• 한국과학교육학회지
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• 제38권6호
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• pp.865-874
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• 2018

본 연구의 목적은 고등학교 학생들의 소집단 자유 탐구 활동에서의 탐구 문제 발견 과정을 탐색하는 것이다. 이를 위하여 고등학교 2학년 학생 91명을 대상으로 자유 탐구를 수행하게 하였다. 한 학기(약 4개월) 동안 이루어진 탐구 과정 중 비교적 성공적으로 탐구를 수행한 15개 모둠, 48명의 학생들을 대상으로 모둠별 심층 면담을 실시하였다. 면담 결과를 바탕으로 학생들의 탐구 과정에서 나타난 탐구 문제 발견의 단계와 탐구 문제 발견을 위해 시도한 전략을 통해 탐구 문제 발견 과정의 특징을 분석하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 탐구 문제 발견 과정에서 주제어 선정, 문제점 제시, 의문점 제시, 탐구 문제 발견 등의 단계가 발견되었으며, 특히 탐구의 소재, 상황 등의 탐구 대상에 해당하는 주제어 선정 과정이 많이 발견되었다. 둘째, 학생들이 탐구 문제 발견 과정에서 사용한 전략으로는 정보 탐색, 선행 연구 탐색, 지식/경험의 공유, 지식/경험의 연결과 확장, 환경 인식, 전문가 자문, 적합성 논의, 정교화 등이 발견되었다. 셋째, 일상생활에서의 문제점을 발견하고 이를 해결하는 방안을 연구하는 형태의 탐구에서는 문제 발견 과정이 비교적 쉽게 이루어졌다. 넷째, 인터넷을 통한 선행 연구의 탐색은 주제어 선정 및 탐구 주제의 정교화 과정에서 유용하게 활용되었다. 다섯째, 학생들이 여러 개의 후보 탐구 주제 중 하나를 선택할 때 고려하는 주요 요인은 실행 가능성, 실생활 적용 가능성, 경제성 등이었다. 여섯째, 시사적인 상황이 탐구 주제 생성에 영향을 주었다. 이상의 내용을 바탕으로 학생들의 탐구 문제 발견을 도와 줄 수 있는 몇 가지 방안을 논의하였다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제32권4호
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• pp.464-472
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• 2013

The purpose of this study was to analyze the science inquiry problem finding ability of gifted elementary students of science and general elementary students. For this purpose, this study analyzed the types of science inquiry problems in an ill-structured problem finding situation. Also, this study has compared science inquiry problem finding abilities of those two groups. From the results of this study, new ways of improving student' science inquiry problem finding ability and selection of gifted students of science were suggested. The results of this study can be summarized as follows. First, most of the inquiry problems generated by the scientifically gifted and the general students in an ill-structured problem situation could be categorized into seven types (measurement, method, cause, possibility, what, comparison, relationship) according to the inquiry objectives, and both group found more problems in scientific context than in everyday context. Regardless of the context of problem, scientifically gifted students found more problems and the type of problems generated by them were more various than those of general students. Second, there were differences in problem finding ability between scientifically gifted and general students. Scientifically gifted students found more problems and the quality of problems were higher than general students.

• 한국과학교육학회지
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• 제28권8호
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• pp.860-869
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• 2008

본 연구의 목적은 과학영재들의 과학탐구문제발견 능력을 신장시키기 위한 지도방향을 제안하는 것이다. 이를 위해서 낮게 구조화된 탐구 상황과 높게 구조화된 탐구 상황에서의 문제발견 활동 중에 과학영재들이 생성한 과학탐구문제의 특성에 대해 심층적인 분석을 하였다. 분석한 결과, 탐구목적에 따른 유형별 빈도는 탐구 상황에 따라 차이를 보였으나, 두 활동에서 생성된 대부분의 탐구문제들은 7개의 동일한 유형(측정, 방법, 원인, 가능성, 무엇, 비교, 관계)으로 나타났다. 탐구문제에 언급된 과학적 개념의 빈도수는 높게 구조화된 탐구 상황에서의 문제발견 활동(PFAWIS)이 낮게 구조화된 탐구 상황에서의 문제발견 활동(PFAIIS)보다 더 많았으나, 과학적 개념의 다양성은 PFAIIS가 PFAWIS보다 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 교사는 첫째, 낮게 구조화된 과학적 탐구 상황에서의 과학문제발견 활동의 기회를 자주 부여해야한다. 둘째, 일반 과학 실험 중에도 새로운 탐구문제를 발견할 수 있음을 강조하고, 실험 중에 생성한 탐구문제들에 대해 토의하는 시간을 자주 가질 필요가 있다. 셋째, 과학탐구문제를 최소한 7개 이상의 유형별로 생성할 수 있도록 지도하도록 한다.

• 영재교육연구
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• 제23권2호
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• pp.289-310
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• 2013

본 연구의 목적은 과학영재 프로그램의 탐구활동에서 다루고 있는 과학탐구능력을 토대로 과학영재들에게 적합한 탐구활동을 개발하는 과정에서 고려해야 할 점을 제안하려는 것이다. 이를 위하여 과학영재프로그램의 탐구활동을 분석하고, 상위 수준의 과학탐구능력인 문제인식, 문제발견, 탐구계획이 다루어진 횟수를 근거로 탐구활동을 평가하였으며, 분석결과를 토대로 탐구활동에 이 과학탐구능력들이 다루어지도록 수정하였다. 연구 결과는 첫째, 탐구주제마다 다루어지는 과학탐구능력의 종류와 수가 조금씩 다르다. 둘째, 본 연구에서 과학영재들에게 적합한 과학탐구능력이라고 정한 문제인식과 문제발견은 거의 다루어지지 않고 있으며, 탐구계획은 일부 활동에서 다루어지고 있다. 셋째, 일부 탐구활동은 수정 후에 문제인식, 문제발견, 탐구계획을 다루게 되었다. 연구결과에 따르면 과학영재프로그램의 탐구활동들은 다수의 다양한 주제들로 구성되어야 하며 각 주제의 탐구활동에 문제인식, 문제발견, 탐구계획과 같은 상위 수준의 과학탐구능력을 더 다루어야 할 것이다. 이를 위해서는 탐구활동 개발자가 과학영재학생에게 적합한 과학탐구능력을 미리 정하고 이를 구안하려는 의도를 가지고 개발해야 할 것이다.

• 영재교육연구
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• 제18권1호
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• pp.23-52
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• 2008

본 연구는 수도권 대학부설 과학영재교육원에 재학중인 153명의 과학영재를 대상으로 과학문제발견력을 구성하는 학습자요인으로서 과학관련태도와 동기 및 자기조절적 학습전략 변인을 중심으로 가설적 구조모형을 상정하여 구조방정식모형분석을 통해 구조모형을 검증하여 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 변인들간의 상관분석 결과, 과학관련태도가 긍정적일수록 자아효능감이나 내재적 가치를 나타내는 동기가 유의미하게 높게 나타났으며, 인지전략의 사용이나 자기조절을 나타내는 자기조절적 학습전략이 높다는 것을 알 수 있었다 과학관련태도 중 과학적 태도가 긍정적일수록 과학문제발견력중 창의성관련 범주인 정교성이 높았다. 그러나, 과학관련태도의 다른 하위범주와 과학문제해결력의 다른 하위범주간에는 유의미한 상관을 보이지 않았다. 또한 자기조절적 학습전략은 자기조절적 학습전략이 높을수록 정교성이 높았으며 과학의 탐구동기와 탐구수준과도 정적 관계를 갖고 있음이 확인되었다. 둘째, 과학문제발전력의 구조모형을 검증한 결과, 과학탐구관련 과학문제발견력 구조모형 1과 창의성 관련 과학문제발견력 구조모형 2의 분석결과가 모두 학습자의 정의적 요인인 과학관련태도가 직접적으로 과학문제발견력에 영향을 미치는 것이 아니라 자아효능감과 학습에 대한 내재적 가치의 인식을 갖는 동기요인과 자기조절적 학습전략의 사용을 매개로 하여 과학문제발견력에 영향을 미친다는 것이 확인되었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제29권3호
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• pp.262-276
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• 2010

The purpose of this study was to investigate and analyze the elementary teachers' views and students' views about the difficulties in teaching and learning on open inquiry activities of elementary school science. Semi-structured interviews were conducted individually with three elementary teachers who have serviced more than three years, and with twenty four elementary students attending schools located in Cheongju City. And their anecdotes were collected and analyzed. The interview questions were developed through Seidman's steps to acquire the reliability in the interview data. From the interviews and anecdotes, we found that elementary teachers' views about the difficulties of teaching open inquiry activities: the difficulties of teaching in finding inquiry problem and planning inquiry, the difficulties of managing group activities, the difficulties of managing class hours for inquiry, the lack of the students' inquiry abilities, and problems on students' affective characteristics. And the students have the views about the difficulties in doing open inquiry activities: the difficulties of finding inquiry problem and planning inquiry, being unaccustomed to write reports, the troubles with investigating, problems on affective characteristics, the difficulties of joining in a group, and the lack of inquiry abilities. The teachers give suggestions for effective application of the open inquiry activities: first, the teachers must encourage students' emotion and will in doing open inquiry activities, second, there must be the steady inquiry teaching and learning in ordinary elementary science classes. Based on the results, this study suggested that elementary teachers should concern specially about students' being unaccustomed to write reports and the troubles in doing scientific investigation.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제38권1호
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• pp.73-86
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• 2019

The purpose of this study is to investigate the characteristics of problem solving strategies that gifted students use in science inquiry problem. The subjects of the study are the notes and presentation materials that the 15 team of elementary and junior high school students have solved the problem. They are a team consisting of 27 elementary gifted and 29 middle gifted children who voluntarily selected topics related to dimple among the various inquiry themes. The analysis data are the observations of the subjects' inquiry process, the notes recorded in the inquiry process, and the results of the presentations. In this process, the knowledge related to dimple is classified into the declarative knowledge level and the process knowledge level, and the strategies used by the gifted students are divided into general strategy and supplementary strategy. The results of this study are as follows. First, as a result of categorizing gifted students into knowledge level, six types of AA, AB, BA, BB, BC, and CB were found among the 9 types of knowledge level. Therefore, gifted students did not have a high declarative knowledge level (AC type) or very low level of procedural knowledge level (CA type). Second, the general strategy that gifted students used to solve the dimple problem was using deductive reasoning, inductive reasoning, finding the rule, solving the problem in reverse, building similar problems, and guessing & reviewing strategies. The supplementary strategies used to solve the dimple problem was finding clues, recording important information, using tables and graphs, making tools, using pictures, and thinking experiment strategies. Third, the higher the knowledge level of gifted students, the more common type of strategies they use. In the case of supplementary strategy, it was not related to each type according to knowledge level. Knowledge-based learning related to problem situations can be helpful in understanding, interpreting, and representing problems. In a new problem situation, more problem solving strategies can be used to solve problems in various ways.

• 한국과학교육학회지
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• 제40권1호
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• pp.77-87
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• 2020

과학 탐구는 과학에 대한 다양한 학습의 차원에서 그 중요성이 강조되고, 다양한 방법과 목적에 따라 운영되었다. 과학 학습에 대한 다양한 측면 중 과학적 사고력과 같은 과학과의 중요 역량 함양이 강조되고 있다. 따라서 과학적 추론이 적절하게 일어날 수 있도록 안내할 필요가 있다. 이 연구는 학습자들이 과학적 탐구를 진행하는 과정 중, 탐구 문제의 발견과 구성 과정에서 드러내는 과학적 추론을 살펴보고 그 의미를 탐색하고자 하였다. 또한 어떠한 요인이 이 복잡한 과정에 영향을 끼치는지 살펴보고자 하였다. 이러한 목적에 따라 '삼투 현상' 관련 탐구를 수행한 대학생 2개 모둠의 탐구 과정과 결과를 분석하였다. 연구 참여자들의 탐구 계획서 및 발표 자료, 모둠 별 면담을 분석하였다. 그 결과, 이들은 '삼투 현상'에 대한 자신들의 탐구 문제를 구성하고 진행하는 과정에서 연역, 귀납, 귀추의 추론방식을 다양하게 활용하는 것을 확인할 수 있었다. 탐구와 추론이 역동적으로 이루어지는 과정에서 규칙적인 변칙 사례와 실험 도구의 특징이 이들의 추론에 영향을 끼침을 살펴보았다. 다양한 추론들은 참여자들 스스로 관찰한 현상에 대해 최선의 설명을 구성하는 것을 목적으로 탐구를 지속하는 중에 이루어졌다. 끝으로 이 연구의 결과를 바탕으로 과학 탐구를 기반으로 삼는 프로그램들의 개발 맥락에 대해 제공하는 몇 가지 시사점을 논의하였다.

• 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.

• 영재교육연구
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• 제21권4호
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• pp.1033-1053
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• 2011

본 연구는 역사적 발견을 이루어낸 과학자 가운데 멘델(Mendel, Gregor Johann, 1822-1884)의 과학적 사고과정을 활용하여 과학영재교육프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 학습한 학생들의 문제발견 및 가설설정 능력의 변화를 측정하여, 프로그램의 효과성을 검증하는데 목적을 두었다. 이를 위해 먼저, 멘델이 유전법칙을 확립하는 과정에서 나타낸 과학적 사고과정을 분석하여 특징적 탐구요소를 추출하였다. 추출된 탐구요소 가운데 문제발견과 가설설정을 적용한 프로그램으로서 완두를 활용한 모의실험탐구중심의 과학영재교육프로그램을 개발하였다. 개발한 과학영재교육프로그램은 대학교 부설 과학영재교육원 소속 중학교 1, 2학년 학생 19명(남학생 11명, 여학생 8명)을 대상으로 적용되었다. 적용한 결과, 학생들은 문제발견 능력의 하위요소 융통성, 정교성, 독창성이 신장되었고, 가설설정 능력의 논리성도 신장되었다. 이에 개발된 과학영재교육프로그램은 중학교 과학영재로 선발된 학생들의 문제발견 및 가설 설정 능력을 향상시키는데 효과가 있는 것으로 고찰되었다.