• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제39권2호
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• pp.228-242
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• 2020

The purpose of this study is to develop a student-led instructional strategy that is central to the teaching-learning process and to investigate its effects. For this study, we analyzed the learner-centered learning types (discovery learning, problem-based learning, inquiry learning) and extracted elements applicable to newly developed teaching-learning. Based on this, a student-led class strategy was established using pre-learning, teacher collaboration, small group composition, and limited open data and product presentation, and then science classes were conducted. As a result of the post-tests of the five science core competencies of the experimental group using the student-led instructional strategy and the comparative group conducting lecture-based classes, the experimental group showed higher scores than the comparative group in the scientific thinking, scientific communication, and scientific attitudes (p<.05). Based on these results, it was confirmed that the student-led class, in which the student self-adjusts the entire process of designing, exploring, and presenting learning, can help the student's scientific ability. In addition, I would like to discuss the implications of teachers' teaching-learning composition.

• 한국과학교육학회지
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• 제32권8호
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• pp.1333-1344
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• 2012

This study aimed to enhance creative problem solving skill by using the Creative Problem Solving (CPS) learning model which was developed based on creative problem solving approach and five essential features of inquiry. The key strategy of the CPS learning model is using real life problem situations to provide students opportunities to practice creative problem solving skill through 5 learning steps: engaging, problem exploring, solutions creating, plan executing, and concepts examining. The science content used for examining the CPS learning model was "matter and properties of matter" that consists of 3 learning units: Matter, Solution, and Acid-Base Solution. The process to assess the effectiveness of the learning model used the experimental design of the Pretest-Posttest Control-Group Design. Seventh grade-students in the experimental group learned by the CPS learning model. At the same time, students at the same grade level in the control group learned by conventional learning model. The learning models and students' prior knowledge levels were served as the independent variables. The creative problem solving skill was classified in to 4 aspects in: fluency, flexibility, originality, and reasoning. The results indicated that in all aspects, the students' mean scores of creative problem solving between students in experimental group and control group were significantly different at the .05 level. Also, the progression of students' creative problem solving skills was found highly progressed at the later instructional periods. When comparing the creative problem solving scores between groups of students with different levels of prior knowledge, the differences of their creative problem solving scores were founded at .05 level. The findings of this study confirmed that the CPS learning model is effective in enhancing the students' creative problem solving skill.

• Educational Technology International
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• 제11권1호
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• pp.27-46
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• 2010

The purpose of this paper is to apply the newly developed SICAT teaching and learning model to the actual scene of teaching and learning and draw a point of discussion for utilizing teaching and learning model, by uncovering the satisfaction of students and the inhibiting/facilitating elements when using the model. SICAT(Scientific Inquiry and Creative Activity with Technology; from here on SICAT), a teaching and learning model custom-built for engineering education, was developed, as more and more people paid attention to the demand for creative engineers. It was developed from the basis of PBL(Problem Based Learning), includes three sub-types which can be applied to the actual theory, design, and experimentation fields within engineering education. The three sub-types, which are ARDA(Analysis-Reasoning Activity & Discussion-Argumentation Activity), CoCD (Collaboration Activity & Capstone Design Activity), and ReSh(Reflection Activity & Sharing Activity), respectively support deductive and argumentation activities, creative design and collaboration activities, and retrospection and sharing activities. However, no research has been conducted to investigate whether or not there are inhibiting or facilitating elements in the application procedure, or what the rate of satisfaction for students is, when applying the SICAT model, which was newly developed to innovate existing engineering education, to the actual site of teaching and learning. Therefore, this research applied three types of SICAT teaching and learning models to the theory, design, and experimentation classes at the department of materials science and engineering at Hanyang University for eight weeks. After application, the students, teachers and tutors were surveyed and interviewed, and then the results analyzed in order to uncover inhibiting/facilitating elements and the rate of satisfaction. The satisfaction rate of students from the SICAT teaching and learning model was 3.78(in a perfect score of 5: The A type-3.65, The C type-3.80, The R type-3.90), and inhibiting/facilitating elements were drawn from the aspects of learning activities, support system. In conclusion, they can be contributed for implications of SICAT teaching and learning model universal use at engineering education in University.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 정보교육학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.89-97
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• 2008

제 7차 초등학교 과학과 교육과정에서는 특히 탐구학습을 강조하고 있다. 그러나 단위 시간과 학습자료의 부족이라는 현실적인 이유 때문에 학교 교육 현장에서는 실제적인 적용이 어렵다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 웹기반 발견학습 시스템을 설계 구현하고 그 효과성을 검증하는데 목적이 있다. 검증 과정으로 초등학교 4학년 과학과의 용수철 늘이기 단원을 대상으로 일반적인 발견학습 모형을 적용한 비교집단과 웹기반 발견학습 시스템으로 수업을 받은 실험집단의 학업성취도에 있어 유의미한 차이가 있는지 조사하였다. 적용 결과, 웹기반 발견학습 시스템으로 수업을 한 경우, 전통적인 발견학습 모형 그대로 적용한 경우보다 학업 성취도가 높았다.

• 대한화학회지
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• 제60권4호
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• pp.267-275
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• 2016

일반적으로 실험은 과학의 꽃으로 인식되고 있고 학교 과학에서도 중요한 위치를 차지한다. 과학자들은 확증이든, 입증이든, 사고실험이든, 어떤 형태든 실험이라는 형태를 거친다. 과학교육의 주요 목표 중 하나는 탐구능력을 향상키는 것이다. 이에 학생들에게도 실험을 하도록 하는 것은 당연한 것으로 여겨진다. 그러나 학교 실험이 과학을 이해하고 학습하는데 있어서 과연 무엇이며 어떤 역할을 하는지에 대한 의견과 논의는 항상 긍정적이지만은 않다. 또한, 학교 과학 실험의 이론적 당위성이 자리 잡고 있다고 하더라도 실제 과학자들이 수행하는 실험과는 간극이 존재한다. 이 연구에서는 학교 과학 실험과 도구의 의미를 탐색하였다. 또한 하나의 사례로 중학교 과학 교과서와 고등학교 화학 교과서에 수록되어 있는 화학관련 탐구 실험의 유형 및 도구 사용 수준을 분석하여, 학교 과학 탐구에서 실험과 도구의 의미를 재조명하고자 하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제33권2호
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• pp.249-265
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• 2013

이 연구의 목적은 탐구에 기반한 과학 글쓰기 활동(Inquiry-based Science Writing Heuristic)에서 읽기틀이 사용되었을 때 반성 글쓰기에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 이 연구는 중학교 3학년 67명을 대상으로 하였으며, 32명을 R-SWH(Reading framework-Science Writing Heuristic) 집단으로, 35명을 SWH(Science Writing Heuristic) 집단으로 선정하였다. 총 4개의 탐구에 기반한 과학 글쓰기 활동에서 R-SWH 집단은 읽기틀을 지속적으로 사용하였고, SWH 집단은 읽기틀을 사용하지 않았다. 연구 결과 R-SWH 집단은 SWH 집단 보다 읽기자료에서 학습한 내용을 활용하여 반성 글쓰기를 작성한 인원의 비율이 높았다. 반성 글쓰기에서 읽기자료를 활용한 용도를 분석한 결과, R-SWH 집단은 학습 주제와 관련된 개념을 통합적으로 이해하기 위해 읽기자료를 사용하는 비율이 가장 높았고, SWH 집단 역시 개념에 대한 통합적인 이해를 설명하기 위해 읽기자료를 사용하였으나 R-SWH 집단에 비해 그 비율이 높지 않았다. 또한, R-SWH 집단의 경우 활동이 진행됨에 따라 읽기자료로부터 학습한 과학개념을 반성 글쓰기로 전이하는 학습자의 비율과 전이되는 개념의 수가 SWH 집단에 비해 높았다. 따라서 탐구에 기반한 과학 글쓰기 활동에서 사용된 읽기틀은 의미 있는 읽기, 쓰기 활동을 촉진시켜 과학개념에 대한 이해를 발달시키기 위한 스캐폴딩의 역할을 할 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권1호
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• pp.68-85
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• 2019

이 연구는 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행한 초등학교 교사들의 경험을 현상학적 연구 방법을 사용하여 이해하는 것이다. 4명의 초등 교사가 참여했으며, 심층 면담을 실시하였다. 사용한 질문은 Seidman(1998)과 Schuman(1982)이 제시한 면담법을 재구성하였으며, Giorgi(1985)의 현상학적 체험 연구 방법 4단계를 적용하였다. 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 교사들은 수업 중에 시스템 사고를 증진시키는 확산적 발문을 많이 하였고, 학생 중심의 물리적, 심리적인 환경을 조성하여 시스템 사고를 향상시켰다. 둘째, 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 교수학습 예시 자료의 부족과 수업 주제 선정의 어려움을 언급하였다. 또한, 평가 도구와 측정 방법이 부족하여 학생들의 학습 내용과 과정을 올바르게 평가하는 것이 어렵다고 지적하였다. 초등학생들의 탐구 활동 능력 부족으로 시스템 사고를 기반으로 한 과학 탐구 수업의 효과를 극대화 시키는 데 한계가 있는 것으로 나타났다. 이 연구를 통해 초등학교 교사들은 시스템 사고 기반 과학 탐구 수업을 진행하는 과정에서 여러 역할을 수행하고, 어려움을 겪으면서도 더 나은 수업의 방향을 찾고 있었다. 이 연구 결과는 앞으로 초등학교 수업 현장에서 시스템 사고를 적용하는 데에 가치 있게 활용될 것으로 기대된다.

• 대한화학회지
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• 제62권4호
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• pp.299-313
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• 2018

과학교육에서 탐구 중심의 교육은 중요하나 실제 교육 현장에서는 현실적인 어려움으로 인하여 획일화된 형태의 과학 탐구가 이루어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 본 연구에서는 RS(Reverse Science)를 중학교 화학 교과 수업에 활용하여 학생들에게 능동적으로 탐구 학습에 참여하고 과학적 사고가 가능한 기회를 제공하고자 한다. 본 연구에서는 이를 개발하고 적용하여 중학교 학생들의 과학 탐구 능력에 미치는 효과와 이에 대한 학생들의 인식을 알아보았다. 프로그램 적용을 위해 D 소재 중학교 2학년 6학급을 선정하고, 실험 집단과 비교 집단을 각각 64명, 64명으로 128명을 구성하였다. 실험 집단에는 RSP기반 화학 탐구 프로그램을, 비교 집단에는 같은 주제의 강의식 수업과 확인실험을 3개의 주제로 7차시에 걸쳐 지도하였으며, 과학 탐구 능력 검사지를 사용하여 사전 사후 검사 결과를 분석하고, 수업 관찰, 학생 활동지, 주관식 설문지, 인터뷰 내용의 분석을 통해 드러난 학생들의 인식을 바탕으로 프로그램의 효과를 논의하였다. 그 결과, 본 프로그램을 활용한 수업이 중학생의 과학 탐구 능력에 통계적으로 유의미한 변화를 보였으며, 구체적으로 실험집단은 비교집단에 비하여 기초 탐구 능력의 하위요소 중 예상에서 유의미한 것으로 나타났고 통합 탐구 능력의 하위요소인 자료변환, 가설설정, 변인통제에서 그 차이가 유의한 것으로 나타났다(p<.05). 또한, 학생들이 과학 법칙이 생성되는 과정에 관심을 가지게 되었고 친구들과 협력으로 인해 높은 흥미를 보였으며 학생들에게 과정 중심의 탐구를 통해 과학적 사고를 하는 기회를 제공하였다. 결국, RSP기반 화학 탐구 프로그램이 학생들에게 미치는 긍정적인 영향을 바탕으로 프로그램의 활용 가능성을 확인 할 수 있다.