• 과학교육연구지
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• 제36권2호
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• pp.167-185
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• 2012

본 연구는 생물 예비교사의 과학수업모형을 적용한 수업시연에 나타난 질문 유형을 분석하여 수업 전문성 향상을 위한 개선점을 찾는데 목적이 있다. 질문 유형을 분석하기 위한 질문 분석틀은 크게 범주1(인지적 영역질문, 탐구기능질문, 정의적 영역 질문), 범주2(반복질문, 범위를 좁히는 질문, 연습 질문), 범주3(학생활동 진행 질문, 기억 질문, 사고 질문) 질문 유형으로 구분되었다. 5가지 과학수업 모형을 적용한 생물 예비교사의 질문 유형을 분석한 결과, 인지적 영역질문과 기억질문이 가장 높은 빈도를 나타냈다. 순환학습모형에서는 인지적 영역 질문이 가장 많이 나타났고, 특히, 학생활동 진행형 질문은 순환학습모형의 '1차 개념도입단계'와 실험을 수행한 '2차 탐색단계'에서 많이 사용되어 단계의 특징을 나타내고자 하였다. 발견학습모형은 관찰과 측정, 분류, 일반화 과정이 통합되어 있으나 수업시연에서는 기억질문이 많았고, 탐구기능 질문의 비중이 낮게 나타났다. 탐구학습모형에서도 기억질문이 많았고, 다른 수업모형에 비해 탐구기능 질문이 탐구학습모형의 '실험설계단계'와 '실험단계'에서 많이 나타났다. STS수업모형에서는 정의적 영역질문과 사고질문이 다른 수업모형에 비해 많이 나타났다. 개념변화학습모형에서는 기억질문을 많이 사용하여 개념변화학습모형의 모든 단계에서 학생들의 오개념을 자극하고 과학적 개념의 수정에 많은 도움을 주었다.

• 한국지구과학회지
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• 제29권2호
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• pp.204-217
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• 2008

본 연구는 초 중 고등학교 과학 교과서의 천문영역에 수록된 탐구활동을 NRC(2000)에서 제시하는 탐구기본요소 5가지와 SAPA에서 제시하는 기초 및 통합적인 탐구과정을 통해 분석하였다. 이를 토대로 과학 교과서의 탐구 활동이 과학교육의 목표인 과학적 소양을 실현하기에 제한점이 있음을 제시하고, 보완적인 방법에 대한 시사점을 제공하고자 하였다. 천문영역을 분석한 결과 초 중 고등학교 대부분의 교과서가 NRC(2000)의 탐구요소 5가지 중 탐구요소 2에 해당하는 증거 수집이 가장 많이 나타난 반면에 탐구요소 1의 문제제기와 탐구요소 5의 발표 및 정당화 부분이 거의 나타나지 않았다. 또한 위의 결과를 바탕으로 구체적인 탐구과정인 SAPA로 분석해 본 결과, 천문영역의 교과서 탐구 활동은 기초탐구과정에는 관찰, 의사사통, 조작, 시공간관계사용 과정 빈도수가 학년에 따라 증가하며, 통합과정에서는 조사, 모델설정, 데이터 해석, 그래프 작성, 실험과정이 늘어나는 경향을 보여주었다. 이에 개정 7차 교육과정에서 제시된 과학적 소양 함양을 위한 교과서에서는 제한적인 탐구활동을 확장하여, 천문영역에서도 전반적이고 다양한 탐구요소 및 탐구과정을 학생들이 경험할 수 있도록 해야 할 것이다. 또한 탐구활동을 가르치는 교사들을 위한 수업모듈뿐만 아니라 이를 사용하는 교사들의 탐구에 대한 이해도 및 교수전략에 있어서도 전문성이 이뤄져야 할 것이다.

• 한국과학교육학회지
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• 제38권2호
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• pp.249-257
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• 2018

본 연구의 목적은 중학생들이 유전과 관련된 과학적 현상에 대한 설명 글쓰기에서 드러나는 개념 성취 수준을 살펴보고, 과학적 현상을 설명하기 위해 어떠한 논변 구조와 정당화 방식을 사용하는지, 과학적 지식을 적절하게 정당화에 이용하고 있는지를 살펴보는 것이다. 이를 위해 서울시 소재 중학교 3학년 학생들 162명이 '유전과 진화'를 학습한 후에 크기와 모양이 같은 초록색 피망과 빨간색 피망이 같은 종류인지 다른 종류인지 다른 주장을 하는 경쟁 논변 중 하나를 선택하여 그 이유를 설명하도록 하였다. 연구 결과, 개념 성취 개념 성취 수준에서 전체 응답자(162명) 중 47%(77명)는 정답을, 53%(85명)는 오답을 제시하였다. 논변 수준을 살펴보면, 정답 학생들은 자료를 주장이나 결론에 연결하여 논거를 제시하는 수준인 수준 3(Constructing warrant)이 오답 학생들은 주장과 자료를 논리적으로 연결하지 않고 증거만 제시하는 수준인 수준 2(Providing evidence)가 가장 많았다. 정당화를 하면서 과학 지식(Scientific idea)의 사용을 학생들의 조사한 결과, 인과적 설명의 질을 결정할 수 있는 요소로 과학 지식을 사용한 학생 중 36%가 옳은 과학 지식(Correct scientific knowledge)을 사용하였으나, 나머지 학생들은 옳지 않은 과학 지식이나 특정되지 않은 과학 지식을 사용하였다. 이와 같은 연구 결과들은 인식적 실행인 과학적 현상을 설명하는 논변적 글쓰기를 장려하기 위해서 논변의 구조에 대한 영역 일반적인 지식의 교수 실행을 통해 관련된 특정 과학 지식을 적용하여 자신의 생각을 증거와 주장을 잘 연결할 수 있도록 훈련하는 것이 필요하다는 것을 강조한다.

• 과학교육연구지
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• 제37권2호
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• pp.323-337
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• 2013

이 연구의 목적은 자유탐구 활동에서 나타난 중학교 2학년 과학 영재 학생들의 과학적 추론 능력을 알아보는 것이다. 과학영재들이 과학자가 지식을 얻는 과정과 유사한 자유탐구 활동을 실시할 때 어떠한 과학적 추론과정을 거쳐 탐구하고 있으며 과학적 추론 능력이 어느 정도인지를 확인하고 분석하는 것은, 학생 지도에 있어서 교육적 시사점을 줄 수 있다. 이를 위하여 정선희 등(2011)이 번역한 Dolan과 Grady(2010)의 CSRI Matrix를 이용하여 추론 복잡성을 분석하였으며, 추론 복잡성이 높을수록 과학자가 지식을 얻는 과학적 추론 과정과 비슷하다. 연구 결과, 자유탐구의 과정별로 추론 복잡성 단계는 다양하게 분포하였다. 특히 의문 생성 과정과 연구 의문과 자료 연결 과정은 5개 팀이 모두 비교적 높은 추론 복잡성 단계를 나타낸 반면, 예비가설 생성과정 변인 선택 실험의 한계나 결점 고려 등은 비교적 낮은 단계를 나타내었다. 그리고 의사소통 및 연구 결과 방어는 가장 다양한 추론 복잡성 단계 분포를 나타내었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제27권1호
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• pp.93-104
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• 2007

이 연구의 목적은 과학적 가설 생성 과정의 두뇌 활성화 특성을 수리 연산 과정과 비교하여 3.0T fMRI를 이용하여 규명하는 것이다. 이를 위하여 16명의 건강한 남자 피험자가 실험에 자발적으로 참여하였으며, 과학적 가설 생성 과제와 수리 연산 과제를 684초 동안 수행하여 fMRI 영상을 측정하였다. 측정한 후 언어적 보고 자료를 수집하여 fMRI 영상 자료의 신뢰도를 확보하였다. 언어적 보고의 분석 결과 수집한 fMRI 영상 자료 전부를 통계적 분석 대상 자료에 포함시켰다. SPM2 프로그램을 이용하여 통계적으로 분석한 결과, 과학적 가설 생성 과정은 수리 연산 과정과 다른 독립적인 두뇌 네트 을 가지고 있는 것으로 나타났다. 과학적 가설 생성 과정에서는 측두엽의 방추이랑(fusiform gyrus)에서 의문 상황 분석으로 이끌어내진 의미가 전두엽에서 부호화하는 과정이 일어난다고 할 수 있다. 수리 연산 과정은 전두엽과 두정엽의 연합된 영역이 중요한 역할을 하며 기능적 숙련도는 두정엽 영역이 관여하는 것으로 생각된다. 또한 과학적 가설 생성 과정에서는 과학적 감성의 생성도 동반하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 연구 결과는 과학적 가설 생성 과정을 두뇌 과학적 측면에서 고찰 할 수 있도록 하였으며, 과학적 가설 생성 학습 프로그램 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한 과학적 가설 생성 학습 프로그램은 두뇌-기반 학습의 한 전형으로 제안할 수 있다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제16권2호
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• pp.302-318
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• 2023

이 연구 목적은 시스템 사고가 요구되는 계절별 별자리 학습에서 SBF 질문을 제시한 경우, 초등학생의 개념성취 수준과 시선이동에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구에서는 SBF 질문의 효과를 알아보기 위해 연구집단과 비교집단으로 나누고 질문 유형을 달리한 과학 텍스트를 제시하여 초등학교 6학년 학습자의 개념성취 수준 및 시선이동 차이를 분석하였다. 개념성취 수준을 분석하기 위해 집단 내·집단 간 사전·사후 검사를 실시하였으며, 시선이동 차이를 분석하기 위해 Eye-tracker를 활용하여 학습자의 시선을 추적하였다. 연구 참여자는 연구 참여 동의서를 통해 자발적으로 연구 참여 의사를 밝힌 초등학교 6학년 학생 36명이다(연구집단 18명, 비교집단 18명). 본 연구를 위해 연구 참여자는 2015 개정 교육과정에서 제시한 계절별 별자리와 관련된 학습 내용 전까지만 학습한 상태로 연구에 참여하였다. 자료 분석은 개발한 개념 검사지의 사전·사후 검사 결과와 계절별 별자리와 관련된 과학 텍스트를 학습할 때의 시선이동 자료를 정량적으로 분석하였다. 연구 결과 첫째, 계절별 별자리 학습에서 SBF 질문은 유효한 학습 전략이었다. 학습자에게 구조(Structure)-작용(Behavior)-기능(Function)과 관련된 질문을 순차적이고 구체적으로 제시하였을 때, 일반적인 질문보다 더 높은 학습효과를 나타내었다. 즉 SBF 질문은 집단 간 사전·사후 개념 검사에서 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 보였으며, 집단 내 사전·사후 개념 검사에서 통계적으로 유의한 차이(p<0.001)를 보였다. 둘째, SBF 질문은 선개념이 높지 않은 학습자에게 개념성취에 도움이 되는 영역을 학습하도록 유도하여 학습자의 학습에 긍정적인 영향을 주었다. 즉, 우주기반 관점의 시각 자료와 함께 SBF 질문을 제시하였을 때, 교과서의 일반적인 질문을 제시한 경우보다 학습자의 총 시선고정 수에서 유의미한 차이(p<0.01)를 보임을 시선이동 분석 결과를 토대로 확인하였으며, SBF 질문으로 학습한 학습자의 개념성취 수준이 향상됨을 정량적으로 확인하였다. 이는 SBF 질문이 시각 자료가 함께 제시된 과학 텍스트 학습 과정에서 능동적인 학습을 촉진한다는 실증적인 증거이다. 반면, 과학적 선개념을 많이 가지고 있는 학습자에게는 SBF 질문의 효과보다 학습자 자신이 가지고 있는 선개념이 견고한 핵으로 작용하여 탐구의 효과가 크지 않았다. 본 연구는 계절별 별자리 학습 과정에서 SBF 질문의 효과를 사전·사후 검사와 시선이동 분석을 통해 정량적인 자료로 제공한다는 점에서 기존 계절별 별자리 학습 연구와 차별성이 있으며, 초등학생의 계절별 별자리 학습과 관련된 지도방안에 도움을 줄 수 있다.

• 천문학논총
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• 제22권4호
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• pp.219-227
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• 2007

In this paper, we analyze the scientific inquiries type on Almanac and Historical Astronomy asked through the Q&A service in Korea Astronomy and Science Institute(KASI) webpage with the aid of scientific inquiries analysis methods. We also study the contents of the questions. Specifically, we have created statistics of questions and inquiries, and have developed categories to analyze the characteristics of questions with regard to their cognitive aspects. Each question is categorized as either of the two elements based on their recognitive aspect: science knowledge or science study. Each element also has sub-categories that help the reader understand the characteristics of the questions. For the analysis, we used the sample consisting of questions collected from April, 2005 to June, 2007. Through this study, we achieved a better understanding of the questions in the area of Almanac and Historical Astronomy asked in the Q&A service. Throughout this study, we find that the need of questions in the area of Almanac and Historical Astronomy are increasing with time, and the overall quality of the questions is getting improved. As we expect that the number of people using our Q&A service will increase and that the questions will get more difficult to answer, development of improved contents is required.

• 정보관리학회지
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• 제28권1호
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• pp.89-104
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• 2011

대용량 문서에서 정보를 추출하는 작업은 정보검색 분야뿐 아니라 질의응답과 요약 분야에서 매우 유용하다. 정보추출은 비정형 데이터로부터 정형화된 정보를 자동으로 추출하는 작업으로서 개체명 인식, 전문용어 인식, 대용어 참조해소, 관계 추출 작업 등으로 구성된다. 이들 각각의 기술들은 지금까지 독립적으로 연구되어왔기 때문에, 구조적으로 상이한 입출력 방식을 가지며, 하부모듈인 언어처리 엔진들은 특성에 따라 개발 환경이 매우 다양하여 통합 활용이 어렵다. 과학기술문헌의 경우 개체명과 전문용어가 혼재되어 있는 형태로 구성된 문서가 많으므로, 기존의 연구결과를 이용하여 접근한다면 결과물 통합과정의 불편함과 처리속도에 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 과학기술문헌을 분석하여 개체명과 전문용어를 통합 추출할 수 있는 기반 프레임워크를 개발한다. 이를 위하여, 문장자동분리, 품사태깅, 기저구인식 등과 같은 기반 언어 분석 모듈은 물론 이를 활용한 개체명 인식기, 전문용어 인식기를 개발하고 이들을 하나의 플랫폼으로 통합한 과학기술 핵심개체 인식 체계를 제안한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제20권4호
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• pp.680-692
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• 2000

오랜 동안에 걸쳐서 과학의 인식론과 사회학에 관련된 주제를 대상으로 학생들의 이해를 측정하는 표준화된 여러가지 조사 도구들이 사용되어 왔는데 이러한 조사 도구들의 진술이나 선다형 선택지는 연구자들의 입장에서 제시된 경향이 있으며, 설문에 대한 응답에서도 연구자들이 요구하는 방식으로 학생들이 인지하고 해석하는 결점을 지적 받아 왔다. 학생들의 입장을 반영하여 경험적으로 만들어진 문항을 사용함으로써 조사 도구의 모호성에 대한 근본적인 문제점을 효과적으로 줄일 수 있다는 선행 연구들을 토대로 본 연구에서는 과학의 본성에 대한 학생들의 이해를 효과적으로 측정할 수 있는 새로운 조사 도구를 개발하였다. 본 조사 도구는 특정 이론에 의해서가 아니라 학생들에 대한 면접 결과를 바탕으로 한 과학적 검사와 실제 경험에 기초하여 5단계 과정에 의하여 개발되었으므로 과거에 개발되었던 조사 도구들과는 근본적으로 차이가 있다. 일반적으로 과학 교육 연구자들에 의해 받아들여지고 있는 과학의 본성에 대한 측면을 과학의 목적, 과학적 탐구의 본질, 과학 지식의 본질과 위상, 그리고 과학 공동체의 본질과 기능으로 규정하고 이에 대한 학생들의 관점을 파악할 수 있도록 설문의 내용을 세 영역 즉, "과학적 질문을 구성하는 특성", "탐구 실험의 특성", 그리고 "과학 지식을 주장하는 믿음에 대한 근거"로 구성하였다 "과학적 질문올 구성하는 특성"에서는 학생들이 제시된 네 종류의 질문에 대하여 과학적 질문인지 여부를 션택하고 그에 대한 정당한 이유를 밝히도록 하였고, "탐구 실험의 특성"에서는 피험자가 제시된 네 종류의 활동이 실험인지 여부를 선택하고 그렇게 선택하는 정당한 이유를 밝히도록 하였으며, 그리고 마지막으로 "과학 지식을 주장하는 믿음에 대한 근거"에서는 제시된 두 가지 친숙한 이론의 믿음 여부에 대한 정당한 이유를 밝히도록 구성되었다.

• 과학교육연구지
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• 제37권3호
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• pp.434-445
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• 2013

이 연구의 목적은 초등학교 4학년 학생들이 정규 수업을 받기 전 지진에 대한 선개념을 조사함으로써 교사들의 교수 학습 전략에 도움을 주고자 함에 있다. 이 연구를 위해 경기도 성남시에 거주하는 초등학교 4학년 학생 31명에게 지진에 대한 개념을 면담을 통해 조사하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 초등학교 4학년 학생들은 지진의 정의에 관해서는 64.9%의 학생이 과학적 개념을 가지고 있었다. 지진이 발생할 때 땅 위에서 일어나는 현상에 관한 응답결과는 59.2%의 학생이 땅이 흔들리거나 갈라지거나, 건물이 흔들리거나 무너지는 것으로 응답하였으며, 지진이 일어날 때의 대처법에 관해서는 대부분의 학생들이 대처법을 2가지 이상씩 응답하였다. 그러나 이에 비해 지진 발생의 원인에 관한 질문에는 '모르겠다'라는 응답이 35.3%가 나왔고, 1명의 학생을 제외하고 과학적인 개념을 응답한 학생이 없었다. 지진이 발생할 때, 땅 아래에서 일어나는 일에 관한 질문에 26.3%의 학생이 '모르겠다'라고 응답을 했다. 지진이 자주 일어나는 지역에 관해서는 섬이라고 응답한 학생이 22.2%로 나타났고, '모르겠다'라고 응답한 학생이 16.7% 로 나타났다. 그 이유에 관해서는 '모르겠다'라는 응답이 39.9%로 가장 많았고, 과학적인 개념을 응답한 학생은 없었다. 결과적으로, 초등학교 4학년 학생들은 지진의 정의에 관해서는 과학적 개념을 가지고 있으며, 지진이 일어날 때의 지표면에서 일어나는 현상, 대처법에 관해서는 학교교육 이전에 외부환경과의 상호작용으로 그와 관련된 많은 경험을 가지고 있는 것으로 보인다. 그러나 지진이 발생하는 원인, 지진이 일어날 때 땅 아래에서 일어나는 현상, 지진이 자주 일어나는 지역과 그 원인에 관해서는 외부환경과의 상호작용이 비교적 적은 것으로 보여진다. 이 연구를 바탕으로 앞으로 학습자의 선개념을 탐구하고 이를 토대로 교육과정을 재구성하는 연구가 계속해서 진행되어야 할 것이다. 또한 교육과정 개발과정에서 학습자의 사고 체계를 어떻게 반영할 수 있는지에 관한 연구도 아울러 이루어져야 할 것이다.