학 탐구 능력 검사지를 이용하여 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 상관관계를 조사하였다. 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 상관관계를 조사한 결과, 변인 통제 논리와 비례 논리가 그래프 능력과 관련이 깊은 것으로 나타났다. 그리고 그래프 능력은 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력과 대부분 유의한 정적 상관을 보이지만, 통계적으로 상관은 낮았다. 이러한 연구 결과에 비추어볼 때, 앞으로 과학 교사는 중학생의 그래프 능력을 향상시키기 위해 그래프의 중요성을 인식하고, 학생들이 그래프를 작성하고 해석할 수 있는 능력과 변인 통제 논리, 비례 논리 등 논리적 사고력을 향상시킬 수 있도록 체계적인 노력과 효과적인 수업전략이 필요하다고 본다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권7호
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• pp.647-655
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• 2014

이 연구는 초등학생들의 과학적 의사소통능력, 과학 탐구능력, 논리적 사고력이 학업성취도 수준에 미치는 영향을 분석하여, 과학적 소양 함양을 위한 교육에 시사점을 얻고자 하였다. 초등학교 6학년 학생 64명을 대상으로 과학적 의사소통능력 검사(SCST), 과학 탐구능력 검사(TSPS), 논리적 사고력 검사(GALT)를 실시하였으며, 과학교과지필 평가와 과학교과 서술형 평가, 전체교과의 학업성취도 평가를 통해 자료를 수집하였다. 이러한 자료를 바탕으로 과학 탐구능력과 논리적 사고력, 과학적 의사소통능력의 상호간의 상관관계를 분석하고, 각각의 능력의 하위 요소별로 학업 성취도와의 영향을 분석하였다. 그리고 과학 탐구능력과 논리적 사고력이 영향을 주고 있는 과학적 의사소통능력이 학업성취수준에 직접적인 영향을 미친다는 가정아래세 가지 유형의 성취도평가와의 상관관계를 구조적인 모형으로 분석하였다. 연구 결과 과학적 의사소통능력과 과학 탐구능력, 논리적 사고력은 서로 높은 상관관계를 가지고 있었다. 그리고 이 세 능력은 학습자의 과학교과 지필, 과학교과 서술형, 전체교과 학업 성취도 수준와도 유의미한 상관관계를 가졌으며, 하위 요소별로 그 상관정도는 조금씩 다르게 나타났다. 마지막으로 과학 탐구능력과 논리적 사고력이 과학적 의사소통능력에 영향을 주고 과학적 의사소통능력이 학습자의 학업성취도 수준에 직접적인 영향을 끼친다는 모형을 설정하여 분석한 결과, 과학적 의사소통능력이 전체 교과에 대한 학업 성취도 수준에 가장 크게 영향을 주고 있었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제30권3호
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• pp.271-281
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• 2011

The environmental education is based on the assumption that accurate knowledge and attitude could be linked to real action, but those have no effect on changing the behavior. To effect the change in behavior, we need to consider the reflective thinking which can make people change their behavior. The strategies to accelerate the reflective thinking are five steps of the reflective thinking process and the interaction through the discussion of students. And also, it is more proper if the contents are based on the real experiences of the students. Thus, this study tried to know whether the improvement of reflective thinking was able to affect to the environmental behavior. The environment education program was applied to the 60 elementary school 6th grade students in Gyeonggi-do and the survey methods were presented in the general experimental curriculum. To study 6th subjects (energy, harmful chemical material, heavy metal and agricultural chemicals, food additive, environmental friendly consumption, and recycle) was developed. This study shows the effect of the program on the environment knowledge, the environment behavior, the level of reflective-thinking and communication ability.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제35권1호
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• pp.13-25
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• 2016

The purpose of this study was to investigate the effects of science based enrichment STEAM gifted program on the creative thinking activities and emotional intelligence of elementary science gifted students. The study subjects were two science gifted classes of the 5th grade of local Office of Education in B Metropolitan City. One class including 20 students was experimental group and the other including 20 students was comparison group. For the purpose of study, the lesson unit 'The world of light through science' was practised, the science based enrichment STEAM gifted program was applied to experimental group, whereas comparison group was taught traditional gifted lesson. The results of this study were as follows. First, science based enrichment STEAM gifted program influenced significantly the improvement of the creative thinking activities of elementary science gifted students. Second, science based enrichment STEAM gifted program was showed to enhance the emotional intelligence of elementary science gifted students significantly.

• 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.