지구환경문에 대한 고등학생들의 인식

이효녕 경북대학교 사범대학부속중등교육연구소 2008 중등교육연구 Vol.56 No.1

이 연구의 목적은 지구환경 관련 지구과학 모듈 개발의 주제 선정과 내용 구성과 관련된 기초 자료를 제공하기 위해 98명의 인문계 고등학교 학생들을 대상으로 지구환경문제에 관한 인식을 조사하였다. 학생들이 보고한 지식수준은 수질 오염, 대기오염, 쓰레기 오염 순으로 높게 나타났으며, 엘니뇨, 외래종 유입 등은 낮은 수준으로 조사되었다. 학생들의 관점에서 보면 대기오염, 수질오염, 오존층 파괴가 심각하다고 인식하였고, 엘니뇨, 외래종 유입이 상대적으로 덜 심각하다고 생각하고 있었다. 아울러, 체험 가능성에 대해서는 대기오염, 산성비, 쓰레기 오염이 체험하기 쉬운 것으로 조사되었고, 엘니뇨와 생물종 감소가 매우 체험하기 힘든 지구환경 문제로 파악되었다. 지구환경문제별로 지식수준, 심각성, 체험가능성 사이에는 모두 정적인 상관관계를 나타내었다. 가장 알고 싶은 지구환경문제는 엘니뇨와 지구온난화로 조사되었고, 환경문제 각각에 대해 가장 많은 정보를 얻게 된 출처는 TV로 파악되었다.

논문 : 지구과학 교육과정의 새로운 방향 모색 ; 중학교 통합지구시스템과학 교육과정의 사례 연구

이효녕,( Rosanne W. Fortner ),( David L. Haury ) 한국지구과학회 2005 지구과학 교육심포지엄 및 춘계학술발표회 Vol.2005 No.-

A Qualitative Case Study of an Exemplary Science Teacher’s Earth Systems Education Experiences

이효녕 한국지구과학회 2010 한국지구과학회지 Vol.31 No.5

The purposes of this case study were (1) to explore one experienced teacher’s views on Earth Systems Education and (2) to describe and document the characteristics of the Earth Systems Education (ESE) curriculum provided by an exemplary middle school science teacher, Dr. J. All the essential pieces of evidence were collected from observations, interviews with the experienced teacher and his eighth grade students, informal conversations, document analysis, and field notes. The NUD*IST for MS Windows was used for an initial data reduction process and to narrow down the focus of an analysis. All transcriptions and written documents were reviewed carefully and repeatedly to find rich evidence through inductive and content analysis. The findings revealed that ESE provided a conceptual focus and theme for organizing his school curriculum. The curriculum offered opportunities for students to learn relevant local topics and to connect the classroom learning to the real world. The curriculum also played an important role in developing students’ value and appreciation of Earth systems and concern for the local environment. His instructional strategies were very compatible with recommendations from a constructivist theory. His major teaching methodology and strategies were hands-on learning, authentic activities-based learning, cooperative learning, project-based learning (e.g., mini-projects), and science field trips. With respect to his views about benefits and difficulties associated with ESE, the most important benefit was that the curriculum provided authentic-based, hands-on activities and made connections between students and everyday life experiences. In addition, he believed that it was not difficult to teach using ESE. However, the lack of time devoted to field trips and a lack of suitable resource materials were obstacles to the implementation of the curriculum. Implications for science education and future research are suggested.

물레방아의 제작과 효율성에 관한 연구

이효녕,권기민,박창혁,서정현,임현우,임재화,전재돈 한국과학영재교육학회 2014 과학영재교육 Vol.6 No.2

This study presents the findings of Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM), Research & Education (R&E) project conducted by science high school students. The purposes of the project were to make a waterwheel and examine its efficiency. The factors affecting the efficiency of a waterwheel were discussed through the literature review. The waterwheel was made of ‘boardrong woodrock’. The voltage per unit time measured by MBL was generated by ‘stepper motor’to evaluate the efficiency of waterwheel. At the first experiment, the width of buckets, the number of buckets, the length of buckets, and the radius of waterwheel were the factors testing the efficiency. Sub-buckets and the depth of buckets were for the second experiment, and the number of buckets, the angle of sub-buckets, and the depth of buckets were for the final experiment. The results of this study indicated that there was a correlation between the efficiency of waterwheel and the factors of waterwheel such as the number of buckets and the angle of sub-buckets. In addition, the waterwheel made of ‘boardrong woodrock’with the eight buckets and the 45。sub-buckets showed the highest efficiency. This study could contribute to redesign the preexisting waterwheel and improve the efficiently of small hydropower. 이 연구는 과학고 학생들을 대상으로 Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM) Research & Education (R&E) 과제로 수행되었다. 융합적인 소재로 물레방아를 선정하였으며, 이R&E 과제의 목적은 소수력 발전에 사용되는 물레방아의 변인에 따른 효율을 조사하는 것이다. 물레방아와 관련된 역사적 자료, 학술 자료, 특허 자료 등의 선행연구를 통해 변인을 설정하고 이에 따라 물레방아를 직접 제작하였다. 물레방아의 재질은 압축 스티로폼(보드롱)을 주재료로 활용하였고, 효율성 판단은 스텝 모터를 발전기로 하여 단위 시간당 발전 전압을 MBL로 수집하였다. 1차 실험은 날개의 폭, 날개의 수, 날개의 길이, 물레방아의 반지름을 변인으로 설정하였고, 2차 실험은 보조날개와 안쪽 마개를 변인으로 설정하였다. 1, 2차 실험 결과를 토대로 3차 실험은 날개의 개수와 보조 날개의 각도, 안쪽 마개의 깊이를 변인으로 설정하였다. 실험결과 물레방아의날개 개수와 보조 날개 각도 등 다양한 변인에서 경향성을 확인할 수 있었다. 물레방아의 재료를 압축 스티로폼으로 한정할 경우 같은 반경, 같은 폭의 물레방아에서 45。보조날개를 갖고, 날개의 개수를 8개로 할 경우 가장 효율이 좋은 물레방아를 만들 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이를 활용한다면 현재 존재하는 물레방아를 개선하고 소수력발전의 효율성 증대에 기여할 수 있을 것이다.

2009 개정 과학과 교육과정의 효과적인 실행을 위한 중학생들의 지구계에 대한 이해

이효녕 한국지구과학회 2011 한국지구과학회지 Vol.32 No.7

이 연구의 목적은 2009 개정 과학과 중학교 교육과정을 효과적으로 실행하기 위해 중학생들의 지구계에 대한기초적인 인식을 조사하였다. 1219명의 학생들이 설문조사에 참여했으며 학생들의 지구계에 대한 기초적인 이해, 지구계와 관련된 23개의 개념(내용)에 대한 이해 수준과 중요성을 조사하였다. 지구계에 대한 기초적인 이해 결과를 살펴보면 약 67%의 학생들이 지구계에 대한 용어에 대해 잘 모른다고 응답하였다. 지구계의 구성요소 중에서는 대기권과 수권을 가장 잘 인식하고 있었으며, 빙권에 대해서는 지구계의 구성요소로서 낮은 이해 수준을 보였다. 23개 지구계 관련개념(내용)에서는 성별에 따라 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으며, ESU#4, 5, 6에 관련된 주요 개념에서 남학생들이 이해 수준과 중요성에 대한 인식 수준이 더 높게 나타났다. 아울러, 학년별로는 23개 중에 10개의 개념에 대한 중요성의 인식 차이를 나타냈다. 교육과정의 실행과 학교 현장을 위한 제언이 논의되었다. The purpose of this study was to explore middle school students’ perceptions about earth systems in order to implement the 2009 revised national science curriculum effectively. A total of 1219 students participated in the survey and asked to determine their basic understandings about earth systems, self-reported knowledge level, and perceived significance level of the 23 earth systems concepts (contents). In relation to students’ basic understandings about earth system, approximately 67% students reported that they didn’t know about the term of the earth system. Atmosphere and hydrosphere were highly perceived as major component of earth system. However, cryoshere was perceived to be least familiar by the subjects. The findings also showed that students’ self-reported knowledge level and significance level about major ESU#4, #5, #6 related concepts (contents) were significantly different by gender. Most of male students were more knowledgeable and perceived more significant than female students. Regarding the difference of the perceived significance level by grade, 10 out of 23 concepts were significantly different. Some implications for implementing the revised curriculum and school fields were discussed.

융합형 과학 교과서에 사용된 천문 분야 용어 분석

이효녕,강용희,송미진,조현준 대한지구과학교육학회 2012 대한지구과학교육학회지 Vol.5 No.2

The purpose of this study was to analyze the terms of astronomy area used in six convergence science textbooks by 2009 curriculum revision. The results of this study were following; the first, the contents about astronomy occupied about 18.6% account of science contents. There were the terms which all textbooks used, but some terms were not used other text book, and the others were used in only one textbook. And the second, there were some terms of having certain concept which had described differently. It was suggested that it was necessary to the effort to prevent to descript same meaning terms differently and to make guideline for the depth and width of the terms.

학생 활동 중심의 고등학교 과학 교과서 모형 개발 및 적용: 지구과학 영역을 중심으로

이효녕,이현동,채동현,임성만,전재돈 대한지구과학교육학회 2016 대한지구과학교육학회지 Vol.9 No.2

The purposes of this study were to develop the student activity-centered science textbook model in high school and explore the field application possibility. For development of student activity-centered science textbook model, we conducted a literature survey about foreign science textbook and science curriculum and we developed the textbook development framework based on 7E learning model. Based on framework, we developed student activity-centered science textbook model about achievement standards ‘systems and interaction – earth systems’. A development model is the total amount of five class periods and the various objectives were reflected in pursuit systems thinking & STEAM. 1~4 class periods, learning content composed of student activity-centered exploration activities that organically associated to make final products. Fifth class period was presented to explore job and career. A development model was applied to high school class for one time study. Applying the result of field study, students were responded positively in interested about science class, textbook contents, made final product. Through this study, if science textbook was made on the basis of the revised student activity-centered science textbook model, students were lead to positive change in science class.

통합 교육과 통합 STEM 교육에 대한 초등교사의 인식

이효녕,오영재,권혁수,박경숙,한인기,정현일,이성수,오희진,남정철,손동일,서보현,안혜령 한국교원대학교 교육연구원 2011 敎員敎育 Vol.27 No.4

The purpose of this study was to investigate elementary school teachers' perceptions about integrated instruction and integrative STEM education and to draw recommendations for introducing integrative STEM education. To accomplish this purpose, this study investigated 216 elementary school in-service teachers in Daegu-city and Kyungbuk province. The results are as follows: First, the integrative instruction among subjects in elementary school had not been implemented well because of their burden for the integrative instruction and insufficient research with respect to the relevant integrations among school subjects. Second, the elementary school teachers presented positive perception toward integrative instruction because it can help students apply concept or ability to real-life situations and increase students' creative thinking. They also recognized the need to extend the idea of integrative instruction in their classrooms. Third, the elementary school teachers have utilized only certain types of integrative instruction and were not sufficient in their competency to apply relevant integrative instruction models. Fourth, elementary school teachers were not fully aware of integrative STEM education, but have perceived positively about the need. Fifth, elementary school teachers presented perceived reasons for implementing integrative STEM education: Increasing students' creativity and thinking skills and cultivating application skills in real life. Sixth, elementary school teachers perceived that educational programs' development and distribution were firstly needed for introducing integrative STEM instruction and their understanding toward integrative STEM instruction was significantly needed. Seventh, elementary school teachers had consented the integrative STEM education programs based on science subject because that could be applied to various subjects. Eighth, elementary school teachers had perceived that integrative STEM education programs should be developed with several concentrations to promote creative thinking and problem-solving, learning interest for STEM-related subjects, and relevance with real life. Finally, Elementary school teachers had expected positive impact on developing human resource in the fields of science and technology through integrative STEM education. 이 연구의 목적은 초등학교에서 이루어지고 있는 통합 수업과 통합 STEM 교육에 대한 초등학교 교사들의 인식을 조사하여 통합 STEM 교육을 도입하기 위한 시사점을 도출하는 데 있다. 이를 위해 대구와 경북 지역에 근무하고 있는 216명의 교사들을 대상으로 설문지를 제작하여 조사를 실시하였으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등학교에서는 교과 간 통합 수업이 잘 이루어지지 않고 있었으며, 그 원인은 통합 수업 준비에 대한 부담, 교과 간 관련성에 대한 연구 부족 순으로 나타났다. 둘째, 초등 교사들은 통합 수업에 대하여 개념이나 기능의 전이가 용이하기 때문에, 창의적인 사고력과 실생활에서의 적용력을 기를 수 있기 때문에 등의 이유로 긍정적으로 생각하고 있는 것으로 나타났으며, 통합 수업 비중 확대가 필요하다고 하였다. 셋째, 초등 교사들은 교과 간 다양한 통합 수업의 유형에 대해서는 일부 유형만을 주로 사용하는 것으로 나타나 통합 수업 유형을 자유롭게 적용할 수 있는 능력을 갖추지 못한 것으로 분석되었다. 넷째, 통합 STEM 교육에 대하여 초등 교사들은 잘 모르고 있으나 필요성에 대해서는 긍정적으로 생각하는 것으로 나타났다. 다섯째, 초등 교사 들은 통합 STEM 교육이 필요한 이유에 대하여 창의력과 사고력 배양에 도움이 되기 때문에, 실생활에서의 적용력을 기를 수 있기 때문에 순으로 생각하는 것으로 나타나 통합 수업에 대한 생각과 일치하였다. 여섯째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육을 도입하기 위해서는 통합 STEM 교육 프로그램의 개발 및 보급과 통합 STEM 교육에 대한 교사의 이해가 가장 필요하다고 생각하였다. 일곱째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램은 과학 교과를 중심으로 구성하는 것에 찬성하는 비중이 가장 높았고 그 이유는 다양한 분야에 응용할 수 있기 때문이라고 하였다. 여덟째, 초등 교사들은 통합 STEM 교육 프로그램은 창의적인 사고력 및 문제해결력 증진, STEM 관련 교과에 대한 학습 흥미 증진, 실생활과의 관련성의 순으로 중점을 두어 개발해야 한다고 생각하였다. 마지막으로 초등 교사들은 통합 STEM 교육이 과학기술 분야 인재양성에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대하였다.

과학 교과와 연계된 통합 교육의 국내 연구 동향 분석

이효녕,권영륜,김성년,손성호,한욱신,홍성구,박병열,전재돈 이화여자대학교 교과교육연구소 2014 교과교육학연구 Vol.18 No.2

This study analyzed trends in domestic research over the last twelve years before and after the 2009 curriculum revision with respect to integrated science education. The data was reviewed and collected from masters theses, doctoral dissertations, and research articles published from 2001 to 2012. An analyzing framework was developed through literature reviews and content analysis of the previous studies. A total of 329 studies were selected and analyzed by year, type, content, and object of research. In addition, the method of organization of the subject, the elements of integration, and the method of integration among different disciplines were additionally analyzed to discover the trends in integrated teaching-learning programs. The results indicated that the number of domestic studies related to integrated science education increased from 2001 to 2012. The development and application of teaching-learning programs as a form of research, teaching and learning as a research topic, and elementary school students as research objects were conducted more often than other studies. According to an analysis of teaching-learning programs, the subject matter integrated most often with science was fine art, and a theme-based integration approach was applied to the majority of the forms of integrated education. It is therefore recommended that development of teaching and learning materials and teacher training programs in integrated science education will be needed to foster students’ integrated scientific literacy. 이 연구의 목적은 2009 개정 과학과 교육과정이 도입되기 전후 12년 동안 과학교과와 연계된 통합교육의 국내연구는 어떻게 이루어져 왔는지 알아보는 것이다. 이 연구문제를 위해 2001년부터 2012년까지 학술지에 게재된 논문과 학위 논문 329편을 대상으로 그 동향을 분석하였다. 과학교육 연구 측면에서의 연구동향을 알아보기 위해 이론적 배경을 통해 분석틀을 제작 하고 제작한 분석틀에 따라 연도별 연구 형태,연구 방법, 연구 내용, 연구 대상을 분석하였다. 또 분석 대상 논문 중 교수 · 학습 프로그램을 개발한 논문을 개발한 분석틀에 따라 어떤 교과가 과학교과와 통합이 이루어졌는지, 교과의 조직방식, 통합의 조직요소, 학문이 연결되는 방식이 어떠한지를 분석하였다. 연구의 결과 과학교과와 연계된 통합교육의 연구논문이 증가하였고, 연구 유형으로는 교수 · 학습 프로그램의 개발과 적용, 연구 주제는 교수 · 학습, 연구대상으로는 초등학생이 많았다. 지난 12년 동안 개발된 교수 · 학습 프로그램을 분석한 결과, 과학교과와통합을 가장 많이 한 교과는 미술이었고, 통합의 유형은 기여적 통합, 주제 중심 통합, 간학문적 통합이 가장 많았다. 본 연구의 결과를 바탕으로 학생들의 융합적인 소양의 배양을 위해 통합 과학 교육 교수학습 자료의 개발과 교사 연수프로그램의 개발 등을 제언하였다.

토네이도 발생 관련 변인 탐구 및 인공 토네이도 장치의 개발

이효녕,김지훈,박민성,박상준,이재혁,정병훈,전재돈 한국과학영재교육학회 2015 과학영재교육 Vol.7 No.3

This study is based on the findings of Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM), Research & Education(R&E) project conducted by science high school students. The purposes of the study were to investigate factors affecting the occurrence of tornado and to develop an artificial tornado instrument to help students learn Earth science concepts and inquiry. The factors influencing a formation of tornado and the artificial tornado instrument were discussed through the literature review. The artificial tornado instrument was consist of ‘boardrong woodrock', OHP film and PC cooling fan to occur an ascending air current. The fog occurred from dry ice and hot water was used to observe the artificial tornado. At the first stage of experiment, the difference of artificial tornados was analyzed related to factors of the artificial tornado system. At the second stage of experiment, the artificial 토네이도 발생 관련 변인 탐구 및 인공 토네이도 장치의 개발 183 tornado instrument were newly re-designed and built to occur the tornado that was similar with the natural tornado. The results indicated that there was a correlation between the artificial tornado and the factors of artificial tornado system such as voltage, length and width of wind tunnel. In 3 V condition, artificial tornado was occurring successfully, and in 5 V condition, the artificial tornado instrument with the higher and wider wind tunnel was only producing a tornado. In summary, the artificial tornado instrument was designed and developed to occur the artificial tornado effectively. This instrument could be helpful for students learn earth science and concepts related to a tornado. 이 연구는 과학고 학생들을 대상으로 Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM) Research & Education (R&E) 과제로 수행되었다. 이 R&E 과제의 목적은 토네이도와 관련하여변인을 탐구하고 지구과학 탐구 학습에 활용 가능한 인공 토네이도 장치를 개발하는 것이다. 토네이도와 관련된 사회적 자료, 학술 자료, 특허 자료 등의 선행 연구를 통해 변인을 설정하고, 이를 토대로 인공 토네이도 발생 장치를 직접 개발하여 제작하였다. 인공 토네이도 구조물은 압축 스티로폼(보드롱)과 OHP 복사용지를 기본으로 제작되었고, PC 쿨링팬으로 상승기류를 생성하여 토네이도가 발생될 수 있게 제작하였다. 또한, 발생되는 인공 토네이도를 시각적으로 관찰하기 위해 드라이아이스와 물이 만나서 발생하는 연무를활용하였다. 1차 실험은 토네이도 구조물과 관련하여 다양한 변인들에 따라 발생하는 인공 토네이도의 차이를 분석하였고, 2차 실험은 보다 실제와 유사한 토네이도를 만들기 위해 다양한 구조물을 고안하였다. 실험결과는 상승기류의 풍속, 풍동의 높이, 구경 등 변인에 따라 발생한 인공 토네이도의 외형을 분석하였다. 낮은 속도의 상승기류 조건에서 토네이도 구조를 관찰할 수 있었고, 중간 속도의 상승기류 조건에서는 풍동의 높이와 지름이 큰 경우 잘 발생하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 다양한 변인들을 탐구할 수 있는토네이도 발생 장치 구조물을 제작하였다. 개발된 토네이도 발생 장치는 토네이도, 태풍 등 지구과학을 탐구 학습하는 많은 학생들에게 도움을 줄 수 있을 것이다.