• 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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• 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.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권2호
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• pp.145-161
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• 2021

이 연구에서는 영재교육종합 데이터베이스(GED)에서 제공하는 초등 과학영재교육 프로그램 수상작을 과학적 창의성 관점에서 분석하였다. 이를 위해 해당 분석 기준을 개발한 뒤 우수 프로그램 55개에 포함된 840개의 탐구활동을 분석하였다. 연구 결과, 과학적 창의성 요소 5가지 중, '과학적 탐구기능', '과학 지식 내용', '창의적 사고'가 많이 포함되었다. 하지만 '문제해결력'과 '공통 요소'는 비교적 적게 포함되어 있었다. 통합의 측면에서는 2가지 요소의 통합과 3가지 요소의 통합이 자주 나타났으며, 통합이 없는 유형도 자주 나타났다. 4가지 요소의 통합이나 5가지 요소의 통합은 적게 나타났다. '과학 지식내용', '과학적 탐구기능', '창의적 사고' 등이 다른 요소들과 함께 통합되는 빈도가 높았다. 그러나 '공통 요소' 또는 '문제해결력'이 다른 요소와 통합되는 경우는 적게 나타났다. 이에 대한 교육적 시사점을 논하였다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.59-68
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• 2016

최근 과학교육에서 강조되고 있는 과학적 소양의 함양은 과학 지식이 형성되는 일련의 탐구 과정을 경험하고 이해함으로써 향상될 수 있다. 이러한 관점에서 미국연구회(NRC)의 차세대과학기준(NGSS)은 학생들의 과학 탐구 과정 경험과 이해를 돕기 위하여 8가지 과학 실천(8 Practices of Science)을 제안하였고, 8가지 과학 실천 각각에 대하여 학년 군별 세부성취 목표를 제시하고 있다. 본 연구에서는 2009 개정 교육과정에 따른 고등학교 화학II교과서 4종에 포함된 탐구 활동을 8가지 과학 실천과 9-12학년군 세부 성취 목표를 기준으로 분석하였다. 4종의 화학II교과서에 포함된 탐구 활동은 총 173개 이고 분석된 과학 실천은 총 678개 이었다. 4종 화학II교과서의 탐구 활동에 포함된 과학 실천은 ‘자료 분석하고 해석하기’가 가장 많았고, ‘증거에 입각하여 논의하기’, ‘정보를 얻고 평가하고 의사소통하기’등은 상대적으로 그 기회가 부족하였으며, ‘질문하고 문제 규정하기’와 ‘모형 개발하고 사용하기’는 거의 포함되어 있지 않았다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제33권1호
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• pp.115-128
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• 2014

Students' argumentation during science inquiry should be regarded important as it could help students to make meaningful connections between theories and experiments and to make scientific claims based on evidences. In this study, elementary science-gifted students' argumentation during small group inquiry was analyzed according to inquiry process. There were three stages of argumentation during students' inquiry. The first argumentation was to predict what would happen(Prediction stage). In this stage, the scientific problem was presented by concept cartoon as a way to start and to facilitate students' argumentation. The second argumentation was to design an experiment to solve the problem(Planning stage) and the third was to interpret the result of experiment(Interpretation stage). The discourse move, level of grounds and their relationship were analyzed to find the characteristics of argumentation during science inquiry. In terms of discourse move, 'Asking for opinion' was the most frequent whereas 'Claim' or 'Rebuttal' were rare. Students tended to listen to or ask others' opinion rather than provide their own claims or critics on others' opinion. 'Rebuttal' was shown a few times only during prediction and planning stage. There was no single 'Rebuttal' during interpretation stage. Students tended to easily accept or agree other student's interpretation of data instead of arguing their own ideas. In terms of level of grounds, students mostly provided their ideas without any attempt to justify their position. Especially during planning stage, students tended to suggest or decide ways of measuring or controlling variables without any grounds. They used evidences only a few times during prediction stage. In terms of relation between discourse move and level of grounds, students provided grounds most frequently when they dispute others' claims. The level of grounds were higher when they advocate or clarify their own or others' ideas than when they claim their ideas. The result of this study showed that the quality of elementary science-gifted students' argumentation during science inquiry was undesirable in many ways. Implications for scaffolding and facilitating argumentation during science inquiry were discussed.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제41권2호
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• pp.93-102
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• 2021

본 연구에서는 '예상하지 못한 현상'을 관찰한 고등학생들이 설정하는 탐구문제 특징을 조사하고, 탐구문제 설정에 있어 과학적 정보 제공이 미치는 영향을 확인하였다. 연구 대상은 서울시 소재 인문계 고등학교 2학년 학생 126명으로, 이들은 A집단 (N=66)과 B집단(N=60)으로 무작위 구분되었다. 연구 과정에서 모든 학생들은 약 45초 분량의 예상하지 못한 현상 영상을 20분간 반복하여 시청하고 영상과 관련하여 자신이 수행하고 싶은 탐구주제를 활동지에 자유롭게 작성하였다. 이때 B집단 학생들에게 제공된 활동지에만 예상하지 못한 현상에 관한 과학적 정보가 추가적으로 포함되어 있던 것이 특징이었다. 연구 결과, 학생들은 집단에 관계 없이 예상하지 못한 현상에 대하여 '원인 지향 탐구문제 (현상의 원인을 밝히고자 함)'보다는 '호기심 지향 탐구문제 (현상의 이유보다는 자신이 하고 싶은 탐구를 함)'를 더 많이 설정하는 경향이 있었다. 호기심 지향 탐구문제 중에서는 '새로운 결과 탐구문제 (실험상황 등을 단순 조작하여 어떤 새로운 결과가 나타나는지를 탐구)'가 대부분을 비중을 차지하였다. 또한, 과학적 정보를 제공받은 학생들은 그렇지 않은 학생들에 비해 제공된 정보를 유의미하게 더 많이 이용하여 탐구문제를 설정하는 경향이 있지만 (χ²(1)=8.996, p<.01), 그렇다고 할지라도 이들이 원인 지향 탐구문제를 유의미하게 더 많이 설정하게 되는 것은 아니라는 사실도 확인되었다 (χ²(1)=1.376, p>.05). 연구 결과는 제공된 정보의 부족, 제공된 정보의 내면화 기회 부족, 개인적 호기심 추구 성향, 직관적 사고 성향 등 네 가지 관점에서 논의되었고, 이를 통해 탐구문제 설정에 대한 시사점이 제안되었다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권1호
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• pp.113-125
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• 2021

In this study, a problem-centered learning based STEAM field experience learning program was developed and the effects of applying it were investigated. The program was composed of 8 sessions by using problem-centered learning education method and integrating STEAM elements between disciplines. The contents of program are as follow. In the step of sharing problems and making a problem-solving plan, they understood the various examples and meanings of endangered species, explored the project activities, and made an inquiry plan. In the search and re-exploration phase, a smart device was used to investigate the appearance, habitat environment and cause of extinction for Clithon retropictus, and a site inquiry plan was established for each group. Then, they moved to the field to explore brackish-headed gallops and discuss ways to protect endangered species. In the step of creating a solution, a web-based report was produced as the final product using smart devices based on the results of the inquiry. In the presentation and evaluation stage, the produced web-based report was used to present each group, conduct mutual evaluation, and organize project activities. The developed program was applied to 6th grade 29 students enrolled in the J University Gifted Education Center. In order to find out the effectiveness of the program, tests of science process skill, creative problem-solving ability, and scientific attitude were conducted before and after of program learning, and the results were statistically analyzed by t-test. In addition, a STEAM program satisfaction test was conducted after project in order to find out the satisfaction of the class. As a result of application of the program, the results were significantly improved in openness, criticism, and creativity among the sub-factors of creative problem-solving ability and scientific attitude. Satisfaction with the STEAM program was also high, but no significant result was found in science process skill. Therefore, the program of this study could be influenced on improvement of creative problem-solving ability and scientific attitude of gifted students in elementary science.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제3권3호
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• pp.163-174
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• 2010

The purpose of this study is to device the teaching-learning method and the evaluating method on 'free inquiry' which is newly introduced in 2007 revised curriculum. The teaching-learning models which apply 'free inquiry' are 'group investigation', 'PBL', 'project investigation' and 'IIM'. And the unit which apply 'free inquiry' on the fourth grade and the second semester in the elementary science. The results of this study are as follows: First, The person leading the lesson is not a teacher but learners. The focus of teaching-learning is not a unit but topic, problem or project on the science textbook. A teacher's role is not the deliverer of knowledge but the guide of learning. Second, the outcome of applying group investigation, PBL project investigation and IIM to 'free inquiry' is improvements of the problem-solving ability and the self-directed learning ability as well as building scientific attitude and social skills as educational effect in commonly. Third, to apply 'free inquiry' efficiently, teachers should understand each subject very well, teach a class with a thorough and concrete plan, and try to evaluate objectively.

• 영재교육연구
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• 제14권1호
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• pp.65-89
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• 2004

과학교육은 학생들의 과학적 태도, 탐구능력, 문제 해결력 등을 함양하여 21세기의 격변하는 사회에 적응할 수 있도록, 과학적 소양을 갖춘 창의적 인적자원의 기반을 마련해야 하는 시점에 도달했다고 볼 수 있다. 이에 본 논문에서는 과학교육 목표에서 제시된 과학적 창의성과 과학적 소양을 논의하고 21세기 현대 과학의 특징을 고찰한 후, 미래 첨단과학기술 사회 발전의 핵심이 되는 과학적 창의성을 신장시키는 과학영재교육의 방향을 제안하고자 했다. 논의한 바와 같이 과학적 소양에 기반을 과학적 창의성을 추구하는 과학교육의 방향은, 첫째, 과학기술의 내용을 도입하며, 둘째, 통합적 과학 개념을 도입하고, 셋째, 개인$.$사회적 관점을 강조하고 넷째, 사회 문제 해결 중심의 탐구과정을 강조한다. 특히 과학영재교육을 통해 강조해야 할 탁월한 과학적 창의성은 첫째, 구체화된 자료를 전체적 관점에서 상상력을 적용하여 해석하고, 둘째, 과학적 과정에 예술적 관점을 적용하며, 셋째, 직관적 관점에서 과학의 현상을 해석하고 넷째, 개인적 만족감을 추구하는 데서 발휘된다. 과학수업에서 학생들이 이상과 같은 요소들을 경험할 수 있을 때 과학적 창의성 신장 과학교육과학영재교육이 실현된다고 볼 수 있다.